PRINCIPI DI CHIMICA ORGANICA

Al termine del corso, gli studenti conosceranno i principi fondamentali della chimica organica, i loro metodi di sintesi e i meccanismi attraverso i quali i composti organici si formano e si trasformano. In particolare, acquisiranno le principali nozioni di chemismo di gruppi funzionali e stereochimica.

Il corso è organizzato in lezioni frontali. Durante e alla fine del corso vengono svolte le esercitazioni (6 CFU).

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza, al fine di rispettare il programma previsto potranno essere introdotte le necessarie variazioni.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto della legge Italiana (170/2010), gli studenti interessati possono chiedere un colloquio con il docente (prima dell’inizio del corso o almeno 30 giorni prima dell’appello di esame) in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, senza modificare gli obbiettivi dell'apprendimento.

È inoltre possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci.

Conoscenza delle nozioni di base della Chimica Generale

Frequenza obbligatoria secondo le norme del regolamento didattico del CdS in SFA come riportato nel link: http://www.dsf.unict.it/corsi/l-29_sfa/regolamento-didattico

1. I legami covalenti nella molecole organiche

I legami nell'etano, etene, etino

2. Alcani

Introduzione alcani – Cicloalcani – Nomenclatura IUPAC e comune di alcani e cicloalcani – Proprietà fisiche – Conformazioni di alcani aciclici – Introduzione ai cicloalcani – Cicloesano – Cicloalcani sostituiti – Ossidazione degli alcani.

3. Isomeri: la disposizione degli atomi nello spazio

Isomeri cis-trans – Molecole chirali – Centri stereogenici – Centri stereogenici in molecole cicliche – Rappresentazione dei centri stereogenici con i descrittori R o S – Diastereomeri – Composti meso – Assegnazioni R o S in composti con due o più centri stereogenici – Cicloalcani disostituiti – Proprietà fisiche degli stereoisomeri – Proprietà chimiche degli enantiomeri.

4. Alcheni

Introduzione – Nomenclatura – Proprietà fisiche – Idroalogenazione: addizione elettrofila di HX – Regola di Markovnikov – Stereochimica dell'addizione elettrofila di HX – Idratazione: Addizione elettrofila di acqua e di alcol – Alogenazione: addizione di alogeni agli alcheni – Stereochimica dell'alogenazione – Riduzione degli alcheni.

5. Comprensione delle reazioni organiche

Tipologie di reazioni organiche – Rottura e formazione di legami – Energia di dissociazione di legame – Termodinamica – Entalpia ed entropia – Diagrammi di energia  – Cinetica.

6. Alchini

Introduzione – Nomenclatura – Proprietà fisiche – Introduzione alle reazioni degli alchini – Addizione di acidi alogenidrici – Addizione di acqua –  Reazioni degli anioni acetiluro – Riduzione degli alchini.

7. Alogenuri alchilici e reazioni di sostituzione

Introduzione agli alogenuri alchilici – Nomenclatura – Proprietà fisiche – Legame polare carbonio-alogeno – Caratteristiche generali della sostituzione nucleofila – Gruppo uscente – Nucleofilo – Meccanismi possibili per la sostituzione nucleofila – Meccanismo S_N2 – Meccanismo S_N1 – Stabilità dei carbocationi – Distinzione tra meccanismo S_N2 o S_N1.

8. Alogenuri alchilici e reazioni di eliminazione

Caratteristiche generali dell'eliminazione – Alcheni: i prodotti delle reazioni di eliminazione – Meccanismo dell'eliminazione – Meccanismo E2 – Regola di Zaitsev – Meccanismo E1 – Distinzione tra meccanismo E1 o E2 – Distinzione tra meccanismo S_N1, S_N2, E1 o E2.

9. Alcoli, eteri ed epossidi

Introduzione – Struttura e legami – Nomenclatura – Proprietà fisiche – Preparazione di alcoli, eteri ed epossidi – Caratteristiche generali: Reazioni di alcoli, eteri ed epossidi – Disidratazione degli alcoli ad alcheni – Conversione degli alcoli ad alogenuri alchilici con HX – Conversione degli alcoli ad alogenuri alchilici SOCl₂ e PBr₃ – Ossidazione degli alcoli – Reazioni degli eteri con acidi forti – Reazioni degli epossidi in ambiente acido e neutro– Epossidazione.

10. Reazioni radicaliche

Introduzione – Caratteristiche generali delle reazioni radicaliche – Alogenazione degli alcani – Meccanismo dell'alogenazione – Differenze tra clorurazione e bromurazione – Addizione radicalica ai doppi legami.

11. Coniugazione, risonanza e dieni

Coniugazione – Risonanza e carbocationi allilici – Esempi comuni di risonanza – Ibrido di risonanza – Delocalizzazione degli elettroni, ibridazione e geometria – Dieni coniugati – Addizione elettrofila: addizione 1,2 e 1,4 – Prodotti a controllo cinetico ed a controllo termodinamico.

