Author Archives: monicascognamiglio

Training IV

Le domande che seguono possono essere utili per capire se ci sono alcune parti del programma su cui ci sono ancora dei dubbi. Attenzione: le domande non sono certamente esaustive dato che non coprono tutti gli argomenti…e a breve altre liste di domande saranno pubblicate. In ogni caso, potete utilizzarle per fare un controllo della vostra preparazione su alcuni argomenti. Se avete difficoltà a rispondere ad alcuni quesiti, è probabilmente il caso di approfondire quegli argomenti. In fondo alla lista, troverete anche un’indicazione del livello di difficoltà delle domande.

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto

2. Illustrare le regole di Cahn-Ingold-Prelog
3. Sintetizzare il composto in 1, utilizzando solo acetone e propanoato di etile come fonti di atomi di carbonio. Mostrare la strategia sintetica e tutti i meccanismi (se sono tra quelli studiati).
4. Quale sarà l’idrogeno più acido nel composto in 1? Cosa si ottiene quando questo idrogeno viene strappato da una base?
5. Se confrontiamo tra loro i due substrati in 3 (= acetone e propanoato di etile), quale sarà il più acido? Perchè?
6. A partire dal propanoato di etile, ottenere l’acido propanoico. In che condizioni è possibile farlo? Descrivere e chiarire tutti i metodi conosciuti.
7. Per quanto concerne gli acidi carbossilici, in molti casi, per convertirli in altri composti, è necessario attivare il gruppo carbossilico. Spiegare perchè e illustrare i metodi utilizzati dai chimici e i metodi utilizzati nei sistemi biologici.
8. A differenza dei derivati degli acidi carbossilici, aldeidi e chetoni non subiscono reazioni di sostituzione nucleofila acilica. Chiarire perchè e introdurre la reattività di aldeidi e chetoni.
9. Mostra il prodotto della reazione del 6-idrossi-2-esanone con etanolo in ambiente acido.
10. In 9 osserviamo una reazione intramolecolare. Quali parametri dobbiamo controllare per favorire la reazione intramolecolare rispetto a quella intermolecolare? Perchè?
11. Il composto ottenuto in 9 è un eterociclo. Quale sarà il nome IUPAC?
12. Fai degli esempi di eterocicli aromatici a 5 e 6 termini, descrivendo nei dettagli la loro struttura e le loro proprietà.
13. Un esempio di eterociclo aromatico è la pidirina: dire se è o meno un composto basico e motivare la risposta.
14. Confrontare la basicità della piridina con quella della piperidina (=azacicloesano) e della 3-metilpiridina. Mettere i tre composti in ordine di basicità crescente, motivando la scelta.
15. La piperidina di cui si parla in 14, è un’ammina. Che tipo di ammina è? Quale sarà la sua reattività?
16. A proposito di ammine, a cosa facciamo riferimento quando parliamo di inversione delle ammine?
17. Come sintetizzeresti la 1-propanammina mediante sintesi di Gabriel?
18. Nella sintesi di Gabriel, usiamo un alogenuro alchilico di che tipo? Perchè?
19. Quale sarà il prodotto di eliminazione E2 dal (2R,3R)-2-bromo-2,3-dimetilesano? E da un suo diastereoisomero? NB: è necessario seguire la stereochimica nel corso della reazione.
20. Perchè un alchene più sostituito è più stabile?
21. Immaginiamo di voler sintetizzare il 3-metil-2-butanolo a partire dal 3-metil-1-butene. Quale/i reazione/i utilizzeresti? Perchè dobbiamo escludere uno dei meccanismi studiati?
22. Uno dei meccanismi plausibili per la trasformazione di cui si parla in 21 prevede la sintesi di un epossido. Mostrare il meccanismo e poi parlare della reattività degli epossidi.
23. Dire chi reagisce più velocemente in una E2, tra (1R,2R,4S)- e (1S,2R,4S)-1-bromo-4-isopropil-2-metilcicloesano e spiegare perchè.
24. Confrontare tra loro i cicloalcani a 3,4,5 e 6 termini e valutarne la stabilità.
25. Nel caso dei cicloesani sostituiti in 23, scrivere per ciascuno degli stereoisomeri il conformero più stabile, argomentando la risposta data.
26. Cosa significa che uno zucchero è riducente?
27. Fai un esempio di disaccaride riducente e un esempio di disaccaride non riducente.
28. Fornisci una definizione di amminoacido.
29. Scrivi un L-amminoacido generico in proiezione di Fischer.
30. Illustra la strategia e il meccanismo per la sintesi del dipeptide Ala- Gly (R=-CH3 per alanina e -H per glicina).

Grado di difficoltà delle domande:
Alto (richiedono più passaggi e/o notevole padronanza della disciplina): 3, 30
Medio (domande che vanno al di là della mera esposizione/applicazione di concetti teorici): 7, 14, 17, 22, 23
Basso (domande che riguardano l’esposizione di concetti teorici, la dimostrazione di semplici meccanismi di reazione, l’applicazione diretta di concetti teorici di base): tutte le domande non incluse nelle due liste precedenti.

Esercitiamoci per la prova scritta IV

Suggerimento: per poter usare questi set di esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 2 ore per ciascun set.

