Chimica Organica-DiSTABiF

Il primo impatto con le regole di nomenclatura IUPAC può essere difficile, ma dobbiamo assolutamente conoscere questo sistema che ci permette di evitare di imparare a memoria migliaia e migliaia di nomi di composti organici.
Cerchiamo di esercitarci insieme in maniera graduale.

Occorrente: libro (in particolare Bruice), carta e penna, tanta pazienza e la totale attenzione…

Suggerimento: seguire l’ordine con cui gli esercizi sono presentati.

Vedrete che sul libro le regole sono numerate. I seguenti gruppi di esercizi devono essere svolti applicando le regole indicate nella traccia. Prima di svolgerli, leggete e capite bene le regole in questione. Se alla fine di ciascun set non avete dubbi, allora passate al successivo. Se avete dubbi, rivolgetevi alla docente per chiarimenti.

PRIMO SET: assegnare il nome sistematico IUPAC ai seguenti composti, applicando le regole 1 e 2
Individuiamo la catena continua di atomi di carbonio più lunga (che non è necessariamente quella lineare) e definiamo il nome dell’idrocarburo genitore (o catena principale). La catena va numerata a partire dall’estremità che dà al sostituente il numero più basso possibile. Il nome del sostituente alchilico va messo prima del nome dell’idrocarburo genitore, insieme al numero che indica il carbonio cui è legato.

SECONDO SET: assegnare il nome sistematico IUPAC ai seguenti composti, applicando le regole 1, 2, 3 e 4
Regole aggiunte: Se ci sono più sostituenti, si numera la catena principale a partire dall’estremità che dà il numero più basso al sostituente che si incontra per primo (3). I sostituenti si elencano in ordine alfabetico.
Che succede se le due direzioni portano allo stesso numero per il sostituente che ha il numero più piccolo? Si numera nella direzione che dà il numero più basso possibile al sostituente successivo (4).

TERZO SET: assegnare il nome sistematico IUPAC ai seguenti composti, applicando le regole 1, 2, 3, 4 e 5
Regole aggiunte: Cosa si fa se non è possibile decidere da quale estremità cominciare a numerare perchè si ottengono gli stessi numeri per i sostituenti sia in una direzione sia nell’altra? In questo caso (e SOLO in questo caso) il gruppo citato per primo (quello che viene prima in ordine alfabetico) riceve il numero più basso.

QUARTO SET: assegnare il nome sistematico IUPAC ai seguenti composti, applicando le regole 1,2,3,4,5,6
Regole aggiunte: Se ci sono sostituenti ramificati, attribuire ad essi il nome numerando il sostituente a partire dal carbonio legato all’idrocarburo genitore. Il carbonio 1 è, dunque, quello legato alla catena principale. Il nome del sostituente viene messo tra parentesi. Non bisogna dimenticare di scrivere, fuori dalla parentesi, il numero che indica la posizione del sostituente ramificato sulla catena principale.

QUINTO SET: assegnare il nome sistematico IUPAC ai seguenti composti, applicando le regole 1,2,3,4,5,6,7
Regole aggiunte: Che succede se ci sono due o più catene della stessa lunghezza? Quale dovremo scegliere come catena principale? La catena principale sarà quella con il maggior numero di sostituenti.

NB: I numeri cui si fa riferimento nella traccia di ciascun set sono quelli usati nel Bruice, ultima edizione.
Notate come, man mano che aggiungiamo regole, non dobbiamo dimenticare quelle precedenti.

Seguiranno altri esercizi…

1. a) L’acido metansolfonico (CH₃SO₃H) ha un pK_a di circa -2, mentre l’etanolo (CH₃CH₂OH) ha un pK_a di circa 16. Qual è l’acido più forte e quali caratteristiche strutturali giustificano questa grande differenza in termini di forza acida? (Suggerimento: scrivere le strutture di Lewis dei due composti).
b) Secondo te, l’acido trifluorometansolfonico (CF₃SO₃H) è più o meno acido dell’acido metansolfonico (CH₃SO₃H)? Perchè?

2. Se la K_a dell’acido formico è 1.7 x 10^-4, il suo pK_a sarà:
A) 1.7 B) 10.3 C) 4.0 D) 3.8 E) -2.3
(Provare a risolvere l’esercizio senza utilizzare la calcolatrice)

3. Quando il metanolo (CH₃OH) si comporta da base, il suo acido coniugato è:
A) CH₄OH B) CH₃OH₂⁺ C) CH₃O^– D) ^–CH₂OH

4) Scrivi i prodotti delle seguenti reazioni acido-base e indica dove è spostato l’equilibrio

5) a) L’etene, CH₂CH₂, ha pK_a = 44. Scrivere l’equazione che mostra dove è spostato l’equilibrio in una reazione con OH^–. b) Poi, scrivere l’equazione della reazione dell’etene con ^–NH₂. Quale sarà, tra le due, la base migliore per rimuovere il protone dall’etene? (pK_a NH₃ = 36, pK_a H₂O = 15.7)

6) Rispondere ai seguenti quesiti:

a) A quale valore di pH la concentrazione della forma basica di un composto con pK_a 6.2 è 100 volte maggiore rispetto alla forma acida?

b) A quale valore di pH la concentrazione della forma acida di un composto con pK_a 3.4 è 10 volte maggiore rispetto alla forma basica?

c) A quale valore di pH il 50% di un composto con pK_a 7.2 si troverà in soluzione nella forma basica?

d) A quale valore di pH la concentrazione della forma basica di un composto con pK_a 5.2 è 100 volte maggiore rispetto alla forma acida?

e) A quale valore di pH il 50% di un composto con pK_a 6.4 si troverà in soluzione nella forma acida?

f) Quale sarà il rapporto tra forma acida e forma basica per un composto con pK_a 5.0 in una soluzione a pH 4.0?

g) Quale sarà il pK_a di un composto che a pH=7.5 è presente in soluzione in un rapporto forma acida:forma basica pari a 10:1

(PRIMA di svolgere questo esercizio, si consiglia di consultare il problema risolto presente sul libro a pagina 73-problema 44).

7) Per ciascuno dei seguenti composti, scrivi la forma predominante a pH 3; 6; 10; 14

a) CH₃CH₂OH (pK_a= 15,9)

b) CH₃COOH (pK_a= 4,8)

c) CH₃CH₂NH₃⁺ (pK_a= 11,0)

8) La molecola mostrata di seguito è l’acido lisergico, quale sarà l’idrogeno più acido?

Curiosità: L’acido lisergico è un composto prodotto dal fungo Claviceps purpurea, anche noto come Ergot o Segale Cornuta, parassita delle graminaceae. Se assunto in certe dosi, l’acido lisergico, causa una sindrome nota come ergotismo (sindrome relativamente diffusa in passato a causa del consumo di cereali infettati dal fungo). Un derivato dell’acido lisergico, l’LSD è una potente droga allucinogena.

9) Fornire una definizione di acido e base di Lewis

10) Quali dei seguenti composti sono basi di Lewis? Quali sono acidi di Lewis? a) AlCl₃ b) PH₃ c) H₂S d) H₂O e) BH₃