Chimica organica

Proprietà fisiche

- Stato fisico: catena lunga - SOLIDI, catena corta - LIQUIDI

- Temperatura di ebollizione molto più alto di quello degli ALCANI

- Solubilità: un gruppo ossidrile solubilizza da 3 a 4 atomi di C

- Molecole POLARI (per molecole con meno di 4 C)

- Molecole APOLARI (per molecole con più di 4 C)

Isomeria

La forma della molecola è legata alla composizione (legami e ibridazione) + CHIRALITÀ = La forma determina le proprietà chimico fisiche della molecola (es. cellulosa e amido)

- Isomeria STRUTTURALE: Alcol Allilico (C3-H6-O), Feromone Api (diverso per la regina dalle operaie) - possibile

- Isomeria CONFORMAZIONALE: gli alcoli hanno legami semplici rotazione

In più, OH influenza l'ingombro sterico

Acidità e basicità

Sappiamo che l'H O è una sostanza anfotera, ossia è contemporaneamente un acido ed una base, ma entrambi 2 deboli: - +ΔH – O – H OH + H

Ma negli alcoli abbiamo: CH – O

– H con delta(-) su O e delta(+)su H3Dall’altro lato dell’O, però, non c’è un altro atomo di H, ma un gruppo metilico, il quale, per effetto induttivo dà glielettroni all’O, cosa che non poteva fare l’H.

Come conseguenza avremo che ancora più difficilmente ci sarà dissociazione, cioè l’alcol metilico è “meno acido”dell’acqua.

Se consideriamo l’alcol terziario butilico, saranno ben 3 gli atomi di Carbonio ad esercitare l’effetto induttivo sull’O,per cui l’acidità diventa di gran lunga inferiore:

Possiamo dire allora che nell’ordine gli acidi più forti sono:

• H O2
• Alcol primario
• Alcol secondario
• Alcol terziario

REATTIVITA’: - OSSIDAZIONE/RIDUZIONE

*Alcoli PRIMARI

a. Si rompe il legame tra OH e il C avendo già formato 4 legami deve perdere un protone. Perquesto perdo anche un H- (ione idruro) oltre all’H+

del gruppo OH.b. Si crea un ALDEIDEc. Secondo dei meccanismi viene OSSIDATOd. Il prodotto finale che otteniamo è un ACIDO CARBOSSILICO

*Alcoli SECONDARIa. Si rompe il legame tra OH e il C avendo già formato 4 legami deve perdere un protone. Per questo perdo anche un H- (ione idruro) oltre all'H+ del gruppo OH.b. Si crea un CHETONEc. Che non può essere ossidato dal momento in cui non presenta altri H

*Alcoli TERZIARIa. Non può essere ossidato perché non abbiamo protoni da perdere come ioni idruriNADH/NAD+ esempi biologici necessari per l'ossidazione e la riduzione degli alcoli

ALDEIDI E CHETONI

9. COSA SONO? Composti che presentano un gruppo che porta un doppio legame Carbonio - Ossigeno

10. GRUPPO FUNZIONALE RCHO ; RCRO gruppo CARBONILICO ( Carbonio (ibridato SP2 ) legato con un doppio legame ad un OSSIGENO)

Sono composti a basso peso molecolare, quindi sono volatili

11. STRUTTURA- Negli aldeidi il gruppo carbonilico è legato ad

almeno un atomo di IDROGENO- Nei chetoni il gruppo carbonilico è sempre legato a 2 atomi di CARBONIO e quindi a due gruppi che possono essere alchilici12.

