Ultimo aggiornamento: 31 Luglio 2017

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Università del Salento, DiSTeBA

Corso di Laurea in Biotecnologie

Chimica Organica

8 CFU (68 h) = 7 CFU didattica frontale (56 h) + 1 CFU esercitazioni (12 h)

 

Prof. Pasquale Stano

Palazzina Chimica Organica (1° piano)

pasquale.stano@unisalento.it

pagina web personale (provvisoria)

 

Orario di ricevimento: in qualunque giorno, ma fissando l’appuntamento in anticipo.

 

Materiale Didattico: un qualunque libro di testo di chimica organica (da affiancare agli appunti delle lezioni)

 

Libri di Testo Suggeriti:

 

N.B.(1): Non è necessario utilizzare le ultime edizioni dei testi citati.

N.B.(2): I testi ‘estesi’ (generalmente > 1100 pagine) sono ricchi di esempi, esercizi, e contengono spiegazioni più estese. I testi ‘condensati’ contengono la maggior parte delle informazioni presenti nei testi estesi (ma alcuni capitoli vengono generalmente omessi), e le spiegazioni sono più concise. Alcuni testi includono un kit di modelli molecolari.

 

Materiale didattico online – Link a pagine web utili:

 

Materiale didattico preparato dal docente:

 

Questionari di autovalutazione

 

Programma del corso:

(A) Chimica Organica Generale: struttura elettronica degli atomi (in particolare quelli del primo e secondo periodo), regola dell’ottetto, tipi di legami (ionici/covalenti), teoria VB, teoria VSEPR, strutture di Lewis, elettronegatività e polarità dei legami covalenti, cariche formali, numeri di ossidazione, risonanza, formule di struttura condensate, formule di struttura tridimensionali (formalismo dei legami a cuneo pieno o tratteggiato, formule di struttura a linee, acidità (secondo Bronsted-Lowry, secondo Lewis, pKa, effetti strutturali sulla acidità), forze intermolecolari (Van der Waals, legame a idrogeno), nomenclatura tradizionale e IUPAC, conformazione degli alcani e dei cicloalcani, proiezioni di Newman, tensione torsionale, tensione sterica, stato di transizione e cenni al postulato di Hammond, diagramma della coordinata di reazione, deltaG° e costante di equilibrio (K), deltaG di attivazione e costante specifica di velocità (k), energia termica a temperatura ambiente, principio di reversibilità microscopica.  Stereochimica e chiralità, sovrapponibilità dell’immagine speculare, piani di simmetria e centri di inversione, carbonio asimmetrico, nomenclatura di Chan-Ingold-Prelog R e S della configurazione del carbonio asimmetrico, nomenclatura cis/trans e E/Z della stereochimica degli alcheni, nomenclatura cis/trans dei cicloalcani disostituiti, proiezioni di Haworth, nomenclatura eritreo/treo di composti con due carboni chirali, attività ottica e rotazione specifica, polarimetria, purezza ottica ed eccesso enantiomerico, miscele racemiche, composti meso, proiezioni di Fischer, diastereoisomeri; Coniugazione, energia di risonanza, aromaticità,cenni alla teoria degli orbitali molecolari. Carbocationi, radicali, carboanioni. Nomenclatura IUPAC, priorità dei gruppi funzionali, nomi dei gruppi funzionali come prefissi e suffissi.

 

