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Calendario aggiornato Laboratorio di Chimica Organica-seconda e terza esercitazione

Si dà seguito all’avviso precedentemente condiviso, comunicando la modifica del calendario della seconda esercitazione di laboratorio: fate attenzione, perchè con l’eccezione del primo turno, che farà laboratorio domani, sono previste modifiche per tutti gli altri. In particolare, il secondo turno è spostato a martedì prossimo alle 16:00; il terzo turno resta fissato per martedì prossimo, ma anticipa di mezz’ora l’inizio dell’esercitazione; il quarto turno è spostato al 9 dicembre alle 9:30.

Contestualmente, vi comunico anche le date relative alla terza esercitazione (dettagliate nel seguente calendario):

Nomenclatura IUPAC: aggiornamenti relativi agli alchini e a composti che contengono più legami multipli

L’ultimo aggiornamento delle regole di nomenclatura IUPAC* prevede delle variazioni in relazione alla nomenclatura degli alchini rispetto alle regole antecedenti, con particolare riferimento a quella che è la determinazione della catena principale.

Se il triplo legame (o se in generale i legami multipli) è contenuto nella catena più lunga, restano valide le regole presenti sul libro. Se, invece, esiste una catena più lunga che non è quella che contiene il triplo legame, bisogna fare attenzione.
A differenza di quanto accadeva con le regole precedenti, ora la lunghezza della catena è più importante rispetto alla presenza del triplo legame (per cui al punto 3 pag. 292 il terzo esempio non segue le regole aggiornate).

Ad esempio, il composto che segue, si chiama 4-etinilnonano: la catena più lunga è a 9 atomi di carbonio e non contiene il triplo legame. La porzione della molecola che contiene il triplo legame è dunque un sostituente, per il quale si usa il suffisso “-inil” (per indicare con “-in-” anche la presenza del triplo legame).

Quando necessario (cioè per sostituenti lunghi più di 2 atomi di carbonio) è necessario indicare anche la posizione del triplo legame, come nell’esempio seguente:

Se sono, invece, presenti due catene della stessa lunghezza, la catena principale sarà quella che contiene il triplo legame (e si deve quindi numerare la catena in modo da dare il numero più basso al primo carbonio sp). Esempio:

Si sceglie la catena che contiene il triplo legame anche quando, a parità di lunghezza, la catena satura è anche più sostituita (come già osservato nel caso della presenza di un doppio legame).

Se però una catena contiene il doppio e l’altra il triplo legame, a parità di lunghezza si sceglie come catena principale quella che contiene il doppio legame**:

Se ci sono più catene della stessa lunghezza con legami multipli, si sceglie quella che contiene più legami multipli.

Di seguito sono mostrate le 5 catene della stessa lunghezza utilizzando colori diversi. Quella da scegliere è quella riportata in rosso (3 legami multipli vs. 1 e 2)


Si ricorda, infine, che in base all’ultimo aggiornamento IUPAC, il ciclo ha la precedenza sulle catene lineari (se non sono presenti gruppi funzionali). I legami multipli non modificano quest’ordine di priorità, per cui tutti i composti indicati sotto sono dei cicloesani sostituiti ai fini della nomenclatura (vedi i nomi indicati):

*https://iupac.org/what-we-do/books/bluebook/

** Ricordiamo che se il doppio e il triplo legame sono presenti entrambi nella catena principale, restano valide le regole riportate sul libro: la catena va numerata in modo da dare il numero più basso possibile al primo legame multiplo che si incontra (sia esso il doppio o il triplo legame). Solo in caso di “parità”, il doppio legame avrà la precedenza rispetto al triplo, per cui si dovrà numerare nella direzione che dà il numero più basso possibile al primo carbonio sp2 che si incontra. Vedi esempi che seguono

Consigli utili allo svolgimento degli esercizi relativi alle reazioni degli alcheni e materiale didattico integrativo

Quando è necessario prevedere il meccanismo e il/i prodotti principali di una reazione dobbiamo porre attenzione, dove appropriato, alla regioselettività, stereoselettività e stereospecificità della reazione stessa. È dunque chiaro che lo studio preliminare dei meccanismi di reazione è essenziale. Nel rivedere tali meccanismi, provare a razionalizzare ogni passaggio in termini di reazione del nucleofilo con l’elettrofilo.

