Derivati degli acidi carbossilici

1) Assegnare il nome IUPAC ai seguenti composti          

2) Partendo dall’opportuno alogenuro acilico, sintetizzare i seguenti composti 

  

3) Mostrare il meccanismo e i prodotti delle seguenti reazioni

4) Per ciascuna reazione dell’esercizio 3, spiegare a) perchè sono necessarie le specifiche condizioni di reazione indicate; b) perchè alcune reazioni sono reversibili, mentre altre non lo sono (analizzare ogni singola reazione). Inoltre, per le reazioni a e c, è necessario farle avvenire in eccesso di alcol; c) spiegare perchè.

5) A partire dall’opportuno alonuro alchilico, sintetizzare la propanammina

6) Sintetizzare l’acido esanoico a partire dall’1-bromopentano

CdL Scienze Biologiche: calendario esercitazioni

12/01 ore 14:30: Nomenclatura dei derivati degli acidi carbossilici.

14/01 ore 10:00: Reazioni di addizione, sostituzione ed eliminazione. Delocalizzazione elettronica.

17/01 ore 17:00: Reazioni dei derivati degli acidi carbossilici.

19/01 ore 15:00: Nomenclatura e reazioni di aldeidi e chetoni.

21/01 ore 10:00: Esercitazione di ricapitolazione su reazioni dei composti carbonilici.

25/01 ore 10:00: Aromaticità e reazioni del benzene.

Le esercitazioni si terranno online.
Prima di ogni esercitazione riceverete informazioni più dettagliate sulle modalità secondo cui si svolgerà l’esercitazione stessa.

Tecniche Analitiche in Metabolomica: NMR

La Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) è una tecnica che non ha rivali nell’ambito della caratterizzazione strutturale. Questa tecnica spettroscopica, che sfrutta le proprietà magnetiche dei nuclei di alcuni atomi, ci permette di avere informazioni fondamentali sui composti organici. Non tutti i nuclei sono attivi all’NMR, ma tra quelli attivi si annoverano il protone e l’isotopo 13C del carbonio ed è proprio grazie all’applicazione a questi nuclei che otteniamo informazioni strutturali fondamentali per poter identificare la struttura dei composti.

Da uno spettro protonico possiamo dedurre numerose informazioni: il chemical shift ci dà informazioni su quello che è l’intorno chimico, la molteplicità ci dà informazioni sul numero di protoni legati ai carboni vicini (con le costanti di accoppiamento che ci forniscono altre importanti informazioni strutturali), infine l’integrazione ci permette di avere informazioni di tipo quantitativo.
L’utilizzo di techinche 2D-NMR, inoltre, ci dà la possibilità di ricostruire l’intero scheletro delle molecole.
In che modo possiamo sfruttare tutte queste potenzialità in metabolomica? Lo vedremo nel corso delle prossime lezioni.

Intanto, cerchiamo di capire meglio il principio di base su cui poggia questa potentissima tecnicha.
Di seguito, due video che possono aiutarci. Il primo, prodotto dalla Bruker, il secondo da Sciencesketch.

Curiosi anche di sapere come è fatto lo strumento all’interno? Date un’occhiata qui!

ALLENIAMOCI PER LA PROSSIMA PROVA INTERCORSO 3: REAZIONI DEI DIENI CONIUGATI

Esercizio n. 1

Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni e il loro meccanismo di formazione

Esercizio n. 2

La reazione riportata in basso forma un solo prodotto: A. Disegnare gli intermedi che conducono a ciascun prodotto e spiegare perché non si osserva la formazione di B.

Esercizio n. 3

Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni:

Esercizio n. 4

Predire il prodotto principale delle seguenti reazioni. specificare la stereochimica dei prodotti, se necessario.

Esercizio n. 4

Scrivere i composti di partenza che sono stati utilizzati per formare i seguenti prodotti di Diels-Alder:

Esercizio n. 5

I seguenti composti vanno incontro a due reazioni di Diels-Alder consecutive. Scrivere il prodotto di ciascuna addizione.

ALLENIAMOCI PER LA PROSSIMA PROVA INTERCORSO 2: REAZIONI DEGLI ALCHINI

Esercizio n. 1

Predire il/i prodotto/i delle reazioni degli alchini 1 – 3 con i reagenti (a) fino a (p) indicando la regiochimica dove appropriato. Si assuma che tutti i reagenti sono in eccesso, se non diversamente indicato.

