Blocco 1. Acidi e basi. (5 ore) Acidi e basi secondo Arrhenius, Lowry-Brönsted e Lewis. Fattori che influenzano la forza degli acidi e delle basi di Lowry-Brönsted: ibridazione, polarizzabilità, elettronegatività, effetto induttivo, effetto di campo, risonanza, legame idrogeno, solvente. Blocco 2. Idrocarburi e dieni coniugati (18 ore) Alcani e cicloalcani. Nomenclatura, ibridazione, struttura, isomeri di struttura, conformazione (tensione torsionale, tensione angolare), ibridazione e angolo di legame (caso del ciclopropano).Proiezioni di Newman. Proiezioni di Haworth. Reazioni degli alcani: alogenazione radicalica [meccanismo, selettività (stato di transizione e postulato di Hammond)]. Radicali. struttura dei radicali, stabilità dei radicali (iperconiugazione, mesomeria). Sistemi biciclici: nomenclatura. Alcheni. Nomenclatura, ibridazione, struttura, stabilità, isomeria geometrica. Nomenclatura E-Z per gli stereoisomeri degli alcheni. Reazioni degli alcheni: addizione di acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità, trasposizione dei carbocationi) e radicalica (HBr)], acqua (catalisi acida specifica), alogeni, formazione di aloidrine, idroborazione-ossidazione (regio- e stereochimica), epossidazione (reazione con peracidi), idrogenazione catalizzata da metalli di transizione (Pd) e calori di idrogenazione, reazione di Heck, ossidazione con tetrossido di osmio (numeri di ossidazione), addizione di carbeni (formazione di carbeni dal cloroformio), sintesi dell’anello ciclopropanico secondo Simmon-Smith. Alogenazione allilica: effetto della concentrazione di bromo e della temperatura sul rapporto addizione al doppio legame/bromurazione allilica. Reazione con N-bromosuccinimmide. Stabilità del radicale allilico. Regioselettività Dieni coniugati Struttura, reattività. Reazioni degli 1,3-dieni: addizione 1,2 e 1,4 (controllo cinetico e termodinamico). Alchini Nomenclatura, ibridazione, struttura. Reazioni degli alchini: addizione di idrogeno catalizzata dal palladio, addizione di acidi alogenidrici (il carbocatione vinilico: ibridazione, stabilità), addizione di alogeni, addizione di acqua (catalizzata da acido solforico e sali di mercurio), idroborazione-ossidazione con alchini interni e terminali (disiamilborano), acidità degli alchini terminali (reazioni di addizione e di sostituzione nucleofila). Blocco 3. Stereochimica (4 ore) Elementi di base Stereoisomeria. Chiralità. Centro chirale e centro stereogenico (o stereocentro). Enantiomeri e diastereoisomeri. Elementi di simmetria: centro di simmetria, asse di simmetria, piano di simmetria. Nomenclatura degli enantiomeri: il sistema R-S (Cahn, Ingold e Prelog). Attività ottica. Racemi. Potere rotatorio specifico. Eccesso enantiomerico. Composti con più centri chirali. Diastereoisomeri e forme meso. Proiezioni di Fischer. Separazione degli enantiomeri. Stereoselettività e stereospecificità. Blocco 4. Alogenuri alchilici, alcoli, eteri e epossidi (14 ore) Alogenuri alchilici Struttura. Nomenclatura IUPAC. Sostituzione nucleofila alifatica (SN), nucleofilia e basicità. SN1: meccanismo, stereochimica, coppie ioniche, fattori che influenzano la SN1 (alogenuro alchilico, gruppo uscente, nucleofilo, solvente: solventi polari protici, solventi polari aprotici, solventi non polari aprotici). SN2: meccanismo, stereochimica, fattori che influenzano la SN2 (alogenuro alchilico, gruppo uscente, nucleofilo, solvente). Competizione tra SN1 e SN2 (influenza della struttura del grupppo alchilico, del solvente, del nucleofilo). beta-Eliminazione. E1: meccanismo, regiochimica (orientamento secondo Saitseff). E2: meccanismo, regiochimica, stereochimica. Reazioni