Nel descrivere il meccanismo di reazione, è importante fare un uso corretto delle frecce ricurve, per mostrare il movimento degli elettroni, e delle frecce adatte ad indicare il passaggio da uno stadio all’altro della reazione. Prestare, inoltre, attenzione alla presenza di eventuali atomi carichi positivamente o negativamente.

Per reazioni che prevedono la formazione di un intermedio carbocationico, fare sempre attenzione alla possibilità di trasposizioni che possano portare alla formazione di un carbocatione più stabile.

Seguire l’aspetto stereochimico delle reazioni

Per le reazioni stereospecifiche* (e, di conseguenza, stereoselettive), è necessario seguire la stereochimica della reazione utilizzando le opportune rappresentazioni grafiche (per i composti a catena aperta, usare strutture a cavalletto o formule prospettiche).
Di seguito, due esempi.

Nel primo, facciamo reagire il (2E)-3-metil-2-pentene con Br2 in H2O. Mostriamo la stereochimica della reazione utilizzando le formule prospettiche.

Ricordiamo che il doppio legame è planare (i due carboni sp2 e gli atomi ad essi direttamente legati giacciono tutti in un piano); nell’immagine che segue, troverete i sostituenti legati ai carboni sp2 su cuneo pieno o su cuneo tratteggiato. Questo indica che stiamo immaginando che il piano su cui si trovano tutti i legami dei due carboni ibridati sp2 non è quello sello schermo (o del foglio), ma quello ad esso perpendicolare.

Gli elettroni π (pi-greco) potranno dare l’attacco all’elettrofilo sia al di sopra sia al di sotto del piano. Nell’immagine seguente è mostrato l’attacco verso l’alto. Si formerà quindi lo ione bromonio ciclico che subirà l’attacco del nucleofilo sul carbonio più sostituito. Questo attacco avviene in anti. Si formerà, quindi, un unico stereoisomero. (NB: per una descrizione dettagliata del meccanismo si rimanda al libro).

Da questa reazione stereospecifica (e quindi anche stereoselettiva) otterremo anche l’enantiomero del prodotto appena formato. Questo deriva dalla formazione dello ione bromonio sulla faccia inferiore del piano definito dai due carboni sp2.

NB: il prodotto ottenuto a seguito dell’attacco dell’acqua su questo ione bromonio avrà configurazione (2S,3R)

È possibile mostrare la stereochimica della reazione anche utilizzando le rappresentazioni a cavalletto.
A titolo di esempio, facciamo avvenire la reazione sull’alchene (2Z)-3-metil-2-pentene (ci aspettiamo, dunque, la formazione di due composti che saranno tra loro enantiomeri, e saranno diastereoisomeri dei prodotti della reazione precedente).
Per usare le strutture a cavalletto, riportiamo il doppio legame come mostrato di seguito (attenzione a rispettare la geometria del doppio legame!). Anche in questo caso, per attacco da parte degli elettroni π all’elettrofilo da sopra o da sotto al piano di formano due ioni bromonio. Qui è mostrato l’attacco verso il basso che porterà alla sintesi dello stereoisomero mostrato.

Per definire la stereochimica è consigliabile riportare la struttura su una proiezione di Fischer (ricordandosi di eclissarla prima di farlo).

A seguito della formazione dell’altro ione bromonio (che deriva dall’attacco al di sopra del piano), si otterrà l’enantiomero del composto qui ottenuto.

NB: avendo familiarità con le varie rappresentazioni delle molecole organiche, è possibile passare agevolmente dall’una all’altra. A questo punto potremmo, ad esempio, scrivere questo composto usando una struttura a segmenti.

La tabella 6.1 del libro può essere utile per verificare se la stereochimica della reazione è stata determinata correttamente

*Tutte le reazioni stereospecifiche sono anche stereoselettive (mentre non è sempre vero il contrario)


Analisi retrosintetica

Se per le reazioni stereospecifiche è necessario effettuare un’analisi retrosintetica (analisi necessaria per capire quale è l’alchene di partenza), è essenziale tener conto proprio della stereochimica con cui procede la reazione. È quindi fondamentale capire da quale alchene partire: per farlo, bisogna aver ben chiaro se la reazione prevede una stereochimica sin o anti.

Vediamo che succede se la reazione procede con stereochimica anti


ES.1: 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.