(a) HBr

(b) Cl2, CH2Cl2

(c) 1. O3; 2. Zn, H3O+

(d) H3PO4, KI

(e) H2, cat. Lindlar

(f) 1. BH3, THF; 2. H2O2, NaOH

(g) H2SO4, H2O, HgSO4

(h) Li, NH3 (liq), -78 °C

(i) H2, Pd/C

(l) 1. NaNH2; 2. bromuro di etile

(m) reagente (e) poi HBr

(n) reagente (e) poi OsO4, NaHSO3, H2O

(o) reagente (h) poi reagente (c)

(p) reagente (h) poi reagenti (f)

Esercizio n. 2

Scrivere sopra le frecce i reagenti mancanti:

Esercizio n. 3

Disegnare gli alchini di partenza e i reagenti necessari per sintetizzare i seguenti composti:

Esercizio n. 4

Indicare una possibile sintesi per le seguenti molecole a partire dall’etino:

a) ciclobutiletino

b) trans-2-pentene

c) (2R,3R)-2,3-epossibutano

d) butilbenzene a partire dal feniletino

Alleniamoci per la prossima prova intercorso: reazioni degli alcheni

Esercizio n. 1

Scrivere il meccanismo delle reazioni elencate di seguito utilizzando l’(R)-6-fenil-1-metilcicloesene e qualsiasi altro reagente necessario. Per ogni reazione porre attenzione, dove appropriato, alla regioselettività, stereoselettività e alla stereospecificità. Assegnare, inoltre, il nome IUPAC ai prodotti di ogni reazione, specificandone la stereochimica e la relazione esistente tra loro (enantiomeri, diastereoisomeri, composto meso, ecc).

  1. Addizione di acidi alogenidrici
  2. Addizione di acqua, acido-catalizzata
  3. Ossimercuriazione (o alcossimercuriazione)-demercuriazione
  4. Idroborazione-ossidazione
  5. Addizione di alogeni
  6. Addizione di alogeni in presenza di acqua (o alcol)
  7. Idrogenazione catalitica
  8. sin-Ossidrilazione
  9. Epossidazione
  10. Scissione ossidativa con permanganato di potassio
  11. Ozonolisi

Esercizio n. 2

Identificare i reagenti per ciascuna delle seguenti reazioni di addizione agli alcheni. Per le attuali conoscenze, trascurare le reazioni che porta alla formazione dell’1-bromo-2-metilcicloesano e dell'(1S,2S)-1-metil-1,2-cicloesandiolo

Esercizio n. 3

Determinare il prodotto per ognuna delle seguenti reazioni. fare attenzione alla regio- e stereoselettività delle reazioni

Esercizio n. 4

Per ciascuna reazione dell’esercizio n. 1, disegnare un diagramma di energia libera/coordinata di reazione e individuare lo stadio cinetico

SOLUZIONI DEGLI ESERCIZI

Esercitazione su reazioni di addizione, sostituzione ed eliminazione

1) Partendo dall’opportuno alchene, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi dei seguenti composti. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.              

a) 3-metil-1-butanolo
b) (R)-3-metil-2-butanolo 
c) (S)-2-metilossacicloesano
d) (1S,2R)-1,2-ciclopentandiolo
e) (1R,2R)-1,2-ciclopentandiolo

2) Partendo dall’opportuno alogenuro alchilico e scegliendo le giuste condizioni di reazione, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi dei seguenti composti. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.      

a) 1-metilcicloesene
b) (R)-3-metilcicloesene
c) 2-metil-1-pentene
d) 2-metil-2-pentene
e) (Z)-3-metil-2-pentene
f) (E)-e-metil-2-pentene        

3) Dire quale composto delle seguenti coppie reagisce più velocemente in una reazione di idratazione acido catalizzata e spiegare perchè

a) 4-metil-1-pentene o 2-metil-2-pentene
b) 3-metilcicloesene o 4-metilcicloesene
c) 2-metil-2-pentene o 2,3-dimetil-2-pentene
d) (Z)-2-pentene o (E)-2-pentene

4) Sintetizzare un alogenuro alchilico a scelta a partire dagli alcoli ottenuti come prodotti principali nelle reazioni di idratazione acido-catalizzate dell’esercizio 3

5) Dire quale composto delle seguenti coppie reagisce più velocemente in una reazione di eliminazione E2 e spiegare perchè

a) (1R,3S)-1-bromo-3-isopropilcicloesano o (1R,3R)-1-bromo-3-isopropilcicloesano
b) cis-1-bromo-4-isopropilcicloesano o trans-1-bromo-4-isopropilcicloesano
c) (1R,3S,4S)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano o (1R,3S,4R)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano
d) (1R,3S,4S)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano o (1R,3R,4S)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano

6) Completare il seguente schema di sintesi.

