Programma
A-Richiami Di Chimica Di Base.
Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Legame chimico: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Le reazioni di ossido-riduzione nella chimica organica. Orbitali atomici e molecolari (orbitali sigma e pigreco-generalizzati). Orbitali ibridi sp, sp2, sp3. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forze intra- ed intermolecolari: legame ad idrogeno e di van der Waals. Scissione omolitica ed eterolitica di legami. Eterolisi dei legami al carbonio: formazione di carbocationi e carbanioni. Omolisi dei legami al carbonio: formazione di radicali liberi.
B- Struttura delle molecole organiche.
B1-Definizione (costituzione e stereochimica). Rappresentazione di molecole organiche mediante strutture di Lewis e Kekulè, sia in versione compatta che linea spigolo. Definizione di risonanza e regole per scrivere correttamente strutture di risonanza di molecole organiche. Gruppi funzionali ed eventuali proprietà elettrofile/nucleofile ad essi associate e trasmesse alla molecola di appartenenza.
B2-Stereochimica.
Simmetria molecolare: nozioni di base (asse proprio e improprio, piano di simmetria, centro di simmetria). Concetti essenziali riguardanti la stereochimica di molecole organiche. Classificazione: isomeria costituzionale e sterica. Diastereomeri ed enantiomeri. Differenze di natura conformazionale e configurazionale. Stereoisomeria ottica e geometrica. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani). Miscele racemiche. Descrittori di configurazione cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog. Rappresentazione di strutture mediante proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Epimeri. Attività ottica di molecole chirali. Configurazione relativa di centri asimmetrici: descrittori D/L. Cenni sulla risoluzione di enantiomeri.
C- Reazioni organiche e principali classi di composti organici.
Equazioni delle reazioni organiche. Tipologia di reazioni organiche (sostituzione, eliminazione, addizione). Rottura e formazione di legami (radicali, carbocationi, carbanioni). Energia di dissociazione di legame. Termodinamica (costante di equilibrio e cambiamenti di energia libera) [concetti introdotti durante le varie ore di lezione]
C1- Alcani e Cicloalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Nomi comuni. Proprietà fisiche. Isomeria conformazionale (etano, butano). Isomeria cis/trans nei cicloalcani. Approfondimenti sulla struttura del Cicloesano e dei suoi derivati: conformazioni a sedia e a barca, idrogeni e sostituenti nelle posizioni assiali ed equatoriali. Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici.
C2- Alcheni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Isomeria: nomenclatura cis-trans ed E/Z. Addizione radicalica ai doppi legami. Reazioni di addizione elettrofila: acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità)], acqua, alogeni.
C3- Alchini. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà chimiche. Acidità degli alchini terminali. Reazioni di addizione elettrofila. Reazioni degli anioni acetiluro.
C4- Alogenoalcani. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica. Meccanismi SN2 e SN1 e loro competizione. Stereochimica delle sostituzioni nucleofile. Effetti della struttura del substrato, del nucleofilo, del gruppo uscente e del solvente. Reazioni di eliminazione. Meccanismi E2 ed E1. Competizione fra i meccanismi E1 ed E2. Regole di Zaitsev e di Hofmann. Competizione delle reazioni di eliminazione con quelle di sostituzione nucleofila alifatica.
C5- Benzene e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC e proprietà del benzene e dei suoi derivati. Aromaticità. Energia di risonanza. Regola di Huckel. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr): alogenazione; nitrazione; solfonazione; alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetti induttivi e mesomerici e capacità attivante/disattivante e orientante di gruppi legati all’anello benzenico. Reattività ed orientamento.
C6- Alcoli e Tioli, Eteri. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche e chimico-fisiche. Acidità e basicità. Reazioni degli alcoli e dei fenoli. Epossidi come caso particolare di eteri fortemente reattivi (carattere elettrofilo degli atomi di carbonio legati all’ossigeno).
C7. Ammine alifatiche e aromatiche. Struttura e legami. Nomenclatura IUPAC. Basicità. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta, mediante riduzione di gruppi funzionali contenenti azoto (stereochimica). Sintesi di Gabriel. Alogenazione.
C8- Aldeidi e Chetoni. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Reazioni di addizione nucleofila: reattivi di Grignard, ioni idruro, ammine primarie e secondarie, acqua, alcoli. Addizione nucleofila a composti carbonilici α,β-insaturi.
C9- Acidi carbossilici e derivati. Struttura. Nomenclatura IUPAC. Costanti di acidità. Esteri. Idrolisi acida, saponificazione. Alogenuri degli acidi. Anidridi. Ammidi. Nitrili.
C10- Enoli e anioni enolato. Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Reattività di enoli e anioni enolato (reazioni di alogenazione in α, di condensazione aldolica e affini). Acidità e reattività dei composti β-dicarbonilici.
Prerequisiti
È fortemente consigliata una buona conoscenza della chimica generale ed inorganica.
Testi di riferimento
Bruno Botta, a cura di: Chimica Organica Essenziale, Edi-Ermes, 2012. ISBN 978-880870513547.
W. H. Brown “Chimica Organica” Ed. Edises 2010.
J. Mc Murry “Chimica Organica” 9 Ed. Ed. Piccin 2017.
Frequenza
La frequenza ai corsi non è obbligatoria, tuttavia si consiglia caldamente di frequentare le lezioni per una migliore comprensione degli argomenti trattati.
Per un’agevole comprensione degli argomenti trattati nel Corso si consiglia di aver superato l'esame di Chimica Generale e Inorganica.
Modalità di esame
L’esame consiste di una prova scritta, che serve per l’ammissione all'esame orale, seguita dalla prova orale.
La prova scritta è strutturata in 10 esercizi (durata 60 minuti), può contenere domande teoriche e pratiche sugli argomenti trattati a lezione. Per accedere alla prova scritta, gli studenti si devono iscrivere sulla piattaforma E-learning.
La prova orale consiste di 3 domande su tutto il programma (durata media dell’esame: 30 minuti). Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, dimostrando una naturale capacità di collegamento tra di essi. Per accedere alla prova orale, gli studenti si devono iscrivere su INFOSTUD.
Modalità di erogazione
Il corso consiste di lezioni frontali intervallate da esercitazioni alla lavagna che hanno lo scopo di preparare gli studenti a sostenere la prova scritta.
Durante le lezioni, il docente stimola gli studenti con domande relative a quanto appena presentato, con lo scopo di renderli partecipi e stimolare lo studio a casa, lezione per lezione. Gli studenti sono invitati a prendere visione dei vari libri di testo consigliati all'inizio del corso e a ritrovare, su di essi, la trattazione dei vari argomenti proposti a lezione.