Si tratta di una reazione di un alchene (3-metil-2-pentene) con bromo in metanolo. Poichè questa è una reazione stereospecifica, è ESSENZIALE capire da quale isomero (E o Z) dell’alchene bisogna partire per ottenere il prodotto desiderato. Dal momento che questa reazione è anche stereoselettiva, determiniamo le configurazioni assolute dei carboni chirali, sapendo che in questo caso otterremo anche l’enantiomero.

Per capire da quale alchene dobbiamo partire, trasformiamo questa proiezione di Fischer in una rappresentazione a cavalletto, sapendo che i sostituenti sulla linea verticale si trovano lontani dall’osservatore, mentre quelli sulla linea orizzontale sono rivolti verso l’osservatore:

L’addizione di bromo in metanolo procede con stereochimica anti; questo significa che Br e OMe devono trovarsi da parte opposta. Ruotiamo dunque la rappresentazione a cavalletto lungo il legame C2-C3 in modo da evidenziare quanto appena detto (dobbiamo ottenere il conformero sfalsato qui mostrato):

L’alchene di partenza è dunque (2Z)-3-metil-2-pentene (se la struttura a cavalletto è orientata come sopra mostrato e i sostituenti sono correttamente posizionati, basta a questo punto “eliminare” i due sostituenti e “aggiungere” il doppio legame come mostrato in figura).

Il seguente video può essere utile per visualizzare l’attacco in anti:


Vediamo che succede se la reazione procede con stereochimica sin


ES. 2:  Da quale 2,3,4-trimetil-3-esene è possibile ottenere il seguente prodotto di idrogenazione catalitica?

L’idrogenazione catalitica porta all’addizione di un idrogeno a ciascun carbonio sp2 e procede con stereochimica sin.
La reazione è stereospecifica. Per capire da quale alchene dobbiamo partire, trasformiamo la proiezione di Fischer in una rappresentazione a cavalletto

L’addizione avviene con stereochimica sin; questo significa che i due H devono trovarsi dallo stesso lato. Ruotiamo dunque la rappresentazione a cavalletto lungo il legame C3-C4 in modo da evidenziare quanto appena detto (dobbiamo ottenere il conformero eclissato qui mostrato):

L’alchene di partenza è dunque (3Z)-2,3,4-trimetil-3-esene (se la struttura a cavalletto è orientata come sopra e i sostituenti sono correttamente posizionati, per definire l’alchene di partenza, basta a questo punto “eliminare” i due atomi di idrogeno e “aggiungere” il doppio legame come mostrato in figura). Da questo alchene, per idrogenazione catalitica, otterremo anche l’enantiomero del composto iniziale.

NB: in molti esercizi, una volta individuato l’alchene di partenza, viene poi richiesto di mostrare anche il meccanismo che porta alla formazione dei prodotti oppure viene chiesto di indicare eventuali altri prodotti (LEGGERE SEMPRE BENE LA TRACCIA).


Schemi riassuntivi e materiale didattico integrativo

Qui è possibile scaricare una tabella riassuntiva delle reazioni degli alcheni che può integrare lo schema che trovate sul libro alla fine del capitolo dedicato proprio a queste reazioni.

NB: per gli aspetti regiochimici delle reazioni per cui le informazioni non sono presenti nella tabella, far riferimento al testo e agli appunti delle lezioni (in quanto l’argomento richiede una trattazione più dettagliata; ad es.: la reazione che porta alla sintesi di aloidrine dà una regioselettività Markovnikov che è possibile capire analizzando il meccanismo della reazione).

Al link seguente (cliccare su “Learn more”) è possibile scaricare un secondo schema riassuntivo sulle reazioni degli alcheni studiate. Sono inoltre riportati, nello stesso file, alcuni approfondimenti relativi sia alle trasposizioni, sia agli orbitali coinvolti in alcune delle reazioni in questione:


Infine, qui è possibile scaricare materiale relativo alla reazione di ossimercuriazione-riduzione (che vedremo nel corso della lezione di marteddì 18/11).

Nel corso della reazione, si forma uno ione mercurinio a ponte come intermedio, che viene, a sua volta, attaccato dall’acqua. Questo stadio avviene con stereoselettività anti. In un secondo stadio, viene aggiunto NaBH4, ottenendo così il prodotto di riduzione. Questo passaggio rimescola la stereochimica, per cui il processo complessivo è un misto di addizione sin e anti.

