Chimica organica

ESERCIZIO: D, E, F meno acidi

Tra D ed E: più acido è E perché la perdita di un protone dello zolfo genera una specie con carica negativa in uno spazio più grande.

D ed F: due H, un H e CH3. Questo gruppo ha un effetto induttivo al contrario, tende a fornire elettroni al gruppo acido e quindi riduce l'acidità. F < D < E.

A, B, C: B acido carbossilico. C in posizione alfa ha Cl fortemente elettronegativo. A in posizione beta ha Cl. Cl effetto induttivo positivo, tende a sottrarre elettroni ma questo si perde con la distanza. C più acido di A. Quindi: F < D < E < B < A < C.

LEZIONE 7, 8. Gruppi funzionali.

Gruppo funzionale: atomo o insieme di atomi che conferisce alla molecola una reattività particolare. Parte della struttura di una molecola caratterizzata da specifici elementi e da una struttura ben precisa. Conferisce al composto una reattività tipica e simile a quella di altri composti contenenti lo.

stesso gruppo.Il gruppo CH (unico gruppo funzionale alcani; legame molto poco polare, omopolare) conferirà ad un'eventuale molecola una reattività particolare e ben prevedibile? Reattività: due molecole vicine reagiscono con scambio elettroni. Quindi ho una molecola particolarmente ricca di e- e una povera o viceversa o comunque devo avere degli scambi. Rompendo il legame CH in modo omopolare, un e- legato ad H e uno a C. Difficilmente usati alcani come reagenti. Alchene: accumulo di densità elettronica limitata in un punto della mia molecola. Reagirà proprio in vicinanza del doppio legame gruppo funzionale che conferisce reattività. →Idrocarburi. Sono composti contenenti solo carbonio e idrogeno. Distinzione in base allo stato fisico a pressione e temperatura ambientali: idrocarburi solidi o semisolidi, liquidi, gassosi. Distinzione in base alle caratteristiche chimiche (gruppi funzionali): idrocarburi SATURI (alcani: assenza gruppi funzionali),

INSATURI (alcheni, alchini, aromatici). LEZIONE 9, 10, 11.

Alcani. Nomenclatura: Prefisso - Collocatore: gruppo funzionale primario - Radice: numero atomi di C della catena più lunga - Desinenza: -ANO significa ''alcano''.

Numerazione in modo che il sostituente sia più vicino a un'estremità della catena prenda il numero più piccolo possibile.

Se ho più sostituenti: elencati in ordine alfabetico (es.: tra cloro e fluoro: C viene prima di F quindi prima verrà citato il cloro).

Quando un sostituente deriva da un alcano prende la desinenza -ile (-ANO - ILE). sostituente alchilico → radicale alchile.

PROPANO (3C) PROPILE: ISOpropile se H rimosso al → C centrale; NORMAL-propile (n-propile) o solo propile se rimosso H ad uno dei due C iniziali.

BUTANO (4C) BUTILE → PENTANONB: I PREFISSI DI, TRI, TERTRA... NON SONO CONSIDERATI NELL'ORDINE ALFABETICO.

NB.: ISO E NEO CONSIDERATI PER L'ORDINE ALFABETICO.

MENTRE N-, SEC-, TERT- NO.Cicloalcani.Idrocarburi contenenti atomi di carbonio saturi uniti a formare un anello. Formula generale: CnH2n.Nomenclatura: Se ho un sostituente, il carbonio che lo porta prenderà il numero 1.Se sono presenti due sostituenti si numera l'anello partendo dal sostituente di ordine alfabetico più basso.Se sono presenti tre o più sostituenti si numera l'anello in modo da usare l'insieme di numeri più basso e poi si indicano i sostituenti in ordine alfabetico.

ISOMERI: composti con stessa formula bruta (stessa composizione % di atomi e peso molecolare) ma con connettività (sequenza) diversa. Diverse anche proprietà chimico-fisiche (es.: punti di ebollizione, caratteristiche).