Indicare anche tra i prodotti qual è quello principale (quando applicabile). NB: per capire se i sostituenti sono addizionati al doppio legame in sin o in anti, utilizzare le strutture a cavalletto

7) Completare il seguente schema di sintesi.

8) Proporre un meccanismo per sintetizzare i seguenti composti a partire da (1S,3S)-3-bromo-3-metilcicloesanolo

1-bromo-4-cloro-1-metilcicloesano + (1S,3R)-1-bromo-3-cloro-1-metilcicloesano + (1S,3S)-1-bromo-3-cloro-1-metilcicloesano + (1R,2R)-2-bromo-1-cloro-1-metilcicloesano + prodotti minoritari: (1S,2S)-1-bromo-2-cloro-1-metilcicloesano +(1S,2R)-1-bromo-2-cloro-1-metilcicloesano

9) Proporre una metodica per sintetizzare il 2,2-dimetilossaciclopentano a partire dal 5-bromo-2-metil-2-pentene

10) Srivere i prodotti principali delle seguenti reazioni (indicare anche la stereochimica dei prodotti):

End of Holidays Organic Chemistry Challenge

Ebbene sì, “L’epifania tutte le feste porta via”…

Regolamento:

  • Vincerà la sfida chi risponderà per primo CORRETTAMENTE al seguente quesito.
  • La risposta dovrà essere postata nel seguente modo: bisognerà inserire nei commenti al post le condizioni di reazione e contestualmente inviare una foto del meccanismo via chat di teams. Risposte per le quali mancherà una delle due cose non saranno ritenute valide.
  • Ognuno può rispondere solo una volta (anche in presenza di più di un commento pubblicato dalla stessa persona, soltanto il primo sarà preso in considerazione).
  • Il tempo massimo a disposizione sarà di 48h dalla pubblicazione del post. In mancanza di risposte, dopo 24h sarà pubblicato un suggerimento, che però porterà anche ad una diminuzione dei punti attribuiti in caso di risposta corretta (vedi punto suggessivo).
  • Il vincitore sarà annunciato lunedì a lezione. Chi risponderà correttamente avrà 4 punti di bonus alla prossima prova intercorso, che scenderanno a 2 nel caso in cui la risposta sia data in seguito al suggerimento.

Spiegare come è possibile ottenere la seguente trasformazione.
Indicare le condizioni di reazione e mostrare il meccanismo.

PROVA INTERCORSO: SVOLGIMENTO ESERCIZI 2

2. Partendo dall’etino come unica fonte di atomi di carbonio, illustrare l’analisi retrosintetica, lo schema di sintesi ed il meccanismo di reazione della sintesi del seguente composto:

  

                                                   

In questo esercizio abbiamo un diolo vicinale che può essere preparato dalla reazione di un alchene (3-esene) con tetrossido di osmio e sodio bisolfito oppure con permanganato di potassio a freddo. Anche in questo caso, dal momento che la reazione è stereospecifica e stereoselettiva, è importante stabilire la configurazione dell’alchene di partenza.

Per prima cosa, bisogna assegnare le configurazioni assolute ai carboni chirali del diolo e trasformare la proiezione di Fischer in una proiezione a cavalletto.

Le configurazioni opposte indicano che si tratta di un composto meso, e dal momento che la reazione con tetrossido di osmio ( o con permanganato di potassio a freddo) è stereoselettiva e porta ad un prodotto di addizione sin, portiamo i due gruppi ossidrilici vero il basso ruoando il carbonio posteriore di 120° in senso antiorario:

Una volta stabilito l’alchene di partenza per la formazione del diolo vicinale e la sua stereochimica, possiamo fare un’analisi retrosintetica.

Lo schema sintetico è il seguente:

Poichè abbiamo solo l’etino come fonte di carbonio dobbiamo anche immaginare la sintesi del bromuro di etile:

MECCANISMO

SIntesi dell’alchino interno a partire dall’etino:

Per ottenere l’alchene con configurazione Z bisogna fare un’idrogenazione utilizzando il catalizzatore di Lindlar :

Infine la reazione dell’alchene con tetrossido di osmio:

CdL Scienze Biologiche – Risultati Terza Prova e Ammissione alla Quarta Prova Intercorso

RISULTATI TERZA PROVA INTERCORSO
Di seguito sono riportati i risultati della terza prova intercorso.
Gli studenti identificati con il colore verde hanno superato la prova con sufficienza, quelli in giallo con riserva, quelli in arancione e rosso hanno ottenuto un punteggio che corrisponde ad un’insufficienza grave.

