CHIMICA ORGANICA I E CHIMICA ORGANICA II

Obiettivi formativi

• CHIMICA ORGANICA I

  Il corso di Chimica Organica I si prefigge di fornire agli studenti le basi e i principi fondamentali della Chimica Organica, insieme agli strumenti necessari per affontare lo studio della Chimica Organica II (con cui è corso integrato). In particolare, l'attenzione è rivolta alle proprietà chimiche, alla sintesi e alla reattività di alcuni dei principali gruppi funzionali presenti nelle molecole organiche.

• CHIMICA ORGANICA II

  Il corso di Chimica Organica II, integrato con Chimica Organica I, si propone di consolidare le conoscenze già acquisite e di fornirne di nuove, affrontando lo studio delle proprietà chimiche, delle sintesi e della reattività dei gruppi funzionali non trattati nel corso di Chimica Organica I, delle principali classi di biomolecole e dei sistemi eterociclici, la cui conoscenza è indispensabile alla comprensione di argomenti sviluppati in altri insegnamenti del Corso di Laurea e con l'obiettivo che siano utili alla comprensione del ruolo che i composti del Carbonio hanno in seno ai processi biologici e tossicologici.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• CHIMICA ORGANICA I

  Lo svolgimento dell'insegnamento avviene attraverso lezioni frontali, esercitazioni in aula e tramite presentazione in power point.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

  Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

  A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci.

• CHIMICA ORGANICA II

  Lo svolgimento dell'insegnamento avviene attraverso lezioni frontali, esercitazioni in aula e tramite presentazione in power point.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

  Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

  A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci.

Prerequisiti richiesti

• CHIMICA ORGANICA I

  Propedeucità: Chimica Generale ed Inorganica.

• CHIMICA ORGANICA II

  Propedeucità: Chimica Generale ed Inorganica.

Frequenza lezioni

• CHIMICA ORGANICA I

  La frequenza è obbligatoria come previsto dall'ordinamento didattico del CdL come indicato sul sito https://www.unict.it/sites/default/files/files/regolamenti%20didattici%2018_19/L%2029%20Scienze%20farmaceutiche%20applicate.pdf

• CHIMICA ORGANICA II

  La frequenza è obbligatoria come previsto dall'ordinamento didattico del CdL come indicato sul sito https://www.unict.it/sites/default/files/files/regolamenti%20didattici%2018_19/L%2029%20Scienze%20farmaceutiche%20applicate.pdf

Contenuti del corso

• CHIMICA ORGANICA I

  RICHIAMI DI CHIMICA DI BASE. Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Spin elettronico, principio di esclusione di Pauli e principio della massima molteplicità. Legami chimici: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Forza ed energia di legame. Lunghezza ed angolo di legame. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Orbitali atomici e molecolari. Orbitali HOMO e LUMO. Orbitali ibridi sp3 , sp2 , sp.

  Interazioni molecolari: Forze inter- ed intramolecolari: Interazioni dipolo-dipolo, dipolo-dipolo indotto, legame ad idrogeno e di van der Waals. Proprietà fisiche di rilievo delle molecole organiche: punti di fusione ed ebollizione, solubilità. Definizione di risonanza e regole per scrivere le strutture di risonanza. Effetti induttivi e mesomerici. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Scale di acidità e basicità.

  NOMENCLATURA e GRUPPI FUNZIONALI.

  ELEMENTI di STEREOCHIMICA. Classificazione: isomeria costituzionale e stereoisomeria. Diastereomeri ed enantiomeri. Differenze di natura conformazionale (Proiezioni di Newman) e configurazionale. Stereoisomeria ottica e geometrica. Centri, assi e piani stereogenici. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani). Miscele racemiche. Descrittori di configurazione cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog. Rappresentazione di strutture mediante proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Centri pseudoasimmetrici (descrittori di configurazione r/s). Epimeri. Proprietà scalari e pseudoscalari (attività ottica, eccesso enantiomerico, purezza ottica). Configurazione relativa di centri asimmetrici: descrittori D/L, eritro/treo, sin/anti, eso/endo. Cenni sulla risoluzione di enantiomeri.