(B) Reazioni dei gruppi funzionali. (B1) Alcani: nomenclatura, proprietà fisiche, reazioni di combustione (B2) Alcheni: nomenclatura, proprietà fisiche, sintesi di alcheni mediante reazioni di beta-eliminazione, disidratazione di alcoli, riduzione di alchini; reazioni di addizione elettrofila: idroalogenazione (non radicalica), idratazione, ossimercuriazione/demercuriazione (senza meccanismo), idroborazione/ossidazione, dialogenazione, formazione di aloidrine; epossidazione, apertura dell’epossido in ambiente acido, idrogenazione e calori di idrogenazione, ossidazione senza scissione, ossidazione con scissione, regiochimica e stereochimica, regioselettività, regola di Markovnikov, (B3) Alchini: nomenclatura, proprietà fisiche, sintesi di alchini mediante doppia beta-eliminazione; reazioni degli alchini: deprotonazione di alchini terminali e impiego dei corrispondenti acetiluri come nucleofili in reazioni di sostituzione nucleofila e addizione nucleofila; riduzione di alchini ad alcani, ad alcheni cis, ad alcheni trans; addizione di acqua ad alchini mediante sali di mercurio o mediante idroborazione/ossidazione (senza meccanismo); tautomeria cheto-enolica acido- e base-catalizzata. (B4) Alcheni coniugati: struttura e nomenclatura di polieni ed enini, orbitali molecolari ed energia di risonanza, controllo cinetico e termodinamico per l’addizione 1,2 e 1,4 di HBr  (B5) Areni: struttura dei principali composti aromatici ed eteroaromatici, nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche, aromaticità, sostituzioni elettrofile aromatiche su anelli senza sostituenti e con un sostituente, intermedio di Wheland, gruppi attivanti e disattivanti, elettrondonatori ed elettron attrattori, gruppi o-/p- e m-orientanti; bromurazione, clorurazione, nitrazione e acilazione di Friedel-Crafts (con meccanismo), utilizzo dei prodotti di nitrazione e acilazione come intermedi nella sintesi (riduzione ad aniline e alchilareni), effetto dei gruppi elettrondonatori ed elettronattrattori sull’acidità di acidi benzoici, di fenoli, di ioni anilinio (e quindi sulla basicità delle aniline), ossidazione con permanganato, bromurazione benzilica, cenni alla formazione dei sali di diazonio e loro uso come intermedi nella sintesi. (B6) alogenuri alchilici: struttura e proprietà, importanti solventi clorurati, nomenclatura IUPAC e tradizionale, polarità del legame C-X, preparazione di alogenuri da alcani, alcheni, alcol, da altri alogenuri, sostituzioni nucleofile Sn2 e Sn1, eliminazioni E2 ed E1, discussione sull’effetto della struttura dell’alogenuro, del gruppo uscente, della forza del nucleofilo/base, del solvente, velocità di reazione, stereospecificità nella Sn2, inversione di Walden, parziale racemizzazione nella Sn1, regiochimica di Zaitsev; Composti organometallici, reattivi di Grignard e organolitio, nucleofilia e basicità, (B7) alcoli: struttura e proprietà, nomenclatura IUPAC e tradizionale, fenoli, acidità di alcoli e fenoli, effetti mesomerici e induttivi nell’acidità dei fenoli, proprietà redox di fenoli, formazione di alcossidi e fenossidi (fenolati), sintesi di alcol da alogenuri, alcheni e alchini, da composti carbonilici per riduzione o per attacco nucleofilico di nucleofili con carbonio nucleofilico, da epossidi, ossidazione con acido cromico o PCC (senza meccanismo), reazioni con acidi alogenidrici e con reattivo di Lucas, disidratazione di alcoli a formare alcheni, principio di reversibilità microscopica, sintesi di eteri (Williamson); struttura e proprietà e nomenclatura di solfuri (tioli), tioeteri, proprietà redox, DMSO, DTT, beta-mercaptoetanolo, acidità dei tioli, (B8) eteri ed epossidi: struttura e proprietà, nomenclatura, momento di dipolo, sintesi di Williamson e scelta dei reattivi, sintesi di epossidi da alcheni, da aloidrine, apertura epossidi in ambiente acido e basico, formazione di legami C-C mediante apertura dell’anello epossidico ad opera di composti organometallici; (B9) aldeidi e chetoni: struttura, nomenclatura, forze intermolecolari, stati di ossidazione rispetto ad alcoli primari e secondari e acidi carbossilici, preparazione da alcoli primari o secondari, via scissione ossidativi di alcheni, via idratazione di alchini, via acilazione di Friedel-Crafts, riduzione di nitrili, sintesi di aldeidi via riduzione di cloruri acilici; aspetti stereochimici dell’addizione nucleofila al carbonio carbonilico, prochiralità, meccanismo generale di addizione di nucleofili forti o deboli (questi ultimi con catalisi acida), addizione di composti organometallici (Grignard), riduzione con NaBH4 o LiAlH4, riduzione di Clemmensen (senza meccanismo), idratazione in ambiente acido e basico, formazione di cianidrine, formazione di immine (basi di Schiff), enammine, formazione di acetali e chetali, ossidazioni di aldeidi (vari reattivi, incluso test di Tollens)  (B10) ammine: struttura e proprietà, nomenclatura, basicità delle ammine, formazione di sali d’ammonio, sintesi di ammine via riduzione di immine, ammidi, nitrili nitro, sintesi di Gabriel vs alchilazione esaustiva, nitrosazione (con meccanismo), cenni alle conversioni dei diazoarili in vari derivati; (B11) acidi carbossilici e derivati. Struttura, nomenclatura tradizionale e IUPAC, proprietà fisiche; legame a idrogeno di acidi carbossilici; acidità di acidi carbossilici, relazioni struttura/acitidà, pKa; sintesi di acidi grassi mediante ossidazione di alcoli e aldeidi, numero di ossidazione del C negli alcoli, carbonili, acidi carbossilici, sintesi mediante scissione ossidativa di alcheni, ossidazione di alchilbenzeni, reazione di reattivi di Grignard con CO2; Reazioni degli acidi carbossilici: esterificazione di Fischer, sintesi di cloruri acilici, riduzione ad alcoli; struttura, nomenclatura e proprietà dei derivati degli acidi carbossilici (cloruri acilici, anidridi, esteri e lattoni, ammidi e lattami, nitrili), ordine di reattività dei derivati degli acidi carbossilici; reazioni dei cloruri acilici: acilazione di Friedel-Crafts (e successiva riduzione); idrolisi per formare acidi carbossilici, alcolisi per formare esteri, amminolisi per formare ammidi, reazione con carbossilati per formare anidridi; reazioni delle anidridi: idrolisi per formare acidi carbossilici, alcolisi per formare esteri, amminolisi per formare ammidi; reazioni degli esteri: idrolisi acido catalizzata, idrolisi in ambiente basico (saponificazione), transesterificazione acido catalizzata, amminolisi per formare ammidi; reazioni delle ammidi: disidratazione per formare nitrili, idrolisi acido catalizzata e idrolisi in ambiente basico; reazioni dei nitrili: riduzione a formare ammine, idrolisi acido catalizzata e idrolisi alcalina; cenni ai tioesteri; reazioni dei derivati degli acidi carbossilici con LiAlH4 e con reattivi di Grignard; riduzione di cloruri acilici per dare aldeidi; (B12) reattività del carbonio alfa di composti carbonilici: condensazione aldolica, condensazione di Claisen.

