Università degli Studi "G. d'Annunzio" di Chieti-Pescara
Dipartimento di Farmacia - Corso di Studio in Farmacia
Programma di CHIMICA ORGANICA (gruppo A-G)
Prof. Guido Angelini
Introduzione alla Chimica Organica: atomi ed elettroni di valenza ▪ il legame ionico ed il legame covalente ▪ formule di struttura ▪ formule di risonanza ▪ interazioni dipolari tra molecole organiche ▪ forze di van der Waals e forze di London ▪ il legame idrogeno ▪ orbitali atomici e molecolari ▪ orbitali ibridi del carbonio, ossigeno e azoto ▪ acidità e basicità secondo Brønsted-Lowry e secondo Lewis ▪ pKa dei composti organici ▪ effetti che influenzano la forza degli acidi e delle basi: ibridazione, elettronegatività, effetto induttivo, effetto mesomero.
Alcani e Cicloalcani: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà fisiche ▪ conformazioni e proiezioni di Newman ▪ tensione angolare, torsionale e sterica ▪ interazioni 1,3-diassiali nei cicloesani sostituiti ▪ configurazioni e isomeria cis-trans dei cicloalcani ▪ reazione di alogenazione radicalica ▪ il radicale al carbonio: ibridazione, stabilità, fenomeno di iperconiugazione ▪ diagramma energetico di reazione ▪ confronto tra bromurazione e clorurazione.
Alcheni: struttura ▪ nomenclatura ▪ isomeria geometrica ▪ sistema E,Z e regole di Cahn-Ingold-Prelog ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione ▪ reazione di addizione elettrofila ▪ regola di Markovnikov ▪ il carbocatione: ibridazione, stabilità, effetto induttivo, fenomeno di iperconiugazione ▪ trasposizione dei carbocationi ▪ addizione di acidi alogenidrici e di alogeni ▪ addizione di acido bromidrico in presenza di perossidi ▪ idrogenazione catalitica ▪ preparazione di alcoli per idratazione, ossimercuriazione - riduzione, idroborazione - ossidazione ▪ ossidazione con KMnO4 a freddo e a caldo ▪ ozonolisi ▪ epossidazione ▪ polimerizzazione ▪ i polieni .
Alchini: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione ▪ acidità degli alchini terminali ▪ preparazione di alcheni cis e trans ▪ addizione elettrofila.
Stereochimica: chiralità e attività ottica ▪ configurazione assoluta di un centro chirale ▪ convenzione R, S ▪ proiezioni di Fischer ▪ reazioni stereospecifiche ▪ riconoscimento di enantiomeri, diastereomeri, composti meso ▪ risoluzione di miscele racemiche.
Composti Organici Alogenati: struttura e nomenclatura di alogenuri alchilici, arilici, allilici, benzilici, vinilici ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione ▪ reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare e monomolecolare: requisiti stereochimici, conformazione reattiva, diagramma energetico, cinetica e solvente di reazione ▪ reazione di eliminazione bimolecolare e monomolecolare: requisiti stereochimici, conformazione reattiva, diagramma energetico, cinetica e solvente di reazione ▪ regola di Saytzeff ▪ competizione tra sostituzione ed eliminazione ▪ confronto nucleofilia - basicità.
Alcoli: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà acido-base ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione ▪ reazione di disidratazione ▪ conversione in alogenuri alchilici ▪ ossidazione di alcoli primari e secondari.
Eteri, Epossidi, Tioli e Solfuri: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà acido-base ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione ▪ sintesi di Williamson ▪ epossidazione ▪ apertura degli epossidi in ambiente acido e in ambiente basico ▪ eteri corona e catalisi per trasferimento di fase.
Composti Organometallici: struttura ▪ proprietà ▪ preparazione di reattivi alchil litio e reattivi di Grignard ▪ reazione con aldeidi, chetoni, ossirani, esteri, nitrili ▪ reazione di carbonatazione.
Composti Aromatici: struttura del benzene ▪ aromaticità ed energia di risonanza ▪ regola di Hückel ▪ reazione di sostituzione elettrofila aromatica (alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Craft) ▪ nomenclatura dei derivati del benzene ▪ effetto induttivo ed effetto mesomero ▪ orientamento dell’elettrofilo ed effetto attivante o disattivante del sostituente nella SEAr ▪ reazione di sostituzione nucleofila aromatica ▪ meccanismo di addizione-eliminazione e intermedio di Meisenheimer ▪ meccanismo di eliminazione-addizione e intermedio benzino ▪ ossidazione del carbonio benzilico ▪ acidità e reattività del fenolo ▪ sintesi di Kolbe ▪ preparazione dell’acido acetilsalicilico ▪ struttura dei principali idrocarburi policiclici aromatici e metaboliti tossici.
Composti Eterociclici: classificazione ▪ principali eterocicli aromatici a 5 termini ▪ proprietà del pirrolo, tiofene e furano ▪ energia di risonanza, reattività e orientamento nella sostituzione elettrofila aromatica ▪ principali eterocicli aromatici a 6 termini ▪ proprietà basiche e nucleofile della piridina ▪ aromaticità, reattività e orientamento nella sostituzione elettrofila aromatica della piridina ▪ preparazione della piridina N-ossido ▪ sostituzione nucleofila aromatica della piridina ▪ struttura e proprietà dell’imidazolo.
