CHIMICA ORGANICA II E LABORATORIO

L’insegnamento ha lo scopo di ampliare la conoscenza della Chimica Organica acquisita al primo corso di base, con particolare riguardo alla nomenclatura, proprietà chimiche e reattività di composti polifunzionali; delle principali classi di composti organici di rilevanza biologica: carboidrati, amminoacidi e peptidi, lipidi; dei principali sistemi eterociclici. Inoltre, saranno studiate reazioni di sintesi organica avanzata, imparando a sviluppare semplici sequenze sintetiche di composti organici polifunzionali e ad applicare i principi delle moderne strategie sintetiche: approcci per disconnessione, formazione di legami carbonio-carbonio, protezione deprotezione di gruppi funzionali.

Lezioni frontali

Conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di Chimica Generale e Chimica Organica I

Fortemente consigliata

Enoli ed enolati

Tautomeria cheto-enolica – enolizzazione catalizzata da acidi e basi – stabilità degli enoli - Acidità dell’idrogeno in alfa al carbonile– anioni enolato – Litioenolati- Alogenazione del carbonio alfa di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio-Alogenazione del carbonio adegli acidi carbossilici –– Alchilazione del carbonio alfa– Alchilazione ed acilazione del carbonio alfa tramite un intermedio enamminico – Condensazione aldolica: formazione di ß-idrossialdeidi– La disidratazione di un prodotto di condensazione aldolica – Condensazione aldolica incrociata – Reazione di Mannich– Condensazione di Claisen: formazione di ß-chetoesteri –Altre condensazioni incrociate – Reazioni di condensazione e di addizione aldolica intramolecolare – L’anellazione di Robinson – Decarbossilazione di ß-chetoacidi – Sintesi malonica – Sintesi acetacetica

Carbonili alfa,beta insaturi

Effetti della coniugazione - Reazioni di addizioni coniugate – Alchilazione del carbonio beta– Reazione di Michael- Attacco nucleofilo al carbonile o coniugato - Nucleofili “hard” e “soft” - - reazioni con ammoniaca ed ammine – reazioni con alcoli e tioli - reazioni con composti organometallici e presenza di sali di Cu(I) – addizione coniugata di enolati – addizione coniugata seguita da ciclizzazione nella sintesi di anelli

Composti eterociclici saturi

Epossidi, aziridine, azirine e tiirani

Composti Eterocicli Aromatici

Classificazione degli eterocicli aromatici – Eteroaromaticità – anelli eteroaromatici a 5 e 6 termini con un eteroatomo: Furano, pirrolo, tiofene e piridina. Sintesi mediante 1,3 ed 1,4- dicarbonilici Composti eteroaromatici con due o più eteroatomi – Composti eteroaromatici benzocondensati – Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica, di sostituzione nucleofila aromatica, di ossidazione e di riduzione– Piridina N-ossido e sostituzione elettrofila.

Carboidrati

Classificazione dei carboidrati – La notazione D e L – Configurazione degli aldosi – Configurazione dei chetosi – Reazioni dei monosaccaridi in soluzione basica – Reazioni di ossido-riduzione dei monosaccaridi – Allungamento della catena: la sintesi di Kiliani-Fischer – Accorciamento della catena: la degradazione di Wohl –I monosaccaridi formano emiacetali ciclici –Formazione di glicosidi – L’effetto anomerico – Zuccheri riducenti e non riducenti – Mutarotazione - Disaccaridi – Polisaccaridi.

Amminoacidi, peptidi e proteine

Nomenclatura degli amminoacidi – Configurazione degli amminoacidi – Proprietà acido-basiche degli amminoacidi – Il punto isoelettrico – Separazione degli amminoacidi – Metodi di sintesi degli amminoacidi – Risoluzione di una miscela racemica di amminoacidi – Legami peptidici e legami disolfuro – Strategie di sintesi peptidica – Sintesi peptidica automatizzata – Introduzione alla struttura delle proteine – Come determinare la struttura primaria di un polipeptide o di una proteina – Struttura secondaria delle proteine – Struttura terziaria delle proteine – Struttura quaternaria delle proteine.