PRIMO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) Scrivere, in proiezione di Fischer, il (2R,3R)-2-bromo-3-metil-2-esanolo

3) Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali e dire qual è la relazione esistente tra i seguenti composti (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/isomeri costituzionali/altro).              

a e b sono________________________________
a e c sono________________________________
b e c sono________________________________

4) Completare la seguente struttura di Lewis e calcolare la carica formale per gli atomi di carbonio, azoto e ossigeno. Attenzione: se è possibile avere più strutture di risonanza, scegliere una di quelle che contribuiscono di più all’ibrido di risonanza

5) Cerchiare la/le molecola/e che ha/hanno momento dipolare nullo

6) Prendere in considerazione il (2R,3R)-2-bromo-3-esanolo e completare la seguente tabella, disegnando o scrivendo quanto richiesto in ogni cella           

a) Proiezione di Fischer









c) Proiezioni di Newman secondo il legame C2-C3 dei conformeri sfalsati    









                         
b)  Struttura a cavalletto (rispettare la numerazione indicata)    










             
d) Valutazioni su stabilità relativa dei conformeri in (c), con discussione dei fattori stabilizzanti o destabilizzanti   _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________e) Proiezione di Newman del conformero più stabile di suo diastereoisomero








                      

7) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità decrescente (dal più acido al meno acido) e spiegare sinteticamente il perché:                                 

8) Indicare le condizioni ottimali per ottenere ciascuno dei seguenti composti a partire dal 2-metil-2-butene. Se quello ottenuto non è l’unico prodotto di reazione, indicare gli ulteriori altri prodotti formati, dire in che relazione sono col prodotto riportato e indicare se si formano o meno in quantità equimolari rispetto a quest’ultimo. NB: se non si formano ulteriori prodotti, scrivere “nessuno” nella casella dedicata.

9) Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni

10) Mostrare il meccanismo della prima reazione dell’esercizio 9


SECONDO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica (se esplicitata nella struttura), ai seguenti composti:

2. Scrivere la formula condensata di un isomero strutturale del 2,3-dimetilpentano

3. La struttura di seguito riportata è quella della chinina. Osservare gli atomi e i legami indicati da lettere e numeri e completare le seguenti frasi o rispondere alle seguenti domande

I) Le coppie solitarie dell’atomo di ossigeno a si trovano in orbitali_______; quella dell’atomo di azoto b si trova in un orbitale_______
II) Osservare il legame indicato dalla c e indicare il tipo di orbitale/i molecolare/i:
III) Quali orbitali atomici si sovrappongono per formare il legame c?  
IV) Qual è il legame più corto tra quelli indicati dai numeri da 1 a 4?

4) Disporre i seguenti composti in ordine di basicità crescente e motivare la risposta data                

5) Calcolare il numero massimo di stereoisomeri possibili per la seguente struttura. Scriverne uno a scelta e determinare la configurazione assoluta dei carboni chirali                                                                              

6) Partendo dall’opportuno alchene, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi del seguente composto. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.             

    

7) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazione o i prodotti mancanti nei riquadri. Evidenziare la stereochimica quando opportuno.

9) Scrivere il D-glucopiranosio


TERZO SET

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2. Disegnare il 2-terz-butil-4-etil-1-metilcicloesano. Qual è il numero massimo di stereoisomeri possibili con questa struttura? Disegnare il conformero più stabile dello stereoisomero più stabile.                                               

3. Completare la reazione e dire dove è spostato  il seguente equilibrio     

                                               
4) Disporre i seguenti composti in ordine di basicità crescente e motivare la risposta data

5) Quella di seguito riportata è la struttura dell’amminoacido triptofano. Dire come sono ibridati gli eteroatomi

6) Dire quale tra le strutture a-d rappresenta l’enantiomero del seguente composto:    

        

7) Scrivere tutte le strutture limite di risonanza del seguente carbocatione

8) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno

9) Mostrare le condizioni di reazione e il meccanismo per ottenere il 2-metil-2-butanolo a partire dall’opportuno cloruro acilico      

10) Di seguito è riportata la curva di titolazione per l’amminoacido arginina, insieme alla struttura dell’amminoacido a pH<2. Scrivere la forma zwitterionica e dire a quale valore di pH è presente. Quale sarà la struttura a pH>13?


Cosa fare se si riscontrano difficoltà o se si hanno dubbi:
-rivedere gli argomenti problematici (NB: non si possono risolvere gli esercizi senza aver studiato la teoria, per cui sarà necessario studiare e approfondire l’argomento ed eventualmente-successivamente-esercitarsi ulterioremente utilizzando sia gli esercizi del libro sia quelli presenti su questo blog).
-contattare il docente: è possibile sia chiedere spiegazioni, sia fare ricevimento (anche in gruppo) o organizzare esercitazioni dedicate

Esercitiamoci per la prova scritta III

Suggerimento: per poter usare questi set di esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 2 ore per ciascun set.

PRIMO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) Individuare quali (sono possibili più opzioni) tra le strutture mostrate in basso corrispondo alla struttura del seguente composto:

3) Quali tra i composti a-d dell’esercizio precedente ruotano il piano della luce polarizzata?

4) Disporre i seguenti composti in ordine di punto di ebollizione crescente. Indicare l’ordine inserendo i numeri nei riquadri sotto le strutture: 1= p.eb. più basso, 4= p.eb. più alto     

5) Descrivi ibridazione, geometria e angolo di legame per gli atomi indicati da freccia nella seguente struttura:

6) Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione più stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale

7) Il pKa di un idrogeno legato ad un carbonio ibridato sp3 è >60, mentre quello di un H legato ad un C ibridato sp3 in alfa ad un gruppo aldeidico è intorno a 16. Spiegare brevemente perchè

8) Il prodotto principale della reazione di idratazione acido catalizzata del seguente composto è diverso rispetto al prodotto principale della reazione di ossimercuriazione/riduzione. Mostrare il meccanismo delle due reazioni, mettendo in evidenza i fattori che determinano la formazione di due prodotti diversi.

9) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazione o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica quando opportuno.

10) Il pI della leucina (R = 2-metilpropile) è 6,01. Scrivere l’amminoacido a pH = 4,75; pH = 6,01; pH = 8,00.


SECONDO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2. Dire se le strutture riportate a destra sono isomeri conformazionali, isomeri geometrici, isomeri ottici, isomeri costituzionali, o lo strutture identiche rispetto alla seguente struttura a segmenti:     

3. Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole (NB: la notazione va riportata vicino ai carboni cui fa riferimento) e dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i composti di ciascuna coppia (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro):  

4. Elencare i seguenti idrogeni in ordine di acidità crescente (dal valore più basso a quello più alto) e motivare la scelta

5. Disegnare il conformero a sedia più stabile del trans-1-isopropil-4-metilcicloesano. Spiegare brevemente i fattori che rendono questo conformero più stabile rispetto a quello che si ottiene effettuando l’inversione della sedia

6. Illustrare, mediante l’uso delle frecce ricurve, il movimento degli elettroni delocalizzati e indicare con una X quale delle due strutture di risonanza ha minore energia.

7. Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno.  

                                                                                                                

8. Mostrare il meccanismo di apertura del seguente epossido a) con metanolo in ambiente acido; b) con lo ione acetiluro ottenuto trattando l’etino con NaNH2. Mostrare la stereochimica dei prodotti. Attribuire il nome IUPAC all’epossido e ai prodotti formati.                                                                                                       

9. Scrivere l’epimero in 2 dell’ L-glucosio in struttura lineare e in proiezione di Haworth


TERZO SET

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2. A quale valore di pH un composto con pKa = 7.2 sarà presente in soluzione al 50% nella forma acida?                                                             

3. Quale delle seguenti strutture corrisponde al (2S,3S)-2-bromo-3-cloroesano?


4) Quali dei seguenti composti è otticamente attivo? NB: è possibile scegliere più opzioni

a) (2S,3S)-2,3-diclorobutano

b) (2S,3R)-2,3-dicloropentano

c) (2S,3R)-2,3-diclorobutano

d) (1S,2S)-1,2-diclorociclopentano

5) Nella seguente figura, alcuni dei legami sono indicati da freccia e da una lettera.

1) Etichettare i legami a-d come singoli, doppi o tripli;
2) indicare il tipo di orbitale/i molecolare/i;
3) dire quali orbitali atomici sono coinvolti nella formazione del legame.
4) Considerando tutti i legami singoli della molecola (ed escludendo i legami C-H) qual è il legame più corto?

6) Che cosa rappresentano (a), (b) e (c) nel seguente diagramma di energia?

7) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e giustificare la scelta

8) Prevedere i prodotti principali di reazione E2 del 1-cloro-1-metilcicloesano rispettivamente con metossido di sodio e con terz-butossido di potassio

9) Indicare le condizioni ottimali per le seguenti reazioni:      

                                                                              

10) Mostrare il meccanismo e i prodotti della reazione del ciclopentanone con etanolo in ambiente acido

11) L’L-mannosio è l’epimero in 2 dell’L-glucosio. Scrivere il beta-L-mannopiranosio


Cosa fare se si riscontrano difficoltà o se si hanno dubbi:
-rivedere gli argomenti problematici (NB: non si possono risolvere gli esercizi senza aver studiato la teoria, per cui sarà necessario studiare e approfondire l’argomento ed eventualmente-successivamente-esercitarsi ulterioremente utilizzando sia gli esercizi del libro sia quelli presenti su questo blog).
-contattare il docente: è possibile sia chiedere spiegazioni, sia fare ricevimento (anche in gruppo) o organizzare esercitazioni dedicate

Training III

Le domande che seguono possono essere utili per capire se ci sono alcune parti del programma su cui ci sono ancora dei dubbi. Attenzione: le domande non sono certamente esaustive dato che non coprono tutti gli argomenti, ma potete utilizzarle per fare un controllo della vostra preparazione su alcuni argomenti. Se avete difficoltà a rispondere ad alcuni quesiti, è probabilmente il caso di approfondire quegli argomenti. In fondo alla lista, troverete anche un’indicazione del livello di difficoltà delle domande.