Calendario Laboratorio di Chimica Organica-seconda esperienza

La lezione teorica a frequenza OBBLIGATORIA in preparazione al secondo turno di laboratorio si terrà lunedì 24/11 alle ore 10:00.

Qui sotto è riportato il calendario della II esperienza.

I turni sono quelli definiti nel corso della prima esperienza. Eventuali cambi effettuati dovranno essere rispettati (ammenochè altre variazioni non siano strettamente necessarie).

Prima di effettuare la seconda esperienza di laboratorio, tutti dovranno completare la relazione con la sezione relativa a risultati, discussione e conclusione come riportato nel materiale precedentemente condiviso.

Inoltre, dovranno anche compilare la scheda pre-lab secondo quanto riportato sempre nel materiale già condiviso con voi (ma evidentemente ignorato da qualcuno).

In assenza delle sezioni elencate sopra, non sarà possibile accedere al laboratorio.

CALENDARIO SECONDA ESERCITAZIONE

Alcheni

Esercizio n. 1

Assegnare i nomi IUPAC ai seguenti alcheni

Esercizio n. 2

Scrivere le formule di struttura dei seguenti composti:

  • 1-metilciclobutene
  • 3-metilciclopentene
  • 2,3-dimetil-2-pentene
  • trans-2-esene
  • cis-3-eptene
  • ciclopropiletene
  • 3-ciclopentil-1-pentene
  • isobutilene
  • 3,3,3-tricloropropene

Esercizio n. 3

Scrivere le formule di struttura dei seguenti alcheni

  • cis-3-ottene                                                    
  • 1,3-dimetilcicloesene
  • trans-2 esene                                                  
  • 3,4-dimetilciclopentene
  • 2,4-dimetil-2-pentene                                     
  • vinilciclopentano
  • (2E)-1-cloro-2-pentene                                  
  • 1,2-diclorocicloesene
  • 4,5-dibromo-2-pentene                                   
  • (2E,4R)-1,4-dicloro-2-pentene
  • bromuro di vinile                                           
  • (2Z,4R)-4-metil-2-esene
  • cloruro di allile                                              
  • (2E,4S)-4-cloro-2-pentene

Esercizio n. 4

Scrivere tutti i possibili stereoisomeri per ciascuna delle seguenti strutture:

  • 3-cloro-1-butene                                       
  • 3-cloro-1-metilciclopentene
  • 4-cloro-2-pentene                                     
  • 3-cloro-2-etil-1-metilciclopentene
  • 4-cloro-2-metil-2-pentene                          
  • 3-cloro-1,2-dimetilciclopentene
  • 1,5-dicloro-3,4-dietil-3-esen                       
  • 4-cloro-1,2-dimetilciclopentene
  • 1-bromo-6-cloro-3,4-dietil-3-esene             
  • 3,5-dimetilciclopentene
  • 1-cloro-2-metil-1-butene                           
  • 3-metilciclobutenemetilciclopentene
  • 3,4-dimetilciclobutene

Esercizio n. 5

Scrivere i prodotti della reazione dei seguenti alcheni con acido bromidrico

  • 2-metil-1-butene                                       
  • 2-clorometil-1-butene
  • 2-trifluorometil-1-butene                          
  • 2-cloro-1-butene
  • (2E)-3-metil-2-pentene                                
  • (1E)-1-cloro-2-metil-1-butene
  • (3Z)-1-cloro-4-metil-3-esene                        
  • (3Z,6R)-6-cloro-3-metil-3-eptene
  • (3R)-1,3-dimetilciclopentene                      
  • (4S)-1,4-dimetilciclopentene
  • (3Z,6S)-6-bromo-4-isopropil-3-metil-3-eptene

Esercizio n. 6

Spiegare perché ciascuno dei seguenti nomi è scorretto:

  • 2-metilciclopentene                            
  • 2-metil-cis-3-pentene
  • trans-1-butene                                   
  • 1-bromoisobutilene
  • 2-clorociclopentene                            
  • (E)-3-etil-3-pentene
  • trans-pent-2-en-4-olo                                  
  • (Z)-3-isopropil-3-eptene

Esercizio n. 7

Nominare ciascuno dei seguenti composti. Peri i composti che formano stereoisomeri, usare la nomenclatura E,  Z ed R, S.

Calendario e turni Laboratorio di Chimica Organica-prima esperienza

Prima di prendere visione dei turni e del calendario di laboratorio, tutti gli studenti sono invitati a leggere attentamente il seguente post:

Il laboratorio è riservato agli studenti iscritti al secondo anno in corso.

