Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli"
Assegnare il nome IUPAC ai seguenti composti
1) Acidi carbossilici
2) Cloruri acilici
3) Esteri
4) Ammidi
5) Aldeidi e chetoni
Non è prevista la pubblicazione delle soluzioni degli esercizi di nomenclatura. Chi vuole ricevere le correzioni agli esercizi svolti, può scrivere la soluzione proposta nei commenti al post e riceverà un feedback appena possibile
1) Disegnare la formula di struttura per il prodotto di ogni reazione SN2.
2) Disegnare la formula di struttura per il prodotto di ogni reazione SN1 (se avviene).
3) L’1-cloro-2-butene in acqua dà una miscela di 2-buten-1-olo e 3-buten-2-olo (racemo). Proporre un meccanismo che spieghi la loro formazione.
4) Indicare come si potrebbero sintetizzare i seguenti composti a partire da un alogenuro alchilico e da un nucleofilo.
5) Scrivere il prodotto principale delle seguenti reazioni:
6) Scrivere un meccanismo di reazione che spieghi le seguenti trasformazioni. Motivare la formazione dei prodotti mostrati in a e b come prodotti principali delle reazioni in questione.
7) Scrivere la struttura e il nome IUPAC di tutti i possibili prodotti ottenuti dalla reazione E2 del (3R)-3-bromo-3-metilottano
8) Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni E2 (se avvengono) ed indicare, in caso di formazione di più prodotti, quale sarà quello principale
9) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni:
10) La velocità della seguente reazione è 1000 volte maggiore in DMSO che in metanolo. Spiegare questa differenza di velocità:
11) Scegliere quale membro di ciascuna coppia reagisce più velocemente in una reazione SN1?
a) 1-clorobutano o 2-cloro-2-metilpropano
b) 2-cloro-2-metilpropano o 2-bromo-2-metilpropano
12) Ordinare secondo reattività descrescente in eliminazione E2 i seguenti composti:
13) Quale dei seguenti composti reagirà più velocemente in una E2?
14) Il diastereoisomero A del (+)-2-cloro-3-metilpentano e il diastereoisometo B del (-)-2-cloro-3-metilpentano reagiscono in una reazione E2 quando scaldati in piridina. A darà come prodotti (2E)-3-metil- 2-pentene e (3S)-3-metil-1-pentene; B darà come prodotti (2Z)-3-metil- 2-pentene e (3S)-3-metil-1-pentene.
a) Proporre la struttura di A e B
b) spiegare perchè A converte stereoselettivamente nell’alchene E, e B nell’alchene Z
c) quale alchene è il prodotto maggioritario della reazione?
15) Scrivere il prodotto principale delle seguenti reazioni, specificando il meccanismo più probabile per la sua formazione
16) La reazione del composto mostrato in figura con una base forte, come il metossido di sodio, non produce come prodotti di eliminazione cicloseni sostituiti in quantità apprezzabile. D’altra parte, la solvolisi in metanolo dà una miscela di prodotti, incluso il cicloesene sostituito. Spiegare queste osservazioni.
17) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni:
18) Scrivere i prodotti ottenuti trattando il seguente composto con acido solforico a caldo
19) La disidratazione acido-catalizzata del 2-metilciclopentanolo fornisce tre alcheni: 3-metilciclopentene, 1-metilciclopentene e metilenciclopentano. Proporre un meccanismo che ne spieghi la formazione e dire quale sarà il prodotto principale.
20) Per il 3-bromo-2-butanolo esistono due coppie di enantiomeri [A (R,R) e B (S,S); C (R,S) e D (S,R)], diastereoisomere tra loro. Quando uno tra gli enantiomeri A o B viene trattato con HBr si ottiene solo il 2,3-dibromobutano racemo, senza traccia dell’isomero meso. Quando l’enantiomero C o D viene trattato con HBr si ottiene il 2,3-dibromobutano meso, senza traccia del 2,3-dibromobutano racemo. Giustificare queste osservazioni sperimentali.
21) Disegnare le formule di struttura dei prodotti che si formano per trattamento dei seguenti composti con HI a caldo
22) Mostrare i meccanismi delle reazioni dell’esercizio 21
23) Come potrsti sintetizzare i composti dell’esercizio 21 mediante sintesi di Willliamson? Mostrare condizioni e meccanismo di reazione.