E2 nei sistemi ciclici. Competizione tra E1 e E2: effetto della struttura dell’alogenuro alchilico, del solvente, della base. Competizione tra SN e E: competizione tra SN1 e E1, competizione tra SN2 e E2 (effetto del gruppo alchilico, del nucleofilo/base, del solvente). alfa-Eliminazione: formazione di carbeni. Formazione di composto organometallici: formazione di alchillitio, formazione di alchilmagnesio. Alcoli Nomenclatura. Reazioni degli alcoli: basicità e acidità degli alcoli in fase gassosa e in soluzione, formazione di eteri (sintesi di Williamson e disidratazione in ambiente acido), formazione di esteri, formazione di tosilati, addizione a doppi legami C-C (protezione dei gruppi alcolici come tetraidropiranil derivati), ossidazione (meccanismo dell’ossidazione con acido cromico e piridinio clorocromato), reazione con alogenuri del fosforo; reazione con cloruro di tionile in assenza (SNi) e in presenza di ammine terziarie o piridina, disidratazione degli alcoli e dei corrispondenti tosil derivati. Trasposizione pinacolica Eteri e epossidi Nomenclatura. Reazioni degli eteri: scissione acido-catalizzata con HX. Epossidi: nomenclatura, apertura degli epossidi (acido-catalizzata, nucleofila), reazione con i reattivi di Grignard. (sintesi dei reattivi di Grignard, reazione dei reattivi di Grignard con acqua e anidride carbonica). Blocco 5. Composti carbonilici, acidi carbossilici e loro derivati (12 ore) Aldeidi e chetoni Nomenclatura. Reazioni di addizione: effetto della catalisi acida specifica nella reazione di addizione. Reazione con idruri del boro e dell’alluminio (reattività degli alcossi derivati degli idruri del boro e dell’alluminio), con alchini terminali, con i reattivi di Grignard, acido cianidrico, acqua, alcoli (acetali come gruppi protettori). Reazioni di addizione-eliminazione: reazione di Wittig, reazione con ammine primarie e secondarie. Ossidazione di Bayer-Villiger: tendenza migratoria dei vari gruppi. Riduzione a idrocarburi: riduzione di Clemmensen e di Wolff-Kishner. Acidi carbossilici Nomenclatura (acidi mono-, bi-, tricarbossilici, ecc.). Reazioni degli acidi carbossilici: reazione acido-base, reazione con LiAlH4, con alcoli, con SOCl2, con PBr3. Derivati degli acidi carbossilici Alogenuri acilici, anidridi, esteri, lattoni, ammidi, lattami, immidi, nitrili). Nomenclatura. Reazioni dei derivati degli acidi: con acqua [cloruri degli acidi, anidridi, esteri (differenza tra esteri di alcoli 1°, 2° e 3°), ammidi, nitrili], con alcoli (cloruri degli acidi, anidridi, esteri), con i sali degli acidi carbossilici (cloruri degli acidi), con ammoniaca o ammine (cloruri degli acidi, anidridi, esteri), con organomagnesio (esteri), con LiAlH4 (esteri, ammidi, nitrili), degradazione di Hoffmann, reazione di Reformatsky). Blocco 6. Enoli, enolati e composti alfa,beta-insaturi. (7 ore) Enoli ed enolati Tautomeria cheto-enolica in ambiente acido e in ambiente basico [fattori che influenzano l’equilibrio cheto-enolico (legame idrogeno, coniugazione)], controllo termodinamico e controllo cinetico nella formazione di anioni enolato con LDA. Bromurazione in a dei chetoni (in ambiente acido e in ambiente basico), reazione di Hell-Vohlard-Zelinski. Condensazione aldolica, condensazione aldolica seguita dalla disidratazione (in ambiente acido e in ambiente basico), condensazione aldolica intramolecolare, condensazione aldolica incrociata, condensazioni di Claisen e Dieckmann, sintesi aceto acetoacetiche e maloniche. Aldeidi e chetoni alfa,beta-insaturi Addizione 1,4 e 1,2 (reversibili e irreversibili). Confronto tra la reazione con i reattivi di Grignard e con gli anioni dei composti 1,3-dicarbonilici. Anellazione di Robinson. Blocco 7. I composti aromatici, fenoli e ammine (8 ore) Composti aromatici Aromaticità. Regola di Huckel. Composti aromatici, antiaromatici e non aromatici. Ioni aromatici. Composti eterociclici aromatici. Nomenclatura. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica: meccanismo, effetto dei sostituenti (reattività e orientamento), aloenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione di Friedel-Crafts (limiti della reazione di Friedel-Crafts), acilazione di Friedel-Crafts. Reazioni di sostituzione nucleofila aromatica: Meccanismo di addizione-eliminazione, meccanismo di eliminazione-addizione (via benzino; prove a favore dell’esistenza del benzino), sostituzione via carbocatione fenilico. Fenoli Nomenclatura. Reazioni dei fenoli: acidità, formazione di esteri e di eteri, sostituzioni elettrofile aromatiche, reazione di Reimer-Tiemann, reazione di copulazione. Ammine Nomenclatura. Chiralità: analogie tra ammine terziarie e carbanioni. Inversione piramidale. Chiralità dei sali di ammonio quaternari. Reazioni di eliminazione dei sali di ammonio quaternari: eliminazione secondo Hofmann [stato di transizione variabile e interazioni steriche]. Reazioni delle ammine: basicità in soluzione e in fase gassosa. Reazioni con alogenuri alchilici, con derivati carbonilici, reazioni delle ammine aromatiche con acido nitroso (sali di diazonio e reazioni di copulazione). Enammine - Reazioni di alchilazione, acilazione, addizione coniugata. Blocco 8. Ripilogo e esercitazioni (8 ore)

B. Botta. Chimica Organica II edizione. Edi-Ermes Per le esercitazioni: 1) S. Cacchi, F. Nicotra “ESERCIZI DI CHIMICA ORGANICA ” Casa Ed. Ambrosiana, 1999 2) N. E. Schore, K. P. Vollhartdt “ESERCIZI RISOLTI DI CHIMICA ORGANICA ” Zanichelli,

Blocco 1. Acidi e basi. (5 ore) Acidi e basi secondo Arrhenius, Lowry-Brönsted e Lewis. Fattori che influenzano la forza degli acidi e delle basi di Lowry-Brönsted: ibridazione, polarizzabilità, elettronegatività, effetto induttivo, effetto di campo, risonanza, legame idrogeno, solvente. Blocco 2. Idrocarburi e dieni coniugati (18 ore) Alcani e cicloalcani. Nomenclatura, ibridazione, struttura, isomeri di struttura, conformazione (tensione torsionale, tensione angolare), ibridazione e angolo di legame (caso del ciclopropano).Proiezioni di Newman. Proiezioni di Haworth. Reazioni degli alcani: alogenazione radicalica [meccanismo, selettività (stato di transizione e postulato di Hammond)]. Radicali. struttura dei radicali, stabilità dei radicali (iperconiugazione, mesomeria). Sistemi biciclici: nomenclatura. Alcheni. Nomenclatura, ibridazione, struttura, stabilità, isomeria geometrica. Nomenclatura E-Z per gli stereoisomeri degli alcheni. Reazioni degli alcheni: addizione di acidi alogenidrici [ionica (carbocationi: struttura, stabilità, trasposizione dei carbocationi) e radicalica (HBr)], acqua (catalisi acida specifica), alogeni, formazione di aloidrine, idroborazione-ossidazione (regio- e stereochimica), epossidazione (reazione con peracidi), idrogenazione catalizzata da metalli di transizione (Pd) e calori di idrogenazione, reazione di Heck, ossidazione con tetrossido di osmio (numeri di ossidazione), addizione di carbeni (formazione di carbeni dal cloroformio), sintesi dell’anello ciclopropanico secondo Simmon-Smith. Alogenazione allilica: effetto della concentrazione di bromo e della temperatura sul rapporto addizione al doppio legame/bromurazione allilica. Reazione con N-bromosuccinimmide. Stabilità del radicale allilico. Regioselettività Dieni coniugati Struttura, reattività. Reazioni degli 