Si ricorda che il laboratorio non è una dimostrazione: ciascuno studente dovrà operare in maniera autonoma, seguendo le indicazioni del docente e dei tutor. Per far sì che questo sia possibile e si svolga in sicurezza è necessario che lo studente conosca nei dettagli l’esperienza di laboratorio e ne comprenda a fondo le basi teoriche. Per questo è fondamentale studiare il materiale necessario e prendere visione delle indicazioni preliminari. Inoltre, gli studenti che non seguono regolarmente il corso dovranno studiare tutti gli argomenti che sono necessari alla comprensione delle attività svolte. Coloro che dimostreranno di non conoscere le basi teoriche per poter affrontare il laboratorio, non potranno eseguire le operazioni necessarie e dovranno abbandonare il laboratorio. Si ricorda che la frequenza al laboratorio e la consegna delle relazioni sono requisiti necessari per essere ammessi all’esame orale* (vedere Syllabus per i dettagli).


Ogni studente deve portare con sé:

  • un camice (ignifugo e antiacido),
  • un quaderno di laboratorio (formato A4 a quadretti),
  • penna, matita e righello.

Prima di accedere al laboratorio, ogni studente deve studiare la dispensa e gli argomenti teorici trattati nella lezione teorica che precede sempre ogni esercitazione pratica. Lo studente deve, inoltre, compilare una scheda pre-lab (sul quaderno di laboratorio).

La scheda pre-lab deve contenere:

  • Data: giorno/mese/anno
  • Titolo: deve evidenziare in modo sintetico ed efficace l’oggetto dell’esperienza.
  • Introduzione: presentazione del lavoro, con indicazione dell’obiettivo dell’esperienza. Può includere riferimenti a ricerche precedenti, informazioni teoriche e/o elementi utili a contestualizzare lo studio.
  • Equazione chimica bilanciata (se possibile): scrivere la reazione e la relativa stechiometria.
  • Materiali e metodi: testo descrittivo che illustri, con linguaggio tecnico appropriato, le modalità operative. Se opportuno, è possibile aggiungere schemi che riassumano visivamente l’iter sperimentale.
  • Tabella dei reagenti: riportare in tabella i dati necessari all’esecuzione della reazione, tra cui:
    • nome dei reagenti iniziali,
    • dati fisici (punto di fusione p.f. °C, punto di ebollizione p.e. °C/torr, densità g/mL),
    • quantità utilizzate (grammi, millilitri, moli).
  • Resa teorica (dove richiesto): calcolare la quantità di prodotto attesa sulla base della conversione quantitativa del reagente limitante (quello in difetto). Riportare i calcoli eseguiti.
  • Meccanismo (dove possibile): rappresentare il meccanismo della reazione, evidenziando gli eventuali intermedi.
  • Procedura: elencare in punti (SINTETICI) le fasi sperimentali e fornire la lista della vetreria e delle apparecchiature necessarie.

Nota bene:
Non è necessario – né consentito – copiare nel quaderno il testo della dispensa dell’esperienza. Per comodità, è possibile incollare la dispensa nel quaderno, nelle pagine precedenti la scheda pre-lab.

Le schede saranno controllate dal docente durante l’esercitazione.

Tutti i dati e le osservazioni fatte nel corso dell’esperienza devono essere riportate a penna sul quaderno di laboratorio.

Prima dell’esperienza successiva sarà necessario redigere una relazione sull’esperienza effettuata.

Informazioni dettagliate sul quaderno di laboratorio, scheda prelab, e sulla relazione possono essere scaricate al seguente link: https://drive.proton.me/urls/EM614857SW#eI6x1vzik8yJ


Cambi di turno sono possibili nei seguenti termini: lo studente (o il gruppo di studenti) che intenda cambiare turno deve trovare la persona disposta a fare il cambio e me lo dovrà comunicare il giorno stesso in cui si terrà la prima esperienza di laboratorio. Una volta effettuato il cambio di turno, non sarà possibile effettuare ulteriori modifiche.

