L’insegnamento si prefigge di fornire allo studente una più approfondita formazione di Chimica Organica rispetto 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. Gli studenti acquisiranno inoltre conoscenze sulle 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.
Acquisire esperienza sulle metodologie e le tecniche della sintesi organica mediante la preparazione di alcuni prodotti e la loro determinazione strutturale.
L'insegnamento si svolgerà tramite la trattazione dei vari argomenti riportati in programma e prevederà delle giornate dedicate ai chiarimenti dei dubbi e alla simulazione dell'esame orale da sostenere.
Lezioni frontali.
Esercitazioni di laboratorio . Utilizzo delle spettroscopie (UV-Vis; IR, 1H-, 13C-NMR) per la caratterizzazione dei composti sintetizzati.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
E’ richiesta l’acquisizione degli obiettivi relativi alle seguenti discipline: Chimica Generale ed Inorganica, Chimica Organica I
Chimica Organica I e laboratorio
Fortemente consigliata seppur non obbligatoria per sostenere l’esame.
Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS
Enoli, enolati ed enammine
Tautomeria ed equilibrio cheto-enolico – enolizzazione catalizzata da acidi e basi – stabilità
degli enoli - Acidità dell’idrogeno in a al carbonile– anioni enolato –
Alogenazione del carbonio a di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio- Alogenazione del
carbonio a degli acidi carbossilici –Alchilazione del carbonio alpha – Alchilazione ed acilazione
del carbonio a tramite un intermedio enamminico – Condensazione aldolica: formazione di ßidrossialdeidi–
La disidratazione di un prodotto di condensazione aldolica – Condensazione
aldolica incrociata –Condensazione di Claisen: formazione di ß-chetoesteri – Condensazione di
Claisen e condensazione aldolica a confronto – problematiche inerenti l’acilazione al carbonio
– Altre condensazioni incrociate – Reazioni di condensazione e di addizione aldolica
intramolecolare - Enammine–Anellazione di Robinson – Decarbossilazione di ß-chetoacidi –
Sintesi malonica – Sintesi acetacetica
Composti Carbonilici a,b insaturi
Effetti della coniugazione - Reazioni di addizioni coniugate – Alchilazione del carbonio b –
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
Il benzene e composti aromatici
Stabilità di polieni coniugati lineari e ciclici – Il benzene è un composto aromatico – I criteri per
individuare l’aromaticità – Applicazione dei criteri dell’aromaticità. –Antiaromaticità -
Nomenclatura dei benzeni monosostituiti e polisostituiti Idrocarburi aromatici policiclici -
Sostituzione elettrofila aromatica–Alogenazione– Nitrazione– Solfonazione– Acilazione
di Friedel-Crafts – Alchilazione di Friedel-Crafts– Limitazioni delle alchilazioni di Friedel-
Crafts - Alchilazione del benzene mediante acilazione-riduzione – Reazioni della catena
laterale – Reattività dei carboni fenilmetilici – Attacco elettrofilo ai derivati del benzene -
Effetto dei sostituenti sulla reattività dell’anello – Effetto orientante dei sostituenti in ulteriori
attacchi elettrofili – Il rapporto orto-para – Clorometilazione – Formilazione di Reimer-
Tiemann.
