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Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
La Struttura dei Composti Organici e le
caratteristiche chimico-fisiche
2 Conseguenze del legame chimico
Idrocarburi ndash Gruppi funzionali
metano
Giuseppe Carbonara Dipartimento Farmaco-Chimico
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 2
La struttura dei composti organici 2 Conseguenze del legame chimico
I Idrocarburi II Gruppi funzionali III Determinazione della struttura delle
molecole organiche
IV Nomenclatura
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Chimica Organica AA 2012-2013
Classificazione dei composti organici
In base alla natura della catena di atomi di carbonio
Le molecole organiche si possono considerare come costituite da ldquoscheletrirdquo di atomi di carbonio che derivano da composti contenenti solo carbonio e idrogeno detti idrocarburi
Gli idrocarburi con soli legami semplici sono detti saturi mentre quelli con legami p sono detti insaturi
Gli idrocarburi saturi a catena aperta hanno formula generale CnH2n+2 che definisce una serie omologa
Ogni composto della serie differisce da quelli immediatamente vicini solo per un gruppo metilenico (-CH2-) (es CH4 C2H6 C3H8 C4H10)
In base alla presenza di gruppi funzionali
I gruppi funzioni sono gruppi contenenti eteroatomi (N O P S alogeni ecc) in cui sono presenti legami singoli eo legami p legati a uno o piugrave punti dello scheletro di carbonio
I gruppi funzionali sono centri di reattivitagrave chimica specifica (funzione) e conferiscono particolari caratteristiche chimico-fisiche
allrsquointera struttura
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 3
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IDROCARBURI
SATURI
ciclici (cicloalcheni
aromatici ecc)
a catena aperta alcani
CnH2n+2
ciclici cicloalcani
CnH2n
INSATURI
a catena aperta alcheni CnH2n
dieni CnH2n-2 alchini CnH2n-2
Natura della catena di atomi di carbonio
22I Idrocarburi Ndeg insat = X - frac12Y + frac12 Z +1
dove X = C Si Y = H Alogeno Z = N P
but-1-enebutano
cicloesano
prop-1-ino
ciclopentene
benzene3-metilesano 13-dimetilciclopentano
Esempi
lineari o a zigzag
ramificati
lineari
isopreneramificati
lineari
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 4
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Egrave la somma del numero di legami multipli eo cicli presenti in una molecola
Corrisponde al numero di coppie di atomi di idrogeno che un
dato composto presenta in meno rispetto allrsquoidrocarburo saturo corrispondente (CnH2n+2)
la presenza di O (o S) non ha effetto sullrsquoindice
ogni atomo di alogeno (X) equivale ad un H
ogni atomo di N aumenta di una unitagrave il numero di atomi di H rispetto allrsquoalcano corrispondente
Ndeg ins = X (CSi) - frac12 Y (HX) + frac12 Z (NP) + 1
dove X = ndeg C eo Si Y = ndeg H eo Alogeni Z = ndeg N eo P
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 5
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Le diverse classi di idrocarburi in base al diverso numero di insaturazioni mostrano le seguenti caratteristiche
Formula generale Idrocarburo Ndeg insaturazioni Tipo di insaturazione
CnH2n+2 alcani saturi 0 nessuno
CnH2n alcani ciclici
alcheni 1
1 ciclo o 1 doppio legame
CnH2n-2 (o CnHn) alcani biciclici dieni alchini
2
2 cicli o 2 doppi legami o 1 ciclo + 1 doppio legame o 1
triplo legame
CnH2n-4 alcani triciclici
dieni ciclici legami multipli
3 3 cicli o 2 doppi
legami + 1 ciclo ecc
CnH2n-6 alcani policiclici polieni lineari o ciclici aromatici
4 4 cicli o 4 doppi legami o 1 ciclo aromatico ecc
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
wwwchemqmulacukiupacclassringshtml
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 10
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
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estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
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La struttura dei composti organici 2 Conseguenze del legame chimico
I Idrocarburi II Gruppi funzionali III Determinazione della struttura delle
molecole organiche
IV Nomenclatura
