mail unicampaniaunicampania webcerca

    Severina PACIFICO

    Insegnamento di CHIMICA ORGANICA II

    Corso di laurea magistrale a ciclo unico in FARMACIA

    SSD: CHIM/06

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Proprietà, metodi di preparazione e reattività delle principali classi di composti organici polifunzionali con particolare riguardo a composti idrossicarbonilici e dicarbonilici. Proprietà e reattività delle classi di composti organici di rilevanza biologica. Proprietà, preparazioni e reattività dei principali sistemi eterociclici, con particolare riguardo a composti eterociclici di interesse biologico e farmaceutico. Elaborazione di sequenze sintetiche di composti organici polifunzionali applicando i principi delle moderne strategie sintetiche: approcci per disconnessione, formazione di legami carbonio-carbonio, protezione/deprotezione di gruppi funzionali. Reazioni pericicliche.

    Testi di riferimento

    Bruice – Chimica Organica, II ed. – Ed. EDISES
    Sica, Zollo - Chimica dei composti eterociclici farmacologicamente attivi – Ed. Piccin
    Chiappe, D’Andrea, Abbandonato - Tecniche spettroscopiche e identificazione di composti organici. Ed. ETS
    Appunti dalle lezioni

    Obiettivi formativi

    Il Corso si integra con quello di Chimica Organica I. Riesaminando in modo più approfondito argomenti già trattati e sviluppando tematiche nuove il corso si pone l’obiettivo di consentire l’acquisizione non solo della conoscenza, ma soprattutto della comprensione dei processi di sintesi organica unitamente alla capacità di programmare la costruzione di composti organici.
    In base agli apprendimenti acquisiti lo studente dovrà possedere gli strumenti cognitivi per accostarsi e comprendere la letteratura di Chimica Organica e per progettare opportune strategie sintetiche di particolari molecole

    Prerequisiti

    Conoscenze e abilità fornite dal corso di Chimica Organica I

    Metodologie didattiche

    Il corso è articolato in lezioni frontali svolte dal docente, integrate ad esercitazioni ed esperienze di laboratorio
    Lezioni frontali con l'ausilio della tradizionale lavagna e con la proiezione di slides. Esercitazioni riassuntive in aula sugli argomenti discussi.
    Lo studente parteciperà a tre esperienze pratiche in laboratorio (e alle relative presentazioni in aula) relativamente alla sintesi organica di molecole di interesse farmaceutico.
    I risultati di ogni esperienza di laboratorio dovranno essere riportati accuratamente da ogni studente nel proprio quaderno di laboratorio durante lo svolgimento dell’esperienza stessa.

    Metodi di valutazione

    Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante il superamento di un esame con valutazione in trentesimi. L'esame si articola in una prova scritta e in una prova orale che hanno luogo in giorni calendarizzati, da sostenere nello stesso appello e prevede per entrambe una valutazione in trentesimi. Ciascuna prova è valutata in trentesimi e si intende superata con il voto minimo di 18/30. Il voto finale è dato dalla media dei voti riportati in ciascuna prova. La prova scritta è propedeutica alla prova orale e consiste nella somministrazione di esercizi sugli argomenti dell’intero programma di teoria. Lo scopo della prova è quello di valutare il grado di comprensione dei concetti esposti a lezione e di saperli applicare alla risoluzione di problemi di chimica organica avanzata.
    Sono esonerati dal sostenere la prova scritta, gli studenti frequentanti che, durante lo svolgimento del corso, abbiano sostenuto e superato gli accertamenti periodici mediante prove scritte di verifica, della durata di 45 minuti ciascuna. Lo scopo della prova è quello di valutare il grado di comprensione dei concetti esposti a lezione e di saperli applicare alla risoluzione di problemi di chimica organica. La prova in itinere costituisce una opportunità di autovalutazione per lo studente, che gli consente di valutare in anticipo se il suo livello di studio è idoneo per il superamento dell’esame e, se necessario, di apportare per tempo correzioni al suo metodo di studio. La prova orale consiste in una discussione della durata non superiore a circa 30 minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorici e quello di competenza nell’esposizione. La valutazione finale sarà espressa in trentesimi e terrà conto dell’esito della prova scritta o delle prove in itinere (25%) e della prova orale (75%).

