Category Archives: Chimica Organica – Scienze Biologiche

Calendario appuntamenti della settimana 20-24 Gennaio

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GiornoOraEventoAulaNote
23/0110:00ESERCITAZIONE DI RECUPEROL

L’esercitazione sarà incentrata soprattutto sugli esercizi di NOMENCLATURA, a cui saranno affiancanti esercizi misti, atti a coprire sopratutto reazioni di alcoli, eteri, epossidi e composti carbonilici

LA PARTECIPAZIONE ALLE ESERCITAZIONI DI RECUPERO E è APERTA A TUTTI GLI STUDENTI (inclusi gli studenti che non hanno seguito il corso e/o devono fare la prova intera).

Ultima esercitazione di recupero

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L’ultima esercitazione di recupero si terrà, come da calendario, giovedì 23 gennaio.

Il seguente form può essere utilizzato per esprimere i propri dubbi: https://forms.office.com/e/2sf2i2Actq. Prima di compilarlo, leggere le seguenti istruzioni:

  1. Rispondere solo se si intende partecipare all’esercitazione
  2. Esprimere i dubbi in maniera chiara, precisa e specifica
  3. Il form si chiuderà domani alle 12:00

Training VIII

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Le domande che seguono possono essere utili per capire se ci sono alcune parti del programma su cui ci sono ancora dei dubbi. Attenzione: le domande non sono certamente esaustive dato che non coprono tutti gli argomenti, ma potete utilizzarle per fare un controllo della vostra preparazione su alcuni argomenti. Se avete difficoltà a rispondere ad alcuni quesiti, è probabilmente il caso di approfondire quegli argomenti. In fondo alla lista, troverete anche un’indicazione del livello di difficoltà delle domande.

  1. Descrivi il concetto di ibridazione sp³ nel carbonio e come influisce sulla geometria molecolare del metano.
  2. Spiega la differenza tra legami σ e π in termini di sovrapposizione degli orbitali.
  3. Spiega la differenza tra un carbocatione e un carbanione in termini di stabilità e struttura.
  4. A quale valore di pH la concentrazione di un composto con pKa= 6.5 sarà 100 volte maggiore in forma acida piuttosto che in forma basica?
  5. Quali sono le interazioni non covalenti che possono instaurarsi tra le molecole? In che modo ne influenzano le proprietà fisiche?
  6. Chi avrà punto di ebollizione maggiore tra il pentano, il 2-metilbutano e il 2,2-dimetilpropano? Spiegare perchè
  7. Perchè gli alcoli con peso molecolare più basso sono più solubili in acqua di quelli con peso molecolare maggiore?
  8. Illustra i diversi tipi di isomeria, fornendo degli esempi.
  9. Prendiamo in considerazione una struttura costituita da due cicloesani condensati (=decalina). Perchè i cicloesani con giunzione trans (=trans-decalina) sono più stabili di quelli con giunzione cis? Utilizzare le proiezioni di Newman per dimostrare quanto affermato. Inoltre, spiegare perchè nel caso della trans-decalina non è possibile l’inversione d’anello.
  10. Disegna il diagramma di energia potenziale relativo alla rotazione di 360° del legame C2-C3 del meso-2,3-diclorobutano (cioè di quello stereoisomero del 2,3-diclorobutano che è un composto meso) iniziando dal conformero meno stabile. Discutere di tutti i fattori che stabilizzano/destabilizzano le varie conformazioni.
    Poi, fare lo stesso con uno dei diastereoisomerei del meso-2,3-diclorobutano.
  11. Definisci un’unità stereogenica.
  12. A partire da un alchene, è possibile sintetizzare un alcol con diversi metodi. Illustra quelli studiati, confrontando tra loro i meccanismi e i prodotti di reazione.
  13. Tra i metodi sopra discussi, quale sceglieresti per sintetizzare il 3,3-dimetil-2-pentanolo a partire dal 3,3-dimetil-1-pentene?
  14. Alcheni e cicloalcani condividono la stessa formula generale. Immaginiamo di avere un composto di formula molecolare C6H12. Pur conoscendo la formula molecolare, non conosciamo la struttura. Potremmo sfruttare la reazione con Br2 in acqua per capire se siamo di fronte ad un alchene o ad un cicloalcano? Come?
  15. Spiega cosa si intende per reazione stereoselettiva e per reazione stereospecifica con esempi.
  16. Spiega la differenza tra una reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare e una monomolecolare. Discuti le evidenze sperimentali a favore dell’uno e dell’altro meccanismo.
  17. Parla delle reazioni di sostituzione nucleofila degli eteri.
  18. Perchè il prodotto principale della reazione di disidratazone dell’1-butanolo è il 2-butene?
  19. In che modo è possibile sintetizzare un diolo cis a partire da un alchene? E un diolo trans? E un epossido? Come sintetizzeresti un epossido a partire da un’aloidrina?
  20. Confronta tra loro il meccanismo di apertura di un epossido in ambiente acido e in ambiente basico.
  21. Discuti le proprietà fisiche dei derivati degli acidi carbossilici.
  22. Quando un acido carbossilico viene dissolto in acqua marcata con l’isotopo dell’ossigeno 18O e viene aggiunto un catalizzatore acido, nel prodotto entrambi gli ossigeni risultano marcati (il che significa che entrambi gli 16O sono stati sostituiti da 18O). Proponi un meccanismo per spiegare l’osservazione sperimentale.
  23. Mostra il meccanismo di idrolisi acido-catalizzata del pentanoato di terz-butile.
  24. Il carbonio alfa di aldeidi e chetoni può essere alogenato in condizioni acide o basiche. Mostrare e confrontare tra loro i due meccanismi.
  25. Spiega il concetto di aromaticità e applicalo al caso del furano.
  26. Prendiamo in considerazione gli amminoacidi che non hanno gruppi ionizzabili in catena laterale: per questi amminoacidi, pur essendo i valori di pI molto vicini tra loro, come spieghiamo il fatto che il valore non è esattamente lo stesso per tutti?
  27. Se facciamo reagire l’acido 2-[(2S)-ciscloes-2-enil]acetico con bromo in diclorometano, otterremo un unico prodotto di formula molecolare C8H11BrO2 + HBr. Individuare la struttura del prodotto e proporre un meccanismo per la reazione. Infine, definire la stereochimica del prodotto ottenuto e determinare la configurazione dei carboni chirali.
  28. Come sintetizzeresti il 3-metilcicloes-2-en-1-one mediante condensazione aldolica? E il 2-ossocicloesancarbossilato di metile mediante condensazione di Claisen?
  29. Sintetizzare il 4-etil-4-eptanolo, utilizzando propanale come unica fonte di atomi di carbonio. Poi, a partire dal 4-etil-4-eptanolo, proponi una strategia per ottenere il 4-etil-3-eptanone.
  30. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

