Riassunto esame Chimica Organica, prof. Guarna

Chimica Organica

Parte prima - riassunti (pag 2-72)

carbonio, orbitali, ibridazione, rappresentazioni molecolari, nomenclatura, risonanza, alcani, alogenoalcani, alcheni, composti aromatici, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e derivati, trigliceridi, fosfolipidi, carboidrati, amminoacidi. tutti con relative reazioni illustrate.

Parte seconda - schemi

TAVOLA PERIODICA

PERIODI (RIGHE →) E GRUPPI (COLONNE ↓)

BASATA SUI NUMERI ATOMICI

NUMERO ATOMICO = NUMERO DI PROTONI NEL NUCLEO

MASSA ATOMICA = NUMERO DI PROTONI E NEUTRONI NEL NUCLEO

ISOTOPI = STESSO NUMERO ATOMICO MA DIVERSO NUMERO DI MASSA, QUINDI CAMBIA IL NUMERO DI NEUTRONI, NON QUELLO DI PROTONI.

PROPRIETÀ RADIOATTIVE = DETERMINATE DAL NUMERO DI MASSA

PROPRIETÀ CHIMICHE = DETERMINATE DAL NUMERO DI ELETTRONI

GRANDEZZA DELL'ATOMO = LEGATA AL NUMERO DI ELETTRONI: CRESCE MOLTO SCENDENDO I GRUPPI, MA SCORRENDO I PERIODI DIMINUISCE DI POCO, PUR AUMENTANDO IL NUMERO DI ELETTRONI, PERCHÈ CON ESSO AUMENTA ANCHE L'ATTRAZIONE ELETTRONE-PROTONE (=ELETTRONEGATIVITÀ) ED IL COMPATTAMENTO.

ELETTRONEGATIVITÀ = CRESCE LUNGO I PERIODI, MA CALA SCENDENDO I GRUPPI, PERCHÈ GLI ELETTRONI DELLO STRATO DI VALENZA SON PIÙ LONTANI, PIÙ SCHERMATI DA ALTRI ELETTRONI, E QUINDI MENO ATTRATTI DAL NUCLEO.

Carbonio

n° atomico = 6, quindi #A 6 e^-

GLI ORBITALI P SONO DEGENERi (=AD UGUALE LIVELLO ENERGETICO) E I 2 ELETTRONI DEI 3 ORBITALI P

TENDONO A NON STARE NELLO STESSO ORBITALE

• 21 2s²
• 1s²

ORBITALI P = ORIENTATI

• Y
• MINIMA AL NUCLEO, L E E SI
• RIFERISCONO SOLO ALLA
• FUNZIONE MATEMATICA Y

LEGAME

QUANDO DUE ATOMI SI AVVICINANO SI HA UN GUADAGNO ENERGETICO FINO AD UNA SOGLIA MINIMA DI ENERGIA ALLA QUALE IL SISTEMA È STABILE, DETTA ENERGIA DI LEGAME, OLTRE LA QUALE PER AVVICINARLI VA SPESA UNA QUANTITÀ DI ENERGIA SCONVENIENTE, E ALLA QUALE SI FORMA IL LEGAME.

IL FLUORO È PIÙ ELETTRONEGATIVO DELL'IDROGENO E GLI TIRA VIA L'ELETTRONE: SI FORMANO DUE IONI, CHE SI UNISCONO IN UN LEGAME IONICO CON DONAZIONE DI UNO O PIÙ ELETTRONI DA PARTE DI UNA SPECIE COINVOLTA

Il legame π

Il legame π avviene tra due orbitali p, solo se essi sono paralleli e vuoti, e solo in presenza di un legame σ. Non permette alla molecola di ruotare, a meno che non venga rotto.

Per far ruotare la molecola vanno rotti entrambi i legami, quello tra i due lobi superiori e quello tra i due lobi inferiori dei due orbitali p che compongono il legame π. Questa operazione necessita di 75 Kcal/mol. L'etene ad esempio a 25°C non ruota, perché non ha abbastanza energia per rompere il legame π. Il legame σ, invece, per essere rotto necessita di 88 Kcal/mol, quindi nel doppio legame C=C il più debole ed il primo a rompersi è il legame π.

Il triplo legame C≡C

Il triplo legame C≡C avviene tra due atomi già legati da un σ ed un π, ai quali si aggiunge un secondo legame π tra i due orbitali p rimasti, paralleli tra loro e perpendicolari agli orbitali p del primo legame π e all'asse che congiunge i nuclei lungo il quale si trova il legame sigma.

L'etino ha bisogno di più energia per ruotare dell'etene, perché deve rompere due legami π invece di uno solo. Per rompere tutti e tre i legami e scindere l'etino in due molecole ci vogliono 230 Kcal/mol.

Più aumenta il numero di legami tra due carboni, più diminuisce la distanza tra essi, mentre aumenta il compattamento della molecola e l'energia necessaria a scinderla.

Il gruppo ossidrilico (-OH) può essere sia un sostituente.

In tal caso, la molecola assume "x-idrossi-" come prefisso, dove x è il numero di carbonio sul quale è legato il sostituente.

Se è solo se, invece, l'ossidrilico è legato alla catena principale, si tratta di un alcol, e la molecola assume x-...olo come nomenclatura, dove x è il numero del carbonio legato all'ossidrile.