  LE REAZIONI DELLA CHIMICA ORGANICA. Grandezze termodinamiche coinvolte nelle reazioni: variazioni di energia libera, entalpia ed entropia, equazione di Gibbs. Diagrammi energetici che descrivono le variazioni di queste grandezze in funzione della coordinata di reazione. Grandezze cinetiche implicate nelle reazioni organiche: costanti di velocità ed energie di attivazione. Ordine di reazione. Scissione omolitica ed eterolitica dei legami. Reazioni di Addizione, sostituzione, eliminazione, Reazioni pericicliche e reazioni di riarrangiamento: definizioni. Possibili meccanismi implicati: reazioni radicaliche, reazioni polari elettrofilo-nucleofilo, reazioni pericicliche. Reazioni elementari e composte, monomolecolari e bimolecolari.

  IDROCARBURI ALIFATICI. Alcani e Cicloalcani: analisi conformazionale e tensione d’anello (calore di combustione). Stereoisomeria dei cicloalcani (decalina). Sintesi di alcani e cicloalcani: idrogenazione degli alcheni, riduzione degli alogenuri alchilici, sintesi di Corey-House. Reazioni Radicaliche: Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico: stadio di attivazione (scissione omolitica di un legame dell’iniziatore), di propagazione e di terminazione della reazione. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici. Principio della reattività-selettività, postulato di Hammond, interpretazione della diversa selettività tra reazioni di clorurazione e bromurazione.

  Alcheni: Sintesi: deidroalogenazione di alogenuri alchilici, deidratazione degli alcoli, dealogenazione dei dibromuri vicinali, reazione di Wittig. Reazioni di Addizione: Addizione di acidi alogenidrici, acido solforico, acqua, bromo, cloro: meccanismi di reazione e stereochimica. Reazioni stereospecifiche e stereo selettive. Formazione di aloidrine. Ozonolisi. Reazioni di ossidazione e riduzione (calore di idrogenazione). Stabilità degli alcheni. Addizione radicalica di acido bromidrico. Radicale allilico e catione allilico: descrizione, stabilità e risonanza. Clorurazione e bromurazione allilica.

  Alchini: Acidità e sostituzione degli idrogeni acetilenici degli alchini terminali. Sintesi degli alchini: deidroalogenazione di dialogenuri alchilici: Reazione di acetiluri con alogenuri alchilici.Reazioni: Idrogenazione (addizioni sin ed anti); addizione di alogeni, di acidi alogenidrici e di acqua (tautomeria cheto-enolica).

  ALOGENURI ALCHILICI. Reazioni: Sostituzione Nucleofila: SN1, SN2 Reazione di eliminazione: E1, E2, E1cb. Competizione fra la reazione di sostituzione ed eliminazione. Geometria a stabilità dei carbocationi e carbanioni. Alogenuri allilici e benzilici nelle reazioni di sostituzione nucleofila.

  DIENI e POLIENI. conformazioni e stabilità. Addizione 1,2 ed 1,4 (controllo cinetico e termodinamico). Reazione di Diels-Alder.

  BENZENE e DERIVATI. Struttura e stabilità del benzene. Aromaticità. Regola di Hückel: annuleni e ioni aromatici. Composti aromatici, antiaromatici e non aromatici. Composti policiclici aromatici: naftalene, antracene, fenantrene, Sostituzioni elettrofile aromatiche. Reazioni e meccanismi di: alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione ed acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti su reattività ed orientamento. Alchil benzeni: Radicali e cationi benzilici. alogenazione in catena laterale ed ossidazione.

  ALCOLI. Proprietà acido-base. Reazione con: acidi alogenidrici, cloruro di tionile, cloruro di metansolfonile, cloruro di tosile, cloruro di trimetilsilile, tribromuro di fosforo, disidratazione, sintesi degli esteri, reazioni di ossidazione. Preparazioni (idratazione degli alcheni, ossimercuriazione-demercuriazione, idroborazione-ossidazione, sostituzione con ossidrili: meccanismi e stereochimica), sintesi dai Grignard, idrolisi di alcuni derivati degli acidi, riduzione dei composti carbonilici, esteri ed acidi.

