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SOMMARIO 1 ATOMI E LEGAMI 1.1 Struttura atomica 1.2 Gli orbitali atomici 1.3 Il legame chimico 1.4 Il legame ionico 1.5 Legame covalente 1.6 Teoria di Lewis 1.6.1 Energia e lunghezza di legame 1.6.2 Ordine di legame: legami doppi e tripli 1.6.3 Spontaneità e velocità delle reazioni 1.6.4 Raggio covalente 1.6.5 Legame dativo 1.6.6 La geometria delle molecole: teoria VSEPR 1.6.7 Legame covalente polare: elettronegatività e momento di dipolo 1.6.8 Numero di ossidazione e reazioni redox 1.6.9 Mappe di potenziale elettrostatico e legami intermolecolari 1.6.10 Strutture di Lewis molecolari e carica formale 1.7 Teoria del legame di valenza (VB) 1.7.1 Ibridazione orbitalica 1.7.2 Risonanza 1.7.3 Risonanza, delocalizzazione e sistemi coniugati 1.7.4 Rappresentazioni simboliche alternative di elettroni e cariche delocalizzate 1.7.5 Strutture di risonanza in sistemi non coniugati: iperconiugazione 1.7.6 Regole di risonanza 1.7.7 Inibizione sterica della risonanza 1.7.8 Criteri di stabilità delle strutture di risonanza 1.8 Teoria dell'orbitale molecolare (MO-LCAO) 1.8.1 Orbitali molecolari di frontiera: HOMO e LUMO 2 CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA 2.1 Idrocarburi alifatici aciclici saturi: Alcani 2.2 Idrocarburi alifatici aciclici insaturi: Alcheni e Alchini 2.3 Idrocarburi aromatici (areni) monociclici e policiclici 2.4 Eterocomposti con un solo gruppo funzionale 2.5 Eterocomposti con più di un gruppo funzionale 2.6 Selezione della catena principale e assegnazione del nome: criteri 2.7 Composti eterociclici 3 ISOMERIA 3.1 Isomeria costituzionale 3.1.1 Isomeria di catena 3.1.2 Isomeria di posizione 3.1.3 Isomeria di gruppo funzionale 3.2 Stereoisomeria 3.3 Isomeria conformazionale 3.3.1 Derivati monosostituiti del cicloesano: legami assiali ed equatoriali 3.4 Isomeria configurazionale 3.5 Isomeria geometrica (o cis-trans) 3.5.1 Regole di Cahn-Ingold-Prelog 3.6 Enantiomeria e Diastereoisomeria 3.6.1 Enantiomeria o Isomeria ottica 3.6.2 Chiralità, stereogenicità e strutture stereogeniche 3.6.3 Chiralità centrale e centri stereogenici 3.6.4 Stereocentri tetraedrici 3.6.5 La configurazione relativa: stereodescrittori D/L 3.6.6 La configurazione assoluta: stereodescrittori R/S 3.6.7 Molecole con più di un atomo di carbonio asimmetrico 3.6.8 Composti meso e pseudoasimmetria 3.6.9 Configurazioni relative di molecole con due stereocentri 3.6.10 Centri stereogenici diversi dal Carbonio 3.6.11 Stereocentri non tetraedrici 3.6.12 Chiralità elicoidale o Elicità 3.6.13 Chiralità assiale ed assi stereogenici 3.6.14 Chiralità planare e piani stereogenici 3.7 Reazioni isomero-selettive 3.7.1 Regioselettività 3.7.2 Stereoselettività 3.7.3 Stereospecificità 4 LA CHIMICA DEL CARBONIO 4.1 L'atomo di carbonio 4.2 Classificazione degli atomi di carbonio e di idrogeno 4.3 Rappresentazione delle molecole: formule 4.4 Rappresentazione delle molecole: proiezioni 4.5 Le reazioni: rottura dei legami 4.5.1 Il formalismo delle frecce curve 4.5.2 Rottura eterolitica o ionica: carbocationi e carbanioni 4.5.3 Effetto induttivo 4.5.4 Iperconiugazione 4.5.5 Effetto Mesomero (o Coniugativo o di