Anno di corso: 1

Anno di corso: 2

Crediti: 6
Crediti: 6
Crediti: 12
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 11
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 30
Tipo: Altro

CHIMICA ORGANICA SUPERIORE

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2018/2019
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2018/2019
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
8
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
72
Prerequisiti: 

Conoscenze della Chimica Organica a livello di laurea triennale

Moduli

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Esame orale con votazione tra 18-30/30 Valutazione orale: a) sull' approccio chimico fisico organico dei principali meccanismi di reazione b) sui meccanismi delle principali reazioni organiche. La verifica sulla parte di laboratorio è basata sul comportamento tenuto dallo studente in laboratorio e sulla valutazione del quaderno di laboratorio

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Approfondimento delle conoscenze sulle strutture organiche e la loro interazione con i meccanismi di reazione secondo un approccio di tipo intermedio-avanzato, sia teorico che pratico

Conoscenze e capacità di comprensione sviluppate

Al termine del corso lo studente conosce

I principali strumenti teorico/pratici per affrontare lo studio meccanicistico delle reazioni in chimica organica
La suddivisioni delle reazioni in chimica organica attraverso lo studio delle principali famiglie meccanicistiche
L’ applicazione dei concetti appresi nel corso in un laboratorio avanzato di chimica organica.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Al termine del corso lo studente ha gli strumenti per affrontare lo studio delle principali reazioni organiche da un punto di vista meccanicistico, allo scopo ottenere reazioni regio e stereo selettive
Al termine del corso lo studente è in grado di scegliere le migliori condizioni di reazioni per ottimizzare la regio e stereo selezione di una reazione
Al termine del corso lo studente è in grado di operare in un laboratorio di chimica organica avanzata.
Autonomia di giudizio

Al termine del corso lo studente è in grado di valutare quale sia il modello meccanicistico migliore per affrontare lo studio di una reazione organica
Abilità comunicative

Saper descrivere il meccanismo di reazione organica utilizzando la terminologia corretta
Saper descrivere in un quaderno di laboratorio una reazione organica effettuata in laboratorio utilizzando la terminologia corretta e fornendo le corrette informazioni
Capacità di apprendere

Applicare le conoscenze apprese durante il corso per interpretare in modo corretto qualunque articolo di chimica organica

Contenuti

Il legame chimico. Orbitali molecolari di frontiera e metodo di Hückel. Klopman-Salem. Meccanismi in chimica organica: termodinamica e cinetica, controllo termodinamico e cinetico, acidità e basicità, elettrofilia e nucleofilia, relazioni di energia libera, postulato di Hammond, catalisi generale acida e basica e catalisi specifica. Classi di reazioni: sostituzione nucleofila, addizione, eliminazione, reazioni di ossidoriduzione. Specie reattive: nucleofili e elettrofili, carbanioni, radicali al carbonio, addizione al gruppo carbonilico. Aromaticità. Sostituzione aromatica. Reazione pericicliche. Riarrangiamenti molecolari.

Nella parte relativa al laboratorio verranno presentate le norme di sicurezza e di comportamento da seguire in un laboratorio di chimica organica, e utilizzando le principali tecniche di sintesi analisi e purificazione di sostanze organiche verranno sintetizzati alcuni composti utilizzando protocolli sintetici multi-step

Programma esteso

Concetti meccanicistici di base: Controllo cinetico e termodinamico, Postulato di Hammond, Principio di Curtin-Hammet, Principio della reversibilità microscopica.

Teoria Perturbativa e HSAB: Applicazioni della teoria perturbativa ( ciloaddizioni secondo Diels-Alder e 1,3 dipolari ) Applicazioni della teoria HSAB

Correlazioni lineari struttura reattività: Equazione di Hammet

Effetto cinetico isotopico primario

Acidi e basi; Acidi piu forti di H3O+ e basi piu forti di OH-, scale di nucleofilicità, equazione di Swain-Scott, equazione di Ritchie

Catalisi acido base; Catalisi acida specifica, catalisi acida generale.

Sostituzione Nucleofila: i casi limite Sn1 e Sn2, meccanismi borderline, Nucleofilicità ed effetto solvente, Effetto dei gruppi uscenti sulla reattività, Riarrangiamento dei carbocationi.

Reazioni di Addizione ed Eliminazione; Addizione di HCl agli alcheni, Reazione di idratazione acido catalizzata, Addizione di alogeni, Addizione elettrofila metallo-catalizzata, meccanismi E1,E2, E1cb, Regioselezione nelle reazioni di eliminazione,

Reazioni dei composti carbonilici; Idratazione ed addizione di alcoli ad aldeidi e chetoni, Addizione del carbonio nucleofilo ad aldeidi e chetoni, Idrolisi degli esteri, idrolisi delle ammidi

Aromaticità: Il concetto di aromaticità, gli annuleni, Omoaromaticità, Sistemi ad anelli fusi, Anelli eterociclici aromatici.

Sostituzioni Aromatiche Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica, Relazioni struttura reattività, Reattività di composti policiclici ed eterociclici aromatici, Specifici meccanismi di sostituzione elettrofila aromatica.

Reazioni Pericicliche: Reazioni Elettrocicliche, Riarrangiamenti Sigmatropici, Reazioni di cicloaddizione.

Nella parte riferita al laboratorio verranno presentate le norme di sicurezza e di comportamento da seguire in un laboratorio di chimica organica, le principali tecniche di analisi e purificazione di sostanze organiche (cristallizzazione, distillazione, tecniche cromatografiche, estrazione selettiva con solventi) e si condurranno reazioni di chimica organica di per la sintesi di due molecole principali ottenute a seguito di sintesi multistep. Nello specifico si eseguirà una reazione di sostituzione nucleofila aromatica a dare il primo composto d’interesse. Il secondo composto sarà una molecola di tipo push-pull dalla struttura D-π-A dove D è una porzione elettron-ricca, π è uno spaziatore coniugato e A una porzione elettron-povera. La porzione elettron-ricca sarà sintetizzata utilizzando una reazione di Paal Knorr, seguita da una formilazione secondo Vilsmeier-Haack, seguita da una condensazione secondo Knoevenagel

Bibliografia consigliata

F. A. Carey, R.J. Sundberg “Advanced Organic Chemistry“, Ed. Plenum Press, New York

Elementi di Chimica Organica Fisica Giorgio Molteni Aracne Editrice 2009

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

lezioni orali e esperienze di laboratorio