Grado di difficoltà delle domande:
Alto (richiedono più passaggi e/o notevole padronanza della disciplina): 27, 29
Medio (domande che vanno al di là della mera esposizione/applicazione di concetti teorici): 14, 22, 26, 28
Basso (domande che riguardano l’esposizione di concetti teorici, la dimostrazione di semplici meccanismi di reazione, l’applicazione diretta di concetti teorici di base): tutte le domande non incluse nelle due liste precedenti.

Prova di recupero: esercitazione V

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PRIMO SET

1. La reazione del 2-metilpropene con metanolo in presenza di acido solforico porta alla formazione del 2-metossi-2-metilpropano (=terz-butil metil etere). Proporre un meccanismo per la formazione dell’etere.

2. Mostrare i prodotti delle seguenti reazioni. Nel caso, indicare il/i prodotti principali. Indicare la stereochimica e attribuire il nome IUPAC a tutti i prodotti.

3. Indicare le condizioni ottimali per le seguenti reazioni:         

4. Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e motivare la risposta data       

5. Dire quale composto delle seguenti coppie reagisce più velocemente in una reazione di eliminazione E2 e spiegare perchè:
(1R,3S)-1-bromo-3-isopropilcicloesano o (1R,3R)-1-bromo-3-isopropilcicloesano

6. Spiegare come i seguenti cambiamenti influenzino la velocità di reazione del 2-bromo-2-metilpentano con metanolo
a) l’alogenuro alchilico è cambiato con 2-cloro-2-metilpentano
b) l’alogenuro alchilico è cambiato con 2-cloro-3-metilpentano.

7. Proporre un meccanismo per la seguente trasformazione:

8. Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni: 

9. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti        

SECONDO SET

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:              

2. Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazione o i prodotti mancanti nei riquadri. Indicare la stereochimica quando opportuno.

