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Alcani

Gli orbitali atomici hanno forme ben definite. Gli orbitali S sono sferici con gli e confinati in una

­

regione sferica dello spazio attorno al nucleo. Gli orbitali P sono bilobati e disposti secondo le 3

direzioni dello spazio. Il legame è dato dalla sovrapposizione di due orbitali.

L’orbitale molecolare, analogamente a quello atomico, non può contenere più di 2 e . Nel caso

­

dell’H , l’orbitale è cilindrico.

2

Orbitali di questo genere sono detti s ed i legami che si formano per sovrapposizione di orbitali s e

p : s­p

, s­s o p­p in senso longitudinale sono detti sigma ( ).

σ

Nel carbonio, gli e sono disposti con i 4 elettroni di valenza disposti negli orbitali 2s e 2p.

­

2p ⊸ ⊸ -

2s ⊶

1s ⊶

Alcani e cicloalcani

L’energia aumenta con la distanza dal nucleo.

Schema del C non ibridato:

Gli e ad energia più elevata si trovano negli orbitali p, ciascuno su un orbitale, in quanto in questo modo sono

­

più distanti tra loro e di conseguenza la forza di repulsione tra particelle dotate di carica uguale è inferiore.

L’ultimo orbitale p è vuoto. Questo farebbe pensare che il C fa solo due legami con gli orbitali 2p, al massimo 3

se qualche atomo cedesse e all’orbitale vuoto

­

Dal momento che C fa 4 legami, la disposizione degli elettroni negli orbitali deve essere diversa e si ha una

ridistribuzione degli e .

­ 2p ⊸ ⊸ ⊸⊸⊸⊸

↑ - ↑

Energia 2s Energia

e di valenza in C non ibridato e di valenza in ibrido sp3

­ ­

Alcani

Alcani

Gli orbitali di valenza vengono rimescolati o

combinati a formare orbitali ibridi tutti tra loro

equivalenti.

Si formano, cioè, 4 orbitali ibridi in quanto gli e ­

vengono miscelati tra s e p. Il nome sp3 deriva dal

fatto che ciascun orbitale ha una parte di carattere

s e 3 di carattere p.

Gli ibridi hanno una energia più bassa degli orbitali p, la loro forma è a clava con i due lobi

differenti disposti a tetraedro ed angolo tra i legami di 109.5°.

I legami avvengono esattamente come negli orbitali non ibridizzati.

σ

La forma tetraedrica è una forma geometrica ricorrente in chimica organica e la sua caratteristica

di maggiore interesse è la possibilità di individuare un piano di simmetria dato dal centro e due

vertici.

Alcani

Alcani

Alcani

Alcani

Nomenclatura IUPAC (International Union of

Pure and Applied Chemistry):

L’alcano più semplice è il metano CH4. Gli alcani successivi si

ricavano allungando la catena carboniosa ed aggiungendo H a

completare le valenze del C.

Gli alcani non ramificati vengono detti normali.

Desinenze:

Alcani ­

ano formula C H +2

n 2n

Alcheni ­ene formula C H

n 2n

(2 doppi legami –diene; 3 doppi legami –triene ecc.)

Alchini ­ino formula C H ­2

n 2n

(due tripli legami –diino; 3 tripli legami triino ecc.)

­enino Composti insaturi con doppi e tripli legami

Alcani

Sostituenti saturi:

Gruppi alchilici –ile formula

C H +1

n 2n ;  ;   

Es.: metile: CH etile CH CH propile CH CH CH

3 3 2 3 2 2

  

Isopropile: CH CH CH ; sec-butile CH CH CH CH

3 3 3 2 3

(se si toglie un H al C centrale)

Isobutile: (CH ) CH CH terz-butile (CH ) C

3 2 2 3 3

Il simbolo R viene usato per indicare un gruppo alchilico generico (R-H), così R-Cl è

un generico cloruro alchilico. Numerazione:

1. Per i composti non ramificati il nome è dato dal

numero di atomi di C

2. Nei composti ramificati il nome è dato della catena

più lunga di atomi di C

3. La numerazione è progressiva a partire dal C più

vicino al primo sostituente

4. A parità di atomi di C si sceglie la catena con più

ramificazioni

5. Se due ramificazioni sono equidistanti dalle estremità

il C1 è il più vicino alla terza ramificazione

6. Se manca una terza ramificazione, il numero più

basso va alla ramificazione che viene prima

alfabeticamente

7. Ogni sostituente deve avere un nome ed un numero

anche se si trovano sullo stesso Carbonio.

8. I sostituenti vengono indicati in ordine alfabetico,

indipendentemente dalla numerazione

Alcani e cicloalcani

CARATTERISTICHE E PROPRIETA’

Fonti naturali: petrolio e gas naturale. Non sono composti

polari, quindi non sono solubli in acqua. Sono tra i

componenti che formano la pellicola protettiva cerosa

all’esterno di frutti quali le mele (C H e C H )

27 56 29 60

I composti fino a 4 atomi di C sono gassosi. A parità di PM

con la maggior parte degli altri composti organici, gli alcani

hanno i punti di ebollizione più bassi a causa delle deboli

forse attrattive tra molecole non polari.