12. Benzene e composti aromatici

Fondamenti – Struttura del benzene – Nomenclatura dei derivati del benzene – Particolare stabilità del benzene – Composti aromatici, antiaromatici e non aromatici – Criteri per l'aromaticità: regola di Hückel – Ioni aromatici – Esempi di composti aromatici.

13. Reattività dei composti aromatici

Sostituzione elettrofila aromatica – Meccanismo generale – Alogenazione – Nitrazione e solfonazione – Alchilazione ed acilazione di Friedel-Crafts – Alchilazione del benzene mediante acilazione-riduzione – Confronto tra alchilazione ed acilazione – Nomenclatura dei benzeni disostituiti e polisostituiti – Effetto dei sostituenti sulla reattività: sostituenti attivanti e disattivanti – Effetto dei sostituenti multipli sull’orientamento –  Fenolo e reazioni.

14. Aldeidi e chetoni

Introduzione – Nomenclatura – Preparazione di aldeidi e chetoni – Reattività generali dei composti carbonilici – Reazioni di aldeidi e chetoni: reazioni di addizione nucleofila, considerazioni generali – Addizione nucleofila di ione idruro (reazioni di riduzione) – Reazioni di ossidazione – Reazioni con i nucleofili al carbonio: reazioni con reagenti organometallici, addizione di ioni cianuro – Reazioni con i nucleofili all’azoto: addizione di ammine 1^a e 2^a – Reazioni con i nucleofili all’ossigeno: addizione di acqua (idratazione), addizione di alcoli (formazione di acetali, emiacetali ciclici, introduzione ai carboidrati) –  Composti carbonilici α,β-insaturi: reattività.

15. Composti carbossilici: acidi carbossilici e derivati

Struttura e legame – Nomenclatura – Preparazione degli acidi carbossilici – Reazioni degli acidi carbossilici: caratteristiche generali – Acidi carbossilici: acidi forti di Brønsted e Lowry – Derivati degli acidi carbossilici – Struttura e legame dei derivati degli acidi carbossilici – Nomenclatura dei derivati degli acidi carbossilici – Riduzione di acidi carbossilici e loro derivati – Reazioni di sostituzione nucleofila acilica – Reazioni dei reagenti organometallici con i derivati degli acidi carbossilici – Reazioni degli alogenuri acilici – Reazioni delle anidridi – Reazioni degli acidi carbossilici – Reazioni degli esteri – Reazioni delle ammidi – Reazioni dei Nitrili.

16. Composti carbonilici e carbossilici: reazioni di condensazione in α

Introduzione – Enoli – Enolati – Racemizzazione al carbonio in α – Alogenazione al carbonio in α – Alchilazione diretta di enolati – Sintesi con l'estere malonico – Sintesi con l'estere acetacetico – Reazione aldolica – Reazioni aldoliche incrociate – Reazione di Claisen – Reazione di Michael.

17. Ammine

Introduzione – Struttura e legami – Nomenclatura – Preparazione delle ammine – Ammine che reagiscono come-basi – Basicità relativa delle ammine e di altri composti – Ammine che reagiscono come nucleofili – Reazioni con acido nitroso: diazotazione, N-nitrosammine – Reazioni di sostituzione dei sali di arildiazonio: sostituzione del gruppo diazonio con idrossido, cloruro, bromuro, ioduro e cianuro (reazioni di Sandmeyer), fluoruro (reazione di Schiemann) e con idrogeno.

18. Carboidrati

Introduzione – Monosaccaridi – La famiglia dei ᴅ-aldosi – La famiglia dei ᴅ-chetosi – Forme cicliche dei monosaccaridi –Glicosidi – Reazioni dei gruppi OH dei monosaccaridi – Reazioni del gruppo carbonilico: ossidazione e riduzione – Il glucosio è il più stabile fra gli aldoesosi –– Zuccheri riducenti e non riducenti – Disaccaridi – Polisaccaridi.

19. Amminoacidi e peptidi

Amminoacidi – Configurazione degli amminoacidi – Proprietà acido-basiche degli amminoacidi – Il punto isoelettrico –Metodi di sintesi degli amminoacidi –Strategie di sintesi peptidica.

1. Elementi di Chimica Organica – P. Y. Bruice – 2^a Ed. 2017 – EdiSES, ISBN 978-88-795-9935-1 (contiene un kit di modellini molecolari)

2. Introduzione alla Chimica Organica – W. H. Brown – Ed. VI/2020 – EdiSES, ISBN  9788836230020

Prova scritta + colloquio orale

Assegnare, al seguente composto, il nome IUPAC incluso di stereochimica ed indicare il numero dei possibili stereoisomeri.

Indicare tra le seguenti specie il nucleofilo più forte in un solvente polare protico.

Proporre un meccanismo per la seguente trasformazione.

Scrivere il prodotto e il meccanismo della seguente reazione.

Completare le seguenti reazioni.