*fanno eccezione gli studenti iscritti al seconda anno in corso nell’a.a. 2020/2021

CALENDARIO PRIMA ESERCITAZIONE

TURNI di LABORATORIO

CONCETTI IMPORTANTI 5: COME RAPPRESENTARE GLI STEREOISOMERI

PROIEZIONI DI NEWMAN, A CAVALLETTO E DI FISCHER

In chimica la proiezione (o formula proiettiva) è un modo di rappresentazione bidimensionale della struttura tridimensionale di una molecola. Riveste una notevole importanza per quanto riguarda la rappresentazione degli isomeri.

Nelle formule prospettiche, due dei legami del carbonio asimmetrico sono disegnati come segmenti che giacciono sul piano del foglio, un terzo come un cuneo pieno, che rappresenta un legame che viene avanti fuori dal piano, verso l’osservatore e il quarto legame viene disegnato come un cuneo tratteggiato che rappresenta un legame che si estende dietro al piano, lontano dall’osservatore.

I legami C-Me e C-Et giacciono nel piano; il legame C-Cl punta in avanti, fuori dal piano, verso l’osservatore; il legame C-H affonda nel piano, lontano dall’osservatore.

Nelle proiezioni di  Fischer le linee orizzontali rappresentano dei legami che emergono dal piano del foglio, mentre quelle verticali indicano legami che affondano sotto il piano del foglio. Per trasformare una formula prospettica in una proiezione di Fischer, bisogna osservare la molecola in modo che due gruppi legati al carbonio chirale siano rivolti verso l’osservatore lungo una linea orizzontale, mentre gli altri due siano rivolti lontano dall’osservatore lungo una linea verticale.

Per una data formula prospettica è possibile scrivere diverse proiezioni di Fischer, cambiando il punto di osservazione. Attenzione a guardare sempre la struttura in modo da avere due gruppi verso l’osservatore lungo una linea orizzontale.

La proiezione di Newman è un metodo utilizzato per la rappresentazione grafica di una struttura molecolare che consiste in una proiezione frontale lungo l’asse di un certo legame C-C. Il carbonio anteriore viene rappresentato come un punto (il punto in cui si incontrano i tre legami), mentre il carbonio posteriore è rappresentato da un cerchio, sono indicati parzialmente.

La proiezione di Newman è particolarmente sfruttata nello studio della conformazione dei composti aciclici, in quanto riesce a evidenziare facilmente i diversi conformeri sfalsati o eclissati considerando semplicemente l’effetto della rotazione lungo l’asse di legame in cui è effettuata la proiezione. Graficamente è possibile mettere in relazione in modo chiaro i vari conformeri ottenibili e la loro energia associata, in modo tale da evidenziarne il diverso livello di stabilità.

Le strutture a cavalletto mostrano il legame C-C in modo prospettico.

Molecole con due carboni asimmetrici possono essere rappresentate mediante proiezioni di Newman o strutture a cavalletto:

Per passare dalla struttura a cavalletto alla proiezione di Fischer, dobbiamo ruotare uno dei due carboni della struttura a cavalletto in modo da avere una conformazione eclissata. Questo è essenziale in quanto per poter scrivere una proiezione di Fischer, i sostituenti sulla linea orizzontale devono essere tutti rivolti verso l’osservatore, mentre i sostituenti sulla linea verticale devono essere tutti rivolti lontano dall’osservatore:

Allenamento per la seconda prova intercorso

Esercizio n. 1

Identificare la relazione strutturale esistente tra i due termini di ciascuna delle 4 coppie di composti (enantiomeri, diastereoisomeri, isomeri costituzionali, conformeri, due rappresentazioni dello stesso composto)

Esercizio n. 2

Assegnare la configurazione assoluta (R/S) ai carboni chirali delle seguenti molecole. Trasformare tutte le strutture in proiezioni di Fischer:

Esercizio n. 3

Attribuire le configurazioni R o S a ciascuno dei seguenti composti. Trasformare le strutture tridimensionali in proiezioni di Fischer

Esercizio n. 4

Scrivete almeno tutti i possibili isomeri (compresi gli stereoisomeri) del diclorociclobutano. Per ognuno di essi scrivere il nome IUPAC indicando se sono otticamente attivi.

Esercizio n. 5

Esercizio n. 6

Per ognuna delle seguenti coppie di strutture indicare se i composti sono (a) identici (b) isomeri costituzionali  (c) enantiomeri (d) diastereoisomeri (e) identici e composti meso (f) composti differenti non isomerici

Esercizio n. 7

Rispondere alle seguenti domande relative ad un composto organico di formula bruta C3H4Cl2

  1. Qual è la struttura di un isomero che ammette isomeria cis/trans?
  2. Qual è la struttura di un suo isomero che non ammette isomeria cis/trans?

