Chimica organica - Appunti per l'esame

C H

aventi formula bruta ; i due atomi di carbonio coinvolti nel triplo legame

n 2n−2

sp

possiedono ibridazione .

Hanno desinenza “-ino”. sp 1s

Il carbonio con ibridazione presenta un orbitale occupato da due elettroni

sp 2s 2p

antiparalleli, due orbitali ibridi (originati dall’orbitale e da due orbitali

2p

) con due elettroni spaiati, e due orbitali inalterati con anch’essi due elettroni

spaiati. H

−C −¿

Cicloalcani : Anelli di idrocarburi costituiti da unità di , hanno formula

2

C H

generale .

n 2n C H

Non sono piani (ad eccezione del ciclopropano ), ma le varie tensioni

3 6

elettromagnetiche portano ad una conformazione a anello ripiegato, in modo da

minimizzare le interazioni tra i vari legami. C H

Cicloalcheni : Anelli di idrocarburi con formula generale .

n 2n−2

C=C

−2

Il deriva dal fatto che un legame è doppio, questi anelli non possono

ruotare su tale legame. C H

Cicloalchini : Anelli di idrocarburi con formula generale .

n 2n−4

C ≡C

Contiene almeno un legame triplo .

Alcoli : Composti organici in cui un idrogeno di un alcano è sostituito da un gruppo

– OH . C H OH

Hanno formula generale e il nome si costruisce aggiungendo “-olo” alla

n 2n+1

nomenclatura del radicale alchilico. Si formano con alcheni e acqua in ambiente acido.

I tioli sono alcoli con uno zolfo al posto dell’ossigeno

Eteri : Composti organici in cui un ossigeno è legato a due gruppi alchilici.

C H O

Hanno formula generale e si creano con alcheni e alcoli in ambiente

n 2n+1

acido.

Un etere ciclico in cui l’ossigeno è uno degli atomi di un anello a tre termini, è detto

epossido.

Aldeidi : Composti che presentano almeno un idrogeno legato al gruppo carbonilico (

C H O

C=O ), hanno la stessa formula generale dei chetoni: .

n 2n

C H

Chetoni : Composti che presentano due gruppi alchilici ( ) legati ad un

n 2n+1

C H O

C=O

gruppo carbonilico ( ); hanno formula generale .

n 2n

Alogenuri alchilici : Composti organici in cui un idrogeno di una catena alchilica è

sostituito con un alogeno. Si classificano in primari, secondari e terziari in base

all’atomo di carbonio cui è legato l’alogeno. La carica parziale negativa è spostata

sull’alogeno, poiché più densamente popolato da elettroni.

Composti organometallici : Molecole in cui il carbonio è legato a un metallo, il

quale gli conferisce carattere nucleofilo, ovvero dove la parziale carica negativa è

spostata sul carbonio.

Di questi i Reattivi di Grignard sono composti alchil-magnesiaci, contenenti un legame

C−Mg R−Mg− X R X

, con formula generale , in cui è un gruppo alchilico e

è un alogeno.

Acidi carbossilici : Composti organici che contengono il gruppo carbossilico

– COOH . S A

Reagiscono con meccanismo speciale , che prevede un addizione seguita da un

N

eliminazione.

Originano cloruri acidi, anidridi, esteri e ammidi. C=C

Dieni : Idrocarburi provvisti di due doppi legami . Si dicono “isolati” se i doppi

legami sono separati da due o più legami semplici, “coniugati” se separati da un solo

legame singolo e “cumulati” se i due doppi legami sono consecutivi.

C H

Benzene ( ): Idrocarburo ciclico planare con tutti gli atomi di carbonio ibridati

6 6

s p C−C

e con tutti i legami della stessa lunghezza; si comporta da nucleofilo.

2 π

Un composto per essere aromatico deve avere una nuvola elettronica continua

s p 4n π

+2

come il benzene (ciclica, planare, ) contenente ( ) elettroni ; non

2

importa se è un idrocarburo, può contenere anche azoto, zolfo e ossigeno.

Carboidrati : Poliidrossialdeidi e poliidrossichetoni. Se non sono scindibili per idrolisi

sono detti monosaccaridi; si classificano in base al numero di atomi di carbonio (3 =

trioso, 4 = tetroso, 5 = pentoso, −OH

6 = esoso, eccetera) e in base al gruppo carbonilico in aldeidi ( , aldosi) o

C=O

chetoni ( , chetosi). −OH

Sono inoltre classificati D- oppure L- in base al gruppo ossidrile ( ) più lontano

dal gruppo aldeidico o chetonico: se nella proiezione di Fischer il gruppo è a destra,

allora il carboidrato ha configurazione D, se è a sinistra ha configurazione L.

CLASSIFICAZIONE

Per gli idrocarburi lineari abbiamo un prefisso che indica la lunghezza della catena in

base al numero degli atomi di carbonio (“met-“, “et-“, “prop-“, “but-“, ecc) e una

desinenza che indica la struttura dei legami

(“-ano” per gli alcani, “-ene” per gli alcheni, “-ino” per gli alchini).

Nei composti organici gli atomi di carbonio sono classificati in base al numero di altri

C cui sono legati: primario se legato a un solo altro atomo di carbonio, secondario

se legato a due, terziario a tre e quaternario a quattro.

Sostituente : La diramazione o l’elemento sostituito ad un atomo di idrogeno

all’interno di una molecola di idrocarburo. Il sostituente segue la nomenclatura degli

idrocarburi lineari.

