Chimica Organica II (CTF)

Il Corso si integra con quello di Chimica Organica I. Riesaminando in modo più approfondito argomenti gia’ 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.

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 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.

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

PROGRAMMA DI CHIMICA ORGANICA II

STEREOCHIMICA

Brevi richiami dei concetti fondamentali (Organica I)- Stereoisomeria in assenza di centri chirali – reazioni stereospecifiche e stereoselettive – Prochiralità – Principi di sintesi asimmetrica.

FORMAZIONE DI LEGAMI C-C ALIFATICI

Catalisi basica: Reazione di Reformasky – Reazione di Perkin – Reazione di Darzen- Sintesi e reattività di enammine- Reazioni con ioni cianuro- Condensazione benzoinica - richiamo delle reazioni gia’ studiate in Organica I .

Catalisi acida:Autocondensaziome degli alcheni – Autocondensazione aldeidi ( paraformaldeide) e chetoni – Reazione di Mannich.

Reattivi Organometallici: Brevi richiami della reattivita’ e sintesi dei reattivi di Grignard ed Organo litio – Reattivi di Grignard allilici e benzilici – Organocuprati , Teoria HSBA ( Hard and Soft Acids and Bases).

FORMAZIONE DI LEGAMI C-N ALIFATICI

Brevi richiami dei metodi già studiati in Organica I – Formazione di Amidine – Nitrosazione - Aminoacidi : Classificazione – Proprieta’ chimico-fisiche – Sintesi di a- aminoacidi da : acidi a-alogenati , acetammidomalonato , Sintesi di Strecker, Sintesi di Curtius.

Peptidi: Definizione e sintesi peptidica in fase omogenea e in fase solida.

PROTEZIONE DI GRUPPI FUNZIONALI

Gruppi protettivi per: Chetoni, Aldeidi : formazione di diossolani – Alcoli e Fenoli: sintesi di trialchilsilileteri, tetrapiranileteri, benzileteri, metileteri – Acidi carbossilici :Sintesi di t-butilesteri – Ammine : sintesi di benzilderivati, carbossibenzilderibati (Cbz), t-butossicarbonilderivati ( t-Boc), fluorenilossicarbonilderivati( Fmoc)

SOSTITUZIONE ELETTROFILA AROMATICA

Brevi richiami sui concetti fondamentali (Organica I) – Clorometilazione – Formilazione di Gattermann-Koch – Formilazione di Gattermann – Formilazione di Vilsmeyer – Formilazione di Reimer-Tiemann.

SOSTITUZIONE NUCLEOFILA AROMATICA

Brevi richiami sui concetti fondamentali (Organica I) – Sintesi di intermedi benzino

TRASPOSIZIONI MOLECOLARI

Trasposizioni al C-elettrondeficiente: Trasposizione  di Wagner-Meerwein – Trasposizione pinacolonica – Trasposizione benzilica.

Trasposizioni all’N-elettrondeficiente: Brevi richiami sulle trasposizioni di Hoffmann, Curtius, Beckmann, gia’ trattate in Organica I.

Trasposizioni all’ O-elettrondeficiente: Trasposizione di Bayer-Villiger

Trasposizioni al C-elettronricco: Trasposizione di Favorskii

REAZIONI PERICICLICHE

Cicloaddizioni:   Reazione di Diels-Alder- Cicloaddizioni 1,3 dipolari.

Trasposizioni sigmatropiche: Migrazioni [1,5] – Migrazioni [3,3] : Trasposizione di Cope – Trasposizione di Claisen – Trasposizione di Claisen-Cope.

Ene-Reazioni e correlate: Ene-reazione – reazione di Chugaev

REAGENTI CON FOSFORO, ZOLFO, SILICIO, BORO

Ilidi stabilizzate- Olefinazione di Julia - Reazione di Mitsonobu – Formazione di ditioacetali, umpolung – Reazione di Peterson – Cenni su agenti di idroborazione.

CHIMICA ORGANOMETALLICA DI TRANSIZIONE

Struttura dei complessi di transizione – Regola dei 18e^- - Meccanismi generali di reazione – Complessi del Pd e loro utilizzo in reazione di coupling : Reazione di Heck, Reazione di Sonogashira, Reazione di Suzuki. Organostannani : Reazione di Stille.

REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE

Concetti generali – Breve riepilogo dei metodi già trattati in Organica I – Ossidazione di fenoli ed ammine a chinoni – Ossidazione di Swern – Epossidazione asimmetrica di Sharpless – Riduzione di Birch -  Apertura ossidativa di epossidi con acidi di Lewis.

CARBOIDRATI

Aldosi e chetosi – Formazione di emiacetali -  Mutarotazione – Glucosidi – Sintesi di acidi aldonici, acidi aldarici, glucitoli - Polisaccaridi e Ciclodestrine.

