Esercizi | Chimica Organica-DiSTABiF

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PROVA INTERCORSO: SVOLGIMENTO ESERCIZI 2

Posted on Dec 31, 2021 by antoniofiorentino

2. Partendo dall’etino come unica fonte di atomi di carbonio, illustrare l’analisi retrosintetica, lo schema di sintesi ed il meccanismo di reazione della sintesi del seguente composto:

In questo esercizio abbiamo un diolo vicinale che può essere preparato dalla reazione di un alchene (3-esene) con tetrossido di osmio e sodio bisolfito oppure con permanganato di potassio a freddo. Anche in questo caso, dal momento che la reazione è stereospecifica e stereoselettiva, è importante stabilire la configurazione dell’alchene di partenza.

Per prima cosa, bisogna assegnare le configurazioni assolute ai carboni chirali del diolo e trasformare la proiezione di Fischer in una proiezione a cavalletto.

Le configurazioni opposte indicano che si tratta di un composto meso, e dal momento che la reazione con tetrossido di osmio ( o con permanganato di potassio a freddo) è stereoselettiva e porta ad un prodotto di addizione sin, portiamo i due gruppi ossidrilici vero il basso ruoando il carbonio posteriore di 120° in senso antiorario:

Una volta stabilito l’alchene di partenza per la formazione del diolo vicinale e la sua stereochimica, possiamo fare un’analisi retrosintetica.

Lo schema sintetico è il seguente:

Poichè abbiamo solo l’etino come fonte di carbonio dobbiamo anche immaginare la sintesi del bromuro di etile:

MECCANISMO

SIntesi dell’alchino interno a partire dall’etino:

Per ottenere l’alchene con configurazione Z bisogna fare un’idrogenazione utilizzando il catalizzatore di Lindlar :

Infine la reazione dell’alchene con tetrossido di osmio:

Prova intercorso: svolgimento esercizi

Posted on Dec 30, 2021 by antoniofiorentino

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 Fisher 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:

L’alchene di partenza è dunque l’ (Z)-3-metil-2-pentene

MECCANISMO:

Il bromo, avvicinandosi agli elettroni pi-greco del doppio legame, si polarizza. L’attacco nucleofilo da parte dell’alchene porta alla formazione del catione bromonio e dell’anione bromuro.

Poichè la reazione viene condotta in metanolo, sarà l’alcol ad attaccare lo ione bromonio in anti rispetto al bromo; poichè la reazione è regioselettiva, il metanolo attaccherà il carbonio più sostituito (cfr. stato di transizione).

il carbonio che viene attaccato dal metanolo (conf. R) subisce inversione di configurazione con formazione del prodotto desiderato, il (2S,3S)-2-bromo-3-metil-3-metossipentano. L’attacco del bromo all’alchene dal basso, porterà alla formazione dell’enantiomero (2R,3R)-2-bromo-3-metil-3-metossipentano.

ALTRI ESEMPI SARANNO PUBBLICATI NEI PROSSIMI GIORNI

Esercizi sugli argomenti della seconda parte del corso

Posted on Dec 12, 2021 by monicascognamiglio

1) 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?

2) 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:

3) Rispondere alle seguenti domande sul diagramma energetico mostrato in basso

a) di quanti step di 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?

4) Disegnare il diagramma energetico della reazione del 3-metil-1-butene con HBr. Mostrare le strutture degli intermedi di reazione.

5) Assegnare il nome IUPAC (comprensivo di stereochimica) ai seguenti composti:

6) Scrivere un composto di formula C₇H₁₀ che non contenga idrogeni secondari.

7) Scrivere il nome IUPAC (comprensivo di stereochimica) dei prodotti che si formano quando si fa reagire il 2-metil-2-butene con ciascuno dei seguenti reagenti. NB: mostrare il meccanismo per ciascuna reazione!

a) HCl
b) Br₂in acqua
c) Br₂
d) 1. BH₃:THF; 2. H₂O₂, OH^–
e) H₂O in ambente acido
f) Hg(OAc)₂ in THF e H₂O; 2. NaBH₄, H₂O
g) acido perossiacetico
h) 9-BBN; 2. H₂O₂, OH^–
i) KMnO₄

8) Ripetete le reazioni a-i dell’esercizio 7 utilizzando come reagenti i seguenti alcheni:

a) (R)-3-metil-1-pentene

b) (E)-1-ciclobutil-1-butene

c) 1-metilcicloesene

9) Mostrare il prodotto a) di idrogenazione catalitica; b) di ozonolisi dei seguenti alcheni. Quando opportuno, indicare la stereochimica dei prodotti:

10) Da quale alchene ciclico deriva il seguente composto dicarbonilico?