CAPOSTIPITI:

Per gli aldeidi :

• FORMALDEIDE (dal metanolo)
• ACETALDEIDE (dall'etanolo)

Per i chetoni :

• ACETONE (dal propanone)

ESEMPI:

• CITRONELLA ciò che sprigiona l'aroma contro le zanzare
• CINAMALDEIDE prsenza di doppi legami coniugati. Presente nella cannella, antibatterico, aiuta la conservazione
• BENZALDEIDE aroma delle mandorle

STATI DI AGGREGAZIONE : Solubili in acqua (legame C=O polare) MA la lunghezza delle catene R (apolare) influisce nella solubilità

ISOMERIA: non ci sono isomerie conformazionali

ACIDITÀ E BASICITÀ:

• O molto elettronegativo, fa risonanza
• Effetto induttivo elettron donatore della catena R (maggiore nei chetoni perché non è terminale)

RISONANZA : O ha 2 doppietti non condivisi, e spesso se li condivide c'è risonanza

FORZE

INTERMOLECOLARI : →- Interazioni DIPOLO-DIPOLO (legame C=O POLARIZZATO) es. PROPANONE (liquido a t ambiente graziea queste interazioni) vs. PROPANO (solo interazioni di Van Der Walls, gas a temperatura ambiente)- NO ai legami a IDROGENOREATTIVITA’:OSSIGENO è fortemente ELETTRON-ATTRATTORE. Si creano delle cariche parziali sull’ossigeno (delta -) e sulcarbonio legato (positivo).

1. ADDIZIONE NUCLEOFILA Reagisce megio l’aldeide per : ingombro sterico e per effetto induttivo delle catene carboniose che tolgonoin parte la carica + del carbonio. Diversi reagenti: - ALCOL → Aldeide + alcol EMI-ACETALE o EMI-CHETALE + alcol ACETALE/CHETALE - AMMINA PRIMARIA → Aldeide + R-NH2 (amm. prim) EMIAMMINALE IMMINA - AMMINA SECONDARIA → Aldeide + R2-NH (amm. sec) EMIAMMINALE EN-AMMINA
2. REATTIVITA’ CON IL CARBONIO ALPHA → - TAUTOMERIA CHETO ENOLICA = Proton OFF Resonance Proton ON (OREO) - CONDENSAZIONE ALDOLICA avviene tra due aldeidi che : o Uno per

risonanza è ELETTROFILOo L'altro invece grazie alla reazione con OH (si ha un catalizzatore basico) diventa NUCLEOFILO.PERDO ACQUAALOGENURI ALCHILICI ( ALOGENO- ALCANI)1. COSA SONO? Sono composti formati da CARBONIO + ALOGENI. Dove gli alogeni sono = Br (Bromo), I (Iodio), Cl (Cloro), F (Fluoro) 7 gruppo, hanno 7 elettroni di valenza2. GRUPPO FUNZIONALE : ALOGENO (che lega al C con un legame SIGMA)3. CAPOSTIPITE : Cloro-metano ( CH3-Cl )ESEMPI:Scarsamente diffusi in natura, molto raramente si trovano come metaboliti primari (es.nei vulcani)Nei composti ANESTETICI molti sono composti alogenati- Dicloro- metano (CH2-CL2)- Per fluorato- Teflon (come polimero che ha come monomero il Tetra-Fluoro-Etene) e PVC- Composti anestetici ottenui con sintesi artificialeACIDITA' E BASICITA':La risonanza e l'energia INDUTTIVA + ef. Atomo : valutazione acidità AlogeniINTERAZIONI MOLECOLARI:- Interazioni dipolo-dipolo (parziai cariche localizzate in una regione

della molecola, carica parziale negativa sull'alogeno)- Legami a Idrogeno solo se x è abbastanza elettronegativo (F,O,N). Infatti l'unico è F- legami di van der wals presenti all'aumentare degli atomi di Carbonio, in quanto ci sono molti più elettroni

PROPRIETA' CHIMICO-FISICHE:

• Solubilità bassissima in acqua e solubili in solventi organici apolari

REATTIVITA':

