Didascalia alternativa:

tra i due carboni e due legami pi greco tra le orbitali 2P rimanenti Anche in questo caso il legame triplo impedisce di ruotare 4 π TY ↑ Alcani C = 2,55 H = 2,20 LINEARI Prefisso MET ET PROP BUT Rappresentazione: Etano saturi Butano ciclopropano CH₂ Hrocarburi safiri Cicloalcani Cicloalcani si chiudono: H₂ C CH₂ A AE = 0,35 Formula generale degli idrocarburi saturi: H n carboni 1 - 2 3 4 H CIH ALIFATICI H H1C с | H Wrocarburi HIC-H HICH Н Alcheni H₂C | H₂C Apolare I HIDI H C Insaturi Н nome METANO ETANO Cn H₂n+2 PROPANO BUTANO Ciclobutano - CH₂ | CH₂ H | CIH Alchini solubili in solventi apolari Monociclici semplificato con: →suffisso: - ANO sono saturi di idrogeno quindi i carboni hanno legame singolo H₂ C ciclopentano CH₂ - ALCANI E CICLOALCANI AROMATICI CH₂ H₂C - CH₂ Policiclici carboni Inclinati perché sono tetraedri Cicloesano H₂C H₂C CH₂ CH₂ V CH₂ CH₂ carboni prendono il nome in base a cosa ci si lega carbonio primario primanri, secondari, terziari a seconda di quanti altri carboni si legano ad esso RAMIFICAZIONI CH3 RAMIFICAZIONI LINEARI Metile CH3 | CH I CH3 Isopropile CH3 CH NUMERAZIONE RAMIFICAZIONI NON LINEARI CH3 T CH3 CH Metile NOMENCLATURA CH3 CH3 CH3 Metile va a sostituire un idrogeno 8 CH3 I + CH₂ T 6 CH ₂ CH CH₂ 3 5 Etile - CH₂ ISO, sec e ter fanno riferimento al carbonio che si lega CH₂ 4 Ramificazioni sono le parti che vanno ad aggiungersi alle catene CH₂ carbonio terziario carbonio secondario Etile CH3 CH₂- CH CH3 CH₂ 1 scelgo la catena più lunga 2 numero in modo che i sostituenti abbiamo numeri più bassi possibili CH 3 T CH 3 - CH3 2 CH 1 CH 3 sec-butile Metile CH₂ n propile CH 1 CH3 CH3 CH₂ CH3 4 CH3 CH3 CH3 I CH C | CH 3 CH3 n indica che è lineare (dritto) SOSTITUENTI devono avere il numero più basso possibile X CH₂ 2 CH3 CH₂ - - CH3 sostituenti carbonio quaternario CH3 - CH₂ n butile CH3 - с T CH3 Ter- butile - 3 Prendo i rami in ordine alfabetico 3 etil-2,5 dimetil - Ottano U Numerazione - CH₂ catena T CH3 I - Etile 2 Metile CH3 CICLOALCANI CH 3 Metile CH₂ 3 CH₂ CH3 Etile 3, CH3 | с 41 CH₂ Terbutile CH3 Etile sostituenti possono essere: - Isopropile CH₂ 5 Numerazione e ordine come per i lineari Etil-ciclopropano — CH3 6 ALOGENI: Fluoro, cloro, bromo e iodio CICLOESANO può avere una conformazione a BARCA O a SEDIA (più stabile) PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE 4 etil - 2,2,4 trimetil- esano 3 Nella disposizione a sedia gli atomi di idrogeno possono avere una disposizione ASSIALE (parallela all'asse della molecola) O EQUATORIALE (Attorno al perimetro della molecola Ripeto la posizione se ci sono più sostituenti 1 Etil-3 isopropil - 2 metil-4 terbutil - Ciclobutano GRUPPI ALCHILICI O RADICALI ALCHILICI: gruppi atomici che presentano un atomo di idrogeno in meno rispetto all'alcano corrispondente H n propile CH₂ - CH3 Metile H Asse di simmetria della molecola H H CH₂ - CH3 H H H conformazione a sedia (più stabile) H All'aumentare del numero di carboni aumenta la temperatura di fusione e ebollizione combustione prodotti : CO2, H2O, calore, onde elettromagnetiche Reagenti: Ossigeno, idrogeno, carbonio (idrocarburi) vale se la catena è lineare H H 1 Metil-2 n propil-ciclobutano In rosso sono eviden- ziati gli idrogeni assiali. H H H Nella conformazione a sedia tutti gli angoli C-C-C sono di 109,5°. P H H H H H All'aumentare dei carboni aumentano i legami e quindi l'energia di legame (quella