1. Chiarire in che modo il carbonio forma i legame nei composti organici.
2. Spiegare perchè la CO2 ha momento dipolare nullo.
3. Definisci l’ordine di acidità crescente per: acido 3-clorobutanoico, acido 3-fluorobutanoico, acido 2-fluorobutanoico e acido butanoico. Motivare la risposta.
4. Spiegare perchè è possibile ottenere uno ione acetiluro trattando un alchino terminale con una base forte.
5. Spiegare perchè il fenolo è più acido del cicloesanolo.
6. Definire un composto aromatico.
7. Definisci un composto antiaromatico.
8. Prendendo in considerazione l’anione ciclopentadienilico e il catione ciclopentadienilico, discuterne la stabilità utilizzando la teoria degli orbitali molecolari.
9. Il composto 1,3-ciclopentadiene ha pka=15, mentre il ciclopentano ha un pka>50. Spiegare perchè.
10. Sintetizzare il butilbenzene a partire dal benzene.
11. Che cos’è un allene?
12. A partire da uno dei reattivi usati in 10 (NB: non il benzene, ma uno dei reattivi aggiunti nel corso della sintesi del butilbenzene!), sintetizzare i seguenti derivati di acidi carbossilici: un estere, un ammide, un acido carbossilico.
13. Dopo aver ridotto l’acido carbossilico sintetizzato in 12 ad alcol, ottenere un alogenuro alchilico a partire da esso.
14. Gli alogenuri alchilici vanno incontro a reazioni di sostituzione ed eliminazione. In che modo la scelta del solvente influenza le reazioni di sostituzione ed eliminazione?
15. Perchè gli ioni tiolato sono nucleofili migliori rispetto agli ioni alcossido in solventi protici? Perchè i tioli sono acidi più forti rispetto agli alcoli?
16. Che cosa si intende per tautomeria cheto-enolica? Mostrarne il meccanismo sia con catalisi acida, sia con catalisi basica.
17. Mostrare i meccanismi per ottenere il 2-metilcicloesanone a partire dal cicloesanone. Quale sceglieresti e perchè?
18. Mostrare una strategia in più passaggi per ottenere (1R,2S)-1-etil-2,2-cicloesandiolo a partire dal clorocicloesano.
19. E se invece volessimo ottenere (1R,2R)-1-etil-2,2-cicloesandiolo a partire dal clorocicloesano?
20. Per ogni reazione utilizzata in 18 e 19, prevedere tutti i possibili prodotti (considerando sempre anche la stereochimica).
21. Mostrare il meccanismo e il prodotto della reazione del (3S)-3-metil-5-ossoesanoato di etile in presenza di quantità equivalenti di ione metossido.
22. Mostrare una strategia per ottenere la butanammide a partire dall’acido butanoico. Mostrare i meccanismi delle reazioni coinvolte.
23. Che cos’è un amminoacido?
24. Sapendo che per l’alanina e l’acido glutammico R= -CH3 e -CH2CH2COOH, rispettivamente, scrivere il dipeptide Ala- Glu (indicare anche la stereochimica dei carboni chirali).
25. Con le informazioni riportate in 25, e conoscendo i valori di pKa dei gruppi ionizzabili (tabella a pag. 993 del Bruice). scrivere la struttura predominante in soluzione dei due L-amminoacidi in proiezione di Fischer a pH= 1; 3,2; 6; 11.
26. Cosa sono i carboidrati?
27. Fornire una classificazione dei monosaccaridi.
28. Come è possibile allungare la catena di uno zucchero?
29. Qual è la differenza tra grassi e oli?
30. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:


Grado di difficoltà delle domande:
Alto (richiedono più passaggi e/o notevole padronanza della disciplina): 9, 18, 19
Medio (domande che vanno al di là della mera esposizione/applicazione di concetti teorici): 8, 20, 22, 25, 30
Basso (domande che riguardano l’esposizione di concetti teorici, la dimostrazione di semplici meccanismi di reazione, l’applicazione diretta di concetti teorici di base): tutte le domande non incluse nelle due liste precedenti.


Esercitiamoci per la prova scritta II

Suggerimento: per poter usare questi set di esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 2 ore per ciascun set.

PRIMO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

2) Scrivere l'(R)-3-bromo-5-ossoesanale

3) Il composto mostrato in figura è il paclitaxel. Indicare l’ibridazione dei carboni indicati dalle lettere A e B e dai numeri 1,2,3. Ai carboni indicati da numeri, attribuire anche la configurazione assoluta.

4) Disegnare la struttura di Lewis di ciascuna delle seguenti molecole: a) CH3CHO, b) CH3OCH3, c) CH3COO–, d) H2SO4. Scrivere anche eventuali strutture di risonanza e indicare le cariche formali quando esse sono diverse da 0.

5) Quale tra il bromoetano e il bromoetene ha il legame C-Br più corto. Spiegare perchè.

6) Come sintetizzeresti il seguente composto mediante condensazione di Claisen?

7) Completare il seguente schema sintetico

8) L’arginina è un amminoacido con un gruppo ionizzabile in catena laterale. I valori di pKa per questo amminoacido sono i seguenti: pKa (COOH)=2,17; pKa (NH2) =9.04, pKa (gruppo in catena laterale)= 12,48. Quale sarà il pI per questo amminoacido?


SECONDO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2. Dire quale/i tra i seguenti composti ha uno stereoisomero achirale: a) 1-etil-2-metilciclopentano, b) 1,2-dimetilciclopentano, c) 2,3-diclorobutano, d) 2,3-dicloropentano. Disegnare le strutture degli stereoisomeri achirali.

3. Ordina i seguenti composti per acidità crescente e motivare la scelta

4. Quali sono l’ibridazione, la geometria e l’angolo di legame di un carbonio carbanionico? Quale sarà più stabile tra un carbanione primario e uno secondario? Perchè?