Risonanza) 4.5.6 Rottura omolitica o radicalica 4.6 Meccanismi e tipi di reazione 4.7 Reazioni acido-base 4.7.1 Acidi e basi secondo Arrhenius 4.7.2 Acidi e basi secondo Brønsted e Lowry 4.7.3 Acidi e basi secondo Lewis 4.8 Reazioni Redox 4.8.1 Agenti ossidanti 4.8.2 Agenti riducenti 4.9 Sostituzione nucleofila 4.9.1 Nucleofili: relazione tra nucleofilia e basicità 4.9.2 Gruppi uscenti 4.9.3 Sostituzione Nucleofila bimolecolare SN2 4.9.4 Sostituzione nucleofila unimolecolare SN1 4.10 Sostituzione elettrofila 4.11 Sostituzione radicalica 4.12 Eliminazione 4.12.1 Eliminazione unimolecolare E1 4.12.2 Eliminazione unimolecolare Base Coniugata E1CB 4.12.3 Eliminazione bimolecolare E2 4.13 Competizione tra SN ed E 4.13.1 Competizione SN2-E2 4.13.2 Competizione SN1-E1 4.14 Addizione 4.14.1 Addizione elettrofila 4.14.2 Addizione radicalica 4.14.3 Addizione nucleofila 4.15 Trasposizioni 4.15.1 Trasposizioni nucleofiliche o cationotropiche 4.15.2 Trasposizioni elettrofiliche o anionotropiche 4.15.3 Trasposizioni radicaliche 4.15.4 Trasposizioni sigmatropiche 4.16 Reazioni sotto controllo cinetico e sotto controllo termodinamico 5 GLI IDROCARBURI 6 ALCANI 6.1 Proprietà fisiche degli alcani 6.2 Nomenclatura IUPAC degli Alcani 6.3 Preparazione degli alcani 6.3.1 Distillazione frazionata del petrolio; cracking e reforming 6.3.2 Idrogenazione catalitica degli alcheni 6.3.3 Riduzione degli alogenuri alchilici 6.3.4 Copulazione di due alogenuri alchilici 6.3.5 Riduzione di aldeidi e chetoni 6.3.6 decarbossilazione dei sali degli acidi carbossilici 6.3.7 Alchilazione degli alchini terminali e successiva idrogenazione 6.4 Reazioni degli alcani 6.4.1 Ossidazione degli alcani 6.4.2 Sostituzione radicalica (alogenazione) degli alcani 7 ALCHENI 7.1 Nomenclatura IUPAC degli Alcheni 7.2 Preparazione degli alcheni 7.2.1 Disidratazione acido-catalizzata di un alcol 7.2.2 Deidroalogenazione di un alogenuro alchilico 7.2.3 Deidrogenazione di un alcano 7.2.4 Conversione in due passi di un alcool 7.2.5 Conversione diretta di un alcool 7.2.6 Eliminazione termica ciclica degli esteri 7.2.7 Idrogenazione degli alchini 7.2.8 Reazione di Wittig 7.2.9 Reazione di Wadsworth-Emmons 7.2.10 Riduzione di alchini a trans-alcheni con metalli alcalini e NH3 liquida 7.3 Reazioni degli alcheni 7.3.1 Addizione di acidi alogenidrici 7.3.2 Addizione di acido solforico 7.3.3 Alogenazione 7.3.4 Epossidazione 7.3.5 Addizione di acqua (idratazione acido-catalizzata) 7.3.6 idroborazione-ossidazione 7.3.7 Idrogenazione catalitica 7.3.8 Idrossilazione 7.3.9 Ozonolisi 7.3.10 Sintesi di aloidrine vicinali 7.3.11 Poliaddizione (polimerizzazione) 7.3.12 Reazioni esterne al doppio legame 8 ALCHINI 8.1 Nomenclatura IUPAC degli Alchini 8.2 Preparazione degli Alchini 8.2.1 Doppia deidroalogenazione dei dialogenuri alchilici 8.2.2 Alchilazione dell'etino e degli alchini terminali 8.2.3 Sintesi dell'etino (acetilene) 8.3 Reazioni degli alchini 8.3.1 Idrogenazione catalitica - riduzione ad alcani 8.3.2 Riduzione ad alcheni cis - Idrogenazione con catalizzatore disattivato 8.3.3 Riduzione ad alcheni trans con metalli alcalini (Na Li K) e NH3 liquida 8.3.4 Riduzione ad alcheni cis - idroborazione / idrolisi acida 8.3.5 Idratazione anti-Markovnikov - idroborazione / ossidazione (tautomeria) 8.3.6 Addizione di acidi alogenidrici 8.3.7 Addizione di alogeni 8.3.8 Addizione di H2O secondo Markovnikov catalizzata da H2SO4 e HgSO4 8.3.9 Ossidazione 8.3.10 polimerizzazione 8.3.11 Ozonolisi 8.4 Acidità dell'acetilene e degli alchini terminali 8.4.1 Reazioni degli acetiluri con gli alogenuri alchilici: sostituzione ed eliminazione 9 DIENI 9.1 Nomenclatura IUPAC dei Dieni 9.2 Dieni coniugati 9.2.1 Risonanza nei dieni coniugati 9.2.2 Preparazione dieni coniugati: deidrogenazione alcani 9.2.3 Preparazione dieni coniugati: deidratazione alcoli insaturi 9.2.4 Preparazione dieni coniugati: deidroalogenazione alogenuri insaturi 9.2.5 Reazioni dieni coniugati 9.2.6 Reazioni dieni coniugati: addizione 1,2 e 1,4 di acidi alogenidrici 9.2.7 Reazioni dieni coniugati: addizione 1,2 e 1,4 di alogeni 9.2.8 Reazioni dieni coniugati: cicloaddizione di Diels Alder 9.3 Dieni isolati 9.4 Dieni cumulati e tautomeria cheto-enolica 10 ALICICLICI 10.1 Nomenclatura IUPAC degli idrocarburi aliciclici 10.2 Aliciclici saturi. Cicloalcani 10.3 Aliciclici insaturi: cicloalcheni 11 AROMATICI: BENZENE ED ARENI 11.1 Struttura del Benzene: risonanza 11.2 Condizione di aromaticità - regola di Hückel: (4n+2) elettroni pigreco 11.3 Nomenclatura degli areni 11.4 Reazioni del benzene 11.4.1 Idrogenazione del benzene 11.4.2 La sostituzione elettrofila nel benzene 11.4.3 Nitrazione del benzene 11.4.4 Solfonazione del benzene 11.4.5 Alogenazione del benzene 11.4.6 Alchilazione di Friedel-Crafts 11.4.7 Acilazione di Friedel-Crafts 11.5 Reattività e regioselettività della EAS: effetto dei gruppi sostituenti 11.6 Reazioni degli alchilbenzeni 11.6.1 Alogenazione radicalica degli alchilbenzeni 11.6.2 Ossidazione degli alchilbenzeni 11.6.3 Sostituzione nucleofila degli alogenuri benzilici 11.7 Sintesi degli alchenilbenzeni 11.8 Reazioni degli alchenilbenzeni 12 ALOGENURI (ALOGENO DERIVATI) 12.1 Nomenclatura IUPAC degli Alogenuri 12.2 Preparazione degli alogenuri alchilici 12.2.1 Alogenazione degli alcani 12.2.2 Alogenazione degli alcheni 12.2.3 Addizione di acidi alogenidrici agli alcheni 12.2.4 Reazione degli alcoli con acidi alogenidrici 12.3 Reazioni degli alogeno derivati 12.3.1 Deidroalogenazione: sintesi degli alcheni 12.3.2 Formazione dei reattivi di Grignard e dei composti di alchil-litio 12.3.3 Reazioni di sostituzione nucleofila 12.3.4 Competizione Sostituzione Nucleofila/Eliminazione 12.4 Alogeno derivati insaturi 12.5 Alogenuri arilici 13 ALCOLI, DIOLI E TIOLI 13.1 Nomenclatura IUPAC di alcoli, dioli e tioli 13.2 Preparazione degli alcoli 13.2.1 Addizione di carbanioni ad aldeidi o chetoni 13.2.2 Reazione di epossidi con reattivi di Grignard 13.2.3 Addizione di reattivi di Grignard a cloruri acilici ed esteri 13.2.4 Riduzione di aldeidi o chetoni 13.2.5 Reazione di Cannizzaro delle aldeidi 13.2.6 Idratazione di alcheni 13.2.7 Ossimercuriazione-demercuriazione di alcheni 13.2.8 Riduzione di acidi carbossilici ed esteri 13.2.9 Idroborazione-ossidazione di alcheni 13.3 Preparazione dei dioli 13.4 Preparazione e proprietà dei tioli 13.5 Reazioni degli alcoli 13.5.1 