  ETERI. Scissione degli eteri. Sintesi degli eteri: deidratazione intra- ed intermolecolare degli alcoli, alchilazione degli alcoli, sintesi di Williamson.

  EPOSSIDI. Sintesi: Ossidazione del doppio legame con perossoderivati elettrofilici e nucleofilici. Reazioni apertura dell’anello in catalisi acida e basica. Reazioni con composti organometallici, con litio alluminio idruro, con diborano, con acidi di Lewis.

  DIOLI. Sintesi:Idrolisi di epossidi, Ossidazione di alcheni: con tetrossido di osmio, con KMnO4.Reazioni: Trasposizione pinacolica. Ossidazione degradativa con periodato.

  ALOGUNURI ARILICI. Reazioni: Sostituzioni nucleofile: addizione-eliminazione, eliminazione-addizione.

  FENOLI. Proprietà acido-base; Sintesi: Sintesi dal cumene; Processo Dow; fusione alcalina; idrolisi dei sali di arildiazonio. Reazioni: Sostituzioni elettrofile aromatiche: Reimer-Tieman; Kolbe; Nitrosazione; copulazione.Trasposizione di Claisen; Ossidazioni a Chinoni.

• CHIMICA ORGANICA II

  ALDEIDI E CHETONI Composti Carbonilici – Struttura del Gruppo Carbonilico – Nomenclatura – Proprietà Fisiche – Riepilogo dei Metodi di Sintesi: Ossidazione degli Alcoli e degli Alcheni, Acilazione di Friedel-Crafts, Idratazione degli Alchini Catalizzata da Acido e Sali di Mercurio, Idroborazione-Ossidazione degli Alchini – Formilazione di Gatterman-Koch – Sintesi da Nitrili, Cloruri Acilici (Riduzione di Rosenmund) ed Esteri – Reazioni: Introduzione all’Addizione Nucleofila – La Reazione di Wittig – Idratazione – Formazione delle Cianidrine – Formazione delle Immine e delle Enammine – Condensazione con Idrossilammina ed Idrazine – Formazione di Acetali e Chetali – Ossidazione delle Aldeidi – Ossidazione di Bayer-Villiger dei Chetoni – Riduzione di Aldeidi e Chetoni: con Idruri, per Idrogenazione Catalitica, per Deossigenazione Mediante Riduzione di Clemmensen e di Wolff-Kishner.

  ACIDI CARBOSSILICI Nomenclatura – Struttura e Proprietà Fisiche: Punti di Ebollizione e di Fusione, Solubilità – Acidità – Sali – Sintesi: Ossidazione di Alcoli Primari ed Aldeidi con Acido Cromico, Ossidazione di Alcheni e Alchini con Permanganato a Caldo o Scissione Ossidativa con Ozono (Ozonolisi), Ossidazione delle Catene Laterali di Alchilbenzeni con Permanganato a Caldo, Carbonatazione dei Reattivi di Grignard e Reazione di Kolbe-Schmitt, Formazione ed Idrolisi dei Nitrili – Reazioni degli Acidi Carbossilici e Derivati: Sostituzione Nucleofila Acilica – Condensazione con Alcol: Esterificazione di Fischer – Esterificazione con Diazometano – Condensazioni con Ammine: Sintesi Diretta di Ammidi – Riduzione: ad Alcoli con Litio Alluminio Idruro e ad Aldeidi con Litio tri-tert-Butossialluminio Idruro o di-Isobutilalluminio Idruro (DIBALH) – Sintesi ed Utilizzo dei Cloruri Acilici.

  DERIVATI DEGLI ACIDI CARBOSSILICI Struttura e Nomenclatura: Esteri, Ammidi, Nitrili, Alogenuri Acilici, Anidridi, Lattoni, Lattami e Lattidi – Punti di Ebollizione e Punti di Fusione – Interconversione per Sostituzione Nucleofila Acilica: Meccanismo di Addizione-Eliminazione, Reattività dei Derivati – Interconversione fra Derivati: Trasformazione di un Cloruro Acilico in Anidride, Estere ed Ammide (Reazione di SchottenBaumann), Trasformazione di un Estere in Ammide (Ammoniolisi di un Estere), Transesterificazione – Idrolisi di Alogenuri Acilici, Anidridi, Esteri, Ammidi e Nitrili – Riduzione: ad Alcol, ad Aldeide, ad Ammina – Reazioni con Reagenti Organometallici – Reazione di un Estere con due Equivalenti di un Reattivo di Grignard.