Es

3-Etil-6-metil-4-ottan-olo

Se aggiungessi un alogeno sarebbe un sostituente, non cambierebbe la parte principale del nome, 4-ottano lo perchè sarebbe meno importante nella scala del gruppo ossidrilico.

ALDEIDI

Aldeidi prendono il suffisso -ale, senza numero perchè il gruppo aldeidico va sempre ad una estremità della catena, che viene poi numerata da tale estremità.

Es

4-etil-esan-ale

CHETONI

Chetoni prendono il nome "x-...one", dove x è il numero del carbonio a cui è legato il gruppo chetonico, usato come riferimento per numerare poi la catena.

Es

6-idrossi-7metil-4-ottan-one

ACIDI CARBOSSILICI

Acidi carbossilici prendono il prefisso "acido" e il suffisso "-oico"

Es

Acido etan-oico

Acido 5-idrossi-2propil-eptan-oico

Alcani

Il carbonio ha sempre quattro sostituenti e ibridazione SP³. I legami C-C sono sempre semplici, e quindi ruotano facendo cambiare continuamente forma alla molecola. (c ⊂2 - c)

Es CH₃-CH₃ -> Due forme principali

• Eclissata
• Proiezione di Newman

Atomi di idrogeno più vicini possibile

• Sfasata
• Proiezione di Newman

Atomi di idrogeno più lontani possibile

2,8 Kcal/mol è una soglia di energia molto bassa, infatti l'etano ruota continuamente.

Per impedire la rotazione dell'etano o in generale delle molecole è necessaria una soglia di energia maggiore o uguale a 20 Kcal/mol.

CICLOBUTANO

PRESENZA DI LEGAMI TORBIDI MA CON TRAIETTORIE MENO CURVE, CHE RIDUCONO LA TENSIONE ANGOLARE

EFFETTO TORSIONALE DEGLI IDROGENI È RISOLTO DALLA STRUTTURA NON PLANARE (GLI IDROGENI SI ECLISSEREBBERO) MA TRIDIMENSIONALE, IN CONTINUA OSCILLAZIONE:

IN ALTO IN BASSO

PUR CAMBIANDO FORMA CONTINUAMENTE LA MOLECOLA MANTIENE QUASI SEMPRE 3 CARBONI SUL PIANO, ED IL QUARTO FUORI DAL PIANO, IN ALTO O IN BASSO

CICLOPENTANO

NON C'È TORSIONE ANGOLARE, PERCHÈ I LEGAMI NON SONO TORBIDI MA NORMALI

PER RISOLVERE L’EFFETTO TORSIONALE CHE AVREBBERO GLI IDROGENI, LA MOLECOLA OSCILLA TRA DUE FORME:

IN ALTO IN BASSO

3 CARBONI SUL PIANO UNO FUORI IN ALTO E UNO FUORI IN BASSO

4 CARBONI SUL PIANO UNO FUORI IN ALTO (O IN BASSO)

CICLOESANO

LA SUA FORMA A SEDIA (QUATTRO CARBONI SUL PIANO, UNO USCENTE IN BASSO E UNO USCENTE IN ALTO) ELIMINA L’EFFETTO TORSIONALE DEGLI IDROGENI E LA TENSIONE ANGOLARE CHE SI AVREBBERO CON UNA STRUTTURA PLANARE, CHE COMPORTEREBBE DEI LEGAMI TORBIDI RICURVI ALL’INTERNO DEL CICLO.

IN ALTO IN BASSO

Esempi di reazioni di formazioni di eteri, esteri e ammine

CH₃I + OH^- → CH₃OH + I^-

CH₃OH + Base Forte B^- → CH₃O^- + HB

Base Forte = Metallo più idrogeno a carica negativa

• NaH = Idruri, composti con Idrogeno a carica negativa, H^-, che tende molto a reagire per formare un sale

CH₃OH + NaH → CH₃O^-Na⁺ + H₂

CH₃I + CH₃O^-Na⁺ → CH₃-O-CH₃ + NaI

• Etere dimetilico Sale

CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ Etere dietilico → Derivato dall'alcol con un idruro:

CH₃CH₂OH + NaH → CH₃CH₂O^-Na⁺ + H₂

CH₃CH₂O^-Na⁺ + CH₃CH₂I → CH₃CH₂OCH₂CH₃ + NaI

• Etere Sale

CH₃I + Br^- → CH₃Br + I^-

• Legame con Br^- più forte che con I^- quindi reazione spostata a destra, non si torna indietro

CH₃COOH + NaOH → CH₃COO^- + H₂O + Na⁺

• Acido Acetico Base Forte Ione Acetato

CH₃COO^-Na⁺ + CH₃I → CH₃COOCH₃ + NaI

• Acetato di Sodio Iodometano
• Estere Acetato di Metile Derivato dell'Acido Sale

Trigliceride

3 Acidi grassi

• C H₂ - O ||
• C H - O ||
• C H₂ - O ||
• Glicerolo = Glicerolo isolato CH₂-OH
• CH-OH
• CH₂-OH

3 Legami Esterici, ad alta energia

CH₃I + NH₃ → CH₃NH₃ + I^-

• Metilammina, Ammine

Ammine, derivati dell'Amoniaca: composti con azoto legato a idrogeno e a carbonio: primarie se l'azoto è legato ad un solo carbonio, secondarie se lega due carboni, terziarie se ne lega tre.

• Primaria Secondaria Terziaria

CH₃ - NH₂

CH₃ - NH - CH₃

CH_3-N_-CH_3-CH₃