Chimica organica - Termini esame teoria

Definizioni di chimica organica

Le definizioni sono scritte in ordine alfabetico. Le parole in corsivo rimarcano parole chiave contenute generalmente nel glossario come parola in grassetto.

Acetaldeide

Aldeide acetica, etanale CH₃CHO v. aldeide.

Acetali

Composti derivati dalla sintesi di un'aldeide con due equivalenti dialcoli. Formula generica R₂C(OR')₂. Il C di derivazione carbonilica è legato con quattro legami semplici ai gruppi. C'è la contemporanea presenza di un gruppo alcolico (ossidrilico) e di un emiacetale. Di grande rilevanza per la formazione delle forme piranosica e furanosica degli aldosi, dove il gruppo aldeidico reagisce con il gruppo ossidrilico.

Meccanismo di reazione, in due parti:

• Addizione all'aldeide di un equivalente di alcol, formazione di un emiacetale RORCOHR₁.
• Conversione dell'emiacetale in acetale.

Cioè: protonazione di un gruppo carbossilico, attacco nucleofilo e deprotonazione, eliminazione di acqua, attacco nucleofilo e deprotonazione. Se al posto di un'aldeide c'è un chetone si ottengono chetali.

Acetilene

v. etino.

Acetone

Dimetilchetone, propanone, CH₃COCH₃ v. chetone.

Acilico, gruppo

(Acile) Gruppo funzionale corrispondente ad un acido carbossilico privato del gruppo -OH. Formano le anidridi, oltre che a carbocationi acilici e alogenuri acilici.

Addizione, reazione di

Reazione dove le entità molecolari si combinano, ottenendo come prodotto un'entità più grande, contenente tutti gli atomi delle entità di partenza. Queste reazioni si verificano solo in composti con legami doppi o tripli: C=C, C≡C, C=O, C=N. Cioè in una r. di a. si combinano una molecola insatura ed un altro reagente per dare un unico prodotto saturo. Si ottengono posizionamenti in sin ed in anti. Sono il contrario delle reazioni di eliminazione.

Addizione elettrofila

Caratteristica degli alcheni. Avviene una scissione eterolitica formante due specie di carica opposta. Si svolge in due stadi: nello stadio lento si addiziona il componente “positivo” H (elettrofilo) all'alchene formando un carbocatione; nello stadio veloce si ha combinazione tra il carbocatione e la specie nucleofila (negativa) B. Può avvenire in sin oppure in anti, dando alcheni simmetrici o asimmetrici. Ma la reazione è regiospecifica e segue la regola di Markovnikov.

Addizione nucleofila

Aggiungendo un nucleofilo Nu:, un legame π è rimosso e si formano due nuovi legami covalenti. Nel caso dei legami doppi carbonio – eteroatomo (che sono molto polari), l'atomo di carbonio ha una parziale carica positiva, costituendo un ottimo bersaglio per l'attacco di un nucleofilo. In questo caso si produce un racemo. Es.: NuH + R₁R₂C=O → NuR₁R₂CH-O + H → NuR₁R₂CH--OH. Nel caso dei legami doppi C=C avviene la reazione Nu-Z + -C=C- → Nu-C-C-Z. Avviene in due stadi: nello stadio (1) si forma il nucleofilo Nu che fa un legame covalente col sistema -C=C-, formando un carboanione; nello stadio (2) il carboanione fa un legame covalente con Z che è elettron-povero (elettrofilo).

Addizione radicalica

Avviene tramite la formazione di radicali liberi. Può coinvolgere due specie radicaliche oppure un radicale ed un non-radicale. In un reagente con legame debole, avviene scissione eterolitica formando due radicali (con calore, luce, UV...). Ci sono tre stadi: nello stadio (1) (inizio) un precursore non-radicalico forma il radicale grazie a luce-temperatura; nello stadio (2) (propagazione delle catena) un radicale reagisce con un non-radicale formando un nuovo radicale; nello stadio (3) (terminazione della catena) due radicali reagiscono per formare un non-radicale oppure si forma un radicale stabile (es. per risonanza).

Cicloaddizione

È una reazione periciclica, cioè una reazione in un unico stadio, senza intermedi, ma caratterizzata da uno stato di transizione ciclico. Nelle cicloaddizioni due molecole si condensano con riarrangiamento degli elettroni π per dare un ciclo. Esempio: Cicloaddizione di Diels-Adler.

Alcani

Idrocarburi alifatici saturi (di H), senza doppi o tripli legami carbonio – carbonio (es. propano, butano...).