Alogenoareni
Nomenclatura e proprietà – confronto con gli alogenuri alchilici- Sostituzione nucleofila
aromatica – meccanismo di addizione-eliminazione (SNAr) – meccanismo di eliminazione –
addizione (SNEA)- benzino
Fenoli
Nomenclatura e proprietà dei fenoli – Preparazione dagli alogenoareni e da sali di diazonio –
Acidità e reazioni – Confronto con gli alcoli – Reazioni dell’anello aromatico –
idrossimetilazione – resine fenoliche – reazione di Kolbe – Polifenoli – ossidazione dei fenoli – benzochinoni ed idrochinoni – coppie redox –
- eteri fenolici – trasposizione di Claisen
Ammine e loro derivati
Richiami sulla classificazione delle ammine – Ammine aromatiche: struttura, nomenclatura,
proprietà fisiche – Acidità e basicità delle ammine – Aspetti stereochimici – Sali di ammonio
quaternari (proprietà , stereochimica) - Sintesi delle ammine mediante alchilazione,
ammirazione riduttiva, riduzione di azidi, nitrili, ammidi e nitro composti, trasposizione di
Hofmann, reazione di Mannich, eliminazione di Hofmann – sintesi di Gabriel – Sintesi di
ammine aromatiche – Reazioni con composti carbonilici – Nitrosazione delle ammine
Formazione di immine, enammine – Sali di arendiazonio e loro reazioni – sostituzione sui sali
di diazonio SN1.
Composti solforati
Tioli: struttura, nomenclatura, proprietà fisiche- Acidità – Preparazione – Reazioni di
ossidazione– Disolfuri– Acidi solfinici – Acidi solfonici
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 composti 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 e di Ruff – I monosaccaridi formano
emiacetali ciclici – Formazione di glicosidi – L’effetto anomerico – Zuccheri riducenti e non
riducenti – Mutarotazione - Disaccaridi – Polisaccaridi. Dall'energia solare ai carboidrati e
all'energia delle cellule animali. Recenti processi ecosostenibili per produrre polimeri partendo
dalla fermentazione della cellulosa.
Lipidi
Trigliceridi – saponificazione – Micelle – Proprietà detergenti – Confronto fra sali di acidi
grassi e detergenti sintetici – Prostaglandine – steroidi – terpeni – Fosfolipidi e loro
organizzazione supramolecolare a doppio strato – liposomi – membrane cellulari – lecitine –
sfingofosfolipidi – Vitamine liposolubili.
Nozioni introduttive alle comuni tecniche di identificazione quali: 1H - e 13C-NMR, UV-Vis, GC, GC/MS e HPLC.
Esecuzione pratica di reazioni di :
Sostituzione elettrofila aromatica: sintesi p-nitroanilina (gruppi protettori).
Sintesi multistep: preparazione di un anestetico locale (benzocaina), sostituzione nucleofila acilica.
Sintesi salicilato di metile (essenza di gaulteria) distillazione sotto vuoto, esterificazione di Fischer.
Isolamento, purificazione e caratterizzazione dei prodotti ottenuti nelle singole esperienze mediante: p.f., UV-Vis, IR, 1H- e 13C-NMR.
1. D.L. Pavia, G.M. Lampman, G.S. Kritz, Introduction to Organic Laboratory, Saunder College Pubblishing.
2. R.M. Silverstein, F.X. Webster, Identificazione Spettroscopica di Composti Organici,
Ambrosiana.
Materiale didattico disponibile su studium
MODULO 1 | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Benzene | Composti aromatici |
2 | Ammine | Ammine |
3 | Enoli | Ioni enolato |
4 | Carboidrati | Carboidrati |
5 | Amminoacidi e proteine | amminoacidi e proteine |
6 | Eterociclici | Composti eterociclici |
MODULO 2 | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Commenti sulle sintesi effettuate in laboratorio | Appunti lezione |
2 | Spettroscopie UV-Vis; IR; 1H- e 13C-NMR: aspetti teorici ed applicazioni pratiche | R.M. Silverstein, F.X. Webster, Identificazione Spettroscopica di Composti Organici, |
Esame Orale, on line dove necessario
Esame orale unico su argomenti teorico/pratico di Chimica Organica II e Laboratorio.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Reazioni di condensazione, eterocicli, sintesi degli amminoacidi, carboidrati
Commenti sulle sintesi eseguite in laboratorio.
Impiego delle spettroscopie :
UV-Vis; IR; 1H- e 13C-MNR per la caratterizzazione dei prodotto sintetizzati in laboratorio: aspetti teorici ed applicazioni partiche.