Isomeri di struttura : Due o più molecole con la stessa formula bruta ma che

differenziano perché una lineare e l’altra ramificata. Si aggiunge un prefisso “iso-“ se è

presente una sola ramificazione, “neo-“ se sono presenti due ramificazioni.

Stereoisomeri : Molecole con stessa formula bruta, stessa struttura ma diversa

disposizione nello spazio degli atomi (configurazione). Una molecola organica può

n n

2

avere un massimo di stereoisomeri dove rappresenta il numero di carboni

asimmetrici. Hanno comportamento identico nelle reazioni chimiche, ma hanno

proprietà fisiche diverse. Stereoisomeri che non sono l’uno l’immagine speculare

dell’altro sono detti diastereoisomeri.

Molecola Chirale : Molecola che non è sovrapponibile alla propria immagine speculare

nelle tre dimensioni. Una molecola organica è chirale se presenta un atomo di

s p

carbonio ibridato legato a quattro sostituenti differenti; i due stereoisomeri si

3

chiamano enantiomeri e vengono indicati con una (S) o una (R) prima del nome.

Per assegnare i prefissi si procede assegnando ai sostituenti un numero di priorità in

base al numero atomico dell’atomo legato, si dispone la molecola in modo da avere il

sostituente a priorità più bassa distante dall’osservatore (secondo il metodo a cuneo e

tratteggio). Se per seguire l’ordine numerico si gira in senso orario si assegna il

prefisso (R), se la rotazione è antioraria si assegna il prefisso (S). C−C

Conformeri: Due o più alcani (solo loro possono ruotare il legame ) con la

stessa formula bruta ma diversi assetti degli atomi nello spazio, ovvero sono

stereoisomeri achirali. C−H

La conformazione sfalsata è quella dove i legami sono il più lontano

possibile tra di loro (conformazione stabile). La conformazione eclissata invece è

quella in cui i legami sono alla minima distanza possibile (conformazione instabile).

Le conformazioni sfalsate possono essere “anti”, se ad esempio i due gruppi metilici (

C H contro gli altri quattro di solo idrogeno) sono posti alla massima distanza,

3

“gauche” se si trovano in posizione ravvicinata.

Tensione Torsionale: Repulsione che si stabilisce tra gli elettroni di legame di un atomo

quando viene a trovarsi vicino agli elettroni di un altro legame. La tensione sterica è la

repulsione che interviene quando gli atomi sono costretti a giacere ad una distanza

inferiore al raggio di Van der Waals.

La tensione torsionale varia in base alla rotazione dell’angolo diedro.

Le molecole cicliche (cicloesano) possono assumere conformazioni progressivamente

meno stabili:

a “sedia”, “twist” e a “barca”. Nelle molecole cicliche disostituite possiamo distinguere

la conformazione “cis”, dove i due sostituenti sono sullo stesso lato dell’anello

(“isomero Z”), e conformazione “trans” se sono situati su lati diversi (“isomero E”).

NOMENCLATURA

1) Individuare la catena carboniosa più lunga partendo da sinistra e quindi

numerare in successione gli atomi di carbonio appartenenti alla catena

principale; se si possono individuare due catene di egual lunghezza, si sceglie

quella con il maggior numero di sostituenti.

2) Assegnare il numero al carbonio cui è legato il sostituente.

3) Assegnare il nome al sostituente in base al suo numero di atomi di carbonio.

4) Comporre il nome nell’ordine da sinistra a destra:

Numero del carbonio sostituto - Nome del sostituente + Nome della catena

principale

C H C H C H C H C H C H C H

−CH −¿∨¿

Esempio: 3 2 2 2 3 2 3

3-Etilesano

Dove: “3” è il numero del carbonio a cui è legato il sostituente,

“et-” è il prefisso per indicare due atomi di carbonio,

“-il-” è l’infisso per indicare che si tratta di una

diramazione costituita da un alcheno, “-es-” rende nota la lunghezza della

catena carboniosa più lunga, “-ano” è il suffisso per

indicare che la catena principale è un alcano.

• Se sono presenti più sostituenti il nome si forma sistemando i nome dei

sostituenti in ordine alfabetico, non numerico.

C H C H H C H C H C H C H C H C H

−CH −¿∨¿C −CH −¿∨¿

Esempio: 3 2 3 2 2 2 2 2 3

5-Etil-3-Metilottano

E non 4-Etil-6-Metilottano, come risulterebbe se si numerasse la catena nel modo

errato.

• Se sono presenti più sostituenti ed entrambi risultassero allo stesso numero,

assegnare i numeri in base all’ordine alfabetico dei nomi dei sostituenti.

¿ Cl

C H

Esempio: 2-Bromo-3-Cloro

¿

3 Br C H

−CH −¿−CH −¿∨¿ 3

butano

E non 3-Bromo-2-Clorobutano, come se si ritenesse che la “C” nell’alfabeto venga

prima della “B”.

• Se ci sono più sostituenti uguali si aggiunge il numero del carbonio a cui è

legato il secondo sostituente, separato da una virgola dal numero assegnato al

primo sostituente gemello. C H 3

¿ ¿

¿

Esempio: 6-Etil-3,4-

C H C H

C H C H H

−CH −¿∨¿C 2 3

3 2 3 C H

−CH −¿ ¿

2 C H C H

−CH −¿ 2 3

Dimetilottano

Dove 3 e 4 sono le posizioni dei due sostituenti gemelli.

RAPPRESENT