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Classificazione dei composti organici
In base alla natura della catena di atomi di carbonio
Le molecole organiche si possono considerare come costituite da ldquoscheletrirdquo di atomi di carbonio che derivano da composti contenenti solo carbonio e idrogeno detti idrocarburi
Gli idrocarburi con soli legami semplici sono detti saturi mentre quelli con legami p sono detti insaturi
Gli idrocarburi saturi a catena aperta hanno formula generale CnH2n+2 che definisce una serie omologa
Ogni composto della serie differisce da quelli immediatamente vicini solo per un gruppo metilenico (-CH2-) (es CH4 C2H6 C3H8 C4H10)
In base alla presenza di gruppi funzionali
I gruppi funzioni sono gruppi contenenti eteroatomi (N O P S alogeni ecc) in cui sono presenti legami singoli eo legami p legati a uno o piugrave punti dello scheletro di carbonio
I gruppi funzionali sono centri di reattivitagrave chimica specifica (funzione) e conferiscono particolari caratteristiche chimico-fisiche
allrsquointera struttura
22I Idrocarburi
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IDROCARBURI
SATURI
ciclici (cicloalcheni
aromatici ecc)
a catena aperta alcani
CnH2n+2
ciclici cicloalcani
CnH2n
INSATURI
a catena aperta alcheni CnH2n
dieni CnH2n-2 alchini CnH2n-2
Natura della catena di atomi di carbonio
22I Idrocarburi Ndeg insat = X - frac12Y + frac12 Z +1
dove X = C Si Y = H Alogeno Z = N P
but-1-enebutano
cicloesano
prop-1-ino
ciclopentene
benzene3-metilesano 13-dimetilciclopentano
Esempi
lineari o a zigzag
ramificati
lineari
isopreneramificati
lineari
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Egrave la somma del numero di legami multipli eo cicli presenti in una molecola
Corrisponde al numero di coppie di atomi di idrogeno che un
dato composto presenta in meno rispetto allrsquoidrocarburo saturo corrispondente (CnH2n+2)
la presenza di O (o S) non ha effetto sullrsquoindice
ogni atomo di alogeno (X) equivale ad un H
ogni atomo di N aumenta di una unitagrave il numero di atomi di H rispetto allrsquoalcano corrispondente
Ndeg ins = X (CSi) - frac12 Y (HX) + frac12 Z (NP) + 1
dove X = ndeg C eo Si Y = ndeg H eo Alogeni Z = ndeg N eo P
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Le diverse classi di idrocarburi in base al diverso numero di insaturazioni mostrano le seguenti caratteristiche
Formula generale Idrocarburo Ndeg insaturazioni Tipo di insaturazione
CnH2n+2 alcani saturi 0 nessuno
CnH2n alcani ciclici
alcheni 1
1 ciclo o 1 doppio legame
CnH2n-2 (o CnHn) alcani biciclici dieni alchini
2
2 cicli o 2 doppi legami o 1 ciclo + 1 doppio legame o 1
triplo legame
CnH2n-4 alcani triciclici
dieni ciclici legami multipli
3 3 cicli o 2 doppi
legami + 1 ciclo ecc
CnH2n-6 alcani policiclici polieni lineari o ciclici aromatici
4 4 cicli o 4 doppi legami o 1 ciclo aromatico ecc
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 6
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 8
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
wwwchemqmulacukiupacclassringshtml
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 10
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Classificazione dei composti organici
In base alla natura della catena di atomi di carbonio
Le molecole organiche si possono considerare come costituite da ldquoscheletrirdquo di atomi di carbonio che derivano da composti contenenti solo carbonio e idrogeno detti idrocarburi
Gli idrocarburi con soli legami semplici sono detti saturi mentre quelli con legami p sono detti insaturi
Gli idrocarburi saturi a catena aperta hanno formula generale CnH2n+2 che definisce una serie omologa
Ogni composto della serie differisce da quelli immediatamente vicini solo per un gruppo metilenico (-CH2-) (es CH4 C2H6 C3H8 C4H10)
In base alla presenza di gruppi funzionali
I gruppi funzioni sono gruppi contenenti eteroatomi (N O P S alogeni ecc) in cui sono presenti legami singoli eo legami p legati a uno o piugrave punti dello scheletro di carbonio
I gruppi funzionali sono centri di reattivitagrave chimica specifica (funzione) e conferiscono particolari caratteristiche chimico-fisiche
allrsquointera struttura
