Materiale didattico integrativo: legge cinetica e ordine di reazione
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CdL Scienze Biologiche – Avvisi esercitazioni aggiuntive e ricevimento
Come già precedentemente comunicato, domani 18/11 a partire dalle 16:00 si terrà un’esercitazione aggiuntiva sulle rappresentazioni strutturali in AULA A1.
Un’esercitazione aggiuntiva che riguarderà invece le reazioni degli alcheni si terrà Giovedì 27 Novembre alle ore 15:00 sempre in AULA A1.
La durata di ogni esercitazione è di circa 2 ore (ma la durata effettiva dipende molto da quanti dubbi ci saranno da risolvere)
Per quanto riguarda il ricevimento, si ricorda che è possibile prenotarlo utilizzando l’apposito link. In assenza di appuntamenti liberi nell’immediato, è possibile prenotarlo per orari diversi da quelli programmati, inviando una mail alla docente.
Weekend Organic Chemistry Challenge
Regolamento:
- Vincerà la sfida chi risponderà per primo CORRETTAMENTE al seguente quesito
- La risposta dovrà essere inserita come commento al post. Per commentare è necessario essere registrati al blog ed aver effettuato il login! Identificarsi utilizzando nome e cognome.
- 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 12h dalla pubblicazione del post.
- Il vincitore (4 punti) sarà annunciato martedì a lezione.
La molecola mostrata in figura è il primo esempio di una molecola che contiene un ossigeno chirale, per cui è stato possibile sintetizzare e isolare un singolo enantiomero a temperatura ambiente (l’articolo relativo è stato pubblicato su Nature nel 2023).
Infatti, sebbene il carbonio sia famoso per le sue capacità di formare centri chirali, abbiamo visto che anche altri atomi come fosforo, zolfo e azoto possono fungere da centri stereogenici nelle molecole organiche.
Gli ioni ossonio (come quello in figura), ossia composti che contengono un atomo di ossigeno con carica positiva legato a tre sostituenti, hanno il potenziale per essere chirali. In pratica, però, non è in genere possibile isolarne un singolo enantiomero a temperatura ambiente.
A) Spiegare sinteticamente perché non è possibile isolare la singola forma enantiomerica di uno ione ossonio, in generale.
B) Ipotizzare perché, invece, questo è stato possibile nel caso del composto mostrato in figura.
Reazioni di addizione elettrofila agli alcheni che prevedono la formazione di intermedi carbocationici
NB: PRIMA di AFFRONTARE GLI ESERCIZI DI QUESTO POST è NECESSARIO AVER STUDIATO E COMPRESO AL FONDO LA PARTE RELATIVA AGLI ASPETTI TERMODINAMICI E CINETICI DELLE REAZIONI, OLTRE AI MECCANISMI DI ADDIZIONE DI HX, ACQUA E ALCOL AD UN ALCHENE (INCLUSI GLI ASPETTI STEREOCHIMICI)
1) Scrivere il meccanismo e il/i prodotto/i (indicando qual è il principale, quando necessario) della reazione dei seguenti composti con HCl. Indicare anche la stereochimica dei prodotti e assegnare il nome IUPAC a ciascuno di essi.
a) 2-metil-2-pentene
b) 2-metil-1-pentene
c) (2E)-4-metil-2-pentene
d) 4-metil-1-pentene
e) (4R)-4-metil-1-esene
f) 4-etil-2-esene
g) (2Z)-4,4-dimetil-2-pentene
h) (2E)-4,4-dimetil-2-pentene
i) 1-metil-1-cicloesene
l) (6S)-1,6-dimetil-1-cicloesene
2) Proporre una strategia per la sintesi dei seguenti alogenuri alchilici partendo da un alchene. Quando sono possibili più opzioni, scegliere quella che darà il composto desiderato come prodotto principale o come unico prodotto e argomentare la scelta. Infine, per ogni reazione, indicare la stereochimica dei prodotti.
a) 2-cloropentano
b) 2-bromo-2-metilbutano
c) 2-cloro-2,3-dimetilbutano
d) 2-cloro-2,3-dimetilpentano
3) Per le reazioni dell’1-butene e del 2-butene con I) acido bromidrico e II) con acqua in ambiente acido:
1) mostrare i meccanismi;
2) disegnare, per ciascuna reazione, un grafico della variazione dell’energia libera rispetto alla coordinata di reazione in cui vengono indicate le strutture dei reagenti, degli stati di transizione, degli intermedi e dei prodotti;
3) se i carbocationi che si formano sono caratterizzati da stabilità differente, dire quali fattori stabilizzano i carbocationi più stabili
4) indicare se le reazioni sono o meno regioselettive (e quando possibile indicare anche il grado di regioselettività).