1,3-dieni: addizione 1,2 e 1,4 (controllo cinetico e termodinamico). Alchini Nomenclatura, ibridazione, struttura. Reazioni degli alchini: addizione di idrogeno catalizzata dal palladio, addizione di acidi alogenidrici (il carbocatione vinilico: ibridazione, stabilità), addizione di alogeni, addizione di acqua (catalizzata da acido solforico e sali di mercurio), idroborazione-ossidazione con alchini interni e terminali (disiamilborano), acidità degli alchini terminali (reazioni di addizione e di sostituzione nucleofila). Blocco 3. Stereochimica (4 ore) Elementi di base Stereoisomeria. Chiralità. Centro chirale e centro stereogenico (o stereocentro). Enantiomeri e diastereoisomeri. Elementi di simmetria: centro di simmetria, asse di simmetria, piano di simmetria. Nomenclatura degli enantiomeri: il sistema R-S (Cahn, Ingold e Prelog). Attività ottica. Racemi. Potere rotatorio specifico. Eccesso enantiomerico. Composti con più centri chirali. Diastereoisomeri e forme meso. Proiezioni di Fischer. Separazione degli enantiomeri. Stereoselettività e stereospecificità. Blocco 4. Alogenuri alchilici, alcoli, eteri e epossidi (14 ore) Alogenuri alchilici Struttura. Nomenclatura IUPAC. Sostituzione nucleofila alifatica (SN), nucleofilia e basicità. SN1: meccanismo, stereochimica, coppie ioniche, fattori che influenzano la SN1 (alogenuro alchilico, gruppo uscente, nucleofilo, solvente: solventi polari protici, solventi polari aprotici, solventi non polari aprotici). SN2: meccanismo, stereochimica, fattori che influenzano la SN2 (alogenuro alchilico, gruppo uscente, nucleofilo, solvente). Competizione tra SN1 e SN2 (influenza della struttura del grupppo alchilico, del solvente, del nucleofilo). beta-Eliminazione. E1: meccanismo, regiochimica (orientamento secondo Saitseff). E2: meccanismo, regiochimica, stereochimica. Reazioni E2 nei sistemi ciclici. Competizione tra E1 e E2: effetto della struttura dell’alogenuro alchilico, del solvente, della base. Competizione tra SN e E: competizione tra SN1 e E1, competizione tra SN2 e E2 (effetto del gruppo alchilico, del nucleofilo/base, del solvente). alfa-Eliminazione: formazione di carbeni. Formazione di composto organometallici: formazione di alchillitio, formazione di alchilmagnesio. Alcoli Nomenclatura. Reazioni degli alcoli: basicità e acidità degli alcoli in fase gassosa e in soluzione, formazione di eteri (sintesi di Williamson e disidratazione in ambiente acido), formazione di esteri, formazione di tosilati, addizione a doppi legami C-C (protezione dei gruppi alcolici come tetraidropiranil derivati), ossidazione (meccanismo dell’ossidazione con acido cromico e piridinio clorocromato), reazione con alogenuri del fosforo; reazione con cloruro di tionile in assenza (SNi) e in presenza di ammine terziarie o piridina, disidratazione degli alcoli e dei corrispondenti tosil derivati. Trasposizione pinacolica Eteri e epossidi Nomenclatura. Reazioni degli eteri: scissione acido-catalizzata con HX. Epossidi: nomenclatura, apertura degli epossidi (acido-catalizzata, nucleofila), reazione con i reattivi di Grignard. (sintesi dei reattivi di Grignard, reazione dei reattivi di Grignard con acqua e anidride carbonica). Blocco 5. Composti carbonilici, acidi carbossilici e loro derivati (12 ore) Aldeidi e chetoni Nomenclatura. Reazioni di addizione: effetto della catalisi acida specifica nella reazione di addizione. Reazione con idruri del boro e dell’alluminio (reattività degli alcossi derivati degli idruri del boro e dell’alluminio), con alchini terminali, con i reattivi di Grignard, acido cianidrico, acqua, alcoli (acetali come gruppi protettori). Reazioni di