11) Quale dei seguenti fenoli sostituiti è il più acido? Motivare la scelta

12) Proporre un meccanismo per le seguenti trasformazioni

POST PRECEDENTI SU QUESTI ARGOMENTI:
Reazioni organiche: introduzione; nucleofili ed elettrofili; cinetica e termodinamica
Reazioni di addizione elettrofila agli alcheni: 1, 2, 3, 4
Nomenclatura: alcheni, alcoli, alchini, mix

Reazioni dei dieni coniugati

Posted on Dec 10, 2021 by antoniofiorentino

Esercizio n. 1

Prevedete la struttura del prodotto principale che si ottiene dall’addizione 1,2 di una mole di Br₂ all’isoprene (2-metil-1,3-butadiene). Prevedete, inoltre, la struttura del principale prodotto di addizione 1,4 nelle medesime condizioni.

Esercizio n. 2

Scrivete le formule di struttura dei due isomeri strutturali a formula molecolare C₅H₆Br₂ che si ottengono dall’addizione di 1 mole di D-Br al ciclopentadiene.

Esercizio n. 3

Quali sono i prodotti principali che si ottengono dall’addizione di una mole di Br₂ ai seguenti dieni in condizioni di controllo cinetico o termodinamico?

Esercizio n. 4

Dite quale dei seguenti composti reagisce con anidride maleica (=cis-butendioica) e quale no, spiegando e scrivendo l’equazione chimica delle reazioni che avvengono: a) 1,4-pentadiene; b) butadiene; c) ciclopentadiene; d) 1,4-cicloesadiene; e) 1,3-cicloesadiene; f) 1,3-esadiene; g) 1,4- esadiene; h) 1,5-esadiene.

Esercizio n. 5

Anche gli alchini possono essere usati come dienofili nelle reazioni di Diels-Alder. Scrivere le strutture dei prodotti che si ottengono dalla reazione del 1-metossi-1,3-butadiene con: a) esafluoro-2-butino; b) propinoato di metile; c) butindioato dimetilico.

Esercizio n. 6

Prevedete i prodotti delle seguenti reazioni di Diels-Alder

Esercizio n. 7

A partire da quali dieni e dienofili si ottengono i seguenti addotti di Diels-Alder ?

Delocalizzazione elettronica

Posted on Dec 8, 2021 by antoniofiorentino

Esercizio n. 1

Quali delle seguenti specie hanno elettroni delocalizzati?

Esercizio n. 2

Disegnate le forme di risonanza, mostrando appropriatamente il movimento degli elettroni) e una rappresentazione dell’ibrido di risonanza più appropriato per ciascuna delle seguenti specie.

Per ciascuna specie, indicate la forma di risonanza che dà il contributo maggiore all’ibrido di risonanza. Spiegate le vostre scelte.

Esercizio n. 3

Quali tra i seguenti carbocationi possono andare incontro a trasposizione?

Esercizio n. 4

Disponete i seguenti composti in ordine di basicità crescente

Esercizio n. 5

Ordinate i seguenti fenoli dal più acido al meno acido

Esercizio n. 6

Scrivete il/i prodotto/i di reazione dei seguenti alcheni con un equivalente di HI. Illustrate il meccanismo di ciascuna reazione.

Sintesi di composti organici

Posted on Dec 4, 2021 by antoniofiorentino

Esercizio n. 1

Partendo dal 2-metilpropene e impiegando qualsiasi altro reagente, delineate uno schema di sintesi per ciascuno dei seguenti composti:

a) 2-metil-2-propanolo

b) 2-cloro-2-metilpropano

c) 1-cloro-2-metil-2-propanolo

d) 2-metil-1-propanolo

Easercizio n. 2

Partendo da etino e 1-bromopentano come unici composti organici e impiegando qualsiasi composto inorganico ritenuto necessario, proponete un metodo di sintesi del 2,2-dibromoeptano. Illustrare l’analisi retrosintetica.

Esercizio n. 3

L’attrattivo sessuale della mosca comune (Musca domestica) è un composto chiamato “muscalure”, la cui formula di struttura è (z)-CH₃(CH₂)₁₂CH=CH(CH₂)₇CH₃. Elaborate una possibile sintesi del feromone partendo dall’etino e impiegando i reagenti necessari. Illustrare l’analisi retrosintetica.

Esercizio n. 4

Partendo da etino come unica fonte di carbonio e impiegando qualsiasi composto inorganico ritenuto necessario, proponete un metodo di sintesi di ciascuno dei seguenti composti. Illustrate l’analisi retrosintetica.

Reazioni di alcheni e alchini

Posted on Dec 4, 2021 by antoniofiorentino

Esercizio n. 1

Scrivete le formule stereochimiche di tutti i prodotti che si dovrebbero formare nelle seguenti reazioni. Attribuite il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ad ogni prodotto.

Esercizio n. 2

Esistono due acidi bicarbossilici di formula generale HO₂CCH=CHCO₂H. Uno è l’acido maleico, l’altro è l’acido fumarico. Quando è trattato con OsO₄ e poi con NaHSO₃/H₂O, l’acido maleico si converte in acido meso-tartarico; la cui formula generale è HO₂CCH(OH)-CH(OH)CO₂H; a sua volta, nelle stesse condizioni, l’acido fumarico dà acido (±)-tartarico. Individuate la reazione e risalite alle formule stereochimiche dei due acidi insaturi.