    Altre informazioni

    La frequenza è obbligatoria

    Programma del corso

    Alchilazione di enolati: acidità degli idrogeni in α nei composti carbonilici. Alchilazione di α−carbanioni di nitrili e nitroderivati. Alchilazione di enolati: C-alchilazione verso O-alchilazione. Enolati di litio. Equivalenti di enolati: silil enoleteri, enammine, azaenolati. Regioselettività nell’alchilazione di chetoni non simmetrici: enolati cinetici e termodinamici. Enolati di composti β−dicarbonilici: sintesi malonica ed acetoacetica. Alchilazione di dianioni di composti β−dicarbonilici. Reazione di enolati con aldeidi e chetoni: condensazioni aldoliche incrociate con enolati di litio ed equivalenti di enolati. Condensazione aldolica con anioni di derivati β−dicarbonilici, condensazione di Knövenagel. Condensazione di enolati di derivati di acidi carbossilici; condensazione di Perkin, reazione di Reformatsky. Condensazione di Mannich. Addizione di α−carbanioni di nitroderivati alifatici a composti carbonilici: reazione di Henry. Sintesi di composti ciclici mediante condensazione aldolica intramolecolare. Acilazione di enolati: C-acilazione verso O-acilazione. Condensazioni di Claisen incrociate con esteri reattivi non enolizzabili. Acilazione di enammine. Acilazione di chetoni acido-catalizzata. Addizione nucleofila a composti carbonilici α,β−insaturi: addizione al doppio legame verso addizione al carbonile: controllo termodinamico nell’addizione coniugata. Addizione di enolati di composti β−dicarbonilici: reazione di Michael. Addizioni coniugate acido-catalizzate. Addizione coniugata con enammine e silil enol eteri. Nitroalcani e nitrili nell’addizione coniugata. Anellazione di Robinson: sintesi di composti ciclici. Benzene e composti aromatici nomenclatura, aromaticità, regola di Huckel, struttura e stabilità del benzene. Reazioni di sostituzioni elettrofila aromatica: nitrazione, solfonazione, alogenazione, alchilazione e acilazione; effetto dei sostituenti: reattività ed orientamento, effetto induttivo e mesomero. Clorometilazione – Formilazione di Gattermann-Koch – Formilazione di Gattermann – Formilazione di Vilsmeyer – Formilazione di Reimer-Tiemann. Meccanismi di sostituzione nucleofila aromatica: Addizione-Eliminazione. Il ruolo del gruppo uscente. Eliminazione – Addizione (Benzino). Cine ed ipso-sostituzione. Applicazioni sintetiche delle sostituzioni nucleofile aromatiche. Sali di diazonio. Reazioni di accoppiamento e di sostituzione. Struttura e basicità del pirrolo. Sintesi di Knorr, sintesi di Paal-Knorr e sintesi di Hantzsch; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, acilazione), copulazione con i sali di diazonio, reazione di Mannich del pirrolo, idrogenazione catalitica del pirrolo. Struttura del furano. Sintesi di Paal-Knorr, sintesi di Feist-Benary; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, acilazione), reazioni del furfurolo. Struttura del tiofene. Sintesi di Paal, sintesi di Hinsberg; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, acilazione). Indoli - Struttura e basicità dell'indolo. Sintesi di Fischer, sintesi di Madelung, sintesi di Reissert e sintesi di Nenitzescu, sintesi di Bischler; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, alogenazione), reazione di Mannich. Benzofurani - Struttura del bunzofurano. Reazione di o-formilfenoli e o-acilfenoli con α-alogenochetoni; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, acilazione), ossidazione e riduzione. Benzotiofeni - Struttura del benzotiofene. Reazione di o-mercaptobenzaldeide con α-alogenochetoni; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione). Basicità degli 1,2-azoli. Struttura del pirazolo. Reazione dei β-dichetoni con idrazina o con idrazina sostituita, cicloaddizioni 1,3-dipolari di diazoalcani con alchini; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, bromurazione). Struttura dell'isossazolo. Reazione dei composti 1,3-dicarbonilici con idrossilammina, cicloaddizione 1,3-dipolare dei nitrilossidi con gli alchini; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, bromurazione). Struttura dell'isotiazolo. Sintesi dell'isotiazolo da propilene, biossido di zolfo e ammoniaca, ciclizzazione delle b-imminotioammidi; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, bromurazione). Basicità degli 1,3-azoli. Struttura dell'imidazolo. Reazione degli α-acilamminochetoni con ammoniaca, sintesi di Marckwald; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione, bromurazione). Struttura dell'ossazolo. Sintesi di Robinson-Gabriel; reazione di sostituzione elettrofila aromatica. Struttura del tiazolo. Sintesi di Hantzsch, sintesi di Gabriel. Struttura e basicità della piridina. Alchilpiridine. Sintesi di Hantzsch; formazione di sali e di N-ossidi, reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione della piridina, nitrazione dell'N-ossido della piridina, solfonazione della piridina, bromurazione della piridina), reazioni di sostituzione nucleofila (reazione di Cicibabin), idrogenzione catalitica, alchilazione e arilazione della piridina con i composti di alchillitio e di arillitio, reattività degli alchilderivati della piridina. Struttura della chinolina. Sintesi di Skraup, sintesi di Friedländer; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione), reazioni di sostituzione nucleofila (reazione di Chicibabin), reattività degli alchilderivati della chinolina, ossidazione della chinolina. Struttura dell'isochinolina. Sintesi di Bischler-Napieralski, sintesi di Pictet-Spengler, sintesi di Pomeranz-Fritsch; reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (nitrazione, solfonazione), reazioni di sostituzione nucleofila (reazione di Cicibabin), reattività degli alchilderivati dell'isochinolina, ossidazione dell'isochinolina.
    Reazioni pericicliche: Reazioni pericicliche e conservazione della simmetria degli orbitali, reazioni elettrocicliche, reazioni elettrocicliche 4n elettroni π, reazioni elettrocicliche (4n+2) elettroni π, reazioni elettrocicliche termiche di specie cariche, reazione di Nazarov, elettrociclizzazione di trieni eteroatomici, reazioni cicloaddizione [2π+2π], reazioni cicloaddizione [4π+2π], cicloaddizioni 1,3-dipolari [4π+2π], trasposizioni sigmatropiche, shift 1,3 di idrogeno o di alchile, shift 1,5 di idrogeno o di alchile, riarrangiamenti [1,7] sigmatropici, riarrangiamenti [3,3] sigmatropici, trasposizione di Claisen, trasposizione di Cope. Tecniche spettroscopiche: Spettroscopia Infrarossa (IR); Spettroscopia Ultravioletta e Visibile (UV-VIS); Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR); Spettrometria di Massa (MS).