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 3
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IDROCARBURI
SATURI
ciclici (cicloalcheni
aromatici ecc)
a catena aperta alcani
CnH2n+2
ciclici cicloalcani
CnH2n
INSATURI
a catena aperta alcheni CnH2n
dieni CnH2n-2 alchini CnH2n-2
Natura della catena di atomi di carbonio
22I Idrocarburi Ndeg insat = X - frac12Y + frac12 Z +1
dove X = C Si Y = H Alogeno Z = N P
but-1-enebutano
cicloesano
prop-1-ino
ciclopentene
benzene3-metilesano 13-dimetilciclopentano
Esempi
lineari o a zigzag
ramificati
lineari
isopreneramificati
lineari
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 4
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Egrave la somma del numero di legami multipli eo cicli presenti in una molecola
Corrisponde al numero di coppie di atomi di idrogeno che un
dato composto presenta in meno rispetto allrsquoidrocarburo saturo corrispondente (CnH2n+2)
la presenza di O (o S) non ha effetto sullrsquoindice
ogni atomo di alogeno (X) equivale ad un H
ogni atomo di N aumenta di una unitagrave il numero di atomi di H rispetto allrsquoalcano corrispondente
Ndeg ins = X (CSi) - frac12 Y (HX) + frac12 Z (NP) + 1
dove X = ndeg C eo Si Y = ndeg H eo Alogeni Z = ndeg N eo P
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 5
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Le diverse classi di idrocarburi in base al diverso numero di insaturazioni mostrano le seguenti caratteristiche
Formula generale Idrocarburo Ndeg insaturazioni Tipo di insaturazione
CnH2n+2 alcani saturi 0 nessuno
CnH2n alcani ciclici
alcheni 1
1 ciclo o 1 doppio legame
CnH2n-2 (o CnHn) alcani biciclici dieni alchini
2
2 cicli o 2 doppi legami o 1 ciclo + 1 doppio legame o 1
triplo legame
CnH2n-4 alcani triciclici
dieni ciclici legami multipli
3 3 cicli o 2 doppi
legami + 1 ciclo ecc
CnH2n-6 alcani policiclici polieni lineari o ciclici aromatici
4 4 cicli o 4 doppi legami o 1 ciclo aromatico ecc
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 6
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
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estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
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limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
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IDROCARBURI
SATURI
ciclici (cicloalcheni
aromatici ecc)
a catena aperta alcani
CnH2n+2
ciclici cicloalcani
CnH2n
INSATURI
a catena aperta alcheni CnH2n
dieni CnH2n-2 alchini CnH2n-2
Natura della catena di atomi di carbonio
22I Idrocarburi Ndeg insat = X - frac12Y + frac12 Z +1
dove X = C Si Y = H Alogeno Z = N P
but-1-enebutano
cicloesano
prop-1-ino
ciclopentene
benzene3-metilesano 13-dimetilciclopentano
Esempi
lineari o a zigzag
ramificati
lineari
isopreneramificati
lineari
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 4
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Egrave la somma del numero di legami multipli eo cicli presenti in una molecola
Corrisponde al numero di coppie di atomi di idrogeno che un
dato composto presenta in meno rispetto allrsquoidrocarburo saturo corrispondente (CnH2n+2)
la presenza di O (o S) non ha effetto sullrsquoindice
ogni atomo di alogeno (X) equivale ad un H
ogni atomo di N aumenta di una unitagrave il numero di atomi di H rispetto allrsquoalcano corrispondente
Ndeg ins = X (CSi) - frac12 Y (HX) + frac12 Z (NP) + 1
dove X = ndeg C eo Si Y = ndeg H eo Alogeni Z = ndeg N eo P
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 5
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Le diverse classi di idrocarburi in base al diverso numero di insaturazioni mostrano le seguenti caratteristiche
Formula generale Idrocarburo Ndeg insaturazioni Tipo di insaturazione
CnH2n+2 alcani saturi 0 nessuno
CnH2n alcani ciclici
alcheni 1
1 ciclo o 1 doppio legame
CnH2n-2 (o CnHn) alcani biciclici dieni alchini
2
2 cicli o 2 doppi legami o 1 ciclo + 1 doppio legame o 1
triplo legame
CnH2n-4 alcani triciclici
dieni ciclici legami multipli
3 3 cicli o 2 doppi
legami + 1 ciclo ecc
CnH2n-6 alcani policiclici polieni lineari o ciclici aromatici