  ALFA SOSTITUZIONI E CONDENSAZIONI DEI COMPOSTI CARBONILICI Alfa Sostituzione – Addizione di un Enolato ad Aldeidi e Chetoni – Sostituzione di un Enolato su un Estere – Enoli e Ioni Enolato: Tautomeria Cheto-Enolica Base-Catalizzata ed Acido-Catalizzata, Formazione e Stabilità degli Ioni Enolato – Alchilazione degli Ioni Enolato – Formazione e Alchilazione delle Enammine: La Reazione di Stork – Alfa Alogenazione di Chetoni ed Acidi Carbossilici: Base-Promossa ed Acido-Catalizzata, Reazione Aloformica, Reazione di Hell-VolhardZelinski – Addizione Aldolica di Aldeidi e Chetoni: Base-Catalizzata ed Acido-Catalizzata – Disidratazione degli Aldoli (Condensazione) – Addizioni e Condensazioni Aldoliche Incrociate – Pianificazione di una Sintesi Mediante Condensazione Aldolica – La Condensazione di Claisen – La condensazione di Dieckmann –Condensazione di Claisen Incrociata – Acidità e Reazioni dei Composti β-Dicarbonilici – La Sintesi Malonica – La Sintesi Acetoacetica – Addizioni Coniugate: La Reazione di Michael – L’Anellazione di Robinson – La reazione di Mannich – La Reazione di Reformatsky.

  AMMINE Nomenclatura – Struttura – Proprietà Fisiche – Basicità – Effetti sulla Basicità: Sostituenti, Risonanza ed Ibridazione – Sali di Ammonio – Sostituzione Aromatica di Arilammine e Piridina – Alchilazione con Alogenuri Alchilici – Acilazione Mediante Cloruri Acilici – Ammine come Gruppi Uscenti: L’Eliminazione di Hofmann – Ossidazione: L’Eliminazione di Cope – Reazioni con Acido Nitroso: Diazotazione ed N-Nitrosammine – Reazioni dei Sali di Arendiazonio: Sostituzione del Gruppo Diazonio con Idrossido (Idrolisi), Cloruro, Bromuro, Ioduro e Cianuro (Reazioni di Sandmeyer), con Fluoruro (Reazione di Schiemann) e con Idrogeno – Reazioni di Diazocopulazione – Sintesi Mediante Amminazione Riduttiva – Sintesi Attraverso Acilazione-Riduzione – Sintesi delle Ammine Primarie: Alchilazione Diretta, Sintesi di Gabriel, Riduzione di Azidi, Nitrili e Nitro Composti.

  BIOMOLECOLE CARBOIDRATI ED ACIDI NUCLEICI Classificazione dei Carboidrati: Monosaccaridi, Disaccaridi e Polisaccaridi – Monosaccaridi: Classificazione e Configurazione D ed L – Diastereoisomeri Eritro e Treo – Epimeri ed Epimerizzazione – Strutture Cicliche dei Monosaccaridi: Formazione di un Emiacetale Ciclico e Proiezioni di Haworth – Anomeri dei Monosaccaridi: la Mutarotazione – Riduzione dei Monosaccaridi ad Alditoli – Ossidazione dei Monosaccaridi ad Acidi Aldonici ed Aldarici – Sintesi di Kiliani-Fischer – Degradazione di Wohl – Degradazione con Acido Periodico – Zuccheri Riducenti e Test di Tollens – Zuccheri Non Riducenti: Formazione di Glicosidi, Eteri, Esteri ed Acetali Ciclici – I Disaccaridi: Cellobiosio, Maltosio, Lattosio,Saccarosio – I Polisaccaridi: Cellulosa, Amilosio, Amilopectina e Glicogeno – Gli Acidi Nucleici – Ribonucleosidi e Ribonucleotidi – Le Strutture dell’RNA e del DNA.

