Chimica Organica-DiSTABiF

N.B. Lo svolgimento degli esercizi proposti richiede una conoscenza APPROFONDITA della struttura elettronica e dei legami (vedi capitolo 1 Bruice)

TUTORIAL: USO DELLE FRECCE

FRECCE CURVE:

1. Le frecce rappresentano il movimento simultaneo di due elettroni
2. La coda della freccia è posizionata in corrispondenza degli elettroni nel reagente. Ci sono due fonti di elettroni: (a) un atomo che possiede una coppia solitaria; (b) una coppia di elettroni di legame.
3. Gli ioni spettatori vanno ignorati (ioni metallici)
4. Disegnare gli idrogeni sugli atomi coinvolti nei legami che cambiano
5. Disegnare le coppie solitarie sugli atomi coinvolti nei legami che cambiano

CARICA FORMALE

1. Se la carica di un atomo diventa più positiva, l’atomo ha donato/perduto una coppia di elettroni: la freccia deve da questo atomo o da un legame in cui esso è coinvolto. Questo si verifica in due diverse condizioni:
   1. Quando un anione diventa neutro; la freccia parte dall’atomo: l’atomo dona una coppia solitaria che diventa coppia di legame
   1. Quando un atomo neutro diventa cationico; l’atomo perde una coppia di legame. La freccia deve partire dal legame e non dall’atomo.

2. Se la carica di un atomo diventa più negativa, l’atomo accetta una coppia di elettroni: la freccia deve arrivare su questo atomo. La freccia partirà da un legame e arriverà sull’atomo.

3. Se cambiano i legami ma non la carica formale, è avvenuta una reazione di sostituzione.

Esercizio n. 1

Disegna le frecce per ogni passaggio delle seguenti reazioni:

Esercizio n. 2

Disegna le frecce per ciascuno dei seguenti stadi

TUTORIAL: ACIDI E BASI

ACIDI E BASI:

• Un acido è una specie che può perdere un protone (Bronsted-Lowry) trasformandosi così nella sua base coniugata. Quando il protone si allontana dall’acido, la base coniiugata trattiene la coppia di elettroni che legava il protone: la freccia deve partire dal legame tra l’atomo e il protone e deve arrivare sull’atomo.

• Una base è una specie che può ricevere un protone formando così il suo acido coniugato

• Un acido non può perdere un protone senza la presenza di una base che lo accetta: un acido reagisce sempre con una base

• Spesso le due specie (acido e base) che reagiscono possiedono entrambe degli idrogeni acidi e delle coppie solitarie: questo significa che entrambe le specie possono comportarsi sia da acido che da base. Per capire chi perde il protone e chi lo acquista, bisogna confrontare i valori di pK_a: L’acido che ha il valore di pK_a più basso (acido più forte) è la specie che agisce da acido, perdendo un protone.

• L’equilibrio favorisca la formazione dell’acido più debole da quello più forte

Esercizio n. 3

Identificare gli acidi e le basi (compresi quelli coniugati) nelle seguenti reazioni:

Esercizio n. 4

Individuare la base più forte nelle seguenti coppie. (La base più stabile è quella più debole)

Esercizio n. 5

Ordina ciascuno dei seguenti insiemi di basi in ordine crescente di basicità

Esercizio n. 6

Individuare l’acido più forte nelle seguenti serie di specie chimiche.

Esercizio n. 7

Ordina ciascuno dei seguenti insiemi di acidi in ordine crescente di acidità

Esercizio n. 8

Scriverere le frecce nelle seguenti reazioni acido-base, indicando se l’equilibrio favorisce i reagenti o i prodotti

Esercizio n. 1

Assegna il nome IUPAC ai seguenti composti carbonilici

Esercizio n. 2

Assegna il nome IUPAC ai seguenti derivati degli acidi carbossilici

Esercizio n. 1

Indicare i prodotti di eliminazione delle seguenti reazioni. Se i prodotti possono esistere come stereoisomeri specificare quali di essi si ottengono. 

1. (R)-2-bromobutano + HO^–
2. (R)-2-bromobutano + H₂O
3. trans-1-cloro-2-metilcicloesano + HO^–
4. trans-1-cloro-2-metilcicloesano + H₂O
5. 3-bromo-3-metilpentano+ HO^–
6. 3-bromo-3-metilpentano + H₂O
7. (2S,3S)-2-cloro-3-metilpentano + CH₃O^–  
8. (2S,3R)-2-cloro-3-metilpentano + CH₃O^–
9. (2R,3S)-2-cloro-3-metilpentano + CH₃O^–
10. (2R,3R)-2-cloro-3-metilpentano + CH₃O^–
11. 3-cloro-3-etil-2,2,-dimetilpentano + CH₃O^–

Esercizio n. 2

Dalla seguente reazione si ottengono tre prodotti di sostituzione e tre prodotti di eliminazione. Spiegare la formazione di ciascuno di essi.

Esercizio n. 3

Scrivi le formule di struttura degli alcheni che si formano per trattamento di ciascun alogenuro alchilico con etossido di sodio in etanolo. Assumi che tutte le reazioni avvengano con un meccanismo E2

Esercizio n. 4

Come si può sintetizzare i seguenti composti a partire da un alogenuro alchilico ed un nucleofilo?

Esercizio n. 5

Scrivi la formula di struttura del prodotto organico principale per ognuna delle reazioni e specifica il meccanismo più probabile per la sua formazione

Esercizio n. 6

Quando il cis-4-clorocicloesanolo viene trattato con idrossido di sodio in etanolo, si ottiene solo il prodotto di sostituzione trans-1,4-cicloesandiolo (1). Nelle stesse condizioni di reazione il trans-4-clorocicloesanolo si trasforma nel 3-cicloesenolo (2) e nell’etere biciclico (3).

1. proponi un meccanismo per la formazione del prodotto (1) e spiega le ragioni della sua configurazione.
2. Proponi un meccanismo per la formazione del prodotto (2).
3. Spiega la ragione per cui l’etere biciclico (3) si forma dall’isomero trans ma non da quello cis.