Chimica organica - programma

PROGRAMMA DI CHIMICA ORGANICA

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MESSINA

CORSO DI LAUREA INTERFACOLTÀ IN BIOTECNOLOGIE

Docente: Prof. Giovanni ROMEO

I Anno – II semestre

Risultati di apprendimento previsti:

Il corso ha l'obiettivo di fornire agli studenti i concetti fondamentali della Chimica Organica. Gli studenti acquisiranno nozioni sulla progettazione e sintesi di molecole organiche e sui meccanismi di reazione. Particolare interesse sarà rivolto agli aspetti biotecnologici.

PROGRAMMA.

• Legame covalente e polare e forma delle molecole organiche: Richiami sul legame chimico. Strutture di Lewis. Risonanza. Ibridazioni sp3, sp2 e sp del carbonio. Classificazione dei composti organici e panoramica dei loro gruppi funzionali.
• Alcani e Cicloalcani: Struttura, nomenclatura IUPAC e tradizionale. Isomeria costituzionale negli alcani e isomeria geometrica nei cicloalcani. Differenza tra configurazioni e conformazioni. Conformazioni di alcani. Cicloalcani: tensioni torsionali ed

angolari per ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano ed equilibriconformazionali.

Nomenclatura IUPAC e tradizionale e proprietà chimico fisiche di: alogenuri alchilici, alcoli, tioli, eteri, solfuri, ammine, derivati carbonilici (aldeidi e chetoni), acidi carbossilici e loro derivati (alogenuri acilici, anidridi, esteri, ammidi, nitrili), derivati stabili dell'acido carbonico (uree, carbonati, carbammati).

Composti Aromatici ed Eteroaromatici: Concetto di aromaticità, antiaromaticità, energia di risonanza. Ioniaromatici ed antiaromatici. Nomenclatura di benzeni mono-, di- e polisostituiti e dei principali composti eteroaromatici.

Chiralità e Stereoisomeria: Chiralità e Stereogenicità: principi generali. Elementi di simmetria e loro compatibilità con la chiralità. Molecole dissimmetriche ed asimmetriche. Enantiomeri e diastereoisomeri. Proiezioni di Fisher. Configurazioni relative (sistema D,L) ed assolute (sistema R,S e regole di

priorità). Polarimetro ed attività ottica. Purezza ed eccesso enantiomerico. Risoluzione ottica di miscele racemiche. Stereoisomeria nei sistemi aciclici con due o più stereocentri: forme treo, eritro, e meso. Stereoisomeria nei sistemi ciclici. Enantiomeria e diastereoisomeria conformazionale nei cicloesani disostituiti. Isomeria geometrica negli alcheni (requisiti e nomenclatura E,Z). Attività ottica: requisiti. Molecole chirali in assenza di stereocentri: caso degli alleni chirali. Carboni prochirali, idrogeni enantiotopici e diastereotopici. Acidità e Basicità in Chimica Organica: Generalità. Fattori strutturali ed elettronici che influenzano l'acidità e la basicità dei composti organici: elettronegatività, energia di legame, ibridazione, effetti induttivi (±I), effetti coniugativi (±M). Basicità di alcoli, di alchil- ed arilammine in fase gassosa e in soluzione. Introduzione ai meccanismi di

Reazione: Richiami di termodinamica: reazioni eso- e endoergoniche, eso- e endotermiche. Richiami di cinetica: energia libera di attivazione, velocità, ordine e molecolarità di reazione, stadio limitante la velocità di reazione, stato di transizione e complesso attivato, intermedi di reazione.

Addizioni Elettrofile: Alcheni: struttura e reattività. Addizioni elettrofile ad alcheni (addizione ioniche di acidi alogenidrici: regioselettività, regola di Markovnikov, stabilità di carbocationi e loro trasposizioni; addizione di acqua ed alcoli; addizione di alogeni: regio- e steroselettività; formazioni di aloidrine; significato di addizioni sin e anti). Idroborazione-ossidazione di alcheni (regio- e steroselettività). Alchini: struttura, polarizzabilità e acidità di alchini terminali. Addizioni elettrofile ad alchini: generalità (confronto tra carbocationi alchilici e vinilici); addizione di acidi alogenidrici ed alogeni.

(regio- e steroselettività); idratazione "diretta" di alchini: tautomeria cheto-enolica. Ossidazioni e Riduzioni: Generalità sul significato e le convenzioni utilizzate relativamente alle reazioni "redox" in chimica organica. Idrogenazione catalitica degli alcheni. Idrogenazione catalitica e chimica die OsO "aalchini. Ossidazione di alcheni: epossidazione con peracidi; sin-ossidrilazione via KMnO4 freddo; scissione ossidativa con KMnO "a caldo"; ozonolisi e trattamento finale in condizioni ossidanti e riducenti. Scissione ossidativa di glicoli con acido periodico. Sintesi di alcoli con metalli attivi. Ossidazione e LiAlH nella sintesi di alcoli. Riduzione di alcoli primari e secondari. Utilità di idruri complessi (NaBH4 del gruppo carbonilico a metilenico.