Di seguito sono riportati i risultati della prima prova intercorso di recupero.
Gli studenti identificati dal colore arancione hanno superato con riserva e sono ammessi a sostenere la seconda prova intercorso.
Per gli studenti indicati dai colori rosso e nero, di seguito riportati, la prova si intende non superata. Questi studenti non sono ammessi a sostenere la seconda prova intercorso. Il nero indica una insufficienza gravissima (voto minore di 6).
Tutti coloro che vorranno prendere visione della prova potranno farlo prenotandosi per il ricevimento
NB: Per la nomenclatura degli alcheni, applicare le regole IUPAC aggiornate messe in evidenza a lezione (una dispensa relativa ad esse sarà resa disponibile sul blog, nel materiale didattico, al più presto).
1. Assegna la configurazione E/Z ai doppi legami dei seguenti composti
2. Assegnare i nomi IUPAC ai seguenti alcheni
3. Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti:
1. Quale dei seguenti composti sarà più solubile in acqua?Spiegare perchè I) dietiletere II) 1-butanolo III) butano
2. Ordina i seguenti alcani secondo il punto di ebollizione crescente
3. Ordina i seguenti alcani secondo il punto di ebollizione crescente: I) esano II) ottano III) 2-metilpentano IV) 2,2-dimetilbutano
4. Metti i seguenti composti in ordine di solubilità crescente in acqua:
5. Disporre i seguenti composti in ordine di solubilità crescente in acqua. Indicare l’ordine inserendo i numeri nei riquadri sotto le strutture: 1= il meno solubile, 4= il più solubile
6. 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
7. Le vitamine sono spesso distinte in idrosolubili e liposolubili. Di seguito è riportata la struttura di tre vitamine. Sapresti dire, sulla base delle caratteristiche strutturali, per ciascuna struttura, se si tratta di una vitamina lipo- o idrosolubile?
8. Scrivere tutti gli alcani di formula molecolare C7H16 e prevedere quale ha il punto di ebollizione più alto e quale il punto di ebollizione più basso. Motivare la risposta.
9. Quale dei due composti ha punto di ebollizione maggiore: 1-bromopentano o 1-bromoesano? Perchè? Quali interazioni intermolecolari intervengono?
10. Quale dei due composti ha punto di ebollizione maggiore: 1-esanolo o 1-metossipentano? Perchè?
11.Il seguente grafico mostra la variazione di energia torsionale del propano in seguito alla rotazione intorno al legame C-C. Cosa indicano I, II, III?
12. Disegnare i conformeri anti e gauche del 1,2-dibromoetano usando sia le proiezioni di Newman sia le strutture a cavalletto.
13. Quale tra i due conformeri dell’esercizio 12 avrà momento dipolare maggiore?
14. Quale tra i seguenti è il conformero più stabile del 3-metil-1-butanolo?
15. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione meno stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale:
16. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione meno stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale:
17. Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione più stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale:
18. Disegnare il cis-1-isopropil-4-metilcicloesano in proiezione di Newman (rispetto ai legami C1-C6 e C3-C4). Effettuare l’inversione d’anello. Indicare qual è tra i due il conformero a più alta energia e spiegare perchè individuando le interazioni che lo rendono meno stabile rispetto all’altro (Potrebbe essere utile rivedere i paragrafi 3.14 e 3.15).
19. Scrivere le strutture a sedia che corrispondono ai due conformeri dell’esercizio 18.
20. Scrivere le formule di struttura per le due conformazioni a sedia del cis-1-isopropil-4-metilcicloesano. b) Le due conformazioni sono equivalenti? c) In caso negativo, spiegate quale sia la più stabile. d) Qual è la conformazione preferita all’equilibrio?
21. Scrivere i due isomeri geometrici (=isomeri cis/trans) del 1,4-dimetilcicloesano. Poi, per ciascun isomero geometrico disegnare le due conformazioni a sedia possibili e valutare la stabilità relativa delle due conformazioni a sedia di ciascun isomero geometrico.
22.Dalla tabella che riporta le costanti di equilibrio per i cicloesani monosostituiti (tabella 3.9 del Bruice) si evince che le costanti per gli alogeni sono le seguenti: F 1.5; Cl 2.4; Br 2.2; I 2.2. Fornire una spiegazione plausibile di questi dati sperimentali.