3. Mostrare le condizioni di reazione, il meccanismo e indicare i prodotti delle seguenti reazioni. Classificare i prodotti come immine o enammine

4. Mettere i seguenti composti in ordine di reattività crescente in una reazione E2 e motivare la scelta: 4-bromocicloes-1-ene, 5-bromo-1,3-cicloesadiene, 3-bromocicloes-1-ene

5. Quale/i dei seguenti alcheni darà l’1-bromo-1,2-dimetilciclopentano come prodotto principale della reazione con HBr?

6.  Analizzare il seguente diagramma di energia libera/coordinata di reazione e rispondere ai seguenti quesiti.    

a) Calcolare il ΔG° approssimativo per la reazione
b) Calcolare l’energia di attivazione per ciascuno stadio della reazione
c) cosa rappresenta B?
d) i prodotti sono più o meno stabili dei reagenti?
e) Il primo stadio della reazione è endoergonico o esoergonico?

7. Metti i seguenti carbocationi in ordine di stabilità crescente:

8. Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e spiegare sinteticamente il perché:



TERZO SET


1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:  

2. Indicare le condizioni ottimali per ottenere ciascuno dei seguenti composti a partire dal (S)-3-metilciclopentene.

         
3. Completare il seguente schema:



4. Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni.

5. Proporre una strategia di sintesi del seguente composto a partire dall’opportuno alogenuro alchilico: (1R, 3S)-3-metilcicloesan-1-olo

6. Scrivere il meccanismo che porta alla formazione del prodotto principale di disidratazione del (1R,3S)-3-metilcicloesan-1-olo

7. Indicare le condizioni di reazione ottimali per ottenere le seguenti trasformazioni:             

8. Mostrare il meccanismo e i prodotti della reazione del ciclopentanone con etanolo in ambiente acido.    

9. Ordina i seguenti composti per reattività crescente in una reazione E2, giustificando la scelta

Calendario appuntamenti della settimana 13-17 Gennaio

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GiornoOraEventoAulaNote
14/0110:00ESERCITAZIONE DI RECUPEROL
15/0110:00INCONTRO PRE-ESAME ORALEL
16/0110:00ESERCITAZIONE DI RECUPEROD1

PROGRAMMI DELLE ESERCITAZIONI DI RECUPERO

14/01: reazioni degli alcheni e reazioni di sostituzione ed eliminazione

16/01: reazioni dei composti carbonilici (oggetto della prova)

NB: la nomenclatura sarà oggetto din un’esercitazione successiva

PROGRAMMA DELL’INCONTRO PRE-ESAME ORALE

  • Reazioni di acidi carbossilici e derivati
  • Reazioni di aldeidi e chetoni, con particolare focus sulle reazioni al carbonio alfa
  • Sintesi multistadio (esempio: training V, ex 3)
  • Chiarimenti su competizione tra reazioni di sostituzione ed eliminazione
  • Chiarimenti su benzene e composti aromatici

Si ricorda che gli studenti prenotati per i primi appelli (fino alla data del 5/02) possono suggerire gli argomenti utilizzando il link ricevuto. Il form si chiuderà domani. Gli argomenti indicati, se non inclusi tra quelli elencati in alto, saranno aggiunti al programma.

LA PARTECIPAZIONE ALLE ESERCITAZIONI DI RECUPERO E ALL’INCONTRO PRE-ESAME ORALE è APERTA A TUTTI GLI STUDENTI (inclusi gli studenti che non hanno seguito il corso e/o devono fare la prova intera).

Esercitiamoci per la prova scritta (VII)

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Suggerimento: per poter usare questi set di esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 2 ore per ciascun set.

PRIMO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) 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

3) Calcolare il numero massimo di stereoisomeri possibili per la seguente struttura. Scriverne uno a scelta e determinare la configurazione assoluta dei carboni chirali

4) In basso è riportata la struttura del dolcificante aspartame:                                                                  

I) Oltre al fenile, sono presenti altri 4 gruppi funzionali: cerchiare ogni gruppo funzionale ed identificarlo come nell’esempio in alto
II) Individuare i carboni chirali ed assegnare a ciascuno di essi la configurazione assoluta.
III) Indicare l’ibridazione dei due atomi di azoto
IV) Dire quale dei due atomi di azoto è più basico e perché

5) Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole (NB: la notazione va riportata vicino ai carboni cui fa riferimento) e dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i composti di ciascuna coppia (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro): 

6) Dire se le strutture riportate a destra sono isomeri conformazionali, isomeri geometrici, isomeri ottici, isomeri costituzionali, o lo strutture identiche rispetto alla seguente struttura a segmenti:                 