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Properties, preparation methods and reactivity of the main classes of multifunctional organic compounds with particular regard to hydroxycarbonyl and dicarbonyl compounds. Properties and reactivity of the classes of organic compounds of biological relevance. Properties, preparation and reactivity of the main heterocyclic systems, particularly with respect to heterocyclic compounds of biological and pharmaceutical interest. Processing of synthetic sequences of polyfunctional organic compounds by applying the principles of modern synthetic strategies: e.g. approaches for disconnection, formation of carbon-carbon bonds, protection/deprotection of functional groups. Pericyclic reactions.

    Textbook and course materials

    Bruice – Chimica Organica, II ed. – Ed. EDISES
    Sica, Zollo - Chimica dei composti eterociclici farmacologicamente attivi – Ed. Piccin
    Chiappe, D’Andrea, Abbandonato - Tecniche spettroscopiche e identificazione di composti organici. Ed. ETS
    Notes of Lectures

    Course objectives

    The present course is built on the basis posed by Organic Chemistry I, by integrating the concepts already acquired. The aim of Organic Chemistry II is to offer the fundamental knowledge of Organic Synthesis and the synthetic design of multifunctional organic compounds. In the light of the knowledge acquired, the student should have a sufficient preparation to understand the scientific literature in Organic Chemistry and autonomously design correct synthetic strategies