 

(C) Chimica descrittiva di composti di interesse biologico. (C1) Lipidi: grassi e oli, cere, fosfolipidi, terpeni, steroidi, acidi grassi saturi, insaturi, poliinsaturi, nomenclatura IUPAC e tradizionale, notazione omega, dipendenza del punto di fusione dalla struttura molecolare, ossidazione radicalica di acidi grassi poliinsaturi omoconiugati, mono- di- e trigliceridi, sn-glicerolo, chiralità, nomenclatura D/L saponificazione, auto-associazione di acidi grassi in micelle, auto-associazione di fosfolipidi in lamelle (doppi strati), importanza della forma molecolare, effetto idrofobico, aumento di entropia nel corso dei processi di auto-associazione, strutture e cariche elettriche dei principali fosfolipidi (PA, PE, PC, PG, PS), isoprene, terpeni e nomenclatura (monoterpeni, sesquiterpeni, diterpeni, triterpeni), squalene e colesterolo ; (C2) Ammino acidi e peptidi: alfa-ammino acidi, peptidi, proteine, chiralità, nomenclatura D/L, conversione da proiezione di Fischer a struttura tridimensionale, cenni alle varie catene laterali, nomenclatura a tre lettere e a singola lettera, forma zwitterionica, ionizzazione di ammino acidi con o senza gruppi laterali ionizzabili, pKa1 e pKa2, trattazione di Asp, Lys e His, punto isoelettrico, mobilità elettroforetica, reazioni redox della Cys, legame peptidico e sue formule limite di risonanza, peptidi e proteine, definizione di ammino acido N-termale, C-terminale; (C3) Carboidrati: struttura e classificazione dei carboidrati, aldosi e chetosi, tetrosi, pentosi, esosi, stereochimica, proiezioni di Fischer, D-gliceraldeide, serie D e serie L, diastereoisomeri, epimeri, struttura dei principali aldosi, forme aperte e forme cicliche (emiacetali), come convertire una proiezione di Fischer in una struttura ciclica, stereochimica della formazione degli emiacetali, proiezione di Haworth, carbonio anomerico, anomeri, configurazione alfa e beta, cenni all’effetto anomerico, piranosi e furanosi, mutarotazione, rotazione specifica, riduzione con NaBH4, ossidazione del gruppo aldeidico a formare acidi aldonici, ossidazione del gruppo aldeidico e del gruppo alcolico primario a formare acidi aldarici, test di Tollens, zuccheri riducenti e non riducenti, formazione di glicosidi (acetali), legame glicosidico alfa e beta, definizione di aglicone, zuccheri non riducenti, cenni a particolari N-glicosidi del ribosio e desossiribosio (nucleosidi e desossinucleosidi), struttura dei disaccaridi e dei polisaccaridi, cellobiosio, cellulosa, maltosio, lattosio, amilosio, saccarosio, zucchero invertito.

 

 

Laboratorio:

Istruzioni per la stesura delle relazioni

 

Esperimento #1

09 Maggio: gruppi A e B

15 Maggio: gruppi C e D

 

Esperimento #2

17 Maggio: gruppi A e B

22 Maggio: gruppi C e D

 

Esperimento #3

23 Maggio: gruppi A e B

24 Maggio: gruppi C e D

 

Composizione dei gruppi:

A: da Alb* a Cor*                            (+ Mar*, D’Au*, Cal*)

B: da Cos* a Lea* (+ 1 studente Sol*)   (+ Res*, Rag*, Bru*)

C: da Leo* a Pet* (+ 1 studente Buo*)  (+ Vet*, Gio*, Bus*)

D: da Pic* a Zuc* (+ 1 studente Gal*)   (+ Orl*, Zec*)

 

Pagine web o video youtube relativi alle esercitazioni

 

 

Date esami: 19 Giugno, 10 e 27 Luglio, 27 Settembre 2017

 

Modalità esami: scritto e orale. Sono ammessi all’orale coloro i quali hanno ricevuto una valutazione maggiore o uguale a 16/30 nel voto scritto.