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. 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.

Capitolo 1. pKa e scale di pH in diversi solventi. Quando una reazione avviene e quando no. Sinclinale e periplanare. Definizioni. Composti ciclici e conformazioni.

Capitolo 2. Orbital. Revisione e chiarimenti. Orbitali molecolari. Il metodo di Huckel. La scala di energia. Orbitali di frontiera (HOMO e LUMO). Come varia l'energia degli orbitali con la sostituzione.

Capitolo 3. Aromaticità. Definizione. Sistemi aromatici. 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. 

Nomenclatura composti aromatici.

La sostituzione elettrofilica aromatica e le principali reazioni (Alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione). Intermedi, reattività e meccanismo.

La retrosintesi applicata ai sistemi del benzene. Esercizi di retrosintesi e sintesi.

Impiego di sali di diazonio e altre reazioni.

Sistemi eteroaromatici esa atomici, penta atomici e condensati.

Proprietà delle piridine. Reazioni piridine. Reazioni di furano, tioffene, pirrolo e indolo. Cenni ad altri sistemi eteroaromatici.

Capitolo 4

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.

Condensazione aldolica. Enolati di litio e boro.

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

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 ed esercizi.

Capitolo 5. 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 6. Gruppi protettivi. Esempi e applicazioni. Derivati al silicio, THP, eteri, il benzile. Sblocco dei gruppi. Gruppi per ammine.

Capitolo 7. 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. 

Regola di Cram chelato e Felkin-Ahn.

Capitolo 8. 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 8.1 Analisi retrosintetica. Guida alla retrosintesi e alla reattività di gruppi funzionali. Esercizi nella sintesi di molecole ed esecuzioni di piani sintetici.

Capitolo 9. 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 10. Cicloaddizioni. Regola Endo. Acidi di Lewis. 1-3 dipolari

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

Capitolo 11. Reazioni radicaliche. Reazione dei carbeni. Nitreni e nitrenoidi. 

Capitolo 12. (in funzione del programma svolto e del tempo a disposizione) 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