    Prerequisites

    Knowledges and skills furnished by the course of Organic Chemistry I

    Teaching methods

    The course consists in frontal lessons carried out by the teacher, integrated with exercises and laboratory experiences.
    Frontal lessons are with the aid of the traditional blackboard and with the projection of slides. Classroom exercises are on the topics discussed.
    The student will necessarily participate in three practical experiences in the laboratory (and related presentations carried out in the classroom) concerning the organic synthesis of molecules of pharmaceutical interest.
    The results of each laboratory experience must be accurately reported by each student in their laboratory notebook during the course of the experience itself.

    Evaluation methods

    The achievement of the teaching objectives is certified by passing an exam with an evaluation of thirty. The exam consists of a written test and an oral test that take place on scheduled days, to be taken in the same call and provides for a 30th grade evaluation for both. Each test is rated at thirty and is considered passed with the minimum grade of 18/30. The final grade is given by the average of the marks obtained in each test. The written test is preparatory to the oral test and consists of the administration of exercises on the topics of the entire theory program. The purpose of the test is to assess the degree of understanding of the concepts presented in the lesson and to know how to apply them to the resolution of advanced organic chemistry problems.
    Attending students who, during the course of the course, have taken and passed the periodic examinations through written verification tests, each lasting 45 minutes, are exempt from taking the written test. The purpose of the test is to assess the degree of understanding of the concepts presented in the lesson and to know how to apply them to the resolution of organic chemistry problems. The on-going test constitutes an opportunity for self-assessment for the student, which allows him/her to assess in advance if his/her level of study is suitable for passing the exam and, if necessary, to make corrections to his/her study method in time. The oral test consists of a discussion lasting no longer than about 30 minutes, aimed at ascertaining the level of knowledge of the theoretical contents and the level of competence in the exhibition. The final evaluation will be expressed in thirtieths and will take into account the outcome of the written test or the in itinere tests (25%) and the oral exam (75%).