23. Dire se le seguenti coppie di composti sono: isomeri costituzionali, isomeri geometrici (=isomeri cis/trans), isomeri conformazionali o composti diversi:
24. Completare la tabella per il seguente composto, disegnando quanto richiesto:
Conformero a sedia più stabile
Conformero ottenuto in seguito all’inversione di anello
Proiezione di Newman secondo i legami C1-C2 e C5-C4 del conformero pù stabile
Proiezione di Newman secondo i legami C1-C2 e C5-C4 ottenuta in seguito all’inversione di anello
25. Scrivere gli isomeri conformazionali dei seguenti composti A e B, completando le proiezioni di Newman (secondo i legami C3-C2 e C5-C6) e le rappresentazioni a sedia (NB: i numeri 1 e 2 non hanno nulla a che vedere con la numerazione relativa alla nomenclatura).
26.Prendendo in considerazione le strutture dell’esercizio 26, a) per ciascun isomero geometrico, dire quale è la conformazione più stabile, motivando la scelta b) dire chi è più stabile tra A e B, motivando la scelta.
27. Completare la seguente tabella:
Composto
Conformazione a sedia più stabile
Inversione d’anello
Proiezione di Newman
Inversione d’anello
1,1-dimetilcicloesano
Legame C1-C2; C5-C4
cis-1,2-dimetilcicloesano
Legame C2-C1; C4-C5
trans-1,2-dimetilcicloesano
Legame C1-C2; C5-C4
cis-1,3-dimetilcicloesano
Legame C2-C3; C6-C5
trans-1,3-dimetilcicloesano
Legame C2-C3; C6-C5
cis-1,4-dimetilcicloesano
Legame C2-C1; C4-C5
trans-1,4-dimetilcicloesano
Legame C1-C2; C5-C4
28.Disegnare un diagramma di energia potenziale per la rotazione di 360° del legame C2-C3 del 2-metilbutano, partendo da uno dei conformeri più stabili e disegnando tutte le conformazioni corrispondenti ai massimi e ai minimi di energia
29. Disegnare un diagramma di energia potenziale per la rotazione di 360° del legame C2-C3 del 2-metilbutano, partendo da uno dei conformeri meno stabili e disegnando tutte le conformazioni corrispondenti ai massimi e ai minimi di energia.
30. Esistono 4 combinazioni cis/trans per l’1,2,4-trimetilcicloesano. a) Disegnare le due possibili conformazioni della sedia per ciascuna struttura e determinare quale sia la conformazione a sedia più stabile. b) Confrontando le conformazioni a sedia più stabili per ciascuna struttura, quale dei 4 isomeri sarebbe più stabile?
Vincerà la sfida chi risponderà per primoCORRETTAMENTE al seguente quesito
La risposta dovrà essere inserita come commento al post (non saranno prese in considerazione risposte inviate via email). NB: è necessario utilizzare nome e cognome per essere identificati.
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 24h dalla pubblicazione del post.
Il vincitore (3 punti) sarà annunciato lunedì a lezione.
Assegnare il nome IUPAC al seguente composto (NB: ai fini della challenge non è permesso l’utilizzo dei nomi d’uso per i sostituenti ramificati)
Di seguito sono riportati i risultati della prima prova intercorso. Gli studenti identificati con il colore verde hanno superato la prova con sufficienza (verde scuro voti più alti) e sono ammessi a sostenere la seconda prova intercorso (ovviamente, l’ammissione è subordinata alla frequenza alle lezioni, secondo quanto già chiarito precedentemente).
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.
Gli studenti identificati dai colori giallo e arancione hanno superato con riserva. Anche gli studenti che hanno superato con riserva sono ammessi a sostenere la seconda prova intercorso.
* Per la matricola indicata da asterisco, molti esercizi della prova non sono stati corretti perchè a matita. Come già precedentemente chiarito, solo ciò che è scritto a penna può essere preso in considerazione!
Per gli studenti indicati dai colori rosso e nero, di seguito riportati, la prova si intende non superata. Questi studenti non sono ammessi a sostenere la seconda prova intercorso. Il nero indica una insufficienza gravissima (voto minore di 6…e si ricorda che i voti sono espressi in trentesimi e che anche a questi puntieggi sono stati aggiunti eventuali bonus ottenuti con le challenge).
