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ESERCITAZIONE

1) Assegnare il nome IUPAC ai seguenti composti          

  

2) Indicare le condizioni di reazione:

3) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni (indicare la stereochimica dei prodotti quando necessario)

4) Sintetizzare i seguenti composti mediante condensazione aldolica o di Claisen. Indicare per ciascuno le condizioni di reazione, i reagenti, la strategia di sintesi e mostrare il meccanismo.

5) Mostrare il meccanismo e i prodotti delle seguenti reazioni

6) Completare i seguenti schemi di sintesi

1


2


3


4


5

7) Dire quali dei composti delle seguenti coppie/gruppi reagisce più velocemente in una reazione E2, motivando la scelta

a) cis-1-bromo-4-isopropilcicloesano o trans-1-bromo-4-isopropilcicloesano
b) 1-cloropropano, 2-clorobutano, 2-cloro-2-metilbutano
c) 2-bromopentano o 4-bromo-1-pentene
d) (1R,2R)-1-bromo-2-metilcicloesano o (1R,2S)-1-bromo-2-metilcicloesano
e) (1S,2R)-1-bromo-2-metilcicloesano o (1S,2S)-1-bromo-2-metilcicloesano

8) Scrivere i prodotti della reazione di eliminazione per i composti dell’esercizio 7, lettere d ed e.

9) 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

10) Mettere i seguenti composti in ordine di reattività crescente in una reazione SN2 e motivare la scelta.

a) (CH3)3CI, (CH3)3CCl, (CH3)3CF, (CH3)3CBr
b) 2-bromopropano, 1-bromoetano, 1-bromobutano, 2-bromo-2-metilpropano

11) Mettere i seguenti composti in ordine di reattività crescente in una reazione E1 e motivare la scelta.
a) 4-bromocicloesene, 5-bromo-1,3-cicloesadiene, 3-bromocicloesene

12) Scrivere i prodotti principali delle seguenti reazioni, motivando la risposta


13) Proporre una strategia per la sintesi dei seguenti eteri mediante sintesi di Williamson

14) Proporre una strategia per la sintesi delle seguenti ammine a partire dall’opportuno alogenuro alchilico (per quelle primarie) o da un composto carbonilico.

15) Individuare gli idrogeni più acidi in ciascuno dei seguenti composti e mettere i composti in ordine di acidità decrescente

Reazioni al carbonio alfa

PRIMA DI SVOLGERE QUESTI ESERCIZI è NECESSARIO STUDIARE Il CAP. 17 del Bruice

1) 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) acetaldeide (=etanale)
d) 2,4-pentandione
e) etanoato di metile

2) Scrivere il meccanismo e i prodotti delle seguenti reazioni

3) Proporre un metodo per la sintesi dei seguenti composti mediante condensazione aldolica (indicare le condizioni di reazioni e mostrare il meccanismo).
a) 4-epten-3-one
b) 5-metil-4-epten-3-one
c) 2-cicloesenone
d) 3-metil-2-cicloesenone
Suggerimento: per capire da quali composti partire, dobbiamo considerare che il carbonile presente nel prodotto di condensazione aldolica è quello del composto (o della porzione della molecola) da cui abbiamo generato lo ione enolato, mentre il carbonio beta (ora impegnato in un doppio legame C-C) era il carbonio carbonilico che ha subito l’attacco nucleofilo. Quinid, prendiamo il composto alfa,beta-insaturo e immaginiamo di saturare il doppio legame e aggiungere un gruppo -OH sul carbonio beta; immaginiamo poi di rompere il legame tra il carbonio alfa e il carbonio beta, aggiungendo un idrogeno a quello che era il carbonio alfa mentre l’ossidrile che era in beta diventerà un carbonile.

4) Proporre un metodo per la sintesi dei seguenti composti mediante condensazione di Claisen (indicare le condizioni di reazioni e mostrare il meccanismo).
a) 3-ossobutanoato di metile
b) 2,4-pentandione
c) 2-ossocicloesancarbossilato di etile
d) 1,3-cicloesandione
Suggerimento: considerare il composto ottenuto. Capire se è un beta-chetoestere o un beta-dichetone. Il primo deriverà dalla condensazione di due esteri, il secondo dalla condensazione di un estere con un chetone. Fare anche in questo caso un’analisi retrosintetica (avendo ben presente qual è il meccanismo della condensazione di Claisen).

5) Indicare i composti carbonilici di partenza che, in seguito a reazione di condensazione aldolica, forniscono il seguente composto:

6) Le seguenti reazioni non sono utilizzabili per ottenere il prodotto mostrato in alte rese. Individuare e correggere l’errore in ciascuna reazione.


7) Come può essere preparato il seguente composto mediante reazione di Michael?

8) Proporre una strategia per sintetizzare il 2-etil-3-metil-2-pentenale utilizzando 1-butanolo come unica fonte di atomi di carbonio.

