Classificazione dei gruppi funzionali

I derivati degli idrocarburi si distinguono per la presenza di gruppi funzionali specifici che ne determinano le proprietà chimiche. Questi si dividono principalmente in derivati ossigenati (come alcoli, eteri, fenoli, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici ed esteri), derivati alogenati (alogenuri alchilici, vinilici e arilici) e derivati azotati (ammine e ammidi).

Gli alcoli si ottengono sostituendo un atomo di idrogeno di un idrocarburo con un gruppo ossidrile $-OH$. Sono composti polari e quindi miscibili in acqua. La nomenclatura prevede il nome dell'idrocarburo seguito dal suffisso "-olo" $esempio: metanolo, etanolo, 2-propanolo$.

Gli alcoli possono presentare isomeri di posizione quando cambia la posizione dell'ossidrile nella catena. Esistono anche alcoli con più gruppi ossidrile, come il 1,2 etandiolo o il 1,2,3 propantriolo.

💡 Gli alcoli sono tra i composti organici più importanti nella vita quotidiana: l'etanolo (alcol etilico) è presente nelle bevande alcoliche e viene usato come disinfettante quando denaturato.

Effetti dell'alcol e altri derivati ossigenati

L'alcol etilico ha effetti dannosi significativi sull'organismo. Viene rapidamente assorbito dall'intestino, raggiungendo cervello e fegato in 10-15 minuti. Il fegato lo demolisce producendo aldeide acetica, una sostanza tossica che provoca infiammazione e produzione di collagene. L'uso cronico può portare alla cirrosi epatica, malattia incurabile che causa la calcificazione del fegato.

Nel cervello, l'alcol rallenta i recettori dell'acetilcolina e può interferire pericolosamente con molti farmaci, portando a rischi come overdose o collasso respiratorio se combinato con farmaci che deprimono il sistema nervoso centrale.

I fenoli sono idrocarburi aromatici contenenti un gruppo ossidrile. Il più semplice è il benzenolo (fenolo), ottenuto sostituendo un idrogeno del benzene con un gruppo OH.

Le aldeidi si ottengono dall'ossidazione di alcoli primari, formando un gruppo carbonilico $C=O$ al termine della catena. Hanno spesso profumi gradevoli e si usano nei cosmetici. La nomenclatura prevede il suffisso "-ale" $esempio: metanale/formaldeide, etanale/acetaldeide$.

⚠️ Il metanolo è particolarmente pericoloso perché difficile da degradare per il fegato. In caso di ingestione accidentale, bere molta acqua può aiutare a espellere la sostanza prima che raggiunga il fegato.

Chetoni, acidi carbossilici ed esteri

I chetoni derivano dall'ossidazione di un alcol secondario, con il gruppo carbonilico posizionato all'interno della catena. Il più semplice è il propanone (acetone). Si identificano con il suffisso "-one".

La carenza di zuccheri può provocare un'eccessiva produzione di acetone nell'organismo. Quando il corpo esaurisce gli zuccheri e inizia a bruciare grassi, si formano corpi chetonici nel fegato, rilevabili nell'urina e nell'alito. La dieta chetogenica sfrutta questo meccanismo eliminando i carboidrati.

Gli acidi carbossilici derivano dall'ulteriore ossidazione delle aldeidi, formando il gruppo carbossilico $-COOH$. Possono perdere facilmente l'idrogeno formando il gruppo carbossilato $-COO$. La nomenclatura è "acido + nome idrocarburo + ico" (esempio: acido acetico). Reagendo con basi forti, gli acidi grassi (catene con più di 10 atomi di carbonio) producono saponi.

Gli esteri si formano quando il gruppo -OH dell'acido carbossilico viene sostituito da un gruppo -OR. Si nominano con il nome dell'acido + "ato di" + nome del radicale. Sono molto diffusi in natura e responsabili dei profumi gradevoli di fiori e frutti.

🌸 Gli esteri sono i protagonisti nascosti dei profumi naturali: l'acetato di geranile dà il profumo alle rose, mentre il butanoato di metile conferisce l'aroma caratteristico delle mele.

Ammine e ammidi

Le ammine derivano dalla sostituzione di uno o più idrogeni dell'ammoniaca (NH₃) con gruppi alchilici. Si classificano in:

• Ammine primarie $R-NH₂$: nominate come "nome del radicale + ammina" (esempio: metilammina)
• Ammine secondarie $R-NH-R$: "prefisso N + nome del radicale più corto + ammina + nome catena più lunga"
• Ammine terziarie $R-N-R-R$: simili alle secondarie ma con i nomi dei sostituenti in ordine alfabetico

Il gruppo alchilico può essere anche un composto aromatico, come nel caso dell'amminobenzene (anilina). Le ammine sono basi piuttosto deboli.

Le ammidi contengono sia il gruppo amminico che quello carbonilico. Si distinguono in ammidi primarie, secondarie e terziarie in base al numero di sostituenti sul gruppo amminico.

L'urea (diammide) è un'ammide importante che deriva dal catabolismo delle proteine e viene eliminata attraverso le urine. Viene utilizzata industrialmente per produrre fertilizzanti, fibre sintetiche e materie plastiche.

💡 Le ammidi sono fondamentali nella biochimica: i legami peptidici che uniscono gli amminoacidi nelle proteine sono in realtà legami ammidici, rendendo queste strutture essenziali per la vita.