69080 - CHIMICA ORGANICA 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo, lo studente sa utilizzare le correlazioni struttura-reattività per prevedere il comportamento di molecole organiche e di polifunzionali; conosce le basi meccanicistiche della reattività; è in grado di proporre una breve sintesi multistadio di una molecola organica semplice; conosce struttura e proprietà delle più importanti classi di sostanze organiche naturali.

Contenuti

Capitolo 1. La scala di Mayr

Definizioni di nucleofilo, elettrofilo, nucleofugo ed elettrofugo. Basicità e nucleofilicità. Equazione di Mayr e previsione della reattività organica. Esempi. Classificazione di nucleofili ed elettrofili. Utilizzo della scala. Il principio (inutile) di reattività e selettività. Cenni a nucleofili bidentati.

Capitolo 2. Orbitali atomici, orbitali molecolari, orbitali ibridi. Revisione e chiarimenti. Il metodo di Huckel, metodi semiempirici e significato. La scala di energia. Orbitali di frontiera e metodo perturbativo (cenni). HOMO e LUMO in semplici sistemi organici.

Capitolo 3. Aromaticità. Definizione. La regola di Huckel. Sistemi che seguono la regola. Sistemi a 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 orbitali. Forma e struttura degli orbitali del benzene. Il ciclobutadiene. Il Cicloottadiene.

Sistemi eteroaromatici esa atomici, penta atomici e condensati. Gli annuleni. Sistemi ciclici carichi. Sistemi benzocondensati. 

Diversa nucleofilicità dei sistemi aromatici ed eteroaromatici. Sguardo alla scala di Mayr. Nomenclatura dei sistemi arenici (Cenni).

Sistemi sostituiti e con più sostituenti. Sistemi con due sostituenti. Nomenclatura orto, meta e para. 

La sostituzione elettrofilica aromatica. Intermedi, condizioni, reattività.

Regiochimica della sostituzione in sistemi arenici sostituiti.

Reazioni in attivanti e disattivanti. Reazioni su sistemi aromattici: nitrazione, solfonazione, alogenazione, bromurazione, iodurazione. Le reazioni di Friedel-Crafts. Formilazioni, idroalchilazioni. Acilazione

Reazioni con aromatiche. Programmare la sintesi e scegliere le condizioni. Reazioni e condizioni con disattivanti. La diversa orientazione della sostituzione elettrofilica aromatica. CHimcia del gruppo nitro. Acidi di Lewis e reazioni di alcoli. Sostituzione nuleofila aromatica. Il benzino e le sue reazioni.

Reazione dei sistemi eterociclici esaatomici e pentaatomici (cenni).

Utili reazioni per eterocicli. La Vielsmeier, la Mannich. Deprotonazione di eterocicli. 

Sistemi benzosotituiti. L'indolo. 

Esempi di sintesi di eterocicli (cenni).

Capitolo 2

Alchilazione di enolati. Condizioni cinetiche e termodinamiche. pKa. Enolati Z e E. Uso di cosolventi. Enammine. Alchilazioni e enolati. LDA. Meccanismo per il controllo della geometria degli enolati. Reazione di Michael

Alchilazione diastereoselettiva di enolati. Gli ossazolidinoni. L'ausiliario di Myers.

Condensazione aldolica. Enolati di litio e boro.

Formazioni di enolati con acidi di Lewis. Enolati di Stagno e Titanio.

Enolati al boro di chetoni. Enolati di zinco. La Reformatsky.

Reazione di Mukaiyama. Enolati di silicio. Coordinazione di acidi Lewis a Carbonili. Stati di transizione aciclico. Esempi

Capitolo 3. Stereochimica avanzata.

Operazione di simmetria. Condizione necessaria e sufficiente per la chiralità. Altri elementi stereogenici. Assi e piani. Configurazione assoluta in assi e piani stereogenici

Chiralità topologica e meccanica (cenni). Nodi, link e grafi chirali.

Capitolo 4. Gruppi protettivi. Esempi e applicazioni. Derivati al silicio, THP, eteri, il benzile. Sblocco dei gruppi. Gruppi per ammine.

Capitolo 5. Ossidazioni e riduzioni. Ossidanti che si usano molto poco (Cromo). Metodi di ossidazione moderni. Perrutenato, Dess-Martin, ossidazioni con TEMPO, ossidazione secondo Swern e varianti. 

Ossidazione da aldeidi ad acidi. Epossidazione

Riduzione. Idruri e loro diversa reattività. Idrogenazione. Ni-Raney. Riduzioni con metalli

Capitolo 5. Analisi retrosintetica. Introduzione alla retrosintesi e alle principali e semplici disconnessioni. Sintoni e strategie sintetiche. Interconversione di gruppi funzionali. Disconnessioni 1-2, 1-3, 1-4. Reattività unpolung

Capitolo 6. Chimica dello zolfo, silicio, e fosforo

Zolfo, reattività e stati di ossidazione. pKa nei composti. Tioacetali, ditiani, sali di solfonio. Ilidi. 

Chimica del silicio. Olefinazione di Pedersen, Allilsilani. Olefinazioni secono Julia, Julia-Kocienski, Wittig, Still-Gennari

Capitolo 7. Cicloaddizioni. Regola Endo. Acidi di Lewis. 1-3 dipolari

Reazioni pericicliche, elettrocicliche e sigmatropiche. Regole di Woodward-Hoffmann

Capitolo 8. Reazioni radicaliche. Reazione dei carbeni. Nitreni e nitrenoidi. 

Capitolo 9. Chimica Organometallica (Cenni). Metalli e stati di ossidazione. I leganti. Addizione ossidativa ed eliminazione riduttiva. Il ciclo catalitico. Esempi di reazioni con metalli di transizione. Attacco elettrofilico al palladio. Reazione di cross coupling e metathesis.

 

 

 

 

 

 

 

Testi/Bibliografia

Dispensa del corso fornita dal docente e lucidi del corso forniti dal docente.

Metodi didattici

Lezioni con power point e lavagna luminosa con commenti ai lucidi.

Discussione a gruppi di studenti di retrosintesi. disconnessioni, analisi di strategie sintetiche con TEAMS o ZOOM. 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto. 2 ore.

Domande (2 x 3 punti);

1 esercizio meccanismo (3 punti);

1esercizio di metodologie di sintesi (intermedi, 3 punti);

2 esercizi di reazioni, 2 x 3 punti);

due esercizi disintesi (2 x 6 punti). Totale 30 punti + 5/7 punti di partenza = 35/37 punti. Punteggio per Lode 32 punti.

 

Strumenti a supporto della didattica

Utilizzo nelle sessioni TEAMS o ZOOM di Reaxys o WOS per analisi retrosintetica. Uso di cataloghi Merck, TCI, STREM per ricerca di prodotti di partenza per le sintesi. 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Pier Giorgio Cozzi