COMPOSTI ETEROCICLICI

Regole di nomenclatura sistematica ,sistema di Hantztch- Widman, Sistemi con anelli fusi, spirocomposti. Eterocicli a carattere aromatico elettronricchi. Pirrolo. Struttura e proprietà. Protonazione, formazione di oligomeri e polimeri. Reazioni di sostituzione elettrofila. Reazioni di Vilsmeier-Haack e di Mannich. Reazione di Reimer-Tiemann. Deprotonazioni all'azoto e metallazioni al carbonio. Ossida­zioni e riduzioni. Sintesi del nucleo pirrolico di Knorr, Paal-Knorr. Furano. Struttura e proprietà. Apertura del nucleo con acidi. Reazioni di sostituzione elettrofila. Rea­zioni di Vilsmeier-Haack e di Mannich. Reazioni di metallazione. Ossidazioni e riduzioni. Reazioni di Diels-Alder. Sintesi del nucleo furanico da carboidrati e secondo Paal-Knorr. Tiofene. Struttura e proprietà. Formazione di un trimero. Reazioni di sostituzione elettrofila. Reazioni di Vilsmeier-Haack e di Mannich. Reazione di metallazione. Sintesi del nucleo tiofenico di Paal-Knorr e di Hinsberg. Indolo. Struttura e proprietà. Formazione di oligomeri. Reazioni di sostituzione elettrofila. Reazioni di deprotonazione all'azoto e di metallazione. Ossidazioni e riduzioni. Sintesi del nucleo indolico secondo Fischer. Benzofurano e Benzotiofene. Caratteristiche generali di reattività. Sintesi dei nuclei benzofuranico e benzo­tio­fe­nico da derivati benzaldeidici fenolici e tiofenolici. Eterocicli a carattere aromatico elettronpoveri. Piridina. Struttura e proprietà. Reazioni all'azoto. Reazioni di sostituzione elettrofila e nucleofila. La reazione di Chichibabin. Reattività verso gli organo­metalli. Ossidazioni e riduzioni. Derivati piridinici: N-ossido, alchil­piridine, idrossipiridine, ammi­no­piridine, acidi piridincarbossilici. Sintesi del nucleo piridinico secondo Hantzsch. Chinolina e Isochinolina. Struttura. Reattività all'azoto. Composti di Reissert. Sostituzioni elettrofile e nucleofile. Reazioni di metallazione. Ossidazioni e riduzioni. Sintesi del nucleo chinolinico secondo Skraup e del nucleo isochinolinico secondo Bischler-Napieralski e Pictet-Spengler. Pirimidina. Pirazina. Piridazina. Struttura, sintesi e reattività. Tautomeria di derivati idrossidiazinici. Eterocicli pentaatomici a carattere aromatico con due eternatomi. Proprietà chimico-fisiche e caratteristiche generali di reattività degli 1,2- e 1,3-azoli. Imidazolo. Proprietà. Reattività all'azoto. Reattività verso elettrofili e nucleofili. Reazioni di metallazione. Sintesi del nucleo imidazolico da composti 1,2-dicarbonilici. Isossazolo. Proprietà. Reazioni di apertura del nucleo. Sintesi del nucleo isossazolico da composti 1,3-dicarbonilici. Eterocicli saturi tensionati. Struttura, cenni su reattività di ossirani, aziridine, ossetani e azetidine.

STEREOCHEMISTRY

Short overview of basic concepts (Organic Chemistry I) - Atropoisomers - Asymmetric synthesis -

Prochirality - Stereospecific 

and stereoselective reactions.

FORMATION OF C-C ALIPHATIC BONDS

Reactions:  Reformasky – Perkin – Darzen – Mannich – Benzoynic condensation. Enamines formation and reactivity. Polymerization of alkenes, aldehydes and ketones.

Organometallic reagents. HSBA theory (Hard and Soft Acids and Bases).

FORMATION OF C-N ALIPHATIC BONDS

Amidines formation – Nitrosation. Aminoacids and  peptides (nomenclature and physico-chemical properties). Solid phase synthesis.

PROTECTING GROUPS

Trialkylsilylethers, THP ethers, benzyl ethers, dioxolane, t-butylesters, Cbz, t-Boc,  Fmoc.

ELECTROPHILIC AROMATIC SUBSTITUTION 

Reactions:  Chloromethylation – Gattermann – Gattermann-Koch – Vilsmeyer – Reimer-Tiemann.

NUCLEOPHYLIC AROMATIC SUBSTITUTION 

Benzyne mechanism

TRANSPOSITIONS

Wagner-Meerwein – Pinacolonica – Benzylic – Hoffmann – Curtius – Beckmann.

Bayer-Villiger - Favorskii

PERICYCLIC REACTIONS

Diels-Alder - 1,3 Dipolar Cycloaddition – Shift [1,5] – Cope – Claisen – Claisen Cope - Ene-reaction

PHOSPOUR SULPHUR SILICIUM BORON COMPOUNDS

Reactions: Wittig - Julia olifination - Mitsonobu – 1,3-dithianes formation, umpolung –hydroboration agents.

ORGANOMETALLIC CHEMISTRY

Theory and 18e^- rule – Reaction mechanism –

Reactions: Stille, Heck, Suzuki, Sonogashira.

REDOX

Quinones synthesis – Swern oxidation – Sharpless asymmetric epoxydation –  Birch reduction - 

CARBOHYDRATES

Aldoses e chetoses – Emiacetals -  Mutarotation – Glucosydes – Aldonic and aldaric acids - glucitols - Polysaccharides - Cyclodextrins.

HETEROCYCLES

Nomenclature of heterocyclic compounds (Hantztch-Widman). Pyrrole, FuranandThiophene: physico-chemical properties, synthesis and reactivity. 

Indole, Benzofuran and Benzotiophene: synthesis and reactivity.

Pyridine:physico-chemical properties, synthesis and reactivity.Pyridine derivatives.

Quinoline and Isoquinoline: synthesis and reactivity.

Diazynes: Pirimidine, Pirazine, Piridazine. physico-chemical properties, synthesis and reactivity. 1,2 and 1,3-azoles synthesis and reactivity.    

L'esame prevede prova scritta e prova orale.

 The final evaluation entail written and oral examination