Chimica organica

Acidi carbossilici e derivati

Cosa sono?

Sono metaboliti primari del nostro organismo. Presentano un gruppo carbossilico. Possono essere saturi o insaturi (in base ai legami). L'insaturazione abbassa il punto di fusione degli acidi grassi.

Legami a idrogeno:

• Legami intermolecolari importanti conseguenze per le proprietà fisiche
• Con H₂O

Acidi carbossilici

Struttura: R-COOH

Gruppo funzionale: Gruppo carbossilico

Capostipite: Acido formico

Esempi: Acido salicilico (aspirina)

Esteri

Struttura: R-COOR

Gruppo funzionale: Gruppo estereo

Esempi:

• Le cere sono lipidi idrolizzabili con due catene alifatiche lunghe, legate mediante il legame estereo
• Trigliceridi: grassi solidi (solidi, poveri di insaturazione), oli (liquidi, insaturi) derivati del glicerolo

Alogenuri acilici

Struttura: R-COOX con X = Br, Cl

Ammidi

Struttura:

• -COONH₂ Ammide primaria
• -COORNH Ammide secondaria
• -COORNR Ammide terziaria

Gruppo funzionale: Gruppo ammidico

Tioesteri

Struttura: COOSR

Gruppo funzionale: Gruppo tio-estereo

Forze intermolecolari

• Acidi carbossilici e ammidi primarie e secondarie fanno legami a idrogeno (hanno OH o NH)
• Gli altri hanno interazioni dipolo-dipolo più code che fanno interazioni di van der Waals

Stato di aggregazione

Teste idrofile (polari) e code idrofobe (apolari) se sono lunghe influenzano la solubilità della molecola:

• Micelle: sapone
• Doppio strato fosfolipidico: nella membrana plasmatica (diametro maggiore rispetto a quello delle micelle)

Le catene influenzano la condizione a temperatura ambiente: lunghe sature sono molto rigide. Le temperature di ebollizione si abbassano per le catene insature.

Isomeria

CIS o TRANS per gli insaturi, solo CIS, perché TRANS sarebbe uguale.

Risonanza

Possibile grazie al doppio legame del gruppo acilico.

Acidità e basicità

Ibridazione di base SP²: composti molto acidi atomi elettronegativi (O, N, S, Cl/Br). Analogamente agli altri acidi secondo Brønsted-Lowry, gli acidi carbossilici si dissociano parzialmente in soluzione acquosa per dare lo ione H⁺ e l'anione carbossilato RCOO^-.

Reattività

Categorie:

• Addizione/eliminazione di nucleofili (Nu-) - nucleofilo può essere carico o non carico
• Esterificazione di Fisher
• Saponificazione
• Idrolisi acida
• Reattività del carbonio alpha - Condensazione di Claisen - Sintesi aceto-acetica - Sintesi malonica

Alcheni e alchini

Cosa sono?

Sono idrocarburi alifatici (carbonio e idrogeno solo con legami sigma o pi greco) che possono essere:

• Alcani: Saturi (solo legami sigma, particolarmente stabili, reattivi solo in casi particolari)
• Insaturi: Alcheni, Alchini

Generalmente a temperatura ambiente sono gassosi perché hanno basso peso molecolare.

Alcheni

Gruppo funzionale: presentano almeno un doppio legame (sigma + pi greco) con carbonio ibridato SP² – gruppo vinilico.

Capostipite

Etilene (=etene) C₂H₄, ormone vegetale per la maturazione, ad esempio, dei frutti. Solo legami apolari. È un capostipite di molti polimeri, come ad esempio il PVC.

Esempi:

• Isoprene: prodotto da vegetali (piante) quando le temperature sono alte, piuttosto che l'acqua
• Beta-carotene: presente nelle carote, antiossidante, colorazione giallognola. Contiene MOLTI doppi legami coniugati (alternanza dei legami doppi ai legami singoli). È un pigmento accessorio
• Zingiberene: utilizzato in campo alimentare
• Alfa-farnesene: si trova sulla buccia delle mele, dà lucidità e preserva l'acqua del frutto
• Allicina: proprietà antibatteriche nell'aglio (presenta il gruppo allilico)
• Melanina: ci protegge dalla radiazione luminosa

Acidità e basicità

Devono essere considerati come delle basi donatore di elettroni (Lewis).

Alchini

Gruppo funzionale: triplo legame tra due atomi di carbonio ibridati SP.

Capostipite

Acetilene (C₂H₂) che presenta triplo legame.

Esempi:

• Istrionico tossina: tossina di una rana tropicale, anche agli umani in grandi quantità è pericolosa
• Estradiolo: ormone sessuale femminile, ci sono degli analoghi utilizzati per la pillola anticoncezionale. Si ricavano con sintesi bio-tecnologica

Proprietà

Non sono polari.

Reattività

• Addizione elettrofile:
  • Idratazione: Ambiente con catalizzatore acido - Creo un alcol
  • Idroalogazione (con acido alogenidrico) - Creo un alogenuro alchilico
• Addizione di acidi alogenidrici o reazione di idroalogazione:
• Alchene + acido alogenidrico = alogenuro alchilico - Con un alchene simmetrico l'acido alogenidrico si dissocia in H⁺ e X^-. L'elettrone del doppio legame viene ceduto all'H⁺ dell'acido. Si forma un legame singolo e un carbocatione (carica positiva sul secondo carbonio). Questo carbocatione prende gli elettroni in eccesso sull'X^- (alogeno) della dissociazione. Si forma un alogenuro alchilico.