Esercizio n. 8

Assegnare il nome IUPAC ai seguenti composti

Esercizio n. 9

Assegnare il nome IUPAC (comprensivo si stereochimica) ai seguenti composti

CONCETTI IMPORTANTI 3: ISOMERI CONFIGURAZIONALI (ISOMERIA GEOMETRICA)

ISOMERIA E STEREOISOMERIA:

  1. Isomeri di struttura: composti che presentano la stessa formula molecolare ma diverso ordine di connessione fra gli atomi.
  2. Stereoisomeri: isomeri i cui atomi sono collegati nello stesso ordine, ma presentano diversa disposizione spaziale. Si dividono in:
    1. Isomeri conformazionali: diverse conformazioni dello stesso composto in equilibrio tra loro grazie alla veloce convertibilità (rotazione intorno ad un legame singolo). Non possono essere separati l’uno dall’altro
    1. Isomeri configurazionali: sono degli stereoisomeri che, pur mantenendo la medesima connettività (i collegamenti tra i singoli atomi rimangono i medesimi), possono essere trasformati l’uno nell’altro solo rompendo legami chimici. Sono composti diversi e possono essere separati l’uno dall’altro. Gli isomeri configurazionali si dividono in:
      1. Isomeri geometrici (isomeri cis-trans): composti che non presentano libera rotazione attorno al legame tra i due atomi di carbonio, ognuno dei quali è legato a due gruppi diversi
      1. Isomeri ottici: composti in cui sono presenti degli elementi stereogenici, cioè elementi a causa dei quali la molecola ammette due isomeri che sono uno la forma speculare non sovrapponibile dell’altro.

ISOMERI GEOMETRICI

  • Pochè la rotazione attorno ai legami di un composto ciclico è impedita, i composti ciclici disostituiti possono presentare gli isomeri cis-trans.
  • L’isomero cis ha due sostituenti dallo stesso lato dell’anello; l’isomero trans ha i sostituenti su lati opposti.
  • Se in un cicloesano disostituito un conformero a sedia ha entrambi i gruppi in posizione equatoriale e l’altro entrambi i gruppi in posizione assiale, il conformero più stabile è quello con entrambi i gruppi in posizione equatoriale
  • Se in un cicloesano disostituito i due conformeri a sedia hanno entrambi un gruppo in posizione equatoriale e l’altro in posizione assiale, il conformero più stabile è quello con il gruppo più ingombrante in posizione equatoriale

Le quantità relative dei due conformeri a sedia dipendono dai sostituenti.

Un sostituente con dimensioni più grandi avrà una preferenza maggiore per la posizione equatoriale poiché avrà interazioni 1,3-diassiali più forti con gli idrogeni 1,3-diassiali.

Disegna il seguente cicloesano in conformazione a sedia.

Stabilisci quale conformero ha più bassa energia; discuti delle interazioni steriche tra i gruppi presenti anche rappresentando i due conformeri mediante proiezioni di Newman.

  • Poiché la rotazione intorno ad un doppio legame è impedita, un alchene può presentare gli isomeri cis-trans.
  • L’isomero cis ha gli idrogeni sullo stesso lato del doppio legame; l’isomero trans ha gli idrogeni su lati opposti del doppio legame.
  • Le lettere Z ed E indicano la configurazione di un doppio legame
  • L’isomero Z ha i sostituenti ad alta priorità (regole CIP) sullo stesso lato del doppio legame; l’isomero E ha i sostituenti ad alta priorità sui lati opposti del doppio legame.

Concetti importanti 1: Acidi e basi

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

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 pKa: L’acido che ha il valore di pKa 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
  • Quando gli acidi hanno protoni legati ad atomi di dimensioni simili, l’acido più forte è costituito da quello con il protone legato all’atomo più elettornegativo.

  • L’elettronegatività di un atomo dipende dalla sua ibridazione; l’acido più forte è quello il cui protone è legato all’atomo più elettronegativo
  • Quando compariamo due acidi con i protoni legati ad atomi di differenti dimensioni, l’acido più fote risulterà quello nikl cui protone è legato all’atomo più grande
  • La sostituzione di un idrogeno con un sostituente elettronegativo, che attira versi di sé gli elettroni di legame, aumenta la forza dell’acido.
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