COSTITUZIONALI o strutturali (in comune hanno la formula bruta, diversa connettività. Sono molecole diverse, con caratteristiche chimico-fisiche diverse e, non possono essere in equilibrio tra loro);

STEREOISOMERI (stessa

connettività ma differente disposizione nello spazio): → enantiomeri (l'uno l'immagine speculare dell'altro);

diastereoisomeri:

isomeri cis-trans (non c'è libera rotazione tra gli stereocentri*).

Le denominazioni "cis" e "trans" permettono di determinare la configurazione relativa dei sostituenti (due gruppi stanno "dalla stessa parte" o "da parti opposte"), ma non la configurazione assoluta degli stereocentri, che può essere indicata esclusivamente con le denominazioni R e S.

conformeri.

*stereocentro: un atomo (ma anche un asse o un piano) tale per cui scambiando tra loro due suoi sostituenti si ottiene uno stereoisomero stabile della molecola da cui si è partiti.

Cis-trans in sistemi policiclici.

Nei cicloalcani ad anelli condensati due o più anelli condividono due o più carboni e la giunzione tra gli anelli può essere cis o trans.

Giunzione cis: i due H sono

dalla stessa parte del piano di riferimento. Giunzione trans: i due H sono ambedue assiali e sono diretti ai due lati opposti del comune piano di riferimento dei due anelli. La giunzione cis o trans comporta differenze nella forma tridimensionale dei due stereoisomeri. cis-decalina (due anelli che formano approssimativamente→un angolo retto, i due H guardano entrambi verso l’alto), trans-decalina (i due anelli sono praticamente sullo stesso piano, affiancati, i due H guardano uno verso l’alto e uno verso ilbasso). colestano (giunzione trans) e coprostano (giunzione cis). Derivano dalla stessa via sintetica, dagli stessi→componenti. Isomeria conformazionale. La rotazione di un atomo di carbonio e degli idrogeni o altri gruppi ad esso legati rispetto all’atomo di carbonio adiacente rende possibile un numero infinito di strutture dette CONFORMAZIONI o CONFORMERI. Molecole caratterizzate da legami semplici, sigma che legano due atomi di carbonio, libere di ruotare

corta, mentre nella conformazione eclissata i legami sono nella posizione più lunga. Questo perché nella conformazione stellata i legami sono sfalsati, mentre nella conformazione eclissata sono tutti allineati. Le proiezioni di Newman sono utili per visualizzare la conformazione relativa di una molecola rispetto a un singolo legame. Nella proiezione di Newman, si rappresenta la molecola come se si stesse guardando lungo il legame in questione. Gli atomi legati al carbonio di partenza sono rappresentati come punti, mentre gli atomi legati al carbonio di arrivo sono rappresentati come linee. Ad esempio, nella proiezione di Newman dell'etano, si può vedere che i due legami di idrogeno sono nella posizione più corta, mentre i due legami di carbonio sono nella posizione più lunga. Questo indica che nella conformazione stellata dell'etano, i legami di idrogeno sono sfalsati, mentre nella conformazione eclissata sono allineati. In conclusione, la conformazione stellata è più probabile da trovare perché è a minor energia rispetto alla conformazione eclissata. Le proiezioni di Newman sono utili per visualizzare la conformazione relativa di una molecola rispetto a un singolo legame.

Lontana possibile e quindi l'energia potenziale è la minore possibile; nella conformazione eclissata si può vedere che i legami sono molto più vicini e l'energia è maggiore. Esempio: butano. Si hanno conformazioni intermedie, non ideali in termini di energia, ma migliori di quella eclissata. Conformazioni che corrispondono al minimo energetico ma non massimo (Gauche) o comunque ad un'energia minore dell'eclissata.