Tutti coloro che vorranno prendere visione della prova potranno farlo secondo il seguente calendario e seguendo le indicazioni sotto riportate.
prima fascia (verde molto scuro/matricola in bianco): sarà possibile prendere visione del compito mercoledì a lezione nel corso della pausa;
seconda fascia (verde scuro/matricola in bianco): sarà possibile prendere visione del compito lunedì nell’intervallo tra la lezione e l’esercitazione;
terza fascia (seconda colonna a partire da sinistra): sarà possibile prendere visione del compito lunedì 21 pomeriggio tra le 16 e le 17:30. Sarà necessario prenotarsi usando questo linke sarete ricevuti in ordine di prenotazione, in Aula C2;
tutti gli altri studenti in verde e gli studenti ammessi con riserva dovranno prenotarsi usando questo link. Potranno prendere visione della prova martedì 22 tra le 16 e le 18 in Aula B; anche in questo caso sarete ricevuti in ordine di prenotazione;
gli studenti che non sono stati ammessi alla seconda prova potranno prendere visione della prova prenotandosi per il ricevimento “classico” utilizzando il solito doodle.
Coloro che non hanno possibilità di visionare la prova secondo il calendario sopra riportato, ma intendono comunque farlo, possono farlo durante il ricevimento, che va prenotato usando il solito link.
Gli isomeri conformazionali si interconvertono rapidamente l’uno nell’altro, in conseguenza della libera rotazione intorno al legame singolo. In genere, questi isomeri non possono essere separati l’uno dall’altro.
In virtù della rotazione intorno al legame sigma, per uno stesso composto è possibile scrivere diverse conformazioni.
In realtà, questa rotazione intorno al legame singolo non è completamente libera, dato che, nel momento in cui gli elettroni di legame vengono a trovarsi alla minima distanza (nelle conformazioni eclissate) ci sarà una repulsione tra di essi che porterà all’instaurarsi della tensione torsionale. La tensione torsionaleè dunque la resistenza opposta alla rotazione dei legami ed è dovuta alla repulsione tra gli elettroni di legame. I conformeri sfalsati sono ulteriormente stabilizzati dall‘iperconiugazione, che vede la sovrapposizione momentanea di un orbitale di legame sigma, occupato da elettroni, e un orbitale di antilegame vuoto di un C-H adiacente. I due orbitali si trovano in una posizione favorevole per la sovrapposizione solo nei conformeri sfalsati. A seguire, vediamo come questi due fattori determinano le differenze di energia nelle conformazioni dell’etano.
Se ai carboni sono legati dei gruppi più ingombranti dell’idrogeno, dobbiamo tener conto anche della tensione sterica, che è il risultato della repulsione tra le nuvole elettroniche di atomi o gruppi. Segue l’esempio delle conformazioni del butano secondo il legame C2-C3. Gruppi che danno maggiore ingombro sterico, contribuiranno maggiormente alla tensione sterica.
Infine, nel caso dei cicloalcani, è necessario tener presente un terzo tipo di tensione, che è quella angolare (o di anello), che si manifesta quando gli angoli di legame deviano dal valore ideale.
Nel caso del cicloesano, esistono diverse conformazioni caratterizzate da diverse energie. Le due conformazioni più stabili, quelle a sedia, sono prive di tensione angolare, dato che l’angolo di legame è molto vicino a quello tetraedrico, e di tensione torsionale, dato che tutti i legami C-H sono sfalsati. In presenza di sostituenti diversi dall’idrogeno, dobbiamo tener, invece, conto della eventuale tensione sterica. Il conformero a sedia con un sostituente in posizione equatoriale ha meno tensione sterica ed è perciò più stabile del conformero con il sostituente assiale. Un sostituente in posizione assiale ha interazioni 1,3-diassiali sfavorevoli. In presenza di più sostituenti, dobbiamo valutare la stabilità relativa dei due conformeri a sedia caso per caso.
NB: questi appunti sono utili solo se prima si è studiata la teoria utilizzando il libro di riferimento.
1. Disporre i seguenti cicloalcani in ordine di tensione d’anello (=tensione angolare) crescente: a) cicloesano b) ciclopropano d) ciclobutano e) ciclopentano
2. Quale delle seguenti affermazioni è una descrizione corretta del conformero più stabile del 1,1,3-trimetilcicloesano? a) il metile al C-3 è equatoriale b) C-1 è un carbonio terziario e C-3 è primario c) C-1 è quaternario e C-3 è secondario d) il metile al C-3 è assiale
3. Disegnare i due conformeri a sedia dei seguenti composti e dire qual è il più stabile dei due. a) cis-1-bromo-2-metilcicloesano b) cis-1-isopropil-2-metilcicloesano c) trans-1-butil-2-isopropilcicloesano d) trans-1-terz-butil-2-metilcicloesano e) trans-1-cloro-4-propilcicloesano.
