METODI FISICI IN CHIMICA ORGANICA

Il corso si propone di fornire agli studenti le basi teoriche e pratiche per interpretare gli spettri IR, NMR e di Massa dei composti organici.

Chimica Organica I

Obbligatoria

Spettroscopia Infrarossa (IR). Concetti teorici fondamentali. Energia e frequenza vibrazionale in molecole biatomiche e poliatomiche . Vibrazioni di stiramento e di piegamento. Classificazioni delle bande di assorbimento. Modello per l'eccitazione vibrazionale del legame. Spettrofotometro IR a doppio raggio. Spettrometro FT-IR. Preparazione dei campioni e registrazione degli spettri per l' IR. Interpretazione spettri IR di alcani, alcheni, alchini, idrocarburi aromatici, alcoli, fenoli, eteri, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e loro sali, anidridi, esteri , ammidi, ammine, nitrili, isocianati, immine, nitrocomposti, composti solforati, alogenuri alchilici e arilici.

Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). Proprietà magnetiche dei nuclei atomici. Transizioni di spin nucleare e loro energia. Precessione nucleare e risonanza magnetica nucleare. Popolazione dei livelli energetici. Spettrometro NMR CW. Sistema di riferimento fisso e sistema di riferimento ruotante. Tempi di rilassamento. Spettrometri a impulsi e trasformata di Fourier. Lo spostamento chimico. Shielding diamagnetica e costante di schermo. Fattori che provocano la variazione del chemical shift. Anisotropia diamagnetica. Molteplicità del segnale . Origine dello splitting. Accoppiamento geminale e vicinale. Accoppiamenti "long range": accoppiamenti meta e para in composti aromatici, accoppiamento allilico e omoallilico, accoppiamento virtuale, accoppiamenti a W in composti saturi. Fattori che infuenzano la costante di accoppiamento. Spostamento chimico e accoppiamento di protoni legati all'ossigeno, all'azoto e allo zolfo. Equivalenza chimica e magnetica. Protoni enantiotopici e diastereotopici. Spettri di primo e di secondo ordine. Sistemi AX, AB, AMX, ABX , AA'XX' e AA'BB'. Reagenti di Chemical shift. Disaccoppiamento omonucleare. Correlazioni empiriche per calcolare i chemical shift: regola di Shoolery per gli alcani e di Pascual-Meier-Simon per gli alcheni. Risonanza magnetica del 13C. Spettri totalmente accoppiati, completamente disaccoppiati e "off resonance". Nuclear Overhauser effect. Parametri di shift additivi in idrocarburi alifatici lineari e ramificati, negli alcheni e nei composti aromatici. APT, DEPT, spettri differenza NOE. Spettrosopia NMR in 2D: COSY, HETCOR.

Spettrometria di Massa (MS). Concetti teorici fondamentali. Spettrometro di massa a singolo fuoco. Sorgente ionica a impatto elettronico. Sistemi di introduzione per campioni solidi, liquidi e gassosi. Analizzatore magnetico e sua equazione fondamentale. Potere risolutivo. Spettrometro di massa a doppio fuoco. Analizzatore quadrupolare, a trappola ionica e a tempo di volo . Rivelatore e registratore. Picco molecolare, picchi isotopici, picco base, picchi metastabili. Regola dell'azoto. Determinazione della composizione elementare dello ione molecolare. Principali meccanismi di frammentazioni: scissioni semplici omolitiche ed eterolitiche, scissioni con riarrangiamento. Fattori che regolano gli schemi generali di frammentazione. Frammentazioni tipiche di alcani, alcheni, alchini, cicloalcani, cicloalcheni, idrocarburi aromatici, alcoli, fenoli, eteri, tioli, tiofenoli, tioeteri, aldeidi, chetoni, esteri, acidi, anidridi, ammidi, ammine, nitrili, isocianati, nitrocomposti, composti alogenati. Chemical Ionization. Fast Atom Bombardment. Gascromatografo e HPLC accoppiati allo spettrometro di massa. Elettrospray. MALDI-TOF.

Periodicamente saranno svolte esercitazioni in aula sotto forma di problemi sulla interpretazione di spettri IR, NMR e di Massa di composti organici a struttura incognita.

R. M. Silverstein, F. x. Webster, D. J. Kiemle- Identificazione Spettrometrica di Composti Organici-II Edizione -Casa Editrice Ambrosiana.

G. M. LAMPMAN, D. L. PAVIA, , G. S. KRIZ, and J. R. VYVYAN - Introduction to Spectroscopy: a Guide for Students of Organic Chemistry - BROOKS/COLE – CENGAGE Learning. (amazon.uk).

B. GIOIA, R. STRADI, E. ROSSI - Guida al Corso di Metodi Fisici in Chimica Organica - Vol. I: Infrarosso - Vol. II: Massa - Vol. III: NMR – Edizioni CUSL- (Cooperativa Universitaria Studio e Lavoro - P.zza L. da Vinci 32 Milano).

M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh - Metodi Spettroscopici nella Chimica Organica – Edizione II- EdiSES- Via Nuova San Rocco 62/A Napoli.

G. F. PEDULLI - Metodi Fisici in Chimica Organica - Piccin - Padova.

Consistono in una prova scritta e in un colloquio orale

Non sono previste prove in itinere

Non sono previste prove di fine corso