4 4 cicli o 4 doppi legami o 1 ciclo aromatico ecc
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 8
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
wwwchemqmulacukiupacclassringshtml
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 10
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Egrave la somma del numero di legami multipli eo cicli presenti in una molecola
Corrisponde al numero di coppie di atomi di idrogeno che un
dato composto presenta in meno rispetto allrsquoidrocarburo saturo corrispondente (CnH2n+2)
la presenza di O (o S) non ha effetto sullrsquoindice
ogni atomo di alogeno (X) equivale ad un H
ogni atomo di N aumenta di una unitagrave il numero di atomi di H rispetto allrsquoalcano corrispondente
Ndeg ins = X (CSi) - frac12 Y (HX) + frac12 Z (NP) + 1
dove X = ndeg C eo Si Y = ndeg H eo Alogeni Z = ndeg N eo P
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 5
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22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Le diverse classi di idrocarburi in base al diverso numero di insaturazioni mostrano le seguenti caratteristiche
Formula generale Idrocarburo Ndeg insaturazioni Tipo di insaturazione
CnH2n+2 alcani saturi 0 nessuno
CnH2n alcani ciclici
alcheni 1
1 ciclo o 1 doppio legame
CnH2n-2 (o CnHn) alcani biciclici dieni alchini
2
2 cicli o 2 doppi legami o 1 ciclo + 1 doppio legame o 1
triplo legame
CnH2n-4 alcani triciclici
dieni ciclici legami multipli
3 3 cicli o 2 doppi
legami + 1 ciclo ecc
CnH2n-6 alcani policiclici polieni lineari o ciclici aromatici
4 4 cicli o 4 doppi legami o 1 ciclo aromatico ecc
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 6
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 8
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
wwwchemqmulacukiupacclassringshtml
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 10
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Numero di insaturazioni
Le diverse classi di idrocarburi in base al diverso numero di insaturazioni mostrano le seguenti caratteristiche
Formula generale Idrocarburo Ndeg insaturazioni Tipo di insaturazione
CnH2n+2 alcani saturi 0 nessuno
CnH2n alcani ciclici
alcheni 1
1 ciclo o 1 doppio legame
CnH2n-2 (o CnHn) alcani biciclici dieni alchini
2
2 cicli o 2 doppi legami o 1 ciclo + 1 doppio legame o 1
triplo legame
CnH2n-4 alcani triciclici
dieni ciclici legami multipli
3 3 cicli o 2 doppi
legami + 1 ciclo ecc
CnH2n-6 alcani policiclici polieni lineari o ciclici aromatici
4 4 cicli o 4 doppi legami o 1 ciclo aromatico ecc
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
wwwchemqmulacukiupacclassringshtml
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 10
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
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Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
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Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
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Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
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Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi a catena aperta alcani (CnH2n+2)
metano CH4 etano C2H4 propano C3H8 butano C4H10
pentano C5H12 isopentano C5H12 neopentano C5H12 3-metilesano C7H16
httpwwwacdlabscomiupacnomenclature
H
HHH H
HH H
HH
1deg
2deg 3deg 4deg
1deg
2deg
1deg
1deg
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi saturi ciclici cicloalcani (CnH2n - ni 1)
ciclopropano C3H6 ciclobutano C4H8 ciclopentano C5H10 cicloesano C6H12
cicloeptano C7H14 cicloottano C8H16 12-dimetilcicloesano C5H12 etilciclopentano C7H14
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
wwwchemqmulacukiupacclassringshtml
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 10
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
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Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi saturi biciclici (CnH2n-2 - ni 2)
cis-decalina C10H18 spiro[44]nonano C9H16
norbornano C7H12
biciclo[321]ottano C8H14
biciclo[331]nonano C9H16
trans-decalina C10H18
