Scopo del corso. Chimica organica: definizione e storia;.

Struttura elettronica del carbonio, ibridazione degli orbitali. Geometria, distanza ed energia dei legami (semplici, doppi e tripli). La regola dell'ottetto.

Idrocarburi, classificazione.

Alcani o paraffine, serie omologhe. Isomeria di posizione. Nomenclatura. Proprietà fisiche degli alcani (punto di fusione, di ebollizione, polarità, solubilità). Fonti naturali ed impieghi. Isomeria conformazionale.

Le reazioni chimiche: bilancio energetico delle reazioni ed energia di attivazione; equilibrio e velocità di reazione.

Proprietà chimiche degli alcani: ossidazione, alogenazione.

Il petrolio come fonte di idrocarburi.

Stereoisomeria (prima parte) .

Elementi di simmetria, chiralità. Molecole simmetriche, dissimmetriche, asimmetriche. Diastereoisomeria ed enantiomeria. Carbonio asimmetrico, attività ottica, potere rotatorio specifico. Rappresentazione di Fischer dei composti chirali. Configurazione assoluta: regola di Cahn, Ingold e Prelog, convenzione R,S. Composti con più di un centro di asimmetria. Enantiomeri e diastereoisomeri. Forme meso. Carbonio pseudoasimmetrico. Comportamento di miscele racemiche allo stato solido: conglomerato, racemato, pseudoracemo.

Separazione di enantiomeri: metodi chimici e biologici. Reattività chimica e asimmetria: formazione di racemi, induzione asimmetrica. Eccesso enantiomerico e purezza ottica.

Cicloalcani. Nomenclatura, proprietà fisiche. Isomeria geometrica. Stabilità dei vari sistemi ciclici (tensione anulare, aspetti conformazionali). Ciclopropano: struttura elettronica, reattività. Ciclobutano, ciclopentano. Cicloesano: analisi conformazionale, forme a sedia e a barca, sostituenti assiali ed equatoriali. Isomeria di cicloesani bisostituiti. Cicloalcani con anelli di dimensioni > 6 atomi. Sistemi ad anelli condensati: decaline.

Alcheni od olefine. Ibridazione del carbonio. Distanza, angolo ed energia di legame. Proprietà fisiche, isomeria geometrica, nomenclatura Z/E.

Proprietà chimiche. Reazione con elettrofili: addizione di bromo, aspetti stereochimici; addizione di HX, regola di Markovnikov. Effetto Kharash. Riduzione catalitica degli alcheni. Calore di idrogenazione. Ossidazione, formazione di epossidi e glicoli, aspetti stereochimici. Polimerizzazione.

Dieni e polieni. Definizione.

Dieni coniugati: butadiene, struttura (mesomeria) e isomeria. Energia di risonanza. Reattività dei dieni coniugati: addizione 1,2 e 1,4, controllo cinetico e termodinamico. Cicloaddizioni. Polimerizzazione, isoprene, gomma e guttaperca.

Alchini. Ibridazione del carbonio e struttura. Nomenclatura, proprietà fisiche: acidità, formazione di sali.

Proprietà chimiche: addizione di alogeni, acidi alogenidridici, acqua (tautomeria), ossido di carbonio (sintesi di Reppe).

Dieni cumulati. Struttura e stereoisomeria.

Proprietà fisiche, polarità.

Proprietà chimiche: sostituzioni nucleofile del primo e del secondo ordine, aspetti stereochimici. Reazioni di eliminazione: meccanismo E1 ed E2. Elenco delle principali reazioni di sostituzione nucleofila degli alogenoderivati. Riduzione. Composti organometallici: i reattivi di Grignard e le loro proprietà chimiche.

Nomenclatura, proprietà fisiche: punto di ebollizione (legame a idrogeno), acidità.

Proprietà chimiche. Formazione di alcolati, eteri, esteri, alogenoderivati, alcheni. Ossidazione ad aldeidi, chetoni, acidi carbossilici. Caratteristiche degli eteri. Tioalcoli e tioeteri.

Struttura del benzene. Formule di Kekulé, Dewar, Ladenburg. Isomeria di benzeni sostituiti. Aromaticità, regola di Huckel, composti aromatici ed antiaromatici. Calore di idrogenazione, energia di risonanza.