addizione-eliminazione: reazione di Wittig, reazione con ammine primarie e secondarie. Ossidazione di Bayer-Villiger: tendenza migratoria dei vari gruppi. Riduzione a idrocarburi: riduzione di Clemmensen e di Wolff-Kishner. Acidi carbossilici Nomenclatura (acidi mono-, bi-, tricarbossilici, ecc.). Reazioni degli acidi carbossilici: reazione acido-base, reazione con LiAlH4, con alcoli, con SOCl2, con PBr3. Derivati degli acidi carbossilici Alogenuri acilici, anidridi, esteri, lattoni, ammidi, lattami, immidi, nitrili). Nomenclatura. Reazioni dei derivati degli acidi: con acqua [cloruri degli acidi, anidridi, esteri (differenza tra esteri di alcoli 1°, 2° e 3°), ammidi, nitrili], con alcoli (cloruri degli acidi, anidridi, esteri), con i sali degli acidi carbossilici (cloruri degli acidi), con ammoniaca o ammine (cloruri degli acidi, anidridi, esteri), con organomagnesio (esteri), con LiAlH4 (esteri, ammidi, nitrili), degradazione di Hoffmann, reazione di Reformatsky). Blocco 6. Enoli, enolati e composti alfa,beta-insaturi. (7 ore) Enoli ed enolati Tautomeria cheto-enolica in ambiente acido e in ambiente basico [fattori che influenzano l’equilibrio cheto-enolico (legame idrogeno, coniugazione)], controllo termodinamico e controllo cinetico nella formazione di anioni enolato con LDA. Bromurazione in a dei chetoni (in ambiente acido e in ambiente basico), reazione di Hell-Vohlard-Zelinski. Condensazione aldolica, condensazione aldolica seguita dalla disidratazione (in ambiente acido e in ambiente basico), condensazione aldolica intramolecolare, condensazione aldolica incrociata, condensazioni di Claisen e Dieckmann, sintesi aceto acetoacetiche e maloniche. Aldeidi e chetoni alfa,beta-insaturi Addizione 1,4 e 1,2 (reversibili e irreversibili). Confronto tra la reazione con i reattivi di Grignard e con gli anioni dei composti 1,3-dicarbonilici. Anellazione di Robinson. Blocco 7. I composti aromatici, fenoli e ammine (8 ore) Composti aromatici Aromaticità. Regola di Huckel. Composti aromatici, antiaromatici e non aromatici. Ioni aromatici. Composti eterociclici aromatici. Nomenclatura. Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica: meccanismo, effetto dei sostituenti (reattività e orientamento), aloenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione di Friedel-Crafts (limiti della reazione di Friedel-Crafts), acilazione di Friedel-Crafts. Reazioni di sostituzione nucleofila aromatica: Meccanismo di addizione-eliminazione, meccanismo di eliminazione-addizione (via benzino; prove a favore dell’esistenza del benzino), sostituzione via carbocatione fenilico. Fenoli Nomenclatura. Reazioni dei fenoli: acidità, formazione di esteri e di eteri, sostituzioni elettrofile aromatiche, reazione di Reimer-Tiemann, reazione di copulazione. Ammine Nomenclatura. Chiralità: analogie tra ammine terziarie e carbanioni. Inversione piramidale. Chiralità dei sali di ammonio quaternari. Reazioni di eliminazione dei sali di ammonio quaternari: eliminazione secondo Hofmann [stato di transizione variabile e interazioni steriche]. Reazioni delle ammine: basicità in soluzione e in fase gassosa. Reazioni con alogenuri alchilici, con derivati carbonilici, reazioni delle ammine aromatiche con acido nitroso (sali di diazonio e reazioni di copulazione). Enammine - Reazioni di alchilazione, acilazione, addizione coniugata. Blocco 8. Ripilogo e esercitazioni (8 ore)

B. Botta. Chimica Organica II edizione. Edi-Ermes Per le esercitazioni 1) S. Cacchi, F. Nicotra “ESERCIZI DI CHIMICA ORGANICA ” Casa Ed. Ambrosiana, 1999 2) N. E. Schore, K. P. Vollhartdt “ESERCIZI RISOLTI DI CHIMICA ORGANICA ” Zanichelli, 2016