httpwwwnyuedupagesmathmollibrarylibraryhtml GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 12
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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22I Idrocarburi Idrocarburi saturi policiclici
cubano C8H8
androstano C19H32
adamantano C10H16
httpwwwchemqmwacukiupac
[444]propellano C14H24
CH3
CH3
H
H
H
H
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 14
estrano C18H30
CH3
H
H
H
H
H
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22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
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22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Idrocarburi insaturi a catena aperta alcheni (CnH2n- ni 1) alchini (CnHn- ni 2)
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
H
H H
H
H H
etene (etilene) C2H4 but-1-ene C4H8 trans-but-2-ene C4H8
cis-but-2-ene C4H8 etino (acetilene) C2H2 es-1-ino C6H10
propene C3H6
es-3-ino C6H10
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 16
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburic
buta-13-diene C4H6 isoprene C5H8 allene C3H4
squalene C30H50
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
penta-14-diene C5H8
buta-12-diene C4H6 epta-135-triene C7H8
C
H
H H
H
C
H
H
H
(tutti-E)-2610151923-esametil-2610141822-tetracosaesaene
Idrocarburi insaturi a catena aperta dieni e alleni (CnHn- ni 2) polieni
unitagrave isoprenica
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 18
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
buta-13-diene C4H6
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 4Csp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM)
22I Idrocarburi
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 19
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
ciclopentene C5H8
benzene C6H6 o-dimetilbenzene C8H10 stirene C8H8 m-dimetilbenzene C8H10
httpwwwchmbrisacukmotmmotmhtm
limonene C10H16 ciclootta-15-diene C8H12
1-metilciclopenta-13-diene C4H8
Idrocarburi insaturi ciclici cicloalcheni cicloalcadieni aromatici
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 21
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
HOMO - p leganti
LUMO - p antileganti
E
Coniugazione di doppi legami in composti insaturi ciclici
- sovrapposizione parallela degli orbitali p non ibridi di 6 atomi di carbonio sp2 che formano legami singoli e doppi alternati (OM) in un anello
22I Idrocarburi
benzene C6H6
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 22
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi
antracene C14H10 naftalene C10H8 tetraelicene C18H12
pirene C16H10 benzo[a]pirene C20H12 azulene C10H8 bifenile C10H12
httpenwikipediaorgwikiPolycyclic_aromatic_hydrocarbon
fenantrene C14H10
H
H
H
H
Idrocarburi insaturi ciclici policiclici aromatici (PAH)
cancerogeno
fumo di sigarette
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 24
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
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Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio
diamante grafite
12 prismano fullerene C60 nanotubo(55)
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 26
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Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22I Idrocarburi Altri composti del carbonio polimeri
polistirene poliisoprene
polipropilene polietilene
n
CH2 CH2
CH2 CH2
CH CH2
CH3
n
CH2 CH
CCH3
CH2
n
CH2
CH2
CH3
CH3
CH2
CH2 CHn
CH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 27
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppi funzionali
Atomi o raggruppamenti di atomi contenenti eteroatomi che presentano una reattivitagrave simile indipendentemente dallo scheletro idrocarburico a cui sono legati
Il residuo idrocarburico egrave simboleggiato con la sigla R- nel caso di idrocarburi saturi o insaturi (simbolo Ar- idrocarburi aromatici)
I composti ottenuti legando uno stesso gruppo funzionale a residui idrocarburici dello stesso tipo (alcani alcheni alchini aromatici ecc) costituiscono classi di sostanze organiche omogenee aventi reattivitagrave e caratteristiche chimico-fisiche simili
Lrsquoidