CHIMICA ORGANICA II E LABORATORIO

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.

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.

E’ richiesta l’acquisizione degli obiettivi relativi alle seguenti discipline: Chimica Generale ed Inorganica, Chimica Organica I

Fortemente consigliata seppur non obbligatoria per sostenere l’esame.

Enoli ed enolati

Tautomeria cheto-enolica – enolizzazione catalizzata da acidi e basi – stabilità degli enoli - Acidità dell’idrogeno in a al carbonile– anioni enolato – Litioenolati- Alogenazione del carbonio a di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio- Alogenazione del carbonio a degli acidi carbossilici –– Alchilazione del carbonio a – Alchilazione ed acilazione del carbonio a 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 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

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)

1. Sintesi e caratterizzazione dell’acido para acetammidobenzoico (ossidazione con KMnO₄; reazioni di ossido riduzione in chimica organica)

1. 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 .

• B. Botta, Chimica Organica, Ed. Edi.Ermes, Milano (ISBN 9788870513271);
• P. Y. Bruice, Chimica Organica, Ed. EDISES, Napoli;
• J. G. Smith, Chimica Organica, Ed. McGraw-Hill, Milano;
• J. McMurry, Chimica Organica, Ed. PICCIN, Padova.

Materiale didattico disponibile su studium

Esame Orale, on line dove necessario

Reazioni di condensazione, eterocicli, sintesi degli amminoacidi, organometallici