Ateneo - UPO

Basi strutturali e semantiche della chimica organica
Introduzione ai gruppi funzionali.
Alcani, alcheni e alchini.
Alogenoalcani.
Alcoli e eteri
Aldeidi e chetoni
Idrocarburi aromatici
Acidi carbossilici
Amine alifatiche ed aromatiche
Aldeidi aromatiche
Fenoli
Cenni sui principali composti organici solforati

Struttura, nomenclatura e proprietà dei principali sistemi eterocicli penta- ed esaatomici
Reazioni di funzionalizzazione di sistemi eterociclici elettron-ricchi ed elettron-poveri
Strategie di sintesi dei principali sistemi eterociclici e loro prodotti di benzo-condensazione

N. E. Shore, P. Vollhardt, Chimica organica, Zanichelli
W.H. Brown, C.S. Foote, Chimica organica, Edises
J. McMurry, Chimica organica, Piccin
Broggini-Zecchi. La Chimica degli Eterocicli. La Scientifica, 2009 (cartaceo/e-Book)i

D’Auria et al. Guida Ragionata allo Svolgimento degli Esercizi di Chimica Organica. Loghia

G. Broggini, C. Loro, G. Palmisano. Chimica Organica: 800 esercizi con soluzione. Zanichelli

Testo di consultazione
R. Norman, J.M. Coxon, Principi di sintesi organica, Ed. Piccin

Conoscenza della reattività dei principali gruppi funzionali delle molecole organiche, con particolare attenzione ai meccanismi di reazione, anche con collegamenti ad esempi biologici per esemplificare la propedeuticità ad altre discipline. Introduzione di concetti di base di sintesi organica, per preparare lo studente alla costruzione di molecole anche polifunzionali. Applicazione di questi concetti alla chimica dei composti eterociclici. Sviluppo di una adeguata capacità di autoapprendimento. Capacità di applicare le loro conoscenze , capacità di comprensione e abilità nel risolvere problemi a tematiche nuove o non familiari, inserite in contesti più ampi (o interdisciplinari).

Conoscenza di base dei concetti fondamentali di chimica: legame chimico e teoria degli orbitali di valenza; cinetica e termodinamica chimica. Bilanciamento delle reazioni. Equilibrio chimico.

Lezione frontale con ausili multimediali ed esercitazioni. In particolare si esemplificherà l'utilizzo dei concetti illustrati per l'affronto di problemi specifici per l'acquisizione di una adeguata capacità di risolvere un problema.

Materiale di supporto al corso verrà inserito nella piattaforma DIR.
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa.
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

L'esame si svolgerà in due parti. La parte di chimica organica verrà svolta in modalità orale con la richiesta della sintesi di una molecola polifunzionale, con conseguente discussione di aspetti sintetici e meccanicistici, con particolare attenzione alla capacità di stabilire connessioni logiche tra argomenti diversi. L'esame sul modulo di chimica dei composti eterociclici sarà invece scritta con successiva discussione orale dell'elaborato e verterà su nomenclatura, sintesi e reattività dei composti eterociclici discussi a lezione. L'accesso all'esame sul modulo di chimica dei composti eterociclici prevede il superamento del modulo di chimica organica.