Cicloaddizioni e reazioni pericicliche

Dieni coniugati, orbitali molecolari e simmetria, reazioni elettrociciche, cicloaddizioni, trasposizioni sigmatropiche, addizioni elettrofile, Dies-Alder, reazioni pericicliche

Composti organometallici e formazione di nuovi legami C-C

Reazioni coupling C-C: Metodologie sintetiche covalenti irreversibili Formazione di nuovi legami C-C. Suzuki, Stille, Heck, Sonogashira, Negishi. Formazione di nuovi legami C=C: Metatesi; Click Chemistry

Spettroscopia NMR

NMR a trasformata di Fourier, Effetto dello schermo, molteplicità dei segnali, chemical shift, anisotropia diamagnetica, integrazione dei segnali, costanti di accoppiamento. Spettoscopia ¹³C NMR, spettroscopia NMR bidimensionale.

METODI FISICI IN CHIMICA ORGANICA

Principi generali della spettroscopia di assorbimento. Spettroscopia UV-VIS e IR. Principi generali ed esempi di applicazioni alle molecole organiche.

Gas cromatografia. Fattori essenziali inerenti la tecnica gas cromatografica. Colonne cromatografiche. Cromatografia liquida ad alte pressioni (HPLC). Principi generali.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO

• Impiego della TLC per l’identificazione di diverse sostanze organiche presenti in miscela: come si procede per la scelta della miscela eluente più idonea?
• Sostituzione elettrofila aromatica: sintesi p-nitroanilina (gruppi protettori):
• Separazione della orto- e para-nitro-anilina mediante cromatografia su colonna.
• Purificazione della para-nitroanilina mediante cristallizzazione
• Sintesi multistep: preparazione di un anestetico locale (benzocaina):

1. Sintesi e caratterizzazione dell’N-acetil-p-toluidina (sostituzione nucleofila acilica)
2. Sintesi e caratterizzazione dell’acido para acetammidobenzoico (ossidazione con KMnO₄; reazioni di ossido riduzione in chimica organica)
3. Sintesi e caratterizzazione della benzocaina (acido para ammino benzoico) (idrolisi acida di un legame peptidico)

Tutti i prodotti ottenuti verranno: isolati, purificati(distillazione, cristallizzazione, cromatografia su colonna o PLC) e caratterizzati.

La caratterizzazione dei composti preparati verrà eseguita mediante: p.f.; UV-Vis; IR; ¹H-NMR e ¹³C-NMR .

Appunti dalle lezioni

• P. Y. BRUICE - Chimica organica - 2a Edizione EdiSES
• W.H. BROWN e altri autori - Chimica Organica 5a Edizione EdiSES
• Donald L. Pavia, Gary M. Lampman, George S. Kriz Jr. “Introduction to Spectroscopy”, Saunders College Publishing; “Il Laboratorio di Chimica Organica”, Sorbona, Milano
• Stuard Warren “Designing Organic Syntheses”, John Wiley &Sons
• M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh “Metodi Spettroscopici nella Chimica Organica”, Edises, Napoli
• G.F. Pedulli “Metodi Fisici in Chimica Organica”, Piccin, Padova
• M.R. Royston, J.C. Gilbert, S. F. Martini; “Chimica Organica Sperimentale”, Zanichelli
• R.M. Silverstein, F.X. Webster; “Identificazione Spettroscopica di Composti Organici”, Ambrosiana
• Marco D’Ischia “La Chimica Organica in Laboratorio”, Piccin, Padova

Materiale didattico su Studium

Esame orale

Reazioni di condensazione, eterocicli, sintesi degli amminoacidi, carboidrati, organometallici