Conversione degli alcoli in alogenuri alchilici 13.5.2 Conversione degli alcoli in alcheni (disidratazione acido-catalizzata) 13.5.3 Ossidazione degli alcoli primari 13.5.4 Ossidazione degli alcoli secondari a chetoni 13.5.5 Condensazione di alcoli in eteri 13.5.6 Esterificazione di Fischer 13.5.7 Sintesi di semiacetali e semichetali 13.5.8 Scissione ossidativa di dioli vicinali 14 FENOLI 14.1 Nomenclatura IUPAC dei Fenoli 14.2 Preparazione dei fenoli 14.3 Reazioni dei fenoli 14.3.1 Acilazione 14.3.2 Alogenazione 14.3.3 Nitrazione 14.3.4 Nitrosazione 14.3.5 Solfonazione 14.3.6 Alchilazione di Friedel-Crafts 14.3.7 Reazione con i Sali di diazonio aromatici 14.3.8 Carbossilazione: reazione di Kolbe-Schmitt 14.3.9 Preparazione di eteri arilici: Sintesi di Williamson 14.3.10 Ossidazione dei fenoli: i Chinoni 15 ETERI, EPOSSIDI E SOLFURI (TIOETERI) 15.1 Nomenclatura IUPAC di eteri, epossidi e solfuri 15.1.1 Nomenclatura IUPAC di eteri ed epossidi 15.1.2 Nomenclatura IUPAC dei solfuri (tioeteri) 15.2 Preparazione degli eteri 15.2.1 Condensazione di alcoli 15.2.2 Sintesi di Williamson 15.3 Reazioni degli eteri 15.3.1 Rottura acido-catalizzata 15.4 Eteri corona (Crown eteri) 15.5 Preparazione degli epossidi 15.5.1 Epossidazione degli alcheni 15.5.2 Conversione di aloidrine vicinali 15.6 Reazioni degli epossidi 15.6.1 Apertura dell'anello con nucleofili anionici 15.6.2 Apertura dell'anello acido-catalizzata 15.7 Preparazione dei solfuri 15.8 Reazioni dei solfuri 15.8.1 Ossidazione a solfossidi e solfoni 15.8.2 Alchilazione: sali di solfonio 16 ALDEIDI E CHETONI (COMPOSTI CARBONILICI) 16.1 Nomenclatura IUPAC di aldeidi e chetoni 16.2 Preparazione di aldeidi e chetoni 16.2.1 Ossidazione degli alcoli 16.2.2 Ozonolisi degli alcheni 16.2.3 Idratazione degli alchini 16.2.4 Riduzione dei cloruri degli acidi 16.2.5 Addizione di reattivi di Grignard ai nitrili 16.2.6 Ossidazione dei metilbenzeni (sintesi aldeidi aromatiche) 16.2.7 Acilazione di Friedel-Crafts (sintesi chetoni aromatici) 16.3 Reazioni di Aldeidi e chetoni 16.3.1 Riduzione ad idrocarburi 16.3.2 Riduzione ad alcoli 16.3.3 Ossidazione ad acidi carbossilici 16.3.4 Dismutazione: reazione di Cannizzaro 16.3.5 Addizione di carbanioni 16.3.6 Idratazione: dioli geminali 16.3.7 Addizione di acido cianidrico: cianidrine 16.3.8 Addizione di alcoli: emiacetali ed acetali 16.3.9 Ossidazione di Baeyer-Villiger dei chetoni 16.3.10 Addizione di ammoniaca e ammine primarie: immine 16.3.11 Addizione di ammine secondarie: enammine 16.3.12 Reazione di Wittig 16.3.13 Acidità idrogeni in a: alogenazione e tautomeria chetoenolica 16.4 Enolati dei composti carbonilici. acidità idrogeni in alfa 16.4.1 Enolizzazione base-catalizzata e anione enolato 16.4.2 Alogenazione base-catalizzata (reazione aloformica) 16.4.3 Reazioni aldoliche 16.4.4 Alchilazione base-catalizzata 16.4.5 Reattività dei composti carbonilici alfa,beta-insaturi 17 ACIDI CARBOSSILICI 17.1 Nomenclatura IUPAC degli acidi carbossilici 17.2 Preparazione degli acidi carbossilici 17.2.1 Carbonatazione (carbossilazione) dei reattivi di Grignard 17.2.2 Idrolisi dei nitrili 17.2.3 Ossidazione della catena laterale degli alchilbenzeni 17.2.4 Ossidazione