A. ciclici

(Cicloalcani) Idrocarburi saturi con almeno un anello di atomi di C; hanno il prefisso ciclo- (es. ciclopentano, cis-1,2-dimetilcicloesano). Formula molecolare generale C_nH_2n. Se ci sono più sostituenti si devono numerare per indicare la posizione facendo la nomenclatura. Nomenclatura: prefisso (sostituenti) + -ciclo- + nome catena (es. 5C → -pent-) + suffisso (gruppo funzionale es. -OH → -olo)

• Punto di ebollizione: più basso rispetto a composti più polari di dimensioni simili. Aumenta all'aumentare del numero di C.
• Punto di fusione: più basso rispetto agli stessi composti di prima. Aumenta come prima.
• Solubilità: solubili in solventi organici, insolubili in acqua.

Conformazione: c'è tensione angolare (a causa degli angoli di legame diversi dai 109,45° del C sp³), tensione torsionale (dalle interazioni a conformazione eclissata), tensione sterica (dalla vicinanza tra atomi) e tutte queste tre influiscono sulla stabilità. Non sono planari, bensì piegati per ridurre le tensioni. Rotazione del legame C-C è molto limitata. Con due sostituenti esistono le configurazioni cis e trans; i sostituenti possono trovarsi in posizione assiale o equatoriale (preferita, perché dà più spazio). Posizioni assiali ed equatoriali del cicloesano si ricordano le conformazioni a sedia, a barca e twist; ma la sedia è più stabile, è la migliore e vincerà!

Alchilico, gruppo

(O alchile) Gruppo funzionale derivato da un alcano privato di un atomo di idrogeno. Es. metile -CH₃, etile -CH₂CH₃, n-propile -CH₂CH₂CH₃.

Alcoli

Composti derivati da idrocarburi alifatici per sostituzione di un H con un gruppo ossidrilico -OH. Simili agli alcani come struttura. Alcol primari se c'è un solo sostituente, terziari se tre sostituenti. Nomenclatura: viene data precedenza al C legato con l'-OH e non eventuali doppi legami ed il nome è quello della catena principale con suffisso “-olo”.

Si comportano da acidi deboli, dissociando in acqua secondo ROH + H₂O → RO^- + H₃O⁺. Il gruppo -OH può cedere un protone. La base coniugata RO^- si chiama ione alcossido; l'ingombro sterico rende gli alcoli meno acidi, per la difficile solvatazione degli ioni alcossido. Si possono comportare anche da basi deboli, avendo doppietti elettronici solitari sull'ossigeno (basi di Lewis), vengono protonati da acidi forti: ROH + H₂O → [RH₂O]⁺ + H₂O. Il prodotto di reazione [RH₂O]⁺ è lo ione alchilossonio.

Se il gruppo ossidrilico -OH è considerato un sostituente si chiama “idrossi-”.

• Disidratazione: si riscalda l'alcol in presenza di H₃PO₄ o H₂SO₄ (catalizzatori acidi forti). Si formano alcheni. CH₃CH₂OH + H₂SO₄ → H₂C=CH₂ + H₂O.
• Idratazione dell'etilene: per formare etanolo. H₂C=CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH. Nell'idratazione degli alcheni si somma una molecola d'acqua per formare l'alcol, in presenza di un acido che catalizza la reazione.
• Idroalogenazione: per preparare alogenuri alchilici. È una sostituzione nucleofila monomolecolare SN1, si perde una parte del prodotto per eliminazione 1 E1. Es.: ROH + HX → RX + H₂O.
• Idrogenazione catalitica del CO: per formare metanolo. CO + 2 H₂ → CH₃OH
• Ossidazione: avviene sono il alcoli I e II (nei III non si può formare il doppio legame C=O). Con gli alcoli, I usando un ossidante generico si passa da alcol ad aldeide ad acido carbossilico. RCH₂OH → RCHO → RCOOH. Con gli alcoli II si formano chetoni: RCHOHR' → RCOR'
• Reazioni acido-base: gli alcoli hanno un carattere debolmente acido, non reagiscono con le basi deboli. Sono necessarie dunque basi forti! ROH + NaOH → RO^-Na⁺ + H₂O.

Aldeidi

Composti che hanno un gruppo carbonilico >C=O con struttura RCH. Diversi però dai chetoni perché hanno almeno un idrogeno H. (se R = H → formaldeide, metanale. Se R = CH₃ → acetaldeide, etanale). Alle aldeidi cicliche si aggiunge il suffisso -carbaldeide.