Con il crescere del n. di C, crescono le forze attrattive e

crescono, di conseguenza i punti di ebollizione.

Gli alcani non sono molecole solubili perché, a differenza

dell’H O che è una molecola polare, tutti i legami C­C e C­H

2

degli alcani sono covalenti puri e per scioglierli in acqua occorre

una energia sufficiente a vincere le forze attrattive tra le

molecole di H O.

2 Cicloalcani

Nomenclatura:

Si mette il prefisso ciclo al nome dell’alcano corrispondente per numero di C

 Se il composto ha un solo sostituente, questo sta sempre sul C in posizione 1

 Se si hanno più sostituenti la numerazione parte dal C più vicino al 1°

 sostituente

Se i sostituenti sono degli alogeni, questi vanno indicati in ordine alfabetico

Nei cicloalcheni la numerazione va nella direzione dei C del doppio legame in senso

orario, ma se vi sono due legami insaturi, la direzione è quella del secondo legame

più vicino.

Cicloalcani

Cicloalcani

Ciclopropano Molecola piana. Forte tensione angolare degli atomi ibridati sp (60°)

3

Ciclobutano Molecola non piana. Forte tensione angolare, angolo di legame 88°.

Ciclopentano Molecola non piana. Angolo di legame 105°. Più stabile perché l’angolo di legame si

avvicina a quella dell’ibrido sp3. Presenti stereoisomeri configurazionali ( cis­trans ) se vi

sono sostituenti alchilici.

Cicloesano Molecola non piana. Gli H sono legati ai C mediante legami equatoriali (sul piano dei C) o

assiali (sopra o sotto il piano dei C). Gli isomeri assumono 2 conformazioni “a sedia” per

rotazione degli H che da assiali diventano equatoriali e vice versa. I sostituenti

voluminosi vengono legati preferenzialmente in posizione equatoriale a causa della

repulsione sterica con gli altri H assiali. Conformazione meno stabile è “a barca”, sempre

a causa dell’ingombro sterico degli H.

Cicloalcani

Conformazione "a sedia" Conformazione "a barca"

Legami assiali Legami equatoriali

CH

H C

H CH 3 3

3 H

H

H C H

3 Alcheni

Nomenclatura

La catena deve contenere entrambi i C del legame insaturo

 Si sceglie sempre la catena più lunga contenente entrambi i C del legame

 insaturo

La numerazione parte dal C più vicino al legame insaturo

 Se un doppio ed un triplo legame sono equidistanti dai C terminali, il numero

 più basso va al C più vicino al doppio legame

Per i sostituenti, la nomenclatura segue le regole degli alcani

 Legami in successione: cumulati ; alternati ad 1 legame singolo: coniugati ; più

 di un legame singolo tra quelli insaturi: isolati .

Alcheni

Ogni atomo di C che forma un doppio legame è detto trigonale, in quanto legato a 3 atomi e non

a 4.

La rotazione attorno al doppio legame è impedita.

Gli atomi di C del doppio legame e gli H ad essi legati si trovano sullo stesso piano. L’angolo di

legame del C trigonale è di 120°. Il legame è più corto (1,34 Å vs 1.54 Å).

Solo 3 dei 4 orbitali del C vengono ibridati a formare ibridi sp2 che giacciono su un piano a

formare un triangolo equilatero. Il quarto elettrone si trova su un orbitale non ibridato (sp2

perché è 1 orbitale s e 2 orbitali p) perpendicolare al piano dei tre orbitali ibridi.

Il doppio legame è dato dal legame tra due orbitali ibridati ed un legame dell’orbitale non

σ π

ibridato. Questo spiega perché il doppio legame non può ruotare.

Alcheni

Negli alcheni è possibile una isomeria cis­trans solo quando i C del doppio legame hanno sostituenti

diversi. H CH

H C H

H C H

H C H 3

3

3

3 H H

H H

H CH

H C H 3

3

cis-2 butene trans-2 butene 2 propene

Benzene e composti aromatici

Il rapporto tra C e H del C H fa pensare ad una struttura altamente insatura. Se confrontata

6 6

all’esano (C H ) ed al cicloesano (C H ).

6 14 6 12

Il benzene, però, non si comporta come un composto insaturo (non decolora le soluzioni di bromo

come gli alcheni e gli alchini e non viene facilmente ossidato dal permanganato di potassio, né

subisce le reazioni di addizione degli alcheni ed alchini. Al contrario dà soprattutto reazioni di

sostituzione analogamente agli alcani.

A differenza del cicloesano la struttura del benzene è piana e gli atomi di C sono ibridati sp2,

σ

quindi due di questi obitali sono impegnati a fare un legame con i C adiacenti ed il terzo a fare

σ

un legame con H.

L’orbitale p non ibridato di ciascun C è perpendicolare al piano dei carboni; gli orbitali p si

π

sovrappongono lateralmente a formare orbitali che danno origine ad una nuvola elettronica al

di sopra ed al di sotto del piano dell’anello benzenico.


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43

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1.05 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in farmacia (Facoltà di Medicina e Chirurgia e di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali)
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di PROPEDEUTICA BIOCHIMICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Tor Vergata - Uniroma2 o del prof Coletta Massimiliano.

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