degli alcoli primari 17.2.5 Ossidazione delle aldeidi 17.3 Reazioni degli acidi carbossilici 17.3.1 Esterificazione acido-catalizzata 17.3.2 Formazione di esteri intramolecolari:esteri ciclici o lattoni 17.3.3 Alfa-alogenazione: reazione di Hell-Volhard-Zelinsky 17.3.4 Decarbossilazione 17.3.5 Formazione di Cloruri acilici 17.3.6 Riduzione ad alcoli 18 DERIVATI DEGLI ACIDI CARBOSSILICI E NITRILI 18.1 Nomenclatura dei derivati degli acidi carbossilici 18.2 Reazioni dei cloruri acilici: Sostituzione Nucleofila Acilica 18.3 Sintesi delle anidridi cicliche 18.4 Reazioni delle anidridi 18.5 Sintesi degli esteri 18.5.1 Esterificazione di Fischer 18.5.2 Sostituzione nucleofila dei cloruri acilci 18.5.3 Transesterificazione 18.5.4 Ossidazione di Baeyer-Villiger dei chetoni 18.6 Reazioni degli esteri 18.6.1 Idrolisi acido-catalizzata 18.6.2 Idrolisi base-catalizzata (saponificazione) 18.6.3 Reazione con ammoniaca ed ammine 18.6.4 Reazione con reattivi di Grignard 18.6.5 Riduzione con Litio Alluminio Idruro 18.7 Tioesteri 18.8 Sintesi delle ammidi 18.8.1 Reazione degli acidi carbossilici con ammine 18.8.2 Ammidi cicliche: lattami 18.8.3 Immidi 18.9 Reazioni delle ammidi 18.9.1 Idrolisi 18.9.2 Riarrangiamento di Hofmann 18.10 Sintesi dei nitrili 18.10.1 Disidratazione ammidi 18.10.2 Sostituzione nucleofila degli alogenuri alchilici 18.10.3 Sintesi di cianidrine 18.10.4 Sostituzione nucleofila dei Sali di diazonio arilici 18.11 Reazioni dei nitrili 18.11.1 Idrolisi 18.11.2 Addizione di reattivi di Grignard 18.11.3 Riduzione ad ammine primarie 18.12 Enolati degli esteri 18.12.1 Sintesi dei ß-chetoesteri: condensazione di Claisen 18.12.2 Condensazione di Dieckmann (condensazione di Claisen intramolecolare) 18.12.3 Condensazione di Claisen incrociata 18.12.4 Acilazione di chetoni tramite esteri 18.12.5 Sintesi di chetoni tramite ß-chetoesteri 18.12.6 Sintesi acetacetica 18.12.7 Sintesi malonica 18.12.8 Addizione di Michael di enolati esterei 18.12.9 -deprotonazione quantitativa degli esteri con LDA 19 AMMINE 19.1 Nomenclatura delle ammine 19.2 Sintesi delle ammine 19.2.1 Alchilazione di ammoniaca e ammine 19.2.2 Sintesi di Gabriel di alchilammine primarie 19.2.3 Apertura di un anello epossidico con ammoniaca o ammine 19.2.4 Riduzione di azidi ad ammine primarie 19.2.5 Riduzione di niitrili ad ammine primarie 19.2.6 Riduzione di nitrocomposti ad arilammine primarie 19.2.7 Riduzione di ammidi 19.2.8 Riduzione di immine (amminazione riduttiva) 19.2.9 Riarrangiamento di Hofmann delle ammidi 19.3 Reazioni delle ammine 19.3.1 Eliminazione di Hofmann 19.3.2 Eliminazione di Cope 19.3.3 Sostituzione elettrofila aromatica nelle arilammine 19.3.4 Nitrosazione delle alchilammine 19.3.5 Nitrosazione delle arilammine (sali di diazonio aromatici) 19.3.6 Reazioni di azocopulazione dei sali di diazonio: Azocomposti 19.3.7 Reazioni con cloruri sulfonilici (solfonammidi) 19.3.8 Addizione nucleofila ad aldeidi e chetoni 19.3.9 Sostituzione nucleofila acilica con acidi carbossilici e loro derivati: ammidi 19.3.10 Sali di tetraalchilammonio: catalisi a trasferimento di fase 19.4 Stato di ossidazione dell'azoto nei principali composti azotati

Chimica Organica