Chimica Organica II (Mod. A - Mod. B)

A.A. 2013-14
Laurea Triennale in Chimica e Chimica Industriale
Chimica Organica II
SCC0011
Chimica Organica II Modulo A
Massimo Sisti/Gianluigi Broggini
CFU
SSD
Lezioni
Esercitazioni
Laboratorio
(ore)
(ore)
(ore)
6
CHIM
/06
24
[inserire voce: es. attività
di campo; seminari;
uscite;…]
(ore)
48
Anno
Lingua
II
italiano
Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi
I contenuti del corso hanno come obiettivo:
- fornire le nozioni fondamentali di sicurezza da adottare in un laboratorio di chimica
organica;
- analizzare le più importanti operazioni tipiche della sintesi organica;
- presentare le più comuni tecniche di purificazione dei composti organici;
- conoscere le più importanti metodologie di riconoscimento e caratterizzazione di
composti organici;
- illustrare i criteri di base per redigere relazioni scientifiche inerenti le procedure e i
risultati ottenuti nelle esperienze di laboratorio.
Prerequisiti
Conoscenza dei concetti fondamentali di chimica organica.
Contenuti e programma del corso
Norme di sicurezza in laboratorio.
Tipologia di solventi e le loro caratteristiche.
Metodi di purificazione e isolamento: filtrazione, estrazione, distillazione,
cristallizzazione, cromatografia su colonna.
Metodi di caratterizzazione: punto di ebollizione, punto di fusione, cromatografia su
strato
sottile
(TLC).
Spettroscopia
IR.
Cenni
di
spettroscopia
NMR.
Esperienze di laboratorio:
Separazione di una miscela di prodotti.
Ossidazione di un alcol secondario a chetone.
Condensazione aldolica.
Sintesi di un diidropirazolo.
Sintesi dell’indaco e tintura del cotone.
Reazione di nitrazione.
Risoluzione di un’ammina racema.
Sintesi di una poliammide.
Tipologia delle attività didattiche
Lezioni frontali e esperienze pratiche in laboratorio
Testi e materiale didattico
- D.L. Pavia, G.M. Lampman, G.S. Kriz: Il Laboratorio di Chimica Organica, Edizioni
Sorbona, MI, 1994.
- M. D’Ischia: La Chimica Organica in Laboratorio, Piccin, Padova, 2002;
Modalità di verifica dell’apprendimento
La valutazione prevede un giudizio sulle esperienze effettuate in laboratorio che terrà
conto anche delle relazioni presentate al docente per tutte le attività. Tale valutazione
contribuirà alla definizione del voto dell’insegnamento di Chimica Organica II,
comprensivo dei moduli A e B. Inoltre, nella prova scritta relativa alla verifica di
apprendimento del Modulo B sarà somministrata almeno una domanda inerente il
programma svolto e le attività di laboratorio.
Orario di ricevimento
Ricevimento previo appuntamento via e-mail
Calendario delle attività didattiche
Collegamento ipertestuale alla pagina degli orari e sedi del CdS
Appelli d'esame
Collegamento ipertestuale alla bacheca appelli
Chimica Organica II Modulo B
Giovanni Palmisano
CFU
SSD
Lezioni
Esercitazioni
Laboratorio
(ore)
(ore)
(ore)
9
CHIM
/06
72
-
_
[inserire voce: es. attività
di campo; seminari;
uscite;…]
(ore)
Anno
_
II
Lingua
Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi
Lo studente al termine del Corso dovrà dimostrare di
a) essere in grado di scrivere in modo dettagliato il meccanismo delle principali
reazioni della chimica organica
b) comprendere le proprietà e la reattività dei sistemi aromatici ed eteroaromatici
in funzione di eventuali gruppi funzionali
c) essere in grado di prevedere sulla base della struttura di una molecola la sua
reattività in determinate condizioni di reazione
d) saper pianificare una sintesi multi-stadio di molecole aromatiche a partire da
precursori assegnati
Prerequisiti
Lo studente deve mostrare una buona conoscenza della chimica generale (
comprensiva della stechiometria e della termodinamica di base)
e della chimica
organica erogata nel Corso di Chimica Organica I
ITA
Contenuti e programma del corso
Ammine e derivati
Nomenclatura d’uso e nomenclatura sostitutiva. Struttura delle ammine. Proprietà
fisica delle ammine. Basicità e acidità delle ammine. Aspetti stereochimici. Sali di
ammonio quaternari (proprietà , stereochimica, eliminazione di Hofmann, impiego
come catalizzatori nella PTC). Ammine N-ossidi (stereochimica, eliminazione di Cope).