5) Quale dei due ioni mostrati di seguito è più stabile? Spiegare perchè

6) A partire dall’opportuno alchene, mostrare il meccanismo di sintesi del seguente composto. Indicare eventuali altri prodotti formati nel corso della reazione

7) Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno

9) Scrivere la struttura di un generico L-amminoacido


TERZO SET

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

2. Scrivere 8 composti che abbiano formula molecolare C5H8O, almeno uno dei quali contenga un carbonio chirale.

3. Qual è il numero massimo di stereoisomeri per il seguente composto?


4. Quello riportato di seguito è il diagramma delle variazioni di energia potenziale rispetto all’angolo diedro per l’1,2-dicloroetano.

a) A cosa corrispondono A, C, E, G ? b) Disegnare le proiezioni di Newman di tutti i conformeri eclissati, indicandoli con la lettera corrispondente sul grafico. c) Discutere dei fattori che giustificano la minore energia potenziale dei conformeri più stabili.

5) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e giustificare la scelta

6) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazioni o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica.    

7) Ordina i seguenti composti per reattività crescente in una reazione a) E2  b) SN1                        

8) Mostrare il meccanismo di epimerizzazione e di arrangiamento enediolico catalizzato da base del D-glucosio


Cosa fare se si riscontrano difficoltà o se si hanno dubbi:
-rivedere gli argomenti problematici (NB: non si possono risolvere gli esercizi senza aver studiato la teoria, per cui sarà necessario studiare e approfondire l’argomento ed eventualmente-successivamente-esercitarsi ulterioremente utilizzando sia gli esercizi del libro sia quelli presenti su questo blog).
-contattare il docente: è possibile sia chiedere spiegazioni, sia fare ricevimento (anche in gruppo) o organizzare esercitazioni dedicate

Training II

Le domande che seguono possono essere utili per capire se ci sono alcune parti del programma su cui ci sono ancora dei dubbi. Attenzione: le domande non sono certamente esaustive dato che non coprono tutti gli argomenti, ma potete utilizzarle per fare un controllo della vostra preparazione su alcuni argomenti. Se avete difficoltà a rispondere ad alcuni quesiti, è probabilmente il caso di approfondire quegli argomenti. In fondo alla lista, troverete anche un’indicazione del livello di difficoltà delle domande.

  1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

2. Che succede se mettiamo il composto raffigurato in alto in presenza di ione metossido?
3. Nel composto 1 c’è un anello aromatico, in particolare un benzene sostituito. Immaginiamo di avere il nitrobenzene. Il gruppo nitro è un gruppo fortemente disattivante. Dimostare quest’affermazione.
4. In che modo il gruppo nitro orienta eventuali altri sostituenti.
5. Che effetto ha il gruppo nitro sull’acidità del fenolo? Prendere in considerazione il fenolo sostituito col gruppo nitro in diverse posizioni (orto/meta/para).
6. Definire l’ibridazione di tutti gli atomi di ossigeno della molecola in 1.
7. In che modo possiamo predire le proprietà fisiche dei composti organici? Fornire degli esempi pratici.
8. Spiegare in che modo la geometria molecolare influenza il momento dipolare di una molecola.
9. Per una stessa molecola, conformeri diversi possono essere caratterizzati da momenti dipolari diversi. Spiegare questa affermazione e fornire degli esempi concreti.
10. Il composto 1,4-diclorobenzene non ha momento dipolare. Momento dipolare che è invece presente nel cis-1,4-diclorocicloesano. Spiegare perchè.
11. Per l’1,4-diclorocicloesano esistono due isomeri geometrici. Per ciascuno degli isomeri geometrici, disegnare i conformeri a sedia e individuare il conformero più stabile, spiegando il perchè.
12. Confrontando tra loro gli alogeni per quel che concerne l’influenza sulla costante di equilibrio per i cicloesani monosostituiti (Tabella 3.9 del Bruice), si osserva un trend interessante. Quale? Fornire una spiegazione plausibile per i dati sperimentali.
13. Come sintetizzeresti il terz-butossicicloesano mediante sintesi di Williamson? Dopo aver scelto la strategia sintetica migliore, valutare l’effettiva efficacia della sintesi proposta ed eventualmente proporre metodi alternativi.
14. Confronta lo ione terz-butossido e lo ione metossido dal punto di vista della basicità e dal punto di vista della nucleofilicità. Definisci, inoltre, in maniera chiara i due concetti (basicità e nucleofilicità).
15. Fai degli esempi di acidi organici e di basi organiche.
16. Parla degli effetti della struttura sull’acidità.
17. In che modo possiamo utilizzare l’equazione di Henderson-Hasselbalch per capire se un composto ionizzabile si troverà in soluzione nella sua forma acida o nella sua forma basica?
18. Parlare dell’acidità degli idrogeni in alfa ad un gruppo carbonilico. Confrontare tra loro i diversi composti carbonilici definendo anche una scala di acidità per gli idrogeni legati al carbonio alfa.
19. A proposito di composti carbonilici, confronta tra loro i meccanismi di sostituzione nucleofila acilica e quelli di addizione nucleofila.
20. Se alcuni tra i composti carbonilici vanno incontro a reazioni di addizione nucleofila, gli alcheni vanno incontro a reazioni di addizione elettrofila. Fare degli esempi di addizione elettrofila agli alcheni, mostrando i meccanismi.
21. A differenza degli alcheni, il benzene va incontro a reazioni di sostituzione elettrofila. Spiegare perchè.
22. Gli alcheni possono essere sintetizzati a partire dagli alogenuri alchilici. In che modo? Quale sarà l’alchene principale ottenuto a partire da (2S,3R)-2-cloro-3-metilpentano? E a partire da (2S,3R)-2-fluoro-3-metilpentano?
23. La regola di Zeitzev non è sempre utile per identificare il prodotto principale di una reazione di eliminazione. Spiegare il perchè e fare degli esempi concreti.
24. Scrivere un monosaccaride che sia un aldopentoso e che abbia tutti i carboni chirali con configurazione S. Questo zucchero appartiene alla serie D o alla serie L?
25. A partire dallo zucchero in 24 mostrare il meccanismo di epimerizzazione e di riarrangiamento enediolico.
26. Cosa sono due epimeri?
27. Scrivere un legame peptidico.
28. Che tipo di legame è il legame peptidico? Che caratteristiche ha?
29. Immagina di voler sintetizzare un dipeptide, ma la sintesi coinvolge amminoacidi che hanno gruppi reattivi in catena laterale. Cosa faresti per evitare che questi reagiscano? (NB: la domanda è generica, non riguarda un gruppo in particolare)
30. Mostrare una strategia per la sintesi del 2-metil-1-propil-1-cicloesanolo a partire da 1-cloro-2-metilcicloesano (sono necessari più passaggi). Mostrare i meccanismi delle reazioni qualora siano tra quelli oggetto del programma.

Grado di difficoltà delle domande:
Alto (richiedono più passaggi e/o notevole padronanza della disciplina): 2, 5, 12, 13, 23, 29
Medio (domande che vanno al di là della mera esposizione/applicazione di concetti teorici): 30
Basso (domande che riguardano l’esposizione di concetti teorici, la dimostrazione di semplici meccanismi di reazione, l’applicazione diretta di concetti teorici di base): tutte le domande non incluse nelle due liste precedenti.

Esercitiamoci per la prova scritta I

Suggerimento: per poter usare questi set di esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 2 ore per ciascun set.

PRIMO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) Indicare qual è la relazione (isomero strutturale, conformero, enantiomero, diastereoisomero, stesso composto, etc.) delle strutture a, b, c, d con il composto qui mostrato:

3) Per i carboni indicati da freccia (A, B, C) nella figura seguente, indicare: a) ibridazione, b) angolo di legame, c) geometria. Dire inoltre quale dei legami C-H degli idrogeni evidenziati è il più lungo spiegando sinteticamente perchè.

4) Scrivere il conformero più stabile del trans-1-bromo-4-isopropilcicloesano. Spiegare i fattori che lo rendono più stabile rispetto all’altro conformero. Dire, inoltre, quale tra l’isomero cis e l’isomero trans reagisce più velocemente in una reazione E2.

5) Disegnare il diagramma energetico per la reazione di addizione di acido bromidrico al propene.

6) Mostrare le condizioni e il meccanismo per la seguente trasformazione:

7) Completare le seguenti equazioni indicando le condizioni di reazione o i prodotti

8) Scrivere l’L-galattosio in proiezione di Fischer (il galattosio è l’epimero in 4 del glucosio)


SECONDO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2. Quale delle seguenti strutture è la (2S,3R)-3-bromo-2-butanammina? (NB: è possibile scegliere più di una opzione):

3. Ordina i seguenti composti per acidità crescente e motivare la scelta

4. Quali sono l’ibridazione, la geometria e l’angolo di legame di un carbonio carbocationico?

5) Scrivere tutte le strutture di risonanza dello ione carbossilato che si ottiene quando l’acido propanoico reagisce con una base. Confrontando il doppio legame C=O dell’acido propanoico con quello presente nel propanone, che considerazioni è possibile fare circa la lunghezza e forza dei legami in questione?

6) A partire dall’opportuno alchene, mostrare il meccanismo che porta alla formazione del seguente prodotto mediante una reazione di idroborazione-ossidazione. Indicare altri prodotti che si formano nel corso della reazione.

7) Le seguenti reazioni daranno, come prodotto principale, degli alcheni che non rispondono alla regola di Zeitzev. Disegnare i prodotti principali e argomentare.

8) Completare il seguente schema sintetico. Indicare la stereochimica quando opportuno

9) Quello mostrato di seguito è un disaccaride, il saccarosio. Dire se è o meno uno zucchero riducente spiegando brevemente perchè

Saccarosio - Wikipedia

TERZO SET

1. Scrivere il seguente composto e dire se il nome è corretto. Se non lo è, attribuire il nome IUPAC corretto.
4-(3-idrossipropil)-cicloesene

2. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

3. Dire se le seguenti molecole sono chirali


4. Qual è la relazione stereochimica che intercorre tra le seguenti strutture?

5) Giustificare il carattere aromatico, antiaromatico o non aromatico dei seguenti composti e ioni

6) Quale tra i seguenti è il conformero più stabile del 3-metil-1-butanolo?

7) Individuare gli idrogeni più acidi per ognuno dei seguenti composti:

8) A partire da uno dei composti riportati nel riquadro e utilizzando qualsiasi altro reagente necessario, suggerire la sintesi del seguente prodotto, indicando sulle frecce le condizioni di reazione.


9) Mostrare la sintesi del 4-metil-3-penten-2-one a partire dal propanone.

10) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica dei prodotti quando opportuno

12) Scrivere l’α-D-glucopiranosio in proiezione di Haworth


Cosa fare se si riscontrano difficoltà o se si hanno dubbi:
-rivedere gli argomenti problematici (NB: non si possono risolvere gli esercizi senza aver studiato la teoria, per cui sarà necessario studiare e approfondire l’argomento ed eventualmente-successivamente-esercitarsi ulterioremente utilizzando sia gli esercizi del libro sia quelli presenti su questo blog).
-contattare il docente: è possibile sia chiedere spiegazioni, sia fare ricevimento (anche in gruppo) o organizzare esercitazioni dedicate

Training I

Le domande che seguono possono essere utili per capire se ci sono alcune parti del programma su cui ci sono ancora dei dubbi. Attenzione: le domande non sono certamente esaustive dato che non coprono tutti gli argomenti, ma potete utilizzarle per fare un controllo della vostra preparazione su alcuni argomenti. Se avete difficoltà a rispondere ad alcuni quesiti, è probabilmente il caso di approfondire quegli argomenti. In fondo alla lista, troverete anche un’indicazione del livello di difficoltà delle domande.

  1. Descrivi il concetto di ibridazione sp³ nel carbonio e come influisce sulla geometria molecolare del metano.
  2. Spiega la differenza tra legami σ e π in termini di sovrapposizione degli orbitali.
  3. Spiega la differenza tra un carbocatione e un carbanione in termini di stabilità e struttura.
  4. A quale valore di pH la concentrazione di un composto con pKa= 6.5 sarà 100 volte maggiore in forma acida piuttosto che in forma basica?
  5. Quali sono le interazioni non covalenti che possono instaurarsi tra le molecole? In che modo ne influenzano le proprietà fisiche?
  6. Chi avrà punto di ebollizione maggiore tra il pentano, il 2-metilbutano e il 2,2-dimetilpropano? Spiegare perchè
  7. Perchè gli alcoli con peso molecolare più basso sono più solubili in acqua di quelli con peso molecolare maggiore?
  8. Illustra i diversi tipi di isomeria, fornendo degli esempi.
  9. Prendiamo in considerazione una struttura costituita da due cicloesani condensati (=decalina). Perchè i cicloesani con giunzione trans (=trans-decalina) sono più stabili di quelli con giunzione cis? Utilizzare le proiezioni di Newman per dimostrare quanto affermato. Inoltre, spiegare perchè nel caso della trans-decalina non è possibile l’inversione d’anello.
  10. Disegna il diagramma di energia potenziale relativo alla rotazione di 360° del legame C2-C3 del meso-2,3-diclorobutano (cioè di quello stereoisomero del 2,3-diclorobutano che è un composto meso) iniziando dal conformero meno stabile. Discutere di tutti i fattori che stabilizzano/destabilizzano le varie conformazioni.
    Poi, fare lo stesso con uno dei diastereoisomerei del meso-2,3-diclorobutano.
  11. Definisci un’unità stereogenica.
  12. A partire da un alchene, è possibile sintetizzare un alcol con diversi metodi. Illustra quelli studiati, confrontando tra loro i meccanismi e i prodotti di reazione.
  13. Tra i metodi sopra discussi, quale sceglieresti per sintetizzare il 3,3-dimetil-2-pentanolo a partire dal 3,3-dimetil-1-pentene?
  14. Alcheni e cicloalcani condividono la stessa formula generale. Immaginiamo di avere un composto di formula molecolare C6H12. Pur conoscendo la formula molecolare, non conosciamo la struttura. Potremmo sfruttare la reazione con Br2 in acqua per capire se siamo di fronte ad un alchene o ad un cicloalcano? Come?
  15. Spiega cosa si intende per reazione stereoselettiva e per reazione stereospecifica con esempi.
  16. Spiega la differenza tra una reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare e una monomolecolare. Discuti le evidenze sperimentali a favore dell’uno e dell’altro meccanismo.
  17. Parla delle reazioni di sostituzione nucleofila degli eteri.
  18. Perchè il prodotto principale della reazione di disidratazone dell’1-butanolo è il 2-butene?
  19. In che modo è possibile sintetizzare un diolo cis a partire da un alchene? E un diolo trans? E un epossido? Come sintetizzeresti un epossido a partire da un’aloidrina?
  20. Confronta tra loro il meccanismo di apertura di un epossido in ambiente acido e in ambiente basico.
  21. Discuti le proprietà fisiche dei derivati degli acidi carbossilici.
  22. Quando un acido carbossilico viene dissolto in acqua marcata con l’isotopo dell’ossigeno 18O e viene aggiunto un catalizzatore acido, nel prodotto entrambi gli ossigeni risultano marcati (il che significa che entrambi gli 16O sono stati sostituiti da 18O). Proponi un meccanismo per spiegare l’osservazione sperimentale.
  23. Mostra il meccanismo di idrolisi acido-catalizzata del pentanoato di terz-butile.
  24. Il carbonio alfa di aldeidi e chetoni è relativamente acido. Fornire una spiegazione.
  25. Spiega il concetto di aromaticità e applicalo al caso del furano.
  26. Prendiamo in considerazione gli amminoacidi che non hanno gruppi ionizzabili in catena laterale: per questi amminoacidi, pur essendo i valori di pI molto vicini tra loro, come spieghiamo il fatto che il valore non è esattamente lo stesso per tutti?
  27. Se facciamo reagire l’acido 2-[(2S)-ciscloes-2-enil]acetico con bromo in diclorometano, otterremo un unico prodotto di formula molecolare C8H11BrO2 + HBr. Individuare la struttura del prodotto e proporre un meccanismo per la reazione. Infine, definire la stereochimica del prodotto ottenuto e determinare la configurazione dei carboni chirali.
  28. Come sintetizzeresti il 3-metilcicloes-2-en-1-one mediante condensazione aldolica? E il 2-ossocicloesancarbossilato di metile mediante condensazione di Claisen?
  29. Sintetizzare il 4-etil-4-eptanolo, utilizzando propanale come unica fonte di atomi di carbonio. Poi, a partire dal 4-etil-4-eptanolo, proponi una strategia per ottenere il 4-etil-3-eptanone.
  30. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