Aldosi

Monosaccaridi con un gruppo aldeidico. Si possono considerare delle poliidrossialdeidi. Es.: gliceraldeide (3C), ertirosio e treosio (entrambi aldotetrosi, 4C), ribosio (aldopentoso, 5C), glucosio, mannosio, galattosio (tutti aldoesosi, 6C).

Alifatici, composti

Composti organici non aromatici. Oleosi, untuosi. Es.: metano, etene, cicloesano. Qui non c'è risonanza! V. anche aromatico, composto.

Alogenuri

Composti che derivano dall'unione di un atomo di una alogeno X (F, Cl, Br, I) con un alchile, arile od acile.

A. alchilici

Derivanti da idrocarburi alifatici per sostituzione di uno o più atomi di idrogeno H con altrettanti alogeni X. Es. CHCl₃ (cloroformio, triclorometano)

A. arilici

Caratterizzati dal legame di un alogeno con un anello aromatico. Es.: clorobenzene.

A. acilici

(Alogenuri di alcanoile) Derivati da acidi carbossilici per sostituzione dell'ossidrile -OH con un atomo di alogeno X (cioè aggiungendo ad un gruppo acilico un alogeno X). Struttura generica RCOX. Sono le principali fonti di ioni acilici in laboratorio. RCOX → R-C=O⁺ (carbocatione acile) + X^-.

Ammidi

Composti derivanti dagli acidi carbossilici con struttura generale RCONH₂. Praticamente carbossile dove l'ossidrile -OH è sostituito da un gruppo amminico -NH₂. Ammidi primarie se RCONH₂, ammidi secondarie se RCONHR', ammidi terziarie se RCONR'R''. Es.: CH₃CONH₂ è etanammide / acetammide.

Ammine

Composti derivati dall'ammoniaca (NH₃) dove uno, due o tutti e tre gli atomi sono sostituiti da gruppi arilici (-Ar) o alchilici (-R). Ammine primarie se RN:H₂, ammine secondarie se RN:HR', ammine terziarie se RN:R'R''. Hanno un debole carattere basico a causa del doppietto solitario sull'atomo di azoto N; la basicità dipende sensibilmente dai sostituenti legati all'atomo di azoto N: i fattori che aumentano la densità ammina elettronica sull'N, aumentano la basicità (es. sostituenti elettron-donatori). Reagiscono primaria come nucleofili con composti contenenti C elettrofili.

A. alifatiche

Alchilammine, se i residui R sono unicamente di tipo alifatico. Più basiche di NH₃ a causa dell'effetto induttivo elettron-donatore dei gruppi R. Alchilammine sono più basiche delle arilammine; più basiche delle ammidi; se hanno un doppietto di non legame su un atomo ibridato sp³ sono più basiche rispetto al caso di sp². Meno carattere s c'è nell'ibridazione, più l'ammina è basica.

A. aromatiche

Se almeno uno dei due residui è di tipo aromatico. Arilammine con doppietto elettronico sull'N sono più basici rispetto al caso della delocalizzazione elettronica.

A. eterocicliche

Se l'atomo di azoto N fa parte di un ciclo aromatico od alifatico. Es.: pirrolo, piridina, adenina, pirimidina, guanina.

Catena più lunga legata all'N + ammina. Le ammine II e III con gruppi di più tipi vengono considerate ammine primarie N-sostituite: la catena più lunga è progenitore, suoi sostituenti nomenclati more solito, poi gli altri gruppi legati all'N anteponendo N- prima del nome (es. N-nitrosodimetilammina). Le ammine aromatiche sono considerate derivate dall'anilina Ph-NH₂. Il gruppo sostituente NH₂ è gruppo ammino.

• Sostituzione nucleofila: usando composti con atomi di N nucleofilo. SN1 e SN2
• Riduzione di gruppi funzionali contenenti N: dai nitrocomposti R-NO₂ → R-NH₂ (ammina I); dai nitrili R-C≡N → RCH₂NH₂ (ammina I); dalle ammidi RCOR'N → RCH₂NR'R'' (ammine I, II, III, con R=H o alchile)
• Reazione con acido nitroso HNO₂: si origina lo ione nitrosonio NO⁺, elettrofilo, che reagisce con l'N nucleofilo amminico per formare sali di (RN₂Cl^-, a partire dalle ammine I) e N-nitrosammine (R₂NN=O, dalle ammine II).

Anfifilico

v. anfipatico.

Anfipatico

Sostanza che contiene sia un gruppo idrofilo che un gruppo idrofobo. Molecole.