1. SOSTITUZIONE NUCLEOFILA (SN1 e SN2)
   • SN1 (Unimolecolare) avviene in 2 stadi. Il primo lento (rottura legame C-X). Secondo stadio veloce.
   • L'ordine della reazione dipende anche dalla concentrazione dell'alogenuro alchilico.
   • Si ha il carbocatione come INTERMEDIO. Avremo che la stabilità del carbocatione sarà pari al grado di sostituzione.
   • Favorite con alogenuri alchilici NON SOSTITUITI, poi da primari, poi da secondari e infine da terziari.
   • Il carbocatione sarà stabilizzato dall'aggiunta del nucleofilo.
2. SN2 (Bimolecolare)

avviene in un solo stadio. Mentre si rompe il legame tra C e alogeno, si lega anche il nucleofilo. NO INTERMEDInello stato di transizione il Nuceofilo si lega dalla parte opposta (ANTI) rispetto all’alogeno uscentel’ordine di reazione è definito così ( )+ stabile è il carbocatione e + veloce avverrà la reazioneESEMPI BIOLOGICI : 3 metilazioni dell’ETANOLAMMINA a produrre COLINA2. BETA ELIMINAZIONE (E1 e E2)sempreo E1 (Unimolecolare) in 2 stadi, uno lento e uno veloce. Prodotto = ALCHENIè una reazione del PRIMO ORDINE, quindi la velocità è proporzionale alla concentrazione dell’alogenuro alchilicosi ha un carbocatione come intermedioo E2 (Bimolecolare) viene sostituito un IDROGENO in posizione anti rispetto alla posizione dell’alogeno. Il meccanismo è concertato ANTI per ingombro stericola velocità della reazione sarà prporzionale alla concentrazione

dell'alogenuro e della base−>no intermedi−> Sia per E1 che E2, per capire il prodotto che si forma prevalentemente devo valuare la stabilitàdell'alchene finale. Valutando i gradi di sostituzione. Il più sostituito si forma prevalentementeAMMINE13. COSA SONO? Le ammine sono composti organici contenenti AZOTO e si possono considerare compostiderivati dall'AMMONIACA (NH3) per sostituzione di uno, due o tre atomi di idrogeno con altrettanti gruppialchilici.Possono essere :ALIFATICHE - AROMATICHE - ETEROCICLICHE−>14. GRUPPO FUNZIONALE Gr. AMMINICO−>15. CAPOSTIPITE Metilammina (CH3-NH2) = gas infiammabile, incolore, con un odore molto simile aquello dell'ammoniaca, molto solubile in acquaESEMPI:- AMMINOACIDI E PROTEINE- ENZIMI- BASI AZOTATE- NUCLEOSIDI- COLINANOMENCLATURA:desinenza : -AMMINA1. ammine primarie (RNH2), un solo atomo di idrogeno dell'ammoniaca è sostituito da un gruppo R(es.metilammina)2. ammine secondarie (R2NH), quando

Possiedono due sostituenti (es. dimetilammina);

Amine terziarie (R3N), quando hanno tutti e tre gli atomi di idrogeno sostituiti (trimetilammina e trietilammina);

Sali di ammonio quaternari, quando l'atomo di azoto ha carica positiva ma è legato a 4 gruppi alchilici.

INTERMOLECOLARI:

• Dipolo-dipolo
• Le ammine primarie e secondarie possono formare legami a idrogeno con l'acqua.

PROPRIETÀ FISICHE:

• Solubili in H2O fino a un massimo di 6 atomi di carbonio (hanno solubilità simile a quella degli alcoli)
• L'azoto delle ammine porta un doppietto elettronico non condiviso, gli orbitali dell'azoto sono ibridati sp3
• Punti di ebollizione più o meno alti degli alcani, minori degli alcoli
• Liquide

ACIDITÀ E BASICITÀ:

Sono sostanze basiche e (come l'ammoniaca) devono la loro basicità alla presenza sull'atomo di azoto della coppia solitaria di elettroni. Questa coppia attira ioni H+, provocando l'aumento dei gruppi.

ossidrile (OH^-) liberi e, quindi, rende più basica la soluzione (sono sostanze basiche secondo le definizioni sia di Bronsted-Lowry che di Lewis). In soluzione acquosa si dissociano come nella seguente reazione:

R -NH2 + H2O → R - NH3+ + OH^-

BENZENE E COMPOSTI AROMATICI

16. COSA SONO? Composti ciclici formati da anelli di carbonio

17. GRUPPO FUNZIONALE: elettroni e orbitali delocalizzati e diffusi

18. STRUTTURA: anelli circolari. Nonostante presentino doppi legami, essi in presenza di ELETTRONPOVERI non reagiscono. Fine 800-