Grado di difficoltà delle domande:
Alto (richiedono più passaggi e/o notevole padronanza della disciplina): 27, 29
Medio (domande che vanno al di là della mera esposizione/applicazione di concetti teorici): 14, 22, 26, 28
Basso (domande che riguardano l’esposizione di concetti teorici, la dimostrazione di semplici meccanismi di reazione, l’applicazione diretta di concetti teorici di base): tutte le domande non incluse nelle due liste precedenti.

Integrazione su alcuni meccanismi di reazione

Nel testo di riferimento (il Bruice) alcuni meccanismi non sono esplicitati (o in alcuni casi non lo sono per esteso), data la somiglianza con altri meccanismi (o per il fatto che si tratta di meccanismi già spiegati altrove).

Qui troverete un elenco di questi meccanismi con indicazioni su dove trovarli o con spiegazioni relative alla loro estrapolazione da meccanismi già presenti sul libro:

Sintesi di Gabriel: Dopo aver sintetizzato l’immide N-sostituita, questa deve essere idrolizzata. Ci sono diversi metodi per ottenere questa idrolisi, quello indicato sul testo è l’idrolisi in ambiente acido. Il meccanismo ricorda quello dell’idrolisi di un’ammide catalizzata da acidi (la cui spiegazione potete utilizzare a supporto della comprensione del meccanismo qui riportato; NB: per visualizzare i commenti ai singoli passaggi, è necessario scaricare il file pdf).

Transesterificazione catalizzata da acidi: meccanismo identico all’idrolisi dell’estere catalizzata da acidi. Il meccanismo per esteso è presente nel file delle correzioni degli esercizi su Reazioni di sostituzione nucleofila acilica (Ex 1a). Per la spiegazione relativa ad ogni passaggio, far riferimento al meccanismo di idrolisi dell’estere catalizzata da acidi.

Transesterificazione favorita da base: meccanismo identico all’idrolisi dell’estere favorita da ione idrossido. Il meccanismo per esteso è presente nel file delle correzioni degli esercizi su Reazioni di sostituzione nucleofila acilica (Ex 1e). Per la spiegazione relativa ad ogni passaggio, far riferimento al meccanismo di idrolisi dell’estere favorita da ioni idrossido.

Esterificazione di Fischer: il meccanismo è l’esatto contrario del meccanismo di idrolisi dell’estere catalizzata da acidi. Esso è presente nel file delle correzioni degli esercizi su Reazioni di sostituzione nucleofila acilica (Ex 4c). Per la spiegazione relativa ad ogni passaggio, far riferimento al meccanismo di idrolisi dell’estere catalizzata da acidi (ovviamente tenendo conto che si tratta del meccanismo inverso).

Idrolisi di un nitrile catalizzata da acidi: il meccanismo è riportato sul libro, ma ad un certo punto, dopo la formazione dell’ammide protonata, si fa riferimento ad “alcuni stadi”. Questi stadi non sono altro che quelli descritti nel meccanismo di idrolisi di un’ammide catalizzata da acidi (pag. 712, a partire dal secondo passaggio).

Reazioni delle anidridi con acqua (idrolisi) e ammine: scaricare il file qui

Idrolisi immina: il meccanismo corrisponde alla reazione inversa rispetto alla sintesi dell’immina (ma fare attenzione alla irreversibilità dell’idrolisi, a causa delle condizioni di reazione–> vedi spiegazione a pag. 762) e sarà esplicitato nel file relativo alle correzioni degli esercizi del post relativo alle Biomolecole (correzioni che non sono state ancora caricate)

Idrolisi emammine: scaricare il file qui. Valgono le stesse considerazioni fatte per l’idrolisi dell’immina.

Idrolisi acetale: il meccanismo corrisponde alla reazione inversa rispetto alla sintesi dell’acetale ed è esplicitato sul libro nella “strategia per la risoluzione dei problemi” a pag. 771.

Meccanismo di ciclizzazione degli zuccheri: sarà riportato nel file relativo alla correzione degli esercizi sulle Biomolecole. NB: le correzioni saranno rese disponibili entro il prossimo fine settimana.

Sintesi di Kiliani-Fischer: Si tratta di reazioni già note, in ogni caso i meccanismi per esteso saranno riportati nel file relativo alla correzione degli esercizi sulle Biomolecole. Per le spiegazioni è possibile far riferimento ai paragrafi del libro in cui sono spiegati i singoli meccanismi.

Sintesi dei peptidi: Pur essendo i meccanismi coinvolti riportati sul libro, alcuni passaggi sono sottintesi. Un meccanismo più dettagliato sarà riportato nel file relativo alla correzione degli esercizi sulle Biomolecole. Da integrare con le spiegazioni presenti sul testo. Per l’ultimo passaggio (idrolisi con acido trifluoroacetico) non è richiesto il meccanismo.

Per finire, qui troverete la slide relativa allo ione tropilio (catione aromatico).


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