Chimica Organica-DiSTABiF

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) Individuare quali (sono possibili più opzioni) tra le strutture mostrate in basso corrispondo alla struttura del seguente composto:

3) Quali tra i composti a-d dell’esercizio precedente ruotano il piano della luce polarizzata

4) Dire quali dei seguenti è il corretto ordine di punto di ebollizione crescente per i composti indicati:

5) Descrivi ibridazione, geometria e angolo di legame per gli atomi indicati da freccia nella seguente struttura:

6) Qual è tra i seguenti il conformero più stabile del 3-metil-1-butanolo?

7) Il pKa di un idrogeno legato ad un carbonio ibridato sp³ è >60, mentre quello di un H legato ad un C ibridato sp³ in alfa ad un gruppo aldeidico è intorno a 16. Spiegare brevemente perchè

8) Il prodotto principale della reazione di idratazione acido catalizzata del seguente composto è diverso rispetto al prodotto principale della reazione di ossimercuriazione/riduzione. Mostrare il meccanismo delle due reazioni, mettendo in evidenza i fattori che determinano la formazione di due prodotti diversi.

9) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazione o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica quando opportuno.

10) Il pI della leucina (R = 2-metilpropile) è 6,01. Scrivere l’amminoacido a pH = 4,75; pH = 6,01; pH = 8,00.

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SECONDO SET

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

2. Indicare se le seguenti coppie di strutture sono enantiomeri, diastereoisomeri, isomeri strutturalio composti identici.

3. Elencare i seguenti idrogeni in ordine di acidità crescente (dal valore più basso a quello più alto) e motivare la scelta

4) Disegnare il conformero a sedia più stabile del trans-1-isopropil-4-metilcicloesano. Spiegare brevemente i fattori che rendono questo conformero più stabile rispetto a quello che si ottiene effettuando l’inversione della sedia

5) Quali dei seguenti carbocationi non possono andare incontro a riarrangiamento? (Sono possibili più opzioni)

6) Illustrare, mediante l’uso delle frecce ricurve, il movimento degli elettroni delocalizzati e indicare con una X quale delle due strutture di risonanza ha minore energia.

7) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazione o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica quando opportuno.rivere i prodotti delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno

8) Mostrare il meccanismo e il prodotto della seguente reazione

9) Scrivere l’epimero in 2 dell’ L-glucosio in struttura lineare e in proiezione di Haworth

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TERZO SET

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

2. Scrivere e attribuire il nome IUPAC al composto di formula C₆H₁₀ che possiede due carboni terziari e quattro carboni secondari.

3. Quale delle seguenti strutture corrisponde al (2S,3S)-2-bromo-3-cloroesano?

4) Quali dei seguenti composti è otticamente attivo? NB: è possibile scegliere più opzioni

a) (2S,3S)-2,3-diclorobutano

b) (2S,3R)-2,3-dicloropentano

c) (2S,3R)-2,3-diclorobutano

d) (1S,2S)-1,2-diclorociclopentano

5) Nella seguente figura, alcuni dei legami sono indicati da freccia e da una lettera.

1) Etichettare i legami a-d come singoli, doppi o tripli;
2) indicare il tipo di orbitale/i molecolare/i;
3) dire quali orbitali atomici sono coinvolti nella formazione del legame.
4) Considerando tutti i legami singoli della molecola (ed escludendo i legami C-H) qual è il legame più corto?

6) Che cosa rappresentano (a), (b) e (c) nel seguente diagramma di energia?

7) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e giustificare la scelta

8) Prevedere i prodotti principali di reazione E2 dei seguenti alogenuri alchilici, rispettivamente con metossido di sodio e con terz-butossido di potassio: a) 1-cloro-1-metil- cicloesano; b) (S)-1-cloro-1-cicloesiletano. 

9)Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni                      

10) Mostrare il meccanismo e i prodotti della reazione del ciclopentanone con etanolo in ambiente acido

11) L’L-mannosio è l’epimero in 2 dell’L-glucosio. Scrivere il beta-L-mannopiranosio

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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

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 argomentii…e a breve altre saranno pubblicate. In ogni caso, 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.

La molecola qui sotto riportata è la stricnina, un alcaloide tossico contenuto nei semi della noce vomica