    Other information

    Attending course is mandatory

    Course Syllabus

    Alkylation of enolates: acidity of hydrogens in α in carbonyl compounds. Alkylation of α-carbanions of nitriles and nitroderivatives. Alkylation of enolates: C-alkylation towards O-alkylation. Enolate of lithium. Equivalents of enolates: silyl enolethers, enamines, azaenolate. Regioselectivity in the alkylation of non-symmetric ketones: kinetic and thermodynamic enolates. Enolates of β − dicarbonyl compounds: malonic and acetoacetic synthesis. Alkylation of dianions of β-dicarbonyl compounds. Enolates reaction with aldehydes and ketones: aldol condensations crossed with lithium enolates and enolate equivalents. Aldol condensation with anions of β-dicarbonyl derivatives, Knövenagel condensation. Condensation of enolates of carboxylic acid derivatives; Perkin condensation, Reformatsky reaction. Mannich condensation. Addition of α-carbanions of aliphatic nitroderivatives to carbonyl compounds: Henry reaction. Synthesis of cyclic compounds by intramolecular aldol condensation. Acylation of enolates: C-acylation towards O-acylation. Claisen condensations crossed with non-enolizable reactive esters. Acylation of enamines. Acylation of acid-catalyzed ketones. Nucleophilic addition to α, β-unsaturated carbonyl compounds: addition to the double bond towards carbonyl addition: thermodynamic control in conjugated addition. Addition of enolates of β-dicarbonyl compounds: Michael reaction. Acid-catalyzed conjugated additions. Addition conjugated with enamines and silyl enol ethers. Nitroalkanes and nitriles in conjugate addition. Robinson ringing: synthesis of cyclic compounds. Benzene and aromatic compounds nomenclature, aromaticity, Huckel's rule, structure and stability of benzene. Electrophilic aromatic substitution reactions: nitration, sulfonation, halogenation, alkylation and acylation; effect of the substituents: reactivity and orientation, inductive and mesomeric effect. Chloromethylation - Gattermann-Koch Formylation - Gattermann Formylation - Vilsmeyer Formylation - Reimer-Tiemann Formylation. Aromatic nucleophilic substitution mechanisms: Addition-Elimination. The role of the outgoing group. Elimination - Addition (Benzine). Cine and ipso-substitution. Synthetic applications of aromatic nucleophilic substitutions. Diazonium salts. Coupling and replacement reactions. Structure and basicity of pyrrole. Knorr synthesis, Paal-Knorr synthesis and Hantzsch synthesis; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, acylation), copulation with diazonium salts, pyrrole Mannich reaction, catalytic pyrrole hydrogenation. Furan structure. Synthesis of Paal-Knorr, synthesis of Feist-Benary; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, acylation), furfural reactions. Thiophene structure. Synthesis of Paal, synthesis of Hinsberg; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, acylation). Indoles - Indole structure and basicity. Fischer synthesis, Madelung synthesis, Reissert synthesis and Nenitzescu synthesis, Bischler synthesis; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulfonation, halogenation), Mannich reaction. Benzofurans - Structure of bunzofuran. Reaction of o-formylphenols and o-acylphenols with α-haloketones; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, acylation), oxidation and reduction. Benzothiophenes - Structure of benzothiophene. Reaction of o-mercaptobenzaldehyde with α-haloketones; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation). Basis of 1,2-azoles. Pyrazole structure. Reaction of β-diketones with hydrazine or with substituted hydrazine, 1,3-dipolar cycloadditions of diazoalkanes with alkynes; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, bromination). Isoxazole structure. Reaction of 1,3-dicarbonyl compounds with hydroxylamine, 1,3-dipolar cycloaddition of nitriloxides with alkynes; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, bromination). Isotiazole structure. Synthesis of isothiazole from propylene, sulfur dioxide and ammonia, cyclization of b-iminothioamides; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, bromination). Basis of 1,3-azoles. Imidazole structure. Reaction of α-acylamino-ketones with ammonia, Marckwald synthesis; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation, bromination). Oxazole structure. Robinson-Gabriel synthesis; electrophilic aromatic substitution reaction. Thiazole structure. Hantzsch synthesis, Gabriel synthesis. Structure and basicity of pyridine. Alkilpyridines. Hantzsch synthesis; formation of salts and N-oxides, reactions of electrophilic aromatic substitution (nitration of pyridine, nitration of N-oxide of pyridine, pyridine sulfonation, pyridine bromination), nucleophilic substitution reactions (Cicibabin reaction), catalytic hydrogenation, alkylation and arylation of pyridine, reactivity of pyridine alkyl derivatives. Quinoline structure. Skraup synthesis, Friedländer synthesis; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation), nucleophilic substitution reactions (Chicibabin reaction), reactivity of quinoline alkyl derivatives, quinoline oxidation. Isoquinoline structure. Bischler-Napieralski synthesis, Pictet-Spengler synthesis, Pomeranz-Fritsch synthesis; electrophilic aromatic substitution reactions (nitration, sulphonation), nucleophilic substitution reactions (Cicibabin reaction), reactivity of isoquinoline alkyl derivatives, isoquinoline oxidation.
    Pericyclic reactions: Pericyclic reactions and preservation of orbital symmetry, electrocyclic reactions, electrocyclic reactions 4n π electrons, electrocyclic reactions (4n + 2) π electrons, thermal electrocyclic reactions of charged species, Nazarov reaction, electrocyclization of heteroatomic trienes, cycloaddition reactions [ 2π + 2π], cycloaddition reactions [4π + 2π], 1,3-dipolar cycloadditions [4π + 2π], sigmatropic transpositions, 1,3 hydrogen or alkyl shift, 1.5 hydrogen or alkyl shift, rearrangements [ 1,7] sigmatropics, [3,3] sigmatropic rearrangements, Claisen transposition, Cope transposition.
    Spectroscopic techniques: Infrared Spectroscopy (IR); Ultraviolet and Visible Spectroscopy (UV-VIS); Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR); Mass spectrometry (MS).

    facebook logoinstagram buttonyoutube logotype