Struttura e proprietà dei composti organici: Introduzione generale al legame chimico. Legame chimico covalente, ionico e covalente polare: proprietà e geometria. Moderne teorie del legame chimico. Formule di struttura di Lewis e cariche formali. Formule di risonanza. Aromaticità. Esercizi di riepilogo
Gruppi funzionali, proprietà fisiche e nomenclatura: Rappresentazione delle molecole organiche. Gruppi funzionali. Influenza di gruppi funzionali sulle proprietà fisiche. Acidità e basicità. Interazioni molecolari. Nomenclatura dei composti organici. Esercizi di riepilogo.
Isomeria e analisi conformazione e introduzione alla stereochimica: Isomerica: definizione e classificazione. Analisi conformazionale dei composti non ciclici. Analisi conformazionale dei composti ciclici. Rilevanza biologica dell’analisi conformazionale. Analisi configurazionale: alcheni. Chiralità. Cinetica e termodinamica dei processi chimici. Esercizi di riepilogo.
Stereochimica: Chiralità e stereogenicità. Descrittori configurazionali. Analisi configurazionale:diastereoisomeria e enantiomeria. Rilevanza biologica di chiralità e stereogenicità. Risoluzione di miscele di diastereoisomeri e di miscele di enantiomeri. Esercizi di riepilogo.
Alcani: Reattività: combustione e calori di formazione, alogenazione, reattività e selettività, energie di dissociazione omolitica di legame, postulato di Hammond.
Alcheni: Preparazione, stabilità e reattività. Formazione, stabilità e reattività dei carbocationi. Reazioni di eliminazione: disidratazione, deidroalogenazione, dealogenazione. Meccanismi E2, E1, (E1cb: cenni): cinetica, stereochimica, concetti di stereoselettività e stereospecificità, orientamento, reattività. Idrogenazione. Reazioni di addizione elettrofila al doppio legame. Addizione di alogeni; formazione di aloidrine e aloeteri. Idratazione. Addizione di idracidi. Epossidazione. Addizione di ozono ed ozonolisi. Idroborazione-ossidazione. Osmilazione e reazione con permanganato. Dieni e polieni. La regola isoprenica. Reattività dei dieni coniugati. Controllo cinetico e termodinamico di una reazione. Reazione di Diels-Alder. Cenni alla polimerizzazione.
Alchini:. Preparazione e reattività. Acidità e uso dei derivati organometallici. Reazioni di addizione (confronto con gli alcheni).
Alogenuri alchilici: Preparazione e reattività. Reazione di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1: cinetica e stereochimica. Cenni sui solventi dipolari aprotici.
Alcoli: Preparazione e reattività. Ossidazioni cromiche (Jones, CrO3-piridina, PDC, PCC) ossidazione di Swern. Dioli. Degradazione con periodato e permanganato. Trasposizione pinacolinica e assimilabili, meccanismo e stereochimica.Sostituzioni dell’ossidrile con alogeni. Solfonati. Reattivi organometallici di litio, magnesio (Grignard) e rame (cenni): confronto di reattività.
Eteri: Preparazione e reattività.
Aldeidi e chetoni: Preparazione e reattività al carbonile. Tautomeria cheto-enolica. Reazioni di addizione nucleofila acilica: addizione di composti organometallici, idruri, HCN, alcoli e di derivati dell'ammoniaca. Introduzione del concetto di protezione di un gruppo funzionale. Acetali come gruppi protettivi. Reazione di Wittig.
Enoli e ioni enolato. Meccanismo della alogenazione dei chetoni in ambiente acido e basico (reazione aloformio). Condensazione aldolica con cenni stereochimici.
Idrocarburi aromatici. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica: nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts, reazione di clorometilazione. Meccanismo di reazione ed effetto dei sostituenti sulla reattività e l'orientamento. Sostituzioni elettrofile di composti aromatici condensati.
Reazioni di sostituzione nucleofila aromatica. Meccanismi di addizione-eliminazione e di eliminazione-addizione.
Acidi carbossilici: Cloruri degli acidi, esteri ed ammidi. Reazioni di sostituzione nucleofila acilica. Meccanismi di idrolisi acida e alcalina degli esteri. Degradazione di Hofmann delle amidi. Reazione di Hell-Vohlard-Zelinsky.
Acidi bicarbossilici; sintesi malonica e acetacetica. Chetoacidi e chetoesteri; condensazione di Claisen e Dieckmann, per la sintesi dei chetoesteri, loro scissione acida ed alcalina e tautomeria cheto-enolica. Reazione di Claisen. Condensazione di Perkin. Ossiacidi. Sintesi di Reformatsky. Condensazione di Mannich. Composti carbonilici -insaturi: preparazione e reattività. Reazione di Michael e anellazione di Robinson. Cenni a nitroderivati.
Amine alifatiche ed aromatiche: preparazioni. Reattività: sali ammonici quaternari e degradazione di Hofmann, formazione amidi e solfonamidi, saggio di Hinsberg, reazioni con acido nitroso. Sali di diazonio: meccanismi di formazione e di reazione. Azocomposti, azossi e idrazoderivati.
Aldeidi aromatiche: reazioni di formilazione (Gattermann, Gattermann-Koch, Vielsmeier).
Fenoli: preparazione. Reattività. Trasposizione di Fries. Reazioni di Kolbe e di Reimer-Tiemann. Chinoni.
Cenni sui principali composti organici solforati: mercaptani, tiofenoli, solfuri, solfossidi, solfoni, acidi solfenici, solfinici e solfonici, solfocloruri e solfonamidi.
Struttura e proprietà dei composti eteroaromatici (nomenclatura, aromaticità, tautomeria, proprietà acid-base, metallazione)
Strategie generali di sintesi di sistemi eterociclici
Monografie specifiche di sistemi eterociclici elettroni-ricchi (pirrolo, furano, tiofene, 1,2-azoli ed 1,3-azoli) e loro prodotti di benzo-condensazione) ed elettronpoveri (piridina, ione pirilio e loro prodotti di benzo-condensazione). Cumarine.

La studentessa/lo studente deve dimostrare una adeguata conoscenza e comprensione degli argomenti svolti durante il corso, con particolare attenzione a una corretta cognizione della logica della Chimica Organica. Ci si attende che lo studente sia in grado di applicare conoscenze e competenze nell'affronto di problemi anche complessi con sufficiente autonomia di giudizio.