9) Proporre un meccanismo per la seguente trasformazione (potrebbero essere necessari più passaggi).

10) Proporre le condizioni e il meccanismo della seguente trasformazione

Reazioni di sostituzione nucleofila acilica e di addizione nucleofila ai composti carbonilici

PRIMA DI SVOLGERE QUESTI ESERCIZI è NECESSARIO STUDIARE I CAP. 15 e 16 del Bruice

Per la preparazione dei reattivi di Grignard: pag. 510; ossidazioni degli alcoli pagg. 474-475 (NB: per queste reazioni non è richiesto il meccanismo)

1) Partendo da acido acetico (=acido etanoico) indicare le condizioni e il maccanismo di reazione (quando possibile) per ottenere i seguenti composti:
a) cloruro di acetile
b) anidride acetica
c) acetato di etile
d) N-metilacetammide
e) etanolo
f) 2-metil-2-propanolo
g) 2-metil-1-propanolo
h) etanale
i) (R)-1-cicloesiletanolo + (S)-1-cicloesiletanolo
l) 2-propanolo
m) (R)-1-ammino-2-propanolo + (S)-1-ammino-2-propanolo
n) 2-metil-4-penten-2-olo
o) 2-metil-1,2-propandiolo
p) 1,2-propandiolo
q) 1-bromo-1-etilciclopentano
r) etanoato di etile (utilizzando l’acido acetico come unica fonte di atomi di carbonio)
s) (R)-3-bromo-3-metil-esano + (S)-3-bromo-3-metil-esano
t) 3-etossi-3-metilpentano (utilizzando l’acido acetico come unica fonte di atomi di carbonio)
u) 2-eptanone
v) 2,2-dimetossipropano
z) (2S,3S)-3-metil-2-pentanolo + (2S,3S)-3-metil-2-pentanolo (utilizzando l’acido acetico come unica fonte di atomi di carbonio)
NB: per la sintesi di molti di questi composti sono necessari più passaggi. Fare attenzione alla corretta sequenza di reazioni e alla reattività dei diversi gruppi funzionali nei confronti dei diversi reattivi. E’ possibile aggiungere fonti di atomi di C diverse dall’acido acetico, ammenochè non sia diversamente indicato nella traccia

2) Indicare i prodotti della reazione dell’acetone (=propanone) e dell’acetato di etile con i seguenti composti (se la reazione avviene). Indicare le opportune condizioni di reazione e mostrare il meccanismo.
a) metilammina
b) N,N-dimetilammina
c) metanolo
d) bromuro di etilmagnesio
e) sodio boro idruro
 

 3) Indicare il reattivo di Grignard e il composto carbonilico opportuni per ottenere i seguenti alcoli. Quando sono possibili più strategie, mostrarle tutte. Mostrare il meccanismo e indicare la stereochimica dei prodotti, se opportuno.
a) 1-esanolo
b) 2-esanolo
c) 1-cicloesil-1-pentanolo
d) 1-etilcicloesanolo
e) 1-ciclopentil-1-metiletanolo

4) Mostrare come è possibile convertire l’1-bromobutano in:
a) 1-pentanolo
b) 3-eptanolo
c) 1-esanolo
d) 2-metil-2-esanolo
d) pentanammide
e) butanammide

5) Mostrare come è possibile ottenere il 2-metil-2-butanolo a partire dal 1-propanolo

6) Proporre un meccanismo per le seguenti trasformazioni:

7) Completare il seguente schema di sintesi (mostrare anche il meccanismo di reazione, quando possibile):

8) Completare il seguente schema di sintesi (mostrare anche il meccanismo di reazione, quando possibile):

9) Mostrare in che modo il coenzima A attiva l’acido acetico.

10) Mostrare in che modo il cofattore nicotinammide adenina dinucleotide svolge la sua azione nelle reazioni di ossidazione e riduzione biologiche (mostrare solo la porzione del cofattore costituita dalla nicotinammide).

Derivati degli acidi carbossilici

1) Assegnare il nome IUPAC ai seguenti composti          

2) Partendo dall’opportuno alogenuro acilico, sintetizzare i seguenti composti 

  

3) Mostrare il meccanismo e i prodotti delle seguenti reazioni

4) Per ciascuna reazione dell’esercizio 3, spiegare a) perchè sono necessarie le specifiche condizioni di reazione indicate; b) perchè alcune reazioni sono reversibili, mentre altre non lo sono (analizzare ogni singola reazione). Inoltre, per le reazioni a e c, è necessario farle avvenire in eccesso di alcol; c) spiegare perchè.