Aldeidi e Chetoni: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione ▪ reazione di addizione nucleofila di acqua, alcoli, tioli, ammine, nucleofili al carbonio (cianuri, alchinuri, reattivi di Grignard) ▪ reazione di Wittig e ilidi del fosforo ▪ riduzione di Clemmensen e di Wolff-Kishner ▪ riduzione ad alcoli ▪ ossidazione delle aldeidi ▪ acidità degli H in alfa ▪ formule di risonanza del carbanione enolato ▪ tautomeria cheto-enolica ▪ alchilazione in alfa ▪ condensazione aldolica ▪ composti carbonilici a,b-insaturi e reattività nell’addizione nucleofila ▪ reazione di Cannizzaro.
Acidi Carbossilici e Derivati: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà acido-base ▪ proprietà fisiche ▪ preparazione di acidi carbossilici, alogenuri acilici, anidridi, esteri e lattoni, ammidi e lattami, nitrili, tioesteri ▪ reazione di sostituzione nucleofila acilica ▪ esterificazione di Fischer ▪ transesterificazione ▪ idrolisi ▪ saponificazione e applicazione in ambito biologico dei tensioattivi, aggregazione in acqua, formazione di micelle e liposomi ▪ acidità degli H in alfa ▪ condensazione di Claisen ▪ composti 1,3-dicarbonilici ▪ sintesi malonica ▪ sintesi acetoacetica ▪ reazione di Michael ▪ riduzione di acidi carbossilici, esteri, alogenuri acilici, ammidi, nitrili ▪ struttura e nomenclatura dei principali acidi bicarbossilici.
Ammine: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà fisiche ▪ inversione piramidale di ammine chirali all’azoto ▪ proprietà acido-base ▪ sintesi di Gabriel delle ammine primarie ▪ amminazione riduttiva ▪ trasposizione di Hofmann ▪ formazione di immine ed enammine ▪ impiego delle enammine come nucleofili al carbonio ▪ reazione di Stork ▪ reazione delle ammine alifatiche e aromatiche con acido nitroso: sali di diazonio e di arendiazonio ▪ reazione di Sandmayer .
Carboidrati: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà fisiche ▪ classificazione in aldosi e chetosi ▪ serie D e serie L ▪ riconoscimento di epimeri ▪ proiezioni di Fischer e di Haworth ▪ conformazioni a sedia di aldoesosi ▪ anomero alfa e anomero beta ▪ fenomeno della mutarotazione ▪ definizione di zuccheri riducenti ▪ sintesi di Kiliani-Fischer ▪ degradazione di Ruff ▪ reazione di isomerizzazione ▪ ossidazione ad acidi aldonici e aldarici ▪ riduzione ad alditoli ▪ ossidazione con acido periodico ▪ formazione di glicosidi, eteri, esteri ▪ struttura dei principali disaccaridi e polisaccaridi.
Composti Organici Naturali: struttura e ruolo biologico di acidi grassi, lipidi, fosfolipidi, trigliceridi e cere ▪ proprietà acido-base dell’acido ascorbico.
Amminoacidi: struttura ▪ nomenclatura ▪ proprietà fisiche ▪ classificazione ▪ sintesi di Strecker degli a-amminoacidi ▪ risoluzione di miscele racemiche ▪ proprietà acido-base ▪ calcolo del punto isoelettrico ▪ peptidi e proteine: il legame peptidico e il legame disolfuro ▪ classificazione e struttura delle proteine.
Acidi Nucleici: DNA e RNA ▪ struttura ▪ composizione ▪ nucleotidi e nucleosidi.
Testi consigliati:
§ McMurry ▪ Chimica Organica ▪ Piccin (7a edizione)
§ Solomons, Graham, Fryhle, Craig ▪ Chimica Organica ▪ Zanichelli (3a edizione)
Obiettivo formativo: Il corso si basa sullo studio della nomenclatura, della reattività e della preparazione dei composti organici, accompagnato dal costante e attento riferimento alle proprietà chimico-fisiche e biologiche per le potenziali applicazioni in ambito farmaceutico. La capacità di riconoscere i gruppi funzionali, la comprensione dei meccanismi di reazione e la valutazione critica degli aspetti stereochimici costituiscono i principali obiettivi dell’insegnamento (12 CFU).
Orario ricevimento studenti: Martedì 11.00 - 13.00, IV livello Corpo B, stanza 0785
L'esame consiste in una prova orale. Vengono poste domande di teoria sugli argomenti del programma e viene richiesto lo svolgimento per iscritto di esercizi. In particolare, la padronanza della nomenclatura dei composti organici e della terminologia scientifica, il riconoscimento dei gruppi funzionali, l’individuazione del meccanismo delle reazioni e il loro decorso stereochimico, il confronto dell’acidità e della basicità delle molecole studiate rappresentano i principali requisiti per il superamento dell’esame a dimostrazione del raggiungimento degli obiettivi formativi del corso.