Proprietà chimiche: la sostituzione elettrofila aromatica. Nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione, acilazione. Effetti induttivo e mesomero dei sotituenti. Velocità ed orientazione dell’ulteriore sostituzione, addittività degli effetti. Reazioni di addizione sul benzene.

Idrocarburi aromatici polinucleari: naftalene, antracene, fenantrene.

Alchilbenzeni: nomenclatura e reattività. Stirene.

Alogenobenzeni, sostituzione nucleofila aromatica su sistemi attivati e non. Arini.

Nomenclatura, proprietà fisiche, acidità, tautomeria.

Proprietà chimiche: reazione di Reimer-Tiemann, Kolbe, copulazione azoica, reazione con formaldeide. Proprietà ossidoriduttive, chinoni.

Classificazione e nomenclatura. Proprietà fisiche, basicità. Stereoisomeria, sali di ammonio.

Proprietà chimiche. Alchilazione, demolizione di Hofmann, acilazione. Reazione con acido nitroso, sali di diazonio, copulazione azoica, coloranti. Idrazo-composti. Ossidazione.

Sintesi di ammine primarie alifatiche ed aromatiche.

Nitroderivati alifatici: sintesi e tautomeria nitro-acinitro. Nitroderivati aromatici: sintesi e prodotti di riduzione (nitroso, idrossilammine, azossi, azo, idrazo, ammine).

Classificazione e struttura. Nomenclatura, proprietà fisiche.

Proprietà chimiche: reazioni di addizione. Catalisi acida e basica. Idratazione, formazione di polimeri. Emiacetali, acetali, emichetali e chetali. Cianidrine. Reazione di Bertagnini (composti bisolfitici). Reazioni di addizione/eliminazione: schema generale. Formazione di immine con aldeidi e chetoni (basi di Schiff), idrazoni, azine, ossime (isomeria sin/anti, trasposizione di Beckmann). Reazioni con anioni: con reattivi di Grignard, acetiluri; reazione di Wittig, di Perkin, aldolizzazione e crotonizzazione. Reazioni di ossidazione di aldeidi e chetoni: reazioni secondo Fehling o Tollens. Riduzione di aldeidi e chetoni con idrogeno e catalizzatori, idruri, secondo Clemmensen (amalgama di Zn), secondo Wolff-Kisshner. Dismutazione di Cannizzaro. Condensazione benzoinica.

Tautomeria cheto-enolica, composti 1,3-bicarbonilici, sintesi di Claisen.

a-Alogenazione, reazione aloformica.

Sintesi di aldeidi aromatiche.

Nomenclatura. I principali acidi monocarbossilici saturi, acidi grassi. Proprietà fisiche, acidità.

Proprietà chimiche degli acidi carbossilici e dei derivati: esteri (ortoesteri), alogenuri acilici, ammidi, anidridi. Reazioni di idrolisi, alcolisi, amminolisi, riduzione. Reazioni al CH adiacente, alogenoacidi. Decarbossilazione.

Acidi bicarbossilici saturi, insaturi. Idrossiacidi a, b, g e d: comportamento al riscaldamento. Acido tartarico à acido piruvico.

Ammidi: proprietà acido-base, salto di Hofmann.

Nitrili ed isonitrili. Esteri: saponificazione. Lipidi, trigliceridi e fosfolipidi. Grassi ed oli.

Urea, fosgene, clorocarbonati e carbonati di alchile, isocianati, uretani.

Nomenclatura e classificazione: a, b, g, d amminoacidi.

a-amminoacidi. Configurazione, serie di appartenenza, proprietà fisiche e struttura. Acidità e basicità, punto isoelettrico, elettroforesi. Elenco degli amminoacidi costituenti le proteine.

Proprietà chimiche di amminoacidi, legame peptidico, concatenazione di amminoacidi.

Metodi di preparazione di amminoacidi: sintesi di Gabriel e di Strecker. Separazione di racemi di amminoacidi, sintesi peptidica, metodo di Merrifield in fase solida. Analisi di peptidi: reattivi di Sanger e di Edman.

Stereoisomeria (seconda parte).

Configurazione assoluta e relativa. Metodi di assegnamento (diffrattometria a rX secondo Bijvoet, correlazione chimica, metodo dei quasi-racemi, confronto ottico, sintesi asimmetriche parziali, inversione di Walden). Racemizzazione.