Catalisi per trasferimento di fase (PTC) Reazioni di alchilazione, amminazione
riduttiva, acilazione e solfonilazione. Formazione di immine, enammine, reazione di
Mannich. Reazione di diazotazione (per ammine alifatiche). Sintesi delle ammine
alifatiche: sintesi di Gabriel; riduzione di azidi ,nitrili e nitro composti; trasposizioni
di Curtius, Hofmann, Schmidt. Ammidi: nomenclatura, proprietà, acidità. Reattività
verso acidi, basi e agenti riducenti. Trasposizione di Beckmann
Amminoacidi, peptidi e proteine :
nomenclatura degli amminoacidi e peptidi.
Stereochimica degli -amminoacidi. Proprietà acido-base degli aminoacidi e dei peptidi.
Sintesi e risoluzione degli
-amminoacidi (alchilazione, da acetamminomalonati,
Strecker, risoluzione enzimatica).Sintesi di peptidi: gruppi protettivi , reazioni di
ammidazione, sintesi in fase solida). Idrolisi dei peptidi e delle proteine. Struttura
primaria e secondaria delle proteine.
Composti aromatici
Cenni storici. Mesomeria (richiami). Effetti induttivo, mesomerico, sterico,
iperconiugativo (richiamo). Aromaticità secondo Hückel. Esempi di composti aromatici,
antiaromatici e non-aromatici. Postulato di Hammond (richiami).Controllo cinetico e
termodinamico (richiami). Meccanismo delle SEAr (Wheland). Isomeria posizionale in
benzeni sostituiti. Gruppi attivanti e disattivanti (vs SEAr). Regioselettività governata
dai sostituenti.
Classificazione delle SEAr. Formazione del legame C(arom)-N (nitrazione, nitrosazione
e diazocopulazione (cenni)). Formazione del legame C(arom)-S( solfonazione,
clorosolfonazione
e
solfonilazione).
Formazione
del
legame
C(arom)alogeno(clorurazione, bromurazione e iodurazione). Formazione del legame C(arom)C (alchilazione di Friedel-Crafts, acilazione di Friedel-Crafts, alometilazione di Blanc,
carbonile protonato come elettrofilo, Gatterman, Gatterman Koch, Houben Hoesch,
Reimer Tiemann ,Vilsmeier Haack, Kolbe Schmitt, Mannich). SEAr mediate da
metalloarili (cenni).
Alchilbenzeni e alchenilbenzeni: nomenclatura, proprietà generali, reattività al sistema
aromatico. Alogenazione benzilica (Wohl Ziegler), idroperossidazione benzilica,
ossidazione catene laterali, semiriduzione di Birch. Stirene. Polimerizzazione anionica,
cationica e radicalica. Metodi di sintesi
Alcooli e alogenuri benzilici: nomenclatura, proprietà, reattività (SN, E, ossidazione).
Metodi di sintesi
Aldeidi e chetoni aromatici:nomenclatura, proprietà generali. Reattività vs Onucleofili(acetali, chetali), S-nucleofili (tioacetali, tiochetali), N-nucleofili (immine,
enammine, ossime, idrazoni), C-nucleofili ( Claisen Schmidt, Claisen incrociata,
cianidrine, Knoevenagel, Wittig, Perkin, Henry, Cannizzaro, Stetter, condensazione
benzoinica).
Reazioni di SEAr .Riduzione ed ossidazione. Baeyer Villiger.Metodi di
sintesi.
Acidi carbossilici aromatici:nomenclatura, proprietà generali. Acidità degli ac
carbossilici. Reazioni di SN acilica(meccanismi). Reazioni di SEAr. Esterificazione
(Fischer). Riduzione. Metodi di sintesi.
Cloruri acilici aromatici: nomenclatura, proprietà generali. Reattività vs
nucleofili(meccanismo, catalisi).
Esteri e anidridi aromatiche: nomenclatura, proprietà generali. Idrolisi acida e basica.
Riduzione con idruri. Transesterificazione. Reattività vs nucleofili. Reazioni di SEAr
Metodi di sintesi
Ammidi aromatiche: nomenclatura, proprietà generali. Acidità. Idrolisi acida e basica.
Riduzione.Reattività vs nucleofili. Reazioni di SEAr. Metodi di sintesi
Nitrili aromatici : : nomenclatura, proprietà generali. Idrolisi acida e basica. Riduzione.