11. Scrivete il cicloesano trisostituito riportato in basso nelle due conformazioni a sedia indicando dov’è spostato l’equilibrio. Scrivete, inoltre le due conformazioni a sedia in proiezione di Newman guardando la molecola lungo i legami C2-C1 / C4-C5.
12.Per ciascuno dei seguenti composti I) disegnare il conformero a sedia più stabile dell’isomero geometrico più stabile II) dire se si tratta dell’isomero cis o trans: a) 1-butil-2-metilcicloesano b) 1-terz-butil-4-metilcicloesano c) 1,4-dietilcicloesano
13. Dire quali conformeri del cicloesano corrispondono ai minimi e ai massimi di energia (a-g) in questo grafico:
14. Quale delle seguenti proiezioni di Newman corrisponde al trans-1,4-dimetilcicloesano?
15. Contrariamente a quanto detto per la maggioranza dei cicloesani 1,3-disostituiti, il cis-1,3-cicloesandiolo diassale è più stabile del conformero diequatoriale. Fornire una spiegazione plausibile.
16. Quale dei seguenti cicloesani sostituiti presenta il minor numero di interazioni gauche?
17. Confrontare le seguenti strutture e dire che relazione (isomeri di struttura, isomeri geometrici, isomeri conformazionali, ecc.) intercorre tra loro
a e b sono………………….
a e c sono………………….
a e d sono………………….
a ed e sono………………..
b e c sono………………
ecc.
18. Nel conformero a più bassa energia del seguente composto, quanti gruppi alchilici sono assiali?
19. Disegnare il conformero a minor energia del trans-1-isobutil-4-metilcicloesano e del cis-1-isobutil-4-metilcicloesano. Poi, confrontare tra loro i due isomeri geometrici Quale dei due sarà quello più stabile? Perché?
20. Il composto mostrato di seguito è il mentolo, un composto presente negli oli essenziali di diverse piante, ma in particolar ein quello della menta piperita. Disegnare le due conformazioni a sedia del mentolo e stabilire qual è la più stabile.
Osservare attentamente la seguente figura (attenzione a come è disegnata la sedia, al numero dei carboni e alla posizione dei singoli legami; notare come tutti i legami assiali diventano equatoriali e viceversa):
Procedimento
Proiezione di Newman
Osservare attentamente la seguente figura. NB: per passare dalla proiezione di Newman di una delle conformazioni all’altra, concentrarsi sui due CH2 “centrali”; basta “spingere” verso l’alto il CH2 rivolto verso il basso (vedi quello riportato in nero) e di conseguenza “spingere” verso il basso l’altro CH2 (quello riportato un rosso). A quel punto, disegnando correttamente gli altri legami, basterà completare la proiezione. Notare che il sostituente X (in nero) da equatoriale diventa assiale. Notare anche che non cambiano i legami lungo cui si osserva il cicloesano nella proiezione di Newman.
NB: sia sulla sedia che sulla proiezione di Newman a seguito dell’inversione di anello, tutti i legami equatoriali diventano assiali e tutti quelli assiali diventano equatoriali, ma tutto ciò che è rivolto verso l’alto (al di sopra dell’anello) continua ad essere rivolto verso l’alto, così come tutto ciò che è rivolto verso il basso, continua ad essere rivolto verso il basso (mai spostare un sostituente da un legame rivolto verso l’alto a uno verso il basso e viceversa, dato che una modifica di questo tipo è possibile solo a seguito della rottura di un legame sigma).
3. Disegnare le strutture a cavalletto corrispondenti alle proiezioni di Newman dell’esercizio 1
4.Disegnare la proiezione di Newman del conformero più stabile del 2-metilpropano.
5.Disegnare il conformero a più bassa energia che deriva dalla rotazione intorno al legame C2-C3 del butano.