5) A partire dall’opportuno alonuro alchilico, sintetizzare la propanammina

6) Sintetizzare l’acido esanoico a partire dall’1-bromopentano

Esercitazione su reazioni di addizione, sostituzione ed eliminazione

1) Partendo dall’opportuno alchene, illustrare il meccanismo di reazione della sintesi dei seguenti composti. Indicare eventuali altri prodotti fornendo per tutti il nome IUPAC completo di stereochimica.              

a) 3-metil-1-butanolo
b) (R)-3-metil-2-butanolo 
c) (S)-2-metilossacicloesano
d) (1S,2R)-1,2-ciclopentandiolo
e) (1R,2R)-1,2-ciclopentandiolo

2) 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-metilcicloesene
b) (R)-3-metilcicloesene
c) 2-metil-1-pentene
d) 2-metil-2-pentene
e) (Z)-3-metil-2-pentene
f) (E)-e-metil-2-pentene        

3) Dire quale composto delle seguenti coppie reagisce più velocemente in una reazione di idratazione acido catalizzata e spiegare perchè

a) 4-metil-1-pentene o 2-metil-2-pentene
b) 3-metilcicloesene o 4-metilcicloesene
c) 2-metil-2-pentene o 2,3-dimetil-2-pentene
d) (Z)-2-pentene o (E)-2-pentene

4) Sintetizzare un alogenuro alchilico a scelta a partire dagli alcoli ottenuti come prodotti principali nelle reazioni di idratazione acido-catalizzate dell’esercizio 3

5) 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

6) Completare il seguente schema di sintesi.

Indicare anche tra i prodotti qual è quello principale (quando applicabile). NB: per capire se i sostituenti sono addizionati al doppio legame in sin o in anti, utilizzare le strutture a cavalletto

7) Completare il seguente schema di sintesi.

8) Proporre un meccanismo per sintetizzare i seguenti composti a partire da (1S,3S)-3-bromo-3-metilcicloesanolo

1-bromo-4-cloro-1-metilcicloesano + (1S,3R)-1-bromo-3-cloro-1-metilcicloesano + (1S,3S)-1-bromo-3-cloro-1-metilcicloesano + (1R,2R)-2-bromo-1-cloro-1-metilcicloesano + prodotti minoritari: (1S,2S)-1-bromo-2-cloro-1-metilcicloesano +(1S,2R)-1-bromo-2-cloro-1-metilcicloesano

9) Proporre una metodica per sintetizzare il 2,2-dimetilossaciclopentano a partire dal 5-bromo-2-metil-2-pentene

10) Srivere i prodotti principali delle seguenti reazioni (indicare anche la stereochimica dei prodotti):

Reazioni di alcoli, eteri ed epossidi

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

6) Proporre un meccanismo per le seguenti trasformazioni:

7) Proporre una metodica in più passaggi per la seguente trasformazione

8) Proporre una metodica in più passaggi per la seguente trasformazione

Reazioni di sostituzione ed eliminazione

1) Scrivere i prodotti delle seguenti reazioni. Mostrare il meccanismo di reazione. Indicare la stereochimica quando opportuno.

a) (R)-2-bromo-3-metilbutano + idrossido di sodio

b) (R)-2-bromo-3-metilbutano + idrossido di sodio a caldo (100°C)          

c) (R)-2-bromo-3-metilbutano + DBN

d) (R)-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-metil-ciclopentano + metossido di sodio

l) 1-cloro-1-metil-ciclopentano + acqua

m) 1-metilcicloesanolo + acido bromidrico

n) 2-metilcicloesanolo + acido bromidrico

o) 2-metilcicloesanolo + acido solforico (a caldo)

p) 2-metilossirano + acqua in ambiente acido

q) 2,2-dimetilossirano + metanolo in ambiente acido

r) 2-metilossirano + etossido di sodio


2) Proporre una strategia di sintesi dei seguenti composti a partire dall’opportuno alogenuro alchilico:

a) (1R, 3S)- 3-metilcicloesanolo

b) 1-metilcicloesene

c) 1-ciclopentil-1-pentino


3) Proporre una strategia di sintesi dei seguenti eteri mediante sintesi di Williamson. Per ciascun etere, dire se sono possibili metodi di sintesi alternativi.

4) Proporre un meccanismo per le seguenti trasformazioni. NB: potrebbero essere necessari più reazioni.


5) Proporre una strategia per ottenere il 3-metil-2-metossi-3-pentanolo a partire dal 3-metil-2-pentene.
Da quale 3-metil-2-pentene bisogna partire per ottenere gli isomeri (2R, 3S) e (2S,3R)?

Esercizi sugli argomenti della seconda parte del corso

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) Br2 in 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

d)

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

Nomenclatura

Assegnare il nome IUPAC, comprensivo di stereochimica, ai seguenti composti.
Consiglio: rivedere le regole di nomenclatura viste fino ad ora. Individuare in ogni molecola i gruppi funzionali e in particolare quello a maggiore priorità. Prima di procedere, rivedere “Nomenclatura dei composti che contengono più di un gruppo funzionale” (Par. 7.2 del Bruice). Inoltre, ricordare che un nome deve identificare un solo composto.




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