  AMMINOACIDI E PEPTIDI Amminoacidi, Peptidi e Proteine – Struttura e Stereochimica degli α-Amminoacidi: Amminoacidi Standard, Essenziali, Rari ed Inusuali – Proprietà Acido-Base degli Amminoacidi – Punti Isoelettrici ed Elettroforesi – Sintesi: Amminazione Diretta, Amminazione Riduttiva, Sintesi di Gabriel e di Strecker – Struttura e Nomenclatura di Peptidi e Proteine – Classificazione delle Proteine – Livelli di Organizzazione Strutturale delle Proteine: Struttura Primaria, Secondaria, Terziaria e Quaternaria – Determinazione della Struttura Primaria di una Proteina: Idrolisi e Separazione per Cromatografia a Scambio Cationico, Degradazione di Edman – Sintesi di Peptidi e Proteine: Protezione del Residuo N-Terminale ed Attivazione di quello C-Terminale – Sintesi dei polipeptidi di Merrefield.

  ETEROCICLI LA CHIMICA DEGLI ETEROCICLI AROMATICI Nomenclatura e Struttura e Sintesi degli Eterocicli Aromatici – Basicità ed Acidità dei Composti Eterociclici Azotati – La Chimica del Furano, del Pirrolo e del Tiofene: Sostituzione Elettrofila Aromatica, Reazioni di Addizione del Furano, Reazioni in Catena Laterale – La Chimica della Piridina: Sostituzione Elettrofila Aromatica sulla Piridina e sulla Piridina-N-Ossido, Sostituzione Nucleofila Aromatica e Reazione di Chichibabin, Sali di N-Alchilpiridinio.

Testi di riferimento

• CHIMICA ORGANICA I

  1) CHIMICA ORGANICA a cura di Bruno Botta, Autori: Appendino. Botta, Cacchi, Chiacchio, Corsaro, … Taddei. Ed. Edi-Ermes (Milano) ISBN 978-88-7051-327-1.

  2) W. H. BROWN, C.S FOOTE – Chimica Organica IV edizione – EdiSES S.r.l. - Via nuova S. Rocco, 62/A – P.co Soleado – Napoli.

  3) P. Y. Bruice;

  4) A. Streitwieser, C. H. Heathcock

• CHIMICA ORGANICA II

  1) CHIMICA ORGANICA a cura di Bruno Botta, Autori: Appendino. Botta, Cacchi, Chiacchio, Corsaro, … Taddei. Ed. Edi-Ermes (Milano) ISBN 978-88-7051-327-1.

  2) W. H. BROWN, C.S FOOTE – Chimica Organica IV edizione – EdiSES S.r.l. - Via nuova S. Rocco, 62/A – P.co Soleado – Napoli.

  3) P. Y. Bruice;

  4) A. Streitwieser, C. H. Heathcock

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• CHIMICA ORGANICA I

  Esame scritto e/o orale integrato al corso di Chimica Organica II

  Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

  A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

  Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.

  Le date di esami sono pubblicate sul sito del Dipartimento di Scienze del Farmaco http://www.dsf.unict.it/sites/default/files/files/ESAMI%20CDL%20SFA(13).

• CHIMICA ORGANICA II

  Esame scritto e/o orale integrato con Chimica Organica I

  Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

  A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Teresa Musumeci.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

  Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.

  Le date di esami sono pubblicate sul sito del Dipartimento di Scienze del Farmaco http://www.dsf.unict.it/sites/default/files/files/ESAMI%20CDL%20SFA(13).

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• CHIMICA ORGANICA I

  Descrivere il meccanismo delle sostituzioni nucleofile, reattività degli alcheni, definizione di enantiomero e di chiralità, nominare un dato composto organico secondo la nomenclatura IUPAC, dati due composti organici spiegare il concetto di acidità (basicità).

• CHIMICA ORGANICA II

  Reattività dei derivati degli acidi carbossilici; sintesi ammine; differenza tra zucchero riducente e non riducente; formazione del legame peptidico; reattività della piridina.