Esercizio n. 3

Gli acidi maleico e fumarico sono trattati con Br₂ in opportuno solvente:

a) quale dei due acidi bicarbossilici fornisce il composto meso?

b) il racemato da quale stereoisomero di partenza è formato?

Esercizio n. 4

Scrivete le formule di struttura dei composti che si dovrebbero formare per reazione dell’1-butino con i seguenti reagenti:

a) un equilvalente di Br₂

b) un equivalente di HBr

c) due equivalenti di HBr

d) H₂, Pt/C

e) H₂, Cat. Lindlar

f) 1. NaNH₂ in NH₃ (l); 2. CH₃I

g) H₂O, H₃O⁺, Hg²⁺

h) 1. disiamilborano; 2. H₂O₂, NaOH, H₂O

Esercizio n. 5

Scrivere le formule di struttura dei prodotti che si formano quando si fa reagire l’1-metilciclopentene con ciascuno dei seguenti prodotti:

a) HI

b) H₂, Pd/C

c) bromo in acqua

d) ozono, poi Zn, AcOH

e) OsO₄ poi NaHSO₃, H₂O

f) KMnO₄, OH- calore

Ha(OAc)₂ in THF e H₂O, poi NaBH₄

BH₃, THF, poi H₂O₂, OH^–

Esercizio n. 6

Scrivete le formule di struttura dei prodotti della re4azione del 2-butino con i reagenti elencati nell’esercizio precedente (Es. 5).

Reazioni degli alcheni

Posted on Nov 27, 2021 by antoniofiorentino

Esercizio n. 1

Scrivete le formule di struttura dei prodotti che si formano quando si fa reagire l’1-butene con ciascuno dei seguenti reagenti:

a) HI

b) Br₂in acqua

c) Br₂

d) HCl

e) 1. BH₃:THF; 2. H₂O₂, OH^–

f) H₂O in ambente acido

g) Hg(OAc)₂ in THF e H₂O; 2. NaBH₄, H₂O

h) Cl₂ in KI

i) acido perossiacetico

l) 1: trifluoroacetato di mercurio in THF e alcol isopropilico; 2. NaBH₄

m) 9-BBN; 2. H₂O₂, OH^–

Esercizio n. 2

Ripetete le reazioni a-l dell’esercizio n.1 utilizzando come reagenti i seguenti alcheni:

a) (R)-3-metil-1-pentene

b) (E)-1-ciclobutil-1-butene

c) 1-metilcicloesene

Esercizio n. 3

Scrivete le formule di struttura del/i prodotto/i che vi attendete di ottenere da ciascuna delle seguenti reazioni. Mostrate chiaramente la stereochimica

Esercizio n. 4

Per ognuna delle seguenti trasformazioni, proponete un possibile meccanismo.

l’alchene della reazione (C) è l'(E)-4-ciclobutil-3-penten-1-olo:

Esercizi un po’ più impegnativi

Posted on Nov 14, 2021 by antoniofiorentino

Esercizio n. 1

Gli isomeri del dimetilciclopropano sono 4.

a) scrivere le strutture tridimensionali

b) quali di questi isomeri sono chirali?

c) una miscela costituita da 1 mol di cisìascun isomero è sottoposta a una separazione gas-cromatografica (un metodo analitico di separazione di miscele di composti. Quante frazioni si raccolgono e quali composti sono presenti in ciascuna frazione?

d) quali di queste frazioni possiede attività ottica

Esercizio n. 2

Scrivete le formule di struttura dei seguenti composti:

a) una molecola ciclica, isomero costituzionale del cicloesano

b) molecole di formula C₆H₁₂ che contengano un anello ed esistano come coppia di enantiomeri

c) molecole di formula C₆H₁₂ che contengano un anello e siano diastereoisomere tra loro

d) molecole di formula C₆H₁₂ che nn contengano anelli e siano enantiomere tra loro

e) molecole di formula C₆H₁₂ che non contengano anelli e siano diastereoisomere tra loro

Esercizio n. 3

Scrivere le formule di struttura di tutti gli stereoisomeri e di tutti i conformeri corrispondenti a ciascuno dei seguenti composti. Indicate le coppie di enantiomeri e i composti achirali eventuali:

a) 1-bromo-2-clorocicloesano

b) 1-bromo-3-clorocicloesano

c) 1-bromo-4-clorocicloesano

Attribuire la configurazione R,S a ciascuno dei composti indicati nelle risposte

Esercizio n. 4

Contrariamente a quanto detto per la maggiorparte dei cicloesani 1,3-disostituiti, il cis-1,3-cicloesandiolo diassiale è più stabile del cis-1,3-cicloesandiolo diequatoriale. Fornite una spiegazione plausibile (aiuto: rappresentate i composti mediante le proiezioni di Newman).

Esercizio n. 5

Quale delle seguenti proiezioni di Newman corrisponde al trans-1,4-dimetilcicloesano

Esercizio n. 6

Scrivete il cicloesano trisostituito riportato in basso nelle due conformazioni a sedia indicando dov’è spostato l’equilibrio. Scrivete, inoltre le due conformazioni a sedia in proiezione di Newman guardando la molecola lungo i legami C2-C1 / C4-C5.