4) I seguenti meccanismi di reazione sono caratterizzati da un certo numero di errori gravissimi. Individuarli e correggerli.
5) La coordinata di reazione qui sotto mostra il profilo energetico della reazione di 3 alcheni diversi con HBr. Identificare alla reazione di quale alchene si riferisce ciascuna curva:
6) Completare i prodotti della seguente reazione, prendendo in considerazione quella che è la posizione relativa dei sostituenti già indicati (attenzione: tutte le strutture dei prodotti sono qui riportate come conformazioni eclissate, anche quelle che derivano dall’addizione sin).
7) Scrivere il meccanismo e il/i prodotto/i principale/i della reazione di idratazione acido-catalizzata dei composti dell’esercizio 1. Indicare anche la stereochimica e assegnare il nome IUPAC a ciascuno dei prodotti.
8) Di seguito è mostrato il diagramma energetico della reazione di idratazione acido-catalizzata del 2-butene:
a) Cosa possiamo dire circa il ΔG° della reazione?
b) Cosa possiamo dire circa la Keq della reazione?
c) Di quanti stadi si compone la reazione?
d) Qual è lo stadio cineticamente determinante?
e) Indicare sul grafico l’energia di attivazione relativa a ciascuno stadio
f) Disegnare lo stato di transizione dello stadio cineticamente determinante.
g) Quanti intermedi si formano nel corso della reazione? Disegnarne la/le struttura/e.
9) Disegnare il diagramma energetico della reazione del 2-metil-2-butene con HCl e giustificare la regioselettività della reazione.
10) Spiegare perchè il prodotto della reazione di idratazione acido-catalizzata del (4R)-4-metil-1-esene ruota il piano della luce polarizzata.
11) Mostrare il meccanismo e i prodotti delle seguenti reazioni. Nel caso, indicare il/i prodotti principali. Indicare la stereochimica e attribuire il nome IUPAC a tutti i prodotti.
12) Metti i seguenti carbocationi in ordine di stabilità crescente, motivando la scelta:
CdL Scienze Biologiche – Avvisi esercitazione e variazioni turni di laboratorio
Come preannunciato a lezione, il giorno martedì 18/11 alle 16:00 ci sarà un’esercitazione sulle rappresentazioni strutturali.
Di conseguenza, il III turno di laboratorio è spostato a giovedì 20 Novembre alle 9:30.
Introduzione alle reazioni organiche
7) Dire quali delle seguenti specie chimiche tenderanno a reagire come nucleofili e quali come elettrofili
8) Sulla base del movimento degli elettroni mostrato dalle frecce ricurve nelle seguenti reazioni, disegnare i prodotti
9) Queste due reazioni formano i prodotti mostrati, ma non attraverso i meccanismi disegnati! Per ciascun meccanismo, spiegare perchè è errato e disegnarne uno corretto
10) Quale delle seguenti affermazioni è falsa:
a) se una reazione è spontanea, può avvenire velocemente
b) una reazione lenta può essere spontanea
c) se una reazione è spontanea, può avvenire lentamente
d) una reazione spontanea deve avere energia di attivazione bassa
11) Disegnare il diagramma energetico di una reazione monostadio con Keq<1. Indicare nel diagramma le parti corrispondenti a reagenti, prodotti, stato di transizione, variazione dell’energia libera di Gibbs, energia di attivazione. Il ΔG° è positivo o negativo?
12) Disegnare il diagramma energetico di una reazione a due stadi con Keq>1. Indicare nel diagramma le parti corrispondenti a reagenti, prodotti, stato di transizione, intermedio, variazione dell’energia libera di Gibbs, energia di attivazione. Il ΔG° è positivo o negativo?
13) Disegnare il diagramma energetico di una reazione esoergonica a due stadi, il cui secondo stadio sia più veloce del primo.
14) Data la seguente legge cinetica per una reazione:
velocità= k [A]1[B]2
determinare: a) l’ordine della reazione rispetto ad A; b) l’ordine della reazione rispetto a B; c) l’ordine complessivo per la reazione.
Rispondere, inoltre, alle seguenti domande: d) Che succede alla velocità della reazione raddoppiando la concentrazione di A? e) E raddoppiando la concentrazione di B?
15) Individuare, nel grafico riportato, I) l’energia di attivazione per la reazione A–>B ,II) l’energia di attivazione per la reazione B–>A
16) Basandosi sul seguente diagramma energetico, il composto________si formerà più velocemente a partire da B. Il composto più stabile è_____perchè_____________________________________________________________.