Tutti coloro che sono indicati dai colori giallo, arancione e rosso hanno mostrato delle lacune GRAVISSIME relative alle reazioni degli alcheni. Dovranno pertanto mostrare di averle colmate nella prossima prova intercorso (per le ammissioni si veda il seguito del post), svolgendo degli esercizi aggiuntivi su questi argomenti. Le modalità saranno chiarite nei dettagli lunedì 10 gennaio a lezione. Intanto vi consiglio di studiare in maniera seria questi argomenti.

Suggerisco inoltre a TUTTI, anche a coloro che hanno superato con sufficienza, di prendere visione del compito. Vi ricordo che tutti gli argomenti saranno oggetto dell’esame orale. Sarà possibile visionare e discutere gli argomenti della prova IN PRESENZA prenotandosi utilizzando il form che sarà condiviso sull’aula virtuale. Chi non fosse nelle condizioni di venire in dipartimento, potrà accordarsi col docente per discutere della prova online. Le motivazioni valide per richiedere l’appuntamento online sono le stesse che si applicano agli esami e sono consultabili sulla pagina del dipartimento.

Nei prossimi giorni sarà condiviso qui sul blog e/o nell’aula virtuale del materiale di supporto allo studio.
Intanto consiglio a tutti, incluso a chi ha superato la prova con sufficienza di:

  1. studiare per bene gli argomenti oggetto della prova (alcheni, delocalizzazione elettronica, nomenclatura di molecole con più gruppi funzionali e legami multipli)
  2. esercitarsi con gli esercizi proposti sul blog e con quelli proposti alla fine del capitolo del libro di testo
  3. svolgere gli esercizi che saranno condivisi con voi nei prossimi giorni e che serviranno per preparare l’esercitazione del 7 gennaio
  4. PARTECIPARE IN MANIERA ATTIVA all’esercitazione del 7 gennaio (“seguire” l’esercitazione serve a ben poco) e a quelle successive
  5. evidenziare la STEREOCHIMICA DELLE REAZIONI, in particolare per gli alcheni, così come dettagliatamente descritto nel libro di testo alle pagine 264-275
  6. rivedere le regole di nomenclatura
  7. studiare in particolare gli effetti della delocalizzazione elettronica sul pKa, come riportato nel libro di testo al paragrafo 8.9, gli effetti elettronici (par. 8.10)
  8. Rivedere i concetti generali di stereochimica
  9. Approfondire i meccanismi di reazione
  10. Esercitarsi al ragionamento (come detto più volte, le challenge sono una buona occasione per farlo).


NB: I BONUS ottenuti dalla vittoria della Weekend Organic Chemistry Challenge (e delle sfide a sorpresa) sono già stati aggiunti nel conteggio del punteggio finale.

SI SOTTOLINEA LA DISPONIBILITA’ DEL DOCENTE A DARE CHIARIMENTI SUI VARI ARGOMENTI durante il ricevimento, prenotabile seguendo il solito link o inviando un messaggio via chat di Teams.


AMMISSIONE ALLA QUARTA PROVA INTERCORSO
Di seguito sono riportati gli studenti che, sulla base della media dei punteggi delle tre prove sostenute, sono ammessi a sostenere la quarta prova intercorso. Tutti coloro che hanno sostenuto la terza prova sono ammessi a sostenere la quarta. In giallo sono riportati coloro che sono ammessi con riserva, in arancione coloro che sono ammessi con insufficienza grave. Questi ultimi dovranno necessariamente (per ovvie ragioni, dato che l’ammissione si basa sulla media dei punteggi delle prove) superare la prossima prova con un voto alto per poter essere ammessi all’orale senza sostenere l’esame scritto.


NB: eventuali anomalie in queste liste potrebbero essere dovute ad una errata comunicazione della matricola. Di conseguenza siete invitati a contattare il docente nel caso in cui la vostra matricola non dovesse essere presente negli elenchi relativi ai risultati della prova o in quelli relativi all’ammissione, pur avendo sostenuto la terza prova intercorso.

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