6. Disegnare il conformero gauche del butano.
7. Tra i conformeri del butano, quale si trova al minimo di energia su un diagramma di energia potenziale: a) gauche b) eclissato c) gauche e anti d) anti
8. Mediante le proiezioni di Newman, rappresentare le conformazioni dell’1,2-dicloroetano corrispondenti ai minimi ed ai massimi di energia su un diagramma di energia potenziale.
9. Scrivere, in proiezione di Newman, i conformeri sfalsati ed eclissati dei seguenti composti: a) 2-metilbutano, rispetto al legame C2-C3; b) 2,2,3,3-tetrametilbutano, rispetto al legame C2-C3; c) 1,2-dibromoetano; d) 1,2-dicloro-1-fluoroetano; e) esano, rispetto al legame C3-C4; f) 2-cloro-3-metilpentano, rispetto al legame C2-C3; g) 2-metilpentano, rispetto al legame C1-C2; h) 2-metilpentano, rispetto al legame C2-C3; i) 2-metilpentano, rispetto al legame C3-C4.
10.Disegnare il diagramma di energia potenziale per le conformazioni di I) etano, II) neopentano e III) 2-cloro-3-metilpentano (prendere in considerazione il legame C2-C3). Indicare anche i conformeri che corrispondono ai massimi e ai minimi di energia.
11. Scrivere le proiezioni di Newman della conformazione anti e delle due conformazioni eclissate dell’1,2-diiodoetano. Quale delle due conformazioni eclissate ha energia maggiore?
12. Il seguente grafico mostra l’energia potenziale al variare dell’angolo diedro, guardando il legame C-C della molecola di 1-bromo-1-cloro-2-fluoroetano. Completare le proiezioni di Newman ed elencare il tipo di tensione presente in ciascuna di esse
13. 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
14. Il grafico in basso mostra le variazioni di energia che avvengono durante la rotazione del legame C-C indicato dalla freccia. Quale/i lettera/e sul grafico corrisponde (o corrispondono) alla proiezione di Newmann mostrata in basso?
Diversi tipi di rappresentazioni strutturali dei composti organici sono disponibili e ciascuna di esse è utile per mettere in evidenza determinati aspetti spaziali (e non solo). Saperle scrivere e leggere è fondamentale. Inoltre, è importante saper convertire queste rappresentazioni tra loro.
Sicuramente una struttura che vedremo spesso è quella a segmenti, in cui l’orientamento nello spazio dei sostituenti viene indicato usando un cuneo pieno (verso l’osservatore) e un cuneo tratteggiato (lontano dall’osservatore). Questo tipo di rappresentazione però non è adatta per l’analisi conformazionale, nè utile per mostrare gli aspetti stereochimici delle reazioni.
Le proiezioni di Newman sono usate per rappresentare su carta le strutture tridimensionali che derivano dalla rotazione intorno ai legami sigma. Indicazioni su come scriverle sono riportate nel paragrafo 3.11 del Bruice. Le strutture a cavalletto mostrano il legame C-C in modo prospettico. In particolare, stiamo osservando la molecola da un angolo. I legami possono essere eclissati o sfalsati.
A questo punto, vVediamo la relazione esistente tra la proiezione a cavalletto e la proiezione di Newman. Se immaginiamo la proiezione di Newman come una rappresentazione 2D della struttura a cavalletto, che invece ci mostra il legame C-C da un certo angolo, il passaggio dall’una all’altra dovrebbe essere immediato.
Per passare dalla proiezione a cavalletto a quella di Newman, immaginiamo di proiettare i legami (e gli atomi) sul foglio; per fare il contrario, immaginiamo di estendere la proiezione di Newman fuori dal foglio.
ESEMPIO: Nella figura in basso sono riportate la proiezione di Newman e la struttura a cavalletto corrispondenti di una delle conformazioni sfalsate (riquadro giallo) ed eclissate (riquadro verde) del 2-metilpentano, secondo il legame C2-C3.
Una nota a parte è essenziale per le rappresentazioni del cicloesano, che sono ampiamente trattate sul libro. Nel paragrafo 3.13 vedrete come disegnare i conformeri a sedia e come effettuare la conversione d’anello. A pagina 133 sono disponibili invece informazioni su come disegnare la proiezione di Newman del cicloesano.
*In questo post di fa spesso riferimento al libro: in questo caso ci riferiamo all’ultima edizione del Bruice. Chi ha un libro diverso, potrà avvalersi dell’aiuto dell’indice analitico
Chimica Organica-DiSTABiF 
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