24) Prevedere la struttura del prodotto principale ottenuto nella reazione del 2-etilossirano con ciascuno dei seguenti reagenti:
a) acqua/ambiente acido
b) soluzione acquosa di idrossido di sodio
c) 
25) Completare il seguente schema
26) Mostrare come è possibile ottenere le seguenti trasformazioni (indicare le condizioni di reazione e mostrare il meccanismo). In alcuni casi potrebbero essere necessari più passaggi.
27) Come sintetizzeresti l’1-isobutossi-2-metilpropano utilizzando solo 1-bromo-2-metilpropano come fonte di atomi di carbonio?
Sigle utilizzate
DMF= Dimetilformammide
DMSO= Dimetilsolfossido
THF= tetraidrofurano
Et=etile
Me=metile
t-Bu=terz-butile
Raccomandazioni prima di affrontare questi esercizi:
1) studiare le reazioni in oggetto. Prendere, inoltre, visione del materiale didattico pubblicato.
2) Alla fine del post troverete un link in cui sono riportati alcuni degli esercizi svolti/guidati che possono essere una guida per affrontare anche gli altri esercizi
1) Come è possibile sintetizzare i seguenti alogenuri alchilici a partre da un alcol
2) Scrivere il prodotto o i prodotti principale della disidratazione con acido solforico ad alta temperatura per ciascuno dei seguenti alcoli
3) Scrivere il prodotto o i prodotti delle seguenti reazioni :
4) Completare le seguenti reazioni
5) Scrivere il prodotto o i prodotti delle reazioni dei seguenti epossidi con I) ione idrossido II) acqua in ambiente acido III) ione cianuro (–C≡N).
6) Proporre un meccanismo per le seguenti trasformazioni:
7) Proporre una metodica in più passaggi per la seguente trasformazione (in questo caso, potrebbe essere necessario ricorrere anche a reazioni degli alcheni)
8) Proporre una metodica in più passaggi per la seguente trasformazione
–> ESERCIZI GUIDATI (segui il link)
Raccomandazioni prima di affrontare questi esercizi:
1) studiare le reazioni degli alogenuri alchilici, inclusa la problematica relativa alla competizione tra i meccanismi di reazione e gli effetti del solvente. Prendere, inoltre, visione del materiale didattico pubblicato.
2) Non farsi spaventare dal numero di esercizi e affrontarli in maniera razionale cercando di applicare quanto studiato.
3) Alla fine del post troverete un link in cui sono riportati alcuni degli esercizi svolti/guidati che possono essere una guida per affrontare anche gli altri esercizi
2) Individuare quali alogenuri alchilici dell’esercizio 1 non vanno incontro a sostituzione con meccanismo SN2 e spiegare perchè. Per questi, mostrare il meccanismo SN1, indicando anche le condizioni di reazione.
3) Quali delle seguenti affermazioni sono vere per sostituzioni nucleofile che avvengono con meccanismo SN2 e quali sono vere per sostituzioni nucleofile che avvengono con meccanismo SN1?
a) gli alogenuri terziari reagiscono più velocemente dei secondari;
b) se si usa un substrato otticamente attivo, la configurazione del prodotto è opposta a quella del prodotto di partenza;
c) la velocità della reazione dipende solo dalla concentrazione del substrato;
d) la reazione avviene in un solo stadio;
e) i carbocationi sono intermedi della reazione;
f) la velocità della reazione dipende dalla natura del gruppo uscente;
g) il 2,2-dimetil-1-cloropropano è poco reattivo.
4) Quali delle seguenti affermazioni sono tipiche di un meccanismo SN2:
a) La reazione procede con inversione di configurazione
b) L’ordine di reattività dell’alogenuro alchilico è il seguente: metile (più veloce) > 1° >2° > 3°
c) Possono avvenire riarrangiamenti
d) La velocità di reazione dipende dalla concentrazione del nucleofilo e dell’alogenuro alchilico
e) La reazione è, generalmente, più veloce in solventi polari aprotici
f) la velocità dipende dalla concentrazione del nucleofilo
g) la reazione avviene in uno stadio
h) Si forma un intermedio carbocationico
l) Si ottiene un prodotto in cui l’ibridazione del C che ha reagito è diversa da quella che aveva nel prodotto di partenza.