La probabilità di osservare sperimentalmente un particolare conformero dipende dalla sua stabilità, ovvero dall'energia ad esso associata. Essa è inversamente proporzionale alla sua energia. Le molecole tenderanno ad assumere conformazioni per le quali l'energia è minima. I diversi conformeri possono quindi essere in equilibrio tra loro (interconvertirsi), ma l'equilibrio sarà spostato verso il conformero più stabile.

Nel caso dei cicloalcani, la possibilità di cambiare

forma è minore, ma ci sono delle possibili conformazioni. Cosa determina la forma che il mio oggetto assume nello spazio? Due forze agiscono sui legami della molecola: tensione angolare (tensione che si crea quando gli angoli di legame sono compressi o espansi rispetto al loro valore ideale, 109,5°) e tensione sterica (da interazione di non legame, tensione che si crea quando atomi non direttamente legati sono costretti a stare troppo vicini l'uno all'altro). Cicloesano è più stabile. Diminuendo la tensione sterica (cercare di sfalsare isostituenti) aumento leggermente quella anulare bilancio tra le due forze. Carboidrati in natura riconducibili a ciclopentani o cicloesani (molto più stabile), cercano stabilità. Però gli acidi nucleici, con desossiribosio o ribosio (ciclopentano), cercano stabilità minore del glucosio ad esempio (con glucosio DNA fa legami troppo stabili, tanto che la polimerasi non riesce a

‘‘Barca’’ meno stabile della ‘‘sedia’’, punte formano repulsione, tensione sterica che tendono a tornare alla conformazione sedia. Cicloesano. Sostituenti assiali: verso l’alto. Sostituenti equatoriali: piano orizzontale. Tra la conformazione sedia-barca - sediasi invertono. Tra assiale ed equatoriale, più favorevole l’equatoriale. Differenza di energia che influenza probabilità di trovare una conformazione più dell’altra. I sostituenti in posizione assiale generano un ingombro sterico. I sostituenti in posizione equatoriale interferiscono poco con il resto dell’anello.

Proprietà fisiche. Il punto di ebollizione degli alcani è direttamente proporzionale alle interazioni di van der Waals che si instaurano tra le molecole. Con l’aumento della ramificazione la forma della molecola diviene più compatta e la superficie diminuisce → i contatti tra le molecole adiacenti.

lo alchini. Esempi: etene, etino. Nomenclatura: si utilizzano i suffissi -ene per gli alcheni e -ino per gli alchini. Esempi: etene, etino. LEZIONE 14. Alcoli. Gruppo funzionale -OH. Classificazione: primari, secondari, terziari. Nomenclatura: si utilizza il suffisso -olo. Esempi: metanolo, etanolo. LEZIONE 15. Eteri. Gruppo funzionale -O-. Nomenclatura: si utilizza il prefisso alchil- seguito dal nome dell'alchile legato all'ossigeno. Esempi: metiletere, etiletere. LEZIONE 16. Aldeidi e chetoni. Gruppo funzionale aldeide: -CHO. Gruppo funzionale chetone: -C=O. Nomenclatura: si utilizza il suffisso -al per le aldeidi e -one per i chetoni. Esempi: formaldeide, acetone. LEZIONE 17. Acidi carbossilici. Gruppo funzionale -COOH. Nomenclatura: si utilizza il suffisso -oico. Esempi: acido acetico, acido formico. LEZIONE 18. Ammine. Gruppo funzionale -NH2. Classificazione: primarie, secondarie, terziarie. Nomenclatura: si utilizza il prefisso ammin- seguito dal nome dell'alchile legato all'azoto. Esempi: metilammina, etilammina. LEZIONE 19. Ammidi. Gruppo funzionale -CONH2. Nomenclatura: si utilizza il suffisso -ammide. Esempi: acetammide, formammide. LEZIONE 20. Estere. Gruppo funzionale -COO-. Nomenclatura: si utilizza il suffisso -ato. Esempi: etilacetato, metilformiato.