necessaria per rompere i legami) la H conformazione a barca (meno stabile) H Alcani, essendo apolari, sono poco reattivi alle sostanze chimiche e vengono per questo chiamati PARAFFINE, ovvero poco affini In condizioni opportune però reagiscono con l'ossigeno e con il cloro -H ISOMERIA ISOMERI: Molecole che hanno la stessa formula bruta ma diversa costruzione ISOmeri DI STRUTTURA : Stessi atomi legati in modo diverso H A una stessa composizione chimica corrispondono diverse disposizioni spaziali degli atomi costituenti CHIRALI: Specchiabili ma non sovrapponibili DI CATENA: cambia la disposizione degli atomi di carbonio DI POSIZIONE: a cambiare posizione sono i sostituenti COOH | - C CH3 I vari isomeri presentano diverse proprietà fisiche STEREOISOMERI: Stessa costruzione, cambia solo l'orientazione nello spazio degli atomi E ISOmeria GEOMETRICA (AIcheni) ISOmeria OTTICA carbonio (atomo centrale) = STEREOCENTRO O CENTRO CHIRALE OH Molecole diverse coppie con queste caratteristiche sono ISOMERI OTTICI E ENANTIOMERI la Per rappresentare il modello tetraedrico viengono usate le PROIEZIONI DI FISCHER luce non polarizzata sta alla base dello studio dei farmaci, in cui si deve separare le molecole giuste da quelle con formula e forma uguali ma specchiate но — с specchio COOH contrario = ACHIRALI:Sovrapponibili CH3 - H sostanza otticamente attiva POLARIMETRO Studia l'attività ottica delle sostanze chimiche OF IN filtro polarizzatore tubo portacampione La sostanza otticamente at- tiva fa ruotare, di un angolo a, il piano della luce polarizzata. CH3-CH-CH3 CH3 I t 1 CH3CH2-CH2---CH3 Enantiomeri hanno proprietà achirali identiche (punto di ebollizione, fusione, densità, solubilità, reattività a reagenti) Hanno però proprietà chirali diverse chiralità si può mettere in evidenza con un fenomeno fisico, ovvero la capacità di far ruotare il piano della luce polarizzata analizzatore | C onde vibrano a 360 gradi ma se metto una fessura (POLARIZZATORE) questa filtra solo una direzione/dimensione (es verticale/orizzontale) fl potere rotatorio a OH Per vedere il raggio polarizzato è necessario ruotare il filtro analizzatore (con l'asse di po- larizzazione inizialmente parallelo a quello del filtro polarizzatore) dello stesso angolo a. Posiziono la molecola in modo da avere una componente verticale e una orizzontale | C se metto un secondo polarizzatore nella direzione opposta al primo blocco totalmente l'onda Gli enantiomeri fanno ruotare il piano della luce polarizzata di uno stesso angolo, ma in direzione opposta Per questo si chiamano anche ANTIPODI OTTICI O CH3CH2 - CH2 P OH Luce viene polarizzata e fatta passare poi attraverso una sostanza chimica Arriva poi ad un Analizzatore: polarizzatore che si può ruotare Lo ruoto fino a quando non passa la luce e misuro l'angolo se la luce risulta della stessa angolazione della luce iniziale la sostanza non è otticamente attiva (enantiomeri sono ognuno al 50%) → se la rotazione è verso destra si dice che la sostanza è DESTROGIRA (+), se verso sinistra è LEVOGIRA (-) spesso i due enantiomeri hanno proprietà biologiche diverse REAZIONI DI ALOGENAZIONE DEGLI ALCANI Reazioni di sostituzione: un atomo o un gruppo di atomi ne sostituisce un altro Richiede energia (calore o con radiazioni uv di appropriata lunghezza d'onda) per spezzare i legami Alcani e cicloalcani reagiscono in opportune condizioni anche con gli alogeni H H | 1 H-C- T H HC-H H .: CI: + Quando il legame che unisce i due atomi di cloro si spezza, avendo la stessa Elettronegatività, ciascun atomo si riappropria del suo elettrone → : CI: CI: CI-CI Le reazioni di sostituzione radicalica si svolgono in tre stadi: ROTTURA OMOLITICA 9 • CI: Fotoni UV .. CH4+CICI: INIZIO: energia rompe il legame della molecola di alogeno, x2, in due radicali x S 2: CI ли ES Clorurazione del metano CIH H R-H+CI•. →→H CI + R• R+CI-CI A CI + H-CI elettrone spaiato PROPAGAZIONE: Il radicale alogeno strappa un atomo di idrogeno all'idrocarburo RA Idrocarburo rimane con un elettrone spaiato, cioè sottoforma di RADICALE ALCHILICO R Si forma anche l'acido alogenidrico HX 201 →CI-CI 2 R →R-R R. + CI• →R CI H -C. H Il radicale, sua volta, strappa un atomo a una molecola di alogeno per avere l'elettrone mancante R-CI + CI• CH 3 - CI :J: cloruro di metile - La reazione conduce a una miscela di prodotti variamente alogenati + CI: - Formazione dell'ALOGENURO ALCHILICO RX e di un radicale x. TERMINAZIONE: La catena di reazioni termina quando si combinano tra loro due specie radicaliche Diclorometano CH₂Cl₂ CH₂ invece di CH3 -D Diventa un ramo cloro metano e acido cloridrico RADICALI LIBERI catena di alcani più lunga Alcano clorurato CI + CHCI 3 8 sono un problema perché cercano elettroni e li prendono da qualsiasi molecola cloroformio + Rottura ETEROLITICA non può avvenire Ĵ Tetracloruro di carbonio CC14 + HCI Effetti anestetici = R. ALCHENI -▷ 120 (c="c_ ALCHINI Triplo legame -C=C- 1 POSIZIONE DEI LEGAMI _ć=c=ć- Legami cumulati RAMIFICAZIONI CH₂=CH Vinile Doppio legame carbonio-carbonio NOMENCLATURA Idrocarburi insaturi ų CH₂ = CH H₂ C CI Il nome di una ramificazione in cui compare un'insaturazione termina in -ENIL (SE AlChene) O-INIL (se alchino) NOMi propri di alcuni rami: — с CH3 3,3 dimetil-but-1-ene с suffisso - ENE nella nomenclatura peria catena principale CH3 presentano atomi di carbonio che non hanno "saturato” la loro capacità di legame SUFFISSO-INO _ć_ć_ć=ć_ 3) prendo i rami in ordine alfabetico come per gli alcani 4) scrivo il prefisso della catena in base al numero dei carboni 5) indico le posizioni dei doppi o dei tripli legami e di seguito il suffisso -ENE O-INO CH2=CH-CH₂ 1) individuare la catena di carbonio più lunga che, possibilmente contenga tutte le insaturazioni presenti 2) numeraria in modo da attribuire il numero più basso possibile ai doppi e ai tripli legami (i doppi risultano prioritari) se indifferente, numerare in base ai rami come per gli alcani Allile CH3 Legami coniugati HC = CH2 CH3 _ć=ć. ↑ 4 ـ CH3 с CC=C- 3 CH3 CH2=CH 3,3 dimetil-but-1-ino CH3 isopropenile C = CH CI -ć=ć- -C=C-C-C=C- I Legami isolati CH3 CH₂ = C CH=CH₂ 2 metil-but-1,3-diene oppure 2 cloro-1,3 butadiene 2 metil-1,3 butadiene 4 ISOMERIE GEOMETRICHE DEGLI ALCHENI La geometria dell'unità \c=c< è planare I due atomi di carbonio e i quattro essi legati si trovano sullo stesso piano É Le loro posizioni sono fisse per la presenza del legame P greco che impedisce la rotazione degli atomi di carbonio se ai carboni sono legati due atomi o due gruppi diversi, a seconda della loro disposizione rispetto al doppio legame si possono avere due differenti strutture molecolari: ISOMERI CIS e ISOMERI TRANS ISOmeri cis-trans sono stereoisomeri ES CH, L'isomeria cis-trans è un fenomeno che riguarda anche gli idrocarburi ciclici CH, CH H H Hanno differenti proprietà: diverso punto di fusione, di