1. Quali gruppi funzionali sono presenti?
2. Qual è l’ibridazione dei due atomi di azoto? E dei due atomi di ossigeno?
3. Quale atomo di azoto sarà più basico? Spiegare perchè.
4. Individuare i carboni chirali e attribuire ad essi la configurazione assoluta.
5. Quanti steroisomeri sono possibile con questa struttura?
6. In quale/i caso/i un composto, pur avendo carboni chirali, non è otticamente attivo?
7. Uno studente ha sintetizzato il 2-bromo-3-metossibutano a partire dal 2-butene. Il prodotto ottenuto presenta due carboni chirali, ma non ruota il piano della luce polarizzata. Perchè?
8. In riferimento alla domanda precedente, ci saranno differenze a seconda che lo studente parta dall’isomero cis o dal trans-2-butene?
9. E se partisse da (Z)-2-metil-2butene?
10. E da (E)-2-metil-2-butene?
11. Quanti prodotti si formano per ciascuna delle reazioni ai punti 8, 9 e 10?
12. Cosa si intende per reazione stereospecifica?
13. E stereoselettiva?
14. Facciamo reagire l’alchene in 9 con HBr. Quale sarà il prodotto della reazione?
15. L’intermedio della reazione precedente è un carbocatione. Spiegare quali fattori stabilizzano i carbocationi.
16. Spiegare il fenomeno dell’iperconiugazione e fare degli esempi di casi in cui questo fenomeno contribuisce a stabilizzare determinate specie chimiche.
17. Spiegare perchè un carbocatione secondario allilico è più stabile rispetto ad un carbocatione secondario.
18. Gli alogenuri allilici primari e secondari danno reazioni di sostituzione sia con meccanismo S_N1 sia con meccanismo S_N2. Cosa determinerà il fatto che la reazione proceda con un meccanismo piuttosto che con l’altro? Perchè quelli terziari non danno reazioni S_N2?
19. In una reazione S_N2, il nucleofilo dà un attacco da retro per cui si avrà inversione di configurazione al carbonio che subisce l’attacco. Nel caso di una reazione SN1, si formerà un intermedio carbocationico, che quindi dovrebbe portare, in teoria, alla formazione del 50% del prodotto con la stessa configurazione e il 50% del prodotto con configurazione invertita. Invece, si osserva spesso una parziale racemizzazione. Spiegare perchè.
20. Gli alcoli danno reazioni di sostituzione se li facciamo reagire con acidi alogenidrici a caldo. Nel caso della reazione con HCl al fine di velocizzare la reazione è necessario utilizzare un catalizzatore. Quale e perchè?
21. Uno studente vuole sintetizzare il 3,3-dimetilcicloesene a partire dal (S)-2,2-dimetilcicloesanolo e decide quindi di procedere con una reazione di disidratazione acido catalizzata. Ovviamente non riesce ad ottenere il prodotto desiderato. Perchè? In che modo dovrà procedere? Quale sarà invece il prodotto principale della disidratazione acido catalizzata?
22. In che modo è possibile sintetizzare la 3,3-dimetil-1-ciclopentencarbaldeide a partire dall’alchene ottenuto nella reazione precedente?
23. Come è ibridato il carbonio del gruppo aldeidico?
24. Il gruppo aldeidico è uno dei gruppi funzionali presenti nel D-glucosio. Quale altro gruppo funzionale è presente in questo composto?
25. Cosa succede se mettiamo il D-glucosio in una soluzione basica?
26. E in presenza di acido nitrico?
27. Il D-glucosio esiste in soluzione sotto forma di due anomeri che sono in equilibrio tra loro attraverso la forma a catena aperta. All’equilibrio, il beta-D-glucosio sarà circa il doppio rispetto all’alfa glucosio. Questo significa che l’anomero beta è più stabile rispetto all’anomero alfa. Perchè?
28. Cosa si intende per effetto anomerico?
29. I carboidrati svolgono tante funzioni importantissime in biologia. In alcuni casi, essi sono legati ad altre molecole, come nel caso delle glicoproteine (un esempio di glicoproteine sono i determinanti antigenici dei gruppi sanguigni). Le unità che costituiscono le proteine sono gli amminoacidi. Come si chiama il legame che si instaura tra gli amminoacidi? Che tipo di legame è?
30. Il legame di cui si parla in 29 è rappresentato nell’immagine qui sotto. Nonostante il legame tra il C e l’N sia indicato come legame singolo, non c’è libera rotazione intorno a quel legame. Perchè?

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, al seguente composto:

2) Scrivere l'(R)-3-bromo-5-ossoesanale

3) Il composto mostrato in figura è il paclitaxel. Indicare l’ibridazione dei carboni indicati dalle lettere A e B e dai numeri 1,2,3. Ai carboni indicati da numeri, attribuire anche la configurazione assoluta.

4) Disegnare la struttura di Lewis di ciascuna delle seguenti molecole: a) CH3CHO, b) CH3OCH3, c) CH3COO^–, d) H2SO4. Scrivere anche enemtuali strutture di risonanza e indicare le cariche formali quando esse sono diverse da 0.

5) Quale tra il bromoetano e il bromoetene ha il legame C-Br più corto. Spiegare perchè.

6) Come sintetizzeresti il seguente composto mediante condensazione di Claisen?

7) Completare il seguente schema sintetico

8) L’arginina è un amminoacido con un gruppo ionizzabile in catena laterale. I valori di pKa per questo amminoacido sono i seguenti: pKa (COOH)=2,17; pKa (NH2) =9.04, pKa (gruppo in catena laterale)= 12,48. Quale sarà il pI per questo amminoacido?

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SECONDO SET

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

2. Dire quale/i tra i seguenti composti ha uno stereoisomero achirale: a) 1-etil-2-metilciclopentano, b)1,2-dimetilciclopentano, c) 2,3-diclorobutano, d) 2,3-dicloropentano. Disegnare le strutture degli stereoisomeri achirali.

3. Ordina i seguenti composti per acidità crescente e motivare la scelta

4. Quali sono l’ibridazione, la geometria e l’angolo di legame di un carbonio carbanionico? Quale sarà più stabile tra un carbanione primario e uno secondario? Perchè?

5) Quale dei due ioni mostrati di seguito è più stabile? Spiegare perchè

6) A partire dall’opportuno alchene, mostrare il meccanismo di sintesi del seguente composto. Indicare eventuali altri prodotti formati nel corso della reazione

7) Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno

9) Scrivere la struttura di un generico L-amminoacido

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TERZO SET

1. Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, al seguente composto:

2. Scrivere 8 composti che abbiano formula molecolare C₅H₈O, almeno uno dei quali contenga un carbonio chirale.

3. Qual è il numero massimo di stereoisomeri per il seguente composto?

4. 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. c) Discutere dei fattori che giustificano la minore energia potenziale dei conformeri più stabili.

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

6) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e giustificare la scelta

7) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazioni o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica.    

7) Ordina i seguenti composti per reattività crescente in una reazione a) E2  b) SN1                        

8) Mostrare il meccanismo di epimerizzazione e di arrangiamento enediolico catalizzato da base del D-glucosio

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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