Reattività vs nucleofili. Reazioni di SEAr. Metodi di sintesi
Alogenuri arilici: nomenclatura, proprietà generali. Reazioni di SNAr: via Ad/E
(Meisenheimer), via E/Ad (benzino), mediate da complessi di metalli di transizione (
cenni alle reazioni di Heck, Suzuki, Stille, Sonogashira ). Reazioni di SEAr. Metodi di
sintesi
Nitroareni: proprietà generali. Reazioni di SEA.r Cascata riduttiva (cenni ai
nitrosoareni, aril idrossilammine, diazeni, diazeni N-ossido, idrazo derivati e
trasposizione benzidinica). Metodi di sintesi
Ammine aromatiche:nomenclatura, proprietà generali.Basicità. Reazioni di SEAr.
Reattività vs elettrofili: SN2, SNAr, addizione a carbonili, reazione con derivati degli ac
carbossilici, solfonilazione. Ossidazione. Reattività vs acido nitroso. Metodi di sintesi
Sali di diazonio: reattività, proprietà generali. Reazioni con dediazoniazione (fenoli,
Sandmeyer, Balz Schiemann,riduzione, azidi).Reazioni con ritenzione del legame N-N:
riduzione a fenilidrazine e diazeni. Addizione di nucleofili.
Fenoli:nomenclatura, proprietà generali. Acidità.Reattività vs elettrofili (O-alchilazione,
O-acilazione, O-solfonilazione). Trasposizioni di Claisen e di Fries. Reazioni di SEAr.
Ossidazione. Metodi di sintesi
Chinoni: nomenclatura, proprietà generali. Equilibri redox. Retttività vs dieni,
nucleofili. Metodi di sintesi(cenni)
Composti solforati: tioli, tioeteri, disolfuri, solfossidi, solfoni, Sali si solfonio, acidi
solfonici e derivati (solfonati, solfonil cloruri, solfonammidi. Reattività e metodi di
sintesi
Idrocarburi policiclici: naftalene, antracene, fenantrene (reattività e sintesi).
Sistemi eteroaromatici: pirrolo, furano, tiofene (reattività vs elettrofili, acidità).
Piridina (reattività vs elettrofili, basicità). Alopiridine (reattività vs nucleofili). Piridine
N-ossido (reattività vs elettrofili). Chinolina e Isochinolina (reattività vs elettrofili,
basicità). Indolo(acidità, reattività vs elettrofili). Diazine (cenni).
.
Tipologia delle attività didattiche
Il corso è costituito esclusivamente da lezioni frontali. Alla fine di ogni capitolo è
prevista l’assegnazione di problemi di riepilogo e le soluzioni vengono discusse con
gli studenti nel corso della lezione successiva.
Testi e materiale didattico
Bibliografia:
 J. Clayden, N. Greeves, S. Warren Organic Chemistry , 2nd Edition, Oxford
University Press 2012 (ISBN 978-0-19-927029-3)
 J. Clayden, S. Warren Solution Manual to Accompany Organic Chemistry , 2nd
Edition, Oxford University Press 2013 (ISBN 978-0-19-966334-7)
 J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers Fondamenti di Chimica Organica,
Zanichelli 2006 (ISBN 978880879732)
La copia delle slides proiettate durante il corso e i temi d’esame (con relative
soluzioni) degli anni precedenti sono distribuite agli studenti interessati
Modalità di verifica dell’apprendimento
La verifica consiste in una prova scritta a cui segue un esame orale. Di norma, la
prova scritta è costituita da dieci esercizi. La tipologia degli esercizi comprende la
nomenclatura, la sintesi guidata attraverso i reagenti impiegati, la pianificazione della
sintesi di composti aromatici a partire da un precursore assegnato, la reattività di una
molecola in presenza di un set di reagenti, la scala di acidità/basicità di una serie di
composti, le tecniche di separazione e identificazione strutturale di miscele di semplici
molecole organiche sulla base di quanto svolto nel Mod. A.
Orario di ricevimento
Il docente riceve gli studenti tutti i mercoledì dalle ore 10 alle 12 nel suo studio (Via
Castelnuovo 7, Piano 0) ed è a disposizione degli studenti in altri orari previo
appuntamento via e-mail
Calendario delle attività didattiche
Collegamento ipertestuale alla pagina degli orari e sedi del CdS
Appelli d'esame
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