ebollizione e diversa polarità H Non differiscono per formula grezza o concatenamento degli atomi ma solo per la disposizione degli atomi nello spazio H CH3 REAZIONI DI ADDIZIONE ELETTROFILA DI ALCHENI E ALCHINI secondo la definizione di Lewis: Acido: atomo o molecola che può accettare 2 elettroni ↳ Elettrofilo Base: atomo o molecola che può mettere a disposizione 2 elettroni Nucleofilo Hcl Elettroni nei legami sigma degli alcani sono fortemente attratti dai nuclei CH₂=CH₂ + H- Reazione ESOTERMICA Reazione di addizione è dovuta alla presenza di elettroni P greco Elettroni dei legami pi greco di alcheni e alchini sono invece meno vincolati Cl -Cl → elettrofilo isomero cis Isomero trans è meno polare del cis, o del tutto apolare Per la sua maggiore simmetria POSSono essere usati per formare nuovi legami con altri atomi (rendendo l'alchene o alchino un alcano) ADDIZIONE: reazione in cui gli atomi provenienti dal reagente si congiungono con i due carboni del legame multiplo, saturandoli *CH₂-CH₂-H + Cl- carbocatione Energia liberata durante la formazione dei nuovi legami è superiore a quella necessaria per rompere i vecchi (tra gli atomi del reagente e quelli pi greco) b ▷ Reagenti che vanno ad addizionarsi sono detti elettrofili 1° stadio Elettrofilo, va a cercare elettroni H + ·cci più elettronegativo: rottura eterolitica Cl H isomero trans Cl addizione elettrofila H |_ci=ic H ܕ عنود CH3-CH=CH₂ H H con la rottura eterolitica dei legami gli elettroni condivisi vengono assegnati ad uno solo dei due atomi H-CH₂-CH₂ + Cl → H-CH₂-CH₂-Cl carbocatione nucleofilo REGOLA DI MARKOVNIKOV Reazioni di addizione principali: CH3- Due elettroni P greco vanno a formare il legame sigma tra l'atomo del reagente (Elettrofilo) e uno degli atomi di carbonio L'altro carbonio perde uno dei suoi elettroni e diventa positivo →▷ CARBOCATIONE carbocationi sono molto reattivi e si combinano facilmente con i nucleofili Primo stadio H H T 1 H с I H с H (H₂O H* (HCI Br₂ H₂ Pt o Pd + H₂O → H + OH + - CH = CH₂ + H H CH3–CH–CH,—H OH CH3-CH-CH₂ Cl H CH3-CH-CH₂ Br Br HIC Anione cloruro è nucleofilo si unisce al carbocatione ● Addizione di idrogeno si chiama IDROGENAZIONE с 1 H CH3-CH₂-CH₂ -H H 2 carbocatione + OH H H Nel caso degli alchini, per saturarne una mole, servono due moli di reagente - H H-C - H Н с asimmetrico + asimmetrico simmetrico + asimmetrico 2° stadio - Può avvenire solo grazie a dei catalizzatori, come platino o palladio HIC + C- carbocatione verso l'interno della catena è più stabile grazie alle nubi elettroniche che si spostano temporaneamente verso di esso つーH CH composti chimici si dividono in simmetrici e asimmetrici simmetrici se un piano perpendicolare al doppio legame divide la molecola in due metà uguali CH3CH==CH₂ X I - REGOLA DI MARKOVNIKOV: H Quando un reagente asimmetrico si addiziona a un alchene asimmetrico, la componente elettrofila si unisce all'atomo di carbonio (del doppio legame) a sua volta legato al maggior numero di atomi di idrogeno - + OH secondo Stadio Legame dativo H - CH₂ ==CH₂ ✓ HIC - H HI - с CIH OH с HI () - H — H H BENZENE, composto da 6 atomi di carbonio ibridizzati sp2 in un anello piano H AROMATICITÀ H H Due possibili configurazioni in base alla posizione dei legami p greco: H H H H H H H H H CH3 Quarto elettrone del carbonio si trova nell'orbitale 2pz e forma un legame p greco con un carbonio adiacente E H Questo fenomeno dà STABILITÀ alla