17) Di seguito è mostrato il diagramma energetico di una reazione.
a) individuare lo stato di transizione;
b) dire se la reazione è esoergonica o endoergonica;
c) cosa possiamo dire circa la costante di equilibrio di questa reazione?
18) Rispondere alle seguenti domande sul diagramma energetico mostrato in basso
a) di quanti stadi si compone la reazione?
b) quanti e quali intermedi si formano?
c) quanti e quali stati di transizione?
d) qual è lo stadio cineticamente determinante?
e) si tratta di una reazione esoergonica o endoergonica?
f) quale sarebbe l’effetto dell’aggiunta di un catalizzatore?
19) Disegnare il diagramma energetico della reazione del 3-metil-1-butene con HBr. Mostrare le strutture dello stato di transizione e degli intermedi di reazione
20) In un tipico diagramma di reazione, a cosa corrisponde l’asse delle ascisse?
a) variazione di energia libera
b) coordinata di reazione
c) temperatura
d) variazione di entalpia
e) variazione di entropia
21) Quale tra le seguenti è la relazione corretta che intercorre tra la variazione di energia libera di Gibbs e la costante di equilibrio di una reazione chimica?
22) Si definisce stato di transizione di una reazione:
a) una delle strutture di risonanza dei reagenti
b) la struttura a più bassa energia associata ad un certo stadio della reazione
c) un carbocatione
d) la struttura intermedia tra reagenti e prodotti, isolabile e relativamente stabile
e) la struttura a più alta energia associata ad un certo stadio della reazione.
23) Quale delle seguenti coordinate di reazione è relativa ad una reazione esoergonica che procede con la formazione di un intermedio?
24) Assumendo condizioni standard e in riferimento alla seguente coordinata di reazione, quale delle seguenti affermazioni è sicuramente vera?
25) Data la seguente coordinata di reazione, la freccia rossa indica:
26) Osservando il seguente diagramma di coordinata per la reazione che da A porta a D, rispondere alle seguenti domande
a) quanti intermedi ci sono nella reazione?
b) quanti stati di transizione ci sono?
c) qual è lo stadio più veloce nella reazione?
d) chi è più stabile A o D?
e) qual è il reagente nello stadio determinante la velocità?
f) il primo stadio della reazione è esoergonico o endoergonico?
g) la reazione, nel complesso, è esoergonica o endoergonica?
27) Molte reazioni sono più veloci ad alte che a basse temperature. Questo è in accordo con:
(I) Un aumento della energia di attivazione all’aumentare della temperatura
(II) Un aumento della costante cinetica all’aumentare della temperatura
(III) Un aumento della frequenza di collisioni efficaci all’aumentare della temperature.
a)Solo I
b)Solo II
c)Solo III
d)Solo I e II
e)Solo II e III
28) Analizzare il diagramma di energia libera/coordinata di reazione dell’addizione di HBr al 2-metilpropene e rispondere ai seguenti quesiti.
a) Cosa possiamo dire circa la Keq della reazione?
b) Cosa possiamo dire circa il ΔG° della reazione?
c) Di quanti stadi si compone la reazione?
d) Qual è lo stadio cineticamente determinante?
e) Indicare sul grafico l’energia di attivazione relativa allo stadio cineticamente determinante.
f) Cosa sono, rispettivamente, B, C e D?
29) Disponi i seguenti composti in ordine di calore di idrogenazione decrescente
30) Disponi i seguenti composti in ordine di calore di idrogenazione crescente, motivando la scelta
Questionario di valutazione in itinere del corso di Chimica Organica 2025/2026, CdL Scienze Biologiche
Questo è il momento di dire la vostra sul corso di Chimica Organica.
Le vostre valutazioni sono importanti! Fondamentale è evidenziare eventuali criticità al fine di mettere in atto azioni correttive nell’ultima parte del corso.
Sarà possibile compilare il questionario di valutazione del corso (seguendo il link) fino alle 18:00 di domenica 16/11.
Le risposte saranno raccolte in forma anonima.
Stereochimica: approfondimenti
Qui potete scaricare materiale relativo alla Prochiralità
Qui, invece, potete trovare approfondimenti sulle regole di Cahn-Ingold-Prelog
Infine, qui trovate delle definizioni non presenti sul libro:
Unità stereogenica (o elemento stereogenico) = raggruppamento di atomi che può essere considerato un focus di stereoisomeria, ovvero parte della molecola per cui lo scambio di due gruppi produce due stereoisomeri.
