Chimica dagli idrocarburi ai composti polifunzionali, Dispense di Chimica

Scarica Chimica dagli idrocarburi ai composti polifunzionali e più Dispense in PDF di Chimica solo su Docsity! IDROCARBURI ALIFATICI ALCANI: ibridazione sp3 saturi(solo singoli legami)apolari, da metano a butano sono gassosi, scarsa reattività, alogenazione, luce o alte temperature+ alogeno= radicale, se si somma a R(alcano), si ottiene per esempio il cloruro di metile se si usa il metano. Altra è l’ossidazione. Più la catena è lunga più aumenta il punto di ebollizione e fusione. ALCHENI: ibridazione sp2 insaturi(1 legame doppio), il più semplice è l’etene, fanno l’isomeria cis-trans, i due si chiamano diastereoisomeri, isomeria geometrica, notevole reattività , addizione elettrofila, un elettrofilo (si attacca al carbonio con più idrogeni, regola di Markovnikov), spezza il doppio legame, carbocatione, nucleofilo si attacca. Se si addiziona acqua, in ambiente acido, si forma un alcol con il gruppo ossidrile, se si addizione idrogeno, è necessario un catalizzatore, si avrà un alcano, esotermica, calore di idrogenazione. ALCHINI: triplo legame, ibridazione sp, primo è l’etino, debole acidità, addizione, acqua, si formano enoli (carbonisp2 con gruppo OH), fanno la tautomeria, trasposizione del gruppo all’interno della molecola. DIENI: 2 doppi legami , conuigati =alternati, cumulati= vicini, isolati= lontani. CICLOALCANI: struttura ciclica, idrocarburi aliciclici, saturi, ibridazione sp3, dovrebbero fare come gli alcani angoli di 109,5 ° ma non riuscendoci perfettamente il ciclo propano e ciclo butano sono molto instabili, molto spesso in forma lineare, il ciclo pentano ha angoli di 108 gradi, il ciclo esano di 120 e per aarivare ai 108 fa la sedia, la barca o il twist, la più stabile è la sedia perché le nuvole elettroniche si danno meno noia. IDROCARBURI AROMATICI BENZENE: primo termine, è tossico, Kekulé studiò le forme di risonanza e ne propose 2 le più probabili, poi Thiele propose l’idea dell’anello elettronico nel mezzo e poi Pauling in fine ne propose 5 di forme di risonanza. Più ce ne sono e più è stabile la molecola. Toluene =CH3, anilina= NH2, fenolo=OH, acido benzoico=COOH, orto meta e para, sostituzione elettrofila, elettrofilo si attacca al carbonio 1 insieme all’idrogeno e inizia una reazione di spostamento a catena per cercare l’equilibrio, alla fine l’idrogeno se ne uscirà come ione perché l’anello possa riacquistare l’aromaticità. Nitrazione 2(H2SO4)+HO----NO2(sarebbe HNO3)==2HSO4- + [NO2+] + H3O+ . Solfonazione , alogenazione cl2 + alcl3=alcl4+ cl+ , alchilazione del benzene, ch3 cl+ alcl3= ch3+ + alcl4 .Fonolo, necessario mettere un alogeno-benzene, es cloro con NaOH a temperature alte se ci sono 2 gruppi OH legati al benzene= difenoli. Adrenalina=ormone della risposta combatti o fuggi, prodotto nella midollare surrenale. ALOGENO DERIVATI Derivano dagli idrocarburi, con idrogeni sostituiti da alogeni, dopo si può andare a comporre diversi composti come alcoli (OH), ammine (NH2), primari secondari e terziari in base al numero di catene radicaliche sono collegate al carbonio con l’alogeno, alogenazione degli alcheni, sostituzione del gruppo OH negli alcoli, Sostituzione Nucleofila, se si ha un’alogenuro terziario con 3 catene ed un alogeno, per stabilità in presenza di nucleofili come l’OH si andrà a staccare il cloro e a formare il carbocatione, poi l’OH si attacca e si è formato l’alcol terziario(SN1), invece quando l’alogenuro è primario si ha che la concentrazione di nucleofilo OH è colei a determinare la divisione fra l’alogenuro e l’alogeno es. il cloro, infatti esso tramite uno stato di transizione si attaccherà al carbonio primario e staccherà il cloro (SN2). Con l’alogenuro secondario in base a cosa è più