            

7)Mostrare come il seguente anione è stabilizzato per risonanza                                                                     

8) Mostrare le condizioni di reazione e il meccanismo della seguente trasformazione (ignorare la stereochimica).                                                                                                                                                           
                     

9) Mostrare il meccanismo e i prodotti della seguente reazione:

                         

10)Indicare le condizioni di reazione per ottenere la seguente trasformazione e dire se i due composti raffigurati sono otticamente attivi                                                                                                                                 

SECONDO SET

    

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) Completare la seguente struttura di Lewis e calcolare la carica formale per tutti gli atomi diversi all’idrogeno:

3) Quali sono la geometria, l’angolo di legame e l’ibridazione previste per il catione metile?

4) Dire qual è la relazione esistente tra i seguenti composti (enantiomeri/diastereoisomeri/ isomeri geometrici/isomeri conformazionali/ stesso composto/isomeri costituzionali/altro)                                                                

5) Disporre i seguenti composti in ordine di basicità decrescente e spiegare sinteticamente il perché:

6) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni.             

            

7) Mostrare le condizioni di reazione, il meccanismo e i prodotti della reazione del ciclopentanone con dimetilammina.

8) L’acido L-aspartico è un amminoacido con R= -CH2COOH.
I valori di pKa dei gruppi ionizzabili sono i seguenti:
pKa α-COOH = 2.09
pKa α-NH3+ = 9.82
pKa COOH in catena laterale = 3.86
a) Scrivere l’amminoacido in proiezione di Fischer al punto isoelettrico
b) Determinare la configurazione assoluta del carbonio chirale
c) Calcolare il punto isoelettrico
d) Scrivere la struttura dell’amminoacido a pH>10 e a pH

TERZO SET

1. Attribuire il nome sistematico IUPAC, comprensivo di stereochimica, alle seguenti molecole:

2. Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole (NB: la notazione va riportata vicino ai carboni cui fa riferimento) e dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i composti di ciascuna coppia (isomeri conformazionali/enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro):

3. Prendendo in considerazione il legame C3-C4 del 2-metilpentano, scrivere la proiezione di Newman del conformero più stabile in assoluto e la struttura a cavalletto del conformero meno stabile in assoluto

4. Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare anche il meccanismo con cui avvengono. Indicare la stereochimica, quando opportuno.

5. Ordina i seguenti composti per reattività crescente in una reazione E2

6. Mostra il meccanismo e i prodotti della seguente reazione:

7. Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazione o i prodotti mancanti nei riquadri. Indicare la stereochimica quando opportuno.

8. Scrivi il dipeptide Ala-Gly sapendo che le catene laterali dei due amminoacidi sono -CH3 e -H, rispettivamente

Esercitiamoci per la prova scritta (VI)

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Suggerimento: per poter usare questi set di esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 2 ore per ciascun set.

PRIMO SET

1. Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) Per lo ione fosfato (PO43-) è possibile scrivere diverse strutture di risonanza. Scrivere la struttura di Lewis che rappresenta una delle strutture che contribuisce maggiormente all’ibrido di risonanza. Calcolare le cariche formali per tutti gli atomi.

3) Per ciascuno dei seguenti composti, scrivi la forma predominante a pH 3; 6; 10; 14
CH3CH2OH (pKa= 15,9)
CH3COOH (pKa= 4,8)
CH3CH2NH3+ (pKa= 11,0)

4) Quella qui riportata è la struttura della vitamina C

a) Individuare il legame singolo C-C più corto.
b) dire quali orbitali molecolari danno luogo al doppio legame C=O e quali orbitali atomici/ibridi sono usati per formare tali orbitali molecolari.
c) individuare gli atomi di carbonio ibridati sp2

6) Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole (NB: la notazione va riportata vicino ai carboni cui fa riferimento) e dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i composti di ciascuna coppia (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro):                     

7) Rispondere alle domande A-D relative ai seguenti composti:

8) Quale alchene sarà il seguente composto come prodotto di una reazione di ozonolisi seguita da trattamento con dimetilsolfuro?                              