Esempi:
- Centro chirale
- Raggruppamento di atomi costituito da un doppio legame con sostituenti che danno origine ad isomeria cis-trans
- Un ciclo con due sostituenti che non possiede carboni chirali ma che dà origine ad isomeria cis-trans
Il massimo numero di stereoisomeri possibili per una molecola che contiene più unità stereogeniche (o elementi stereogenici) si può calcolare dalla regola generale 2n, dove n = al numero di unità stereogeniche.
Atropoisomeri: isomeri in cui la rotazione che permette di interconvertire i diversi conformeri è ostacolata
Chiralità assiale: si genera quando due coppie di sostituenti, ciascuno diverso dall’altro all’interno di una medesima coppia, si trovano legate alle due estremità di una struttura molecolare rigida allungata (asse stereogenico o, impropriamente, asse chirale), in modo da presentarsi sfalsati, se osservati lungo l’asse stereogenico (es. alleni; NB: riprenderemo questo concetto proprio quando parleremo degli alleni)
CdL Scienze Biologiche – Risultati Seconda Prova Intercorso e Ammissione alla Terza Prova
Di seguito sono riportati i risultati della seconda prova intercorso.
La casella relativa alla media delle prime due prove è quella che contiene la matricola. La media determina l’ammissione alla prova successiva. Le altre caselle fanno riferimento a ciascuna prova sostenuta.
In particolare, si prega di prendere visione dei risultati della II prova.
Gli studenti identificati con il colore verde (casella della media) sono ammessi a sostenere la seconda prova intercorso.
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, di seguito riportati, sono ammessi con riserva alla terza prova intercorso
Gli studenti che fanno parte di questo gruppo sono VIVAMENTE INCORAGGIATI a rivedere gli argomenti oggetto delle prime due prove al fine di colmare lacune e chiarire dubbi. Allo stesso modo, sono incoraggiati ad agire al più presto in questa direzione coloro che, pur essendo stati ammessi alla terza prova con una media sufficiente, hanno dimostrato una scarsa conoscenza degli argomenti della seconda prova (vedere caselle gialle, arancioni e rosse del gruppo precedente). Si ricorda che è possibile chiedere il supporto della docente. A lezione saranno illlustrate eventuali misure aggiuntive per questi studenti.
Di seguito sono riportati gli studenti NON AMMESSI a sostenere la Terza Prova Intercorso
Si ricorda che il nero indica una insufficienza gravissima (voto minore/uguale a 6…e si ricorda che i voti sono espressi in trentesimi).
Modalità in cui sarà possibile prendere visione della prova:
Tutti gli studenti potranno prendere visione della prova ESCLUSIVAMENTE a ricevimento. Al fine di garantire a tutti la possibilità di visionare la prova al più presto, saranno aggiunti altri appuntamenti di ricevimento (oltre a quelli di default) nel corso della settimana che sta per cominciare. Il ricevimento va prenotato usando il link presente sulla pagina del corso.
Sarà possibile fare ricevimento anche in piccoli gruppi (non più di 4 persone), indicando i nomi di tutti gli interessati, in fase di prenotazione. Il ricevimento di gruppo è però sconsigliato a chi ha dimostrato di avere lacune consistenti: il colloquio 1:1 con la docente potrà essere un’occasione per capire i problemi esistenti.
RECUPERO DELLA PROVA PER GLI STUDENTI IMPOSSIBILITATI A PARTECIPARE PER PROBLEMI DI SALUTE O FAMILIARI
Gli studenti che non hanno potuto sostenere la prova per documentati motivi di salute o familiari, potranno recuperarla giovedì 13/11 alle ore 15:30. Se non lo hanno già fatto, dovranno dare conferma della loro volontà di recuperare la prova alla docente via email entro martedì 11/11
Laboratorio didattico di Chimica Organica – Esercitazione n° 1
SEPARAZIONE DI SOSTANZE ORGANICHE IN MISCELA
DISPENSA:
GLI STUDENTI ASSENTI ALLA LEZIONE TEORICA (TENUTASI GIOVEDI’ 06/11) NON SARANNO AMMESSI IN LABORATORIO. Coloro che non hanno potuto partecipare per cause di forza maggiore, dovranno dimostrare di aver chiari i principi teorici e le operazioni da effettuare, per poter essere ammessi in laboratorio. Questi studenti sono invitati a contattare al più presto la docente per concordare data e ora del colloquio volto a verificare la loro idoneità a partecipare all’esperienza.
Chimica Organica-DiSTABiF 
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