abbondante ( se l’alogenuro o il nucleofilo) si determinerà una sn1 o sn2. Le eliminazioni invece funzionano diversamente, si ha un alcano con un alogeno e un idrogeno e l’alogeno si staccheranno per formare un acido, nella E1 si avrà la spontanea uscita del’alogeno, la creazione di un carbocatione e l’uscita del secondo componente, poi la creazione di un alchene, invece nella E2 si avrà una base forte che strapperà via l’idrogeno e in contemporanea anche l’alogeno poi di staccherà per far creare il doppio legame dell’alchene. ALCOLI: presenti negli oli essenziali, molti usi in campo alimentare, farmacologico e industriale, gruppo OH ossidrile, legato ad un carbonio sp3, alcol vinilico anche se ha un gruppo OH è un enolo, alcoli primari secondari e terziari in base al carbonio, metanolo è nullario, solo H, composti mono o polifunzionali, dioli o trioli se i più gruppi funzionali sono ossidrili, parte idrofila è l’OH, quindi se il resto della catena è più grande non sono solubili in acqua (un OH rende solubile una catena di massimo 3 carboni), invece se questi hanno abbastanza forza e numero si solubilizza, punti fusione ed ebollizione alti (causa legami ad idrogeno), sono Anfoteri, si comportano da base o acido, a seconda dell’ambiente, se si comporta da acido avviene la rottura eterolitica tra ossigeno e idrogeno, l’H+ viene sostituito da uno ione metallico, essendo basi instabili, e quindi anche forti, l’acido coniugato che ne deriverà sarà molto debole, anche più dell’acqua. Se si ossida un’alcol primario si ha un aldeide, se lo si ossida ulteriormente un acido carbossilico, se invece si usa uno secondario si ottiene un chetone, invece se si utilizza uno terziario si rompe la molecola. Disidratazione , eliminazione molecola di acqua (con protonazione dell’OH), si forma un alchene, avviene solo in ambiente acido, o ad alte temperature, nel momento precedente alla formazione dell’alchene l’alcol è un carbocatione e può intraprendere la via della sostituzione1 e attaccare un nucleofilo oppure l’eliminazione e procedere fino ad arrivare all’alchene. Reazione con HCl, saggio di Lucas, si riconosce se l’alcol è primario secondario o terziario, si forma il cloruro di alchile, insolubile nell’acqua, se è terziario reagisce con sn1 velocemente, se è secondario piùlentamente con sn1 a caldo, e se è primario con sn2 a caldo e con catalizzatore. Esterificazione, alcol + acido carbossilico = estere + H2O, in ambiente acido, è reversibile per idrolisi. Preparazione di alcoli: idratazione degli alcheni, oppure sostituzione nucleofila degli alogeni con gruppo OH, negli alogenuri alchilici, con SN1 e SN2, oppure per fermentazione degli zuccheri si forma l’etanolo. ETERI: si ottengono per condensazione di 2 alcoli, con eliminazione di H2O, R-O-R, eteri semplici se le 2 R sono uguali, eteri complessi altrimenti, si preparano al caldo, in ambiente acido, metil etere, etil etere, propil etere, dietil etere, no legami a idrogeno tra loro ma solo con l’acqua, punto di ebollizione più basso degli alcoli, solventi apolari, per solubilizzare grassi. POLIALCOLI: composti con più ossidrili, dioli (2 OH), trioli 3 e polioli (>4), dioli o glicoli, glicole se sono adiacenti i due gruppi ossidrile, dopo si specifica la catena in base a quanti metili ci sono, glicole etilenico è il + semplice, temperatura di ebollizione a 197 °, utile per raffreddare motori ecc… glicerolo=triolo,o anche glicerina. TIOLI: hanno come gruppo funzionale –SH, gruppo sulfidrilico, tioalcoli per la somiglianza con l’ossigeno, metilmercaptano o metantioli, etilmercaptano o etantiolo, elettronegaticità minore dell’ossigeno, non fa legami idrogeno temperature di ebollizione più basse, odore sgradevole, acidità più alta degli alcoli, si possono formare ponti fra 2 tioli (ponti disolfuro), con leggera ossidazione, H2O2, se c’è più energia allora acidi solfonici, S=3H. STEREOISOMERIA OTTICA: possono essere STRUTTURALE (o costituzionale), divise in di catena, di posizione, funzionale. Oppure STEREOISOMERIA, che si divide in conformazionale e configurazionale, la quale si si divide ulteriormente in cis/trans (o geometrica), e enantiomeria (o ottica). Chiralità: non sovrapponibile al proprio speculare (es. mani), i due componenti si chiamano diastereoisomeri, anche i cis/trans sono chiamati così. Se due composti hanno stesse proprietà chimico-fisiche ma interagiscono diversamente con le molecole chirali si dicono enantiomeri, per classificarli si usano dei descrittori stereochimici, che si basano su due convenzioni: covenzione D, L, per rappresentare la tridimensionalità su due dimensioni, es. proiezioni ortogonali, in base a dove si trova il gruppo OH si dice se è L o D. Convenzione R, S, se non è presente un gruppo più ossidato dell’altro non basta la D, L, si osserva la vera tridimensionalità della molecola, l’ordine CIP viene assegnato in base al numero atomico, dalla priorità maggiore alla minore si identifica una rotazione verso sinistra S o verso destra R. ALDEIDI E CHETONI: entrambi sono legati ad un gruppo carbonile (doppio legame con l’ossigeno), se ci sono legati anche una catena ed un idrogeno è un’aldeide, se invece è nel mezzo a due catene è un chetone, si dividono in alifatici e aromatici in base alle catene R. Il carbonio del gruppo è sp2 e si ha quindi una geometria planare, legami ad idrogeno con l’acqua, i primi 4 termini solubili, legami ad idrogeno intermolecolari non possibili, in molti oli essenziali, es. vanillina, caratterizzati da fragranze profumate, solitamente con molecola di partenza l’aldeide benzoica, aroma delle mandorle, elevata reattività, aldeide acetica, acetone, solvente. catena più lunga con -ale in fondo, es. metanale (aldeide formica), etanale, propanale. Per i chetoni si usa -one, es. propanone, butanone, pentanone. Il primo delle aldeidi aldeide formica, + reattiva, detta formalina, agente antiputrefazione, evaporazione = paraformaldeide, proprietà antisettiche. Il primo dei chetoni è l’acetone (propanone), anche prodotto metabolico. Solo alcuni tipi di aldeidi sono acidi, il resto non lo è. Reazione di Cannizzaro: se l’aldeide non ha idrogeni sul carbonio alfa, in un ambiente acido può andare incontro ad ossidoriduzione interna fra 2 aldeidi, dove una si riduce dando un alcol, ed un’altra si ossida dando un acido carbossilico, es. aldeide formica, in NaOH da metanolo e HCOO- . se invece sono presenti idrogeni sul carbonio alfa, in ambiente basico si ha la condensazione aldolica trasformandosi in carboanione e possibile nucleofilo. Il carbonio del carbonile si può ridurre o ossidare, se un’aldeide si ossida da un acido carbossilico, l’ossidazione dei chetoni porta alla rottura dei legami. La riduzione delle aldeidi porta all’alcol primario, invece quella dei chetoni ad un alcol secondario. Addizione nucleofila, se si addiziona alcol e aldeide= emiacetali, se ne reagisce una seconda si forma l’acetale, con i chetoni si formano gli emichetali e i chetali. ACIDI CARBOSSILICI: importanti biologicamente, il più semplice è l’acido formico (o metanoico), scoperto nella formica ma in molti pungiglioni di insetti, irritanti, anche nell’ortica, ma anche effetto disinfettante, caratteristiche acide, il secondo è l’acido acetico (etanoico), presente nell’aceto. Si produce dall’ossidazione dell’acetaldeide o per reazione tra metanolo e monossido di carbonio, terzo acido propionico (propanoico), nel latte, acido buttirrico (butanoico), nel burro, estere di glicerolo, acido valerianico (pentanoico), nelle radici di valeriana. I lipidi (acidi grassi)