9) Proponi un meccanismo per ciascuna delle seguenti reazioni:

                         

10) Scrivere:
a) D-mannosio (il mannosio è l’epimero in 2 del glucosio)
b) L-galattosio (il galattosio è l’epimero in 4 del glucosio)
c) L-idosio (l’idosio è un diastereoisomero del glucosio, che ne differisce per la configurazione al C-2, C-3 e C-4)
d) il D-fruttosio (il fruttosio è un chetoso che presenta, ai carboni chirali che restano tali, le stesse configurazioni assolute del glucosio)ile avere più strutture di risonanza, scegliere una di quelle che contribuiscono di più all’ibrido di risonanza                          

    

SECONDO SET

1) Attribuire il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

2) Disegnare l’acido (1S,3S)-3-benzilcicloesancarbossilico                                       

3) Proporre formule di struttura per le molecole aventi le seguenti caratteristiche:
a) due atomi di carbonio ibridati sp2 e due atomi di carbonio ibridati sp3
b) quattro atomi di carbonio tutti ibridati sp2
c) due atomi di carbonio ibridati sp, e due atomi di carbonio ibridati sp2

4) Gli orbitali molecolari di antilegame sono prodotti da:
a) interazione costruttiva (in fase) degli orbitali atomici
b) interazione distruttiva (fasi opposte) degli orbitali atomici
c) la sovrapposizione degli orbitali atomici di due ioni negativi
d) tutte le precedenti
e) nessuna delle precedenti


5) Ordina i seguenti composti per acidità crescente e motivare la scelta

6) Disporre i seguenti composti in ordine di basicità decrescente (dal più basico al meno basico) e spiegare sinteticamente il perché

7) a. Individuare gli idrogeni più acidi in ciascuno dei seguenti composti. b. ordinare i seguenti composti in ordine di acidità crescente
a) 3-ossobutanoato di metile
b) acetone (=propanone)
c) 2,4-pentandione
d) etanoato di metile                                                  

8) Cerchiare quella che, tra le seguenti, è la conformazione più stabile del 2-metilpentano e spiegare quali sono i fattori che la rendono tale:                      

9) Stabilire le configurazioni assolute dei carboni chirali presenti nelle seguenti molecole (NB: la notazione va riportata vicino ai carboni cui fa riferimento) e dire qual è la relazione stereochimica esistente tra i composti di ciascuna coppia (enantiomeri/diastereoisomeri/stesso composto/altro): 

10) Scrivere il meccanismo e i prodotti delle seguenti reazioni  

11. Fai un esempio di ione aromatico

TERZO SET

1 Rispondi alle domande sulla seguente molecola:     

a) Quante coppie solitarie sono presenti sul bromo e quali orbitali occupano? ___________________
b) Quanti carboni ibridati sp3 sono presenti? ________________________________________
c) Indicare con una freccia sulla figura il legame singolo carbonio-carbonio più corto.

2) Quali sono la geometria, l’angolo di legame e l’ibridazione previste per il radicale metile?                                              

3) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità decrescente (dal più acido al meno acido) e spiegare sinteticamente il perché:                                 

   
4) Disegnare il composto di formula molecolare C5H9Br che contenga 2 carboni chirali. Disegnare e attribuire il nome IUPAC a tutti i possibili stereoisomeri.


5) Attribuire la configurazione assoluta a tutti i carboni chirali e individuare la relazione stereochimica esistente tra le seguenti strutture:


6) 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.            

7) Disponi i seguenti composti in ordine di calore di idrogenazione decrescente

8) Partendo dall’opportuno alchene, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi del seguente composto. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.   

 

9) Mostrare i prodotti ottenuti a partire dai seguenti composti posti in presenza di tracce di acido                                      

10) Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti:

                                                                 

         

          

Cosa fare se si riscontrano difficoltà o se si hanno dubbi:
-rivedere gli argomenti problematici (NB: non si possono risolvere gli esercizi senza aver studiato la teoria, per cui sarà necessario studiare e approfondire l’argomento ed eventualmente-successivamente-esercitarsi ulterioremente utilizzando sia gli esercizi del libro sia quelli presenti su questo blog).
-contattare il docente: è possibile sia chiedere spiegazioni, sia fare ricevimento (anche in gruppo) o organizzare esercitazioni dedicate

Incontro pre-esame orale di gennaio ed esercitazioni di recupero

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Gli studenti regolarmente prenotati per la prova di recupero e coloro che sono prenotati per l’esame orale entro il 5/02 hanno ricevuto, via mail (indirizzo email istituzionale), dei link per i questionari da compilare nel caso siano interessati agli incontri in oggetto.

Entrambi i form si chiuderanno sabato 11 Gennaio

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