5) 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.
6) Con riferimento agli alogenuri alchilici dell’esercizio 5, cosa cambierebbe se usassimo lo ione metossido invece del metanolo? E lo ione terz-butossido invece del metossido?
7) Ordina i seguenti composti per reattività crescente in una reazione SN1 :
a) 2-bromobutano
b) 1-bromobutano
c) 2-bromo-2-metilbutano
8) Mettere i seguenti composti in ordine di reattività crescente in una reazione SN1 e motivare la scelta
a) (CH3)3CI, (CH3)3CCl, (CH3)3CF, (CH3)3CBr
b) 2-bromo-2-metilbutano, 3-bromo-3-metil-1-butene, 2-bromobutano
c) 4-bromocicloesene, 5-bromo-1,3-cicloesadiene, 3-bromocicloesene
9) Mettere i seguenti composti in ordine di reattività crescente in una reazione E2 e motivare la scelta
a) 4-bromocicloes-1-ene, 5-bromo-1,3-cicloesadiene, 3-bromocicloes-1-ene
10) Mostrare il meccanismo e scrivere il prodotto principale che si ottiene quando ognuno dei composti dell’esercizio 1 subisce una reazione di eliminazione E2
11) Proporre una strategia di sintesi dei seguenti composti a partire dall’opportuno alogenuro alchilico:
a) (1R, 3S)-3-metilcicloesan-1-olo
b) 1-metil-1-cicloesene
c) pentilidenciclopentano
12) Dire quale composto delle seguenti coppie reagisce più velocemente in una reazione di eliminazione E2 e spiegare perchè:
a) (1R,3S)-1-bromo-3-isopropilcicloesano o (1R,3R)-1-bromo-3-isopropilcicloesano
b) cis-1-bromo-4-isopropilcicloesano o trans-1-bromo-4-isopropilcicloesano
c) (1R,3S,4S)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano o (1R,3S,4R)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano
d) (1R,3S,4S)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano o (1R,3R,4S)-1-bromo-4-isobutil-3-metilcicloesano
13) Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni. Mostrare il meccanismo di reazione. Indicare la stereochimica quando opportuno.
a) (2R)-2-bromo-3-metilbutano + idrossido di sodio
b) (2R)-2-bromo-3-metilbutano + idrossido di sodio a caldo (100°C)
c) (2R)-2-bromo-3-metilbutano + DBN
d) (2R)-2-bromo-3-metilbutano + acetato di sodio
e) 1-bromocicloesano + idrossido di sodio
f) 1-bromocicloesano + t-butossido di potassio
g) 1-bromo-3-metilbutano + t-butossido di potassio
h) 1-bromo-3-metilbutano + idrossido di potassio
i) 1-cloro-1-metilciclopentano + metossido di sodio
l) 1-cloro-1-metilciclopentano + acqua
14) Rappresenta i prodotti delle seguenti reazioni E2, tenendo presente la stereochimica (NB: seguire la stereochimica nel corso della reazione)
a) (2S,3S)-2-bromo-3-metilesano + OH– a caldo
b) (2S,3R)-2-bromo-3-metilesano + OH– a caldo
c) (2R,3R)-2-bromo-3-metilesano + OH– a caldo
d) (2R,3S)-2-bromo-3-metilesano + OH– a caldo
e) (2S,3S)-2-fluoro-3-metilesano + OH– a caldo
15) Partendo dall’opportuno alogenuro alchilico e scegliendo le giuste condizioni di reazione, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi dei seguenti composti. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.
a) 1-metil-1-cicloesene
b) (3R)-3-metil-1-1cicloesene
c) 2-metil-1-pentene
d) 2-metil-2-pentene
e) (2Z)-3-metil-2-pentene
f) (2E)-3-metil-2-pentene
16) Qual è il meccanismo di reazione (SN1, SN2, E1, E2) più probabile nelle seguenti condizioni di reazione? Argomentare la scelta fatta
a) 2-bromopropano + KI in acetone;
b) 2-bromopropano + acetato di sodio in acqua;
c) 2-bromo-2-metilpropano + etanolo;
d) 2-bromo-2-metilpropano+ etanolo, a caldo.
17) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Mostrare il meccanismo di reazione. Indicare la stereochimica quando opportuno. Inoltre, disegnare per ciascuna reazione il diagramma di energia libera/coordinata di reazione (corredato delle strutture degli stati di transizione e degli eventuali intermedi di reazione).
a) (2S)-2-bromo-3-metilpentano + t-butossido di potassio
b) 1-bromo-1-metilcicloesano + acqua
c) 1-bromo-1-metilcicloesano + DBN
d) (2S,3R)-2-bromo-3-metilpentano + idrossido di sodio
e) (2R)-2-fluorobutano + metossido di potassio
f) (clorometil)cicloesano + t-butossido di potassio
g) (1S,2R)-1-cloro-3-metilcicloesano + etossido di potassio
h) (1R,2R)-1-cloro-3-metilcicloesano + etossido di potassio
i) 3-bromo-1-cicloesene + acqua
l) 3-bromo-1-cicloesene + metossido di sodio
18) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni (indicare anche la stereochimica dei prodotti):
19) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni, motivando la risposta
20) Proporre una strategia di sintesi dei seguenti eteri mediante sintesi di Williamson. Per ciascun etere, dire se sono possibili metodi di sintesi alternativi.
–> ESERCIZI GUIDATI (segui il link)
Per chi volesse ragionare ulteriormente sull’esercizio opzionale proposto nella prova di oggi, segue la traccia dell’esercizio in questione.
La reazione del seguente bicicloalchene con bromo porta alla formazione di un trans-dibromuro. Tra i due prodotti che è ipoteticamente possibile formare (a/b), se ne forma solo uno. Specificare quale, giustificando la risposta.
Suggerimento:
Non rispondere in maniera frettolosa, ma tener conto del meccanismo di reazione, facendo attenzione anche ad eventuali vincoli dovuti alla struttura del composto di partenza, degli intermedi di reazione e del prodotto.
Si consiglia anche di rivedere il materiale didattico con voi condiviso
Di seguito troverete 3 set di esercizi che possono essere usati come simulazioni per la prova stessa per capire se ci sono argomenti ancora poco chiari o su cui dovete ancora esercitarvi.
Suggerimento: per poter usare questi esercizi come test di autovalutazione, svolgerli senza l’ausilio di libro/appunti ed impiegando un tempo massimo di 90 minuti per ciascun set.
PRIMO SET
1. Analizzare il diagramma di energia libera/coordinata di reazione dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e rispondere ai seguenti quesiti.
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 allo stadio cineticamente determinante.
f) Cosa sono, rispettivamente, B, C e D?
g) Disegnare la struttura di B e C
h) Spiegare perché la reazione è regioselettiva
2. Disponi i seguenti composti in ordine di calore di idrogenazione crescente
3. 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.
4. Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno.
5. Indicare le condizioni ottimali per le seguenti reazioni:
6. Mostrare le condizioni di reazione e il meccanismo della seguente trasformazione (ignorare la stereochimica).
7. Mostrare come il seguente anione è stabilizzato per risonanza
8. Disporre i seguenti composti in ordine di basicità decrescente e motivare la risposta data
SECONDO SET
1. Analizzare il diagramma di energia libera/coordinata di reazione dell’addizione di HBr al 1-butene e rispondere ai seguenti quesiti.
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 allo stadio cineticamente determinante.
f) Cosa sono, rispettivamente, B, C e D?
g) Disegnare la struttura di C e D
h) Spiegare perché la reazione è regioselettiva
2. Ordina i seguenti composti dal meno stabile al più stabile
3. Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno
4. Indicare le condizioni ottimali per ottenere ciascuno dei seguenti composti a partire dal (R)-3-metilciclopentene. Se quello ottenuto non è l’unico prodotto di reazione, indicare gli ulteriori altri prodotti formati, dire in che relazione sono col prodotto riportato e indicare se si formano o meno in quantità equimolari rispetto a quest’ultimo. NB: se non si formano ulteriori prodotti, scrivere “nessuno” nella casella dedicata.
5. 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.
6. Scrivere tutte le strutture limite di risonanza del seguente carbocatione
7. Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e motivare la risposta data
TERZO SET
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.
