CHIMICA ORGANICA II E LABORATORIO M - Z

Obiettivi formativi

• MODULO 1

  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.

• MODULO 2

  Acquisire esperienza sulle metodologie e le tecniche della sintesi organica mediante la preparazione di alcuni prodotti e la loro determinazione strutturale.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• MODULO 1

  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.

• MODULO 2

  • Lezioni frontali.

    Esercitazioni di laboratorio . Utilizzo delle spettroscopie (UV-Vis; IR, ¹H-, ¹³C-NMR) per la caratterizzazione dei composti sintetizzati.

     

Prerequisiti richiesti

• MODULO 1

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

• MODULO 2

  • Chimica Organica I e laboratorio

     

Frequenza lezioni

• MODULO 1

  Fortemente consigliata seppur non obbligatoria per sostenere l’esame.

• MODULO 2

  Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS

Contenuti del corso

• MODULO 1

  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 – 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 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 Gattermann-
  Koch – Formilazione di Gattermann – Formilazione di Vilsmeyer – 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 – reazione di Lepetit-Bucherer –
  Polifenoli – ossidazione dei fenoli – benzochinoni ed idrochinoni – coppie redox –
  antiossidanti naturali - 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 eterociclici
  Nomenclatura sistematica di Hantzsch-Widman – Nomenclatura sistematica alternativa –
  Nomenclatura corrente – Sintesi – analisi retrosintetica applicata alla sintesi dei composti
  eterociclici – Reazioni di ciclizzazione - Regole di Baldwin– Sintesi mediante nitreni –
  Espansione degli anelli– Moderni metodi di sintesi (cenni di sintesi combinatoriale e mediante
  microonde).
  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.

• MODULO 2

  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.

Testi di riferimento

• MODULO 1
  • Testi/Bibliografia
    Appunti di lezione e materiale reso disponibile in rete dal docente costituiscono la base per affrontare lo studio delle
    tematiche presentate in questo corso, utilizzando poi per gli approfondimenti uno o più dei seguenti testi:
    - W.H.Brown, B.L.Iverson, E.V.Anslyn, C.S.Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises 2015
    - D. Sica, F. Zollo, CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI, Edises 2011
    - P.Y.Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises 2012
    - J. Claiden, N. Greeves, S. Warren, ORGANIC CHEMISTRY, Oxford University Press 2012
• MODULO 2

  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.

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• MODULO 1

  Esame Orale

• MODULO 2

  Esame orale

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• MODULO 1

  Reazioni di condensazione, eterocicli, sintesi degli amminoacidi, carboidrati

• MODULO 2

  • 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.