molecola pur essendo fortemente insatura la Toluene H H Nomi tradizionali: H حلى Dimostrato sperimentalmente idrogenando il benzene e altre due molecole con 6 atomi di carbonio, (Cicloesene e 1,4 Cicloesadiene) rispettivamente con uno e due doppi legami, ottenendo un cicloesano Ad ogni atomo di carbonio è legato uno di idrogeno H H Le due configurazioni sono in continua alternanza Fenomeno della RISONANZA: CH₂ - CH calore generato dall'idrogenazione del benzene è minore di quello teorico basato sui risu ti significa che l'energia di legame era minore e quindi la molecola più stabile Altre molecole con queste caratteristiche vengono definite COMPOSTI AROMATICI stirene Differenza tra calore atteso e calore realmente liberato viene denominata ENERGIA DI RISONANZA REGOLA DI HÜCKEL per determinare quali molecole appartengono a questa categoria: ELETTRONI, NON ATOMI: Formazione di una nube elettronica sopra e sotto il piano della molecola per indicare la delocalizzazione degli elettroni si traccia un cerchio all'interno dell'esagono e si tolgono gli idrogeni Anello planare di atomi ibridizzati sp2 Anello possiede un sistema ininterrotto di 4n+2 elettroni T -Doppio di un numero dispari Maggiore energia di risonanza = CH3 Delocalizzazione dei sei elettroni p greco negli orbitali p sovrapposti degli atomi di carbonio CH CH3 cumene 5 Catione cicloeptatrienilico maggiore stabilità Elettrone in meno Naftalene Quasi legame metallico 2 Anione ciclopentadienilico Elettrone in più P - sono aromatici OO 000 altre Antracene Quando due degli atomi di idrogeno sono sostituiti da altri atomi o gruppi atomici si formano isomeri diversi a seconda della posizione in cui i sostituenti vanno a inserirsi CH 3 orto Xilene (1,2 dimetil benzene) HBr + HCl + SOSTITUZIONE ELETTROFILA AROMATICA H .CH3 H Per distinguerli gli atomi vengono numerati e si utilizza la denominazione ORTO-, META- E PARA- in base alla posizione dei rami Idrocarburi aromatici sono eccellenti solventi di sostanze poco polari o apolari (es iodio) ▷ sconsigliato l'uso di benzene, toulene e xilene come solventi perché i loro valori sono estremamente tossici CH3 alchilazione COCH, acilazione per trasformare un reagente in un elettrofilo si ricorre a opportuni catalizzatori (acidi di Lewis) H Br Elettroni non danno origine a nuovi legami sigma Meta xilene (1,3 dimetil benzene) H La reazione di sostituzione avviene in due stadi 'H composti che si possono ottenere: ▷ sostituzione di uno dei sei atomi di idrogeno da parte di un elettrofilo (acido) + Br - Br CH, Br AlCl3 H H H X H H CH, COCI AICI, CH3 + Et CH3 Cl₂ FeCl3 Br₂ FeBr3 Fe Br3 1₂ AgNO3 primo stadio: al carbonio dell'anello risultano legati sia l'idrogeno che l'elettrofilo Formazione di un carbocatione secondo Stadio: l'idrogeno si stacca e si forma il prodotto elettricamente neutro SO3 H₂SO4 º stadio H-O-NO₂ H₂SO4 orto: carboni adiacenti (posizioni 1,2) Meta: distanti di 1 (posizioni 1,3) para: carboni opposti (posizioni 1,4) + HCl Br + HBr NO₂ + H₂O H SO,H H H + AgI + HNO3 H HE + Para xilene (1,4 dimetil benzene) H CH3 CH3 H nitrazione H solfonazione Molecola è stabile quindi non viene rotto nessun legame alogenazione H + H-Br ▷ può essere uno ione positivo o un dipolo carica positiva distribuita su tutto l'anello 2 stadio H H E H +H* Tutte le reazioni di sostituzione sul benzene portano alla formazione di un solo prodotto perché sei atomi di carbonio sono equivalenti