2. Il prodotto principale della reazione di idratazione 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.
3. Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazioni o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica.
4. Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e spiegare sinteticamente il perché:
5. Dare il nome IUPAC ai seguenti composti:
6. Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni.
7. Ordinare i seguenti composti dal valore più alto di calore di idrogenazione (1) al valore più basso (3)
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 a lezione, sia fare ricevimento (anche in gruppo)
1) Quali delle seguenti specie hanno elettroni delocalizzati?
2) Mostrare il movimento degli elettroni che ha permesso di ottenere le strutture di risonanza illustrate a destra della freccia
3) Scrivere le strutture limite di risonanza per le seguenti specie chimiche:
NB: per ora, tralasciare la lettera e
4) Scrivere 3 strutture limite di risonanza per il seguente composto
5) Per ciascuna coppia, dire quale delle seguenti strutture limite di risonanza contribuisce in misura maggiore all’ibrido di risonanza:
6) Individuare i doppi legami coniugati nelle segeunti molecole:
7) Disponi i seguenti composti in ordine di calore di idrogenazione decrescente, motivando la risposta
8) Disporre i seguenti carbocationi in ordine di stabilità crescente
9) Dire quale è il carbocatione più stabile tra i seguenti, spiegando i fattori che contribuiscono a stabilizzarli. Scrivere le strutture di risonanza per i carbocationi che possono essere stabilizzati per risonanza.
10) Scrivere tutte le strutture limite di risonanza del seguente carbocatione
11) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità crescente e spiegare sinteticamente il perché:
12) Disporre i seguenti composti in ordine di acidità decrescente e spiegare sinteticamente il perché:
13) Quale delle seguenti aniline sostituite è la più basica?
14) Disponi i seguenti composti in ordine di basicità crescente. Giustificare la risposta
15) Proporre i prodotti principali della reazione dei seguenti composti con acido bromidrico. Mostrare tutte le strutture di risonanza dell’intermedio carbocationico
16) Il prodotto principale della reazione di idratazione 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.
17) Mostrare il meccanismo di reazione di idratazione acido-catalizzata, che porta alla formazione dei prodotti principali a partire dal seguente composto:
1) Analizzare il diagramma di energia libera/coordinata di reazione dell’addizione di HBr al 1-butene e rispondere ai seguenti quesiti.
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 allo stadio cineticamente determinante.
f) Cosa sono, rispettivamente, B, C e D?
g) Disegnare la struttura di B e C
h) Spiegare perché la reazione è regioselettiva
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?
4) Disponi i seguenti composti in ordine di stabilità crescente, motivando la risposta
5) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni. Indicare la stereochimica, quando opportuno
6) Completare il seguente schema inserendo le condizioni di reazioni o i prodotti mancanti. Evidenziare la stereochimica.
7) 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.
8) Mostrare il meccanismo di reazione di idratazione acido-catalizzata, che porta alla formazione del prodotto principale a partire dal seguenti composto:
9) Indicare le condizioni ottimali per ottenere ciascuno dei seguenti composti a partire dal (S)-3-metilciclopentene. Mostrare il meccanismo di reazione, mostrandone tutti gli apetti stereochimici, se rilevanti. Se quello ottenuto non è l’unico prodotto di reazione, indicare gli ulteriori altri prodotti formati, dire in che relazione sono col prodotto riportato e indicare se si formano o meno in quantità equimolari rispetto a quest’ultimo.
10) Indicare le condizioni ottimali per ottenere ciascuno dei seguenti composti a partire dal 2-metil-2-butene
11) Partendo dall’opportuno alchene, mostrare il meccanismo che porti alla sintesi del (2R,3S)-2-etil-2,3-dimetilossirano + entant. è possibile ottenere un diastereoisomero di questo composto da questa reazione? Se no, proporre un metodo alternativo per sintetizzarlo.
12) Mostrare tutti i meccanismi di reazione relativi agli esercizi 5 e 6 (fanno chiaramente eccezione tutti i meccanismi che non sono stati dettagliati a lezione).
13) Proporre un meccanismo per la seguente trasformazione
14) Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti
Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti.
Prima di procedere, studiare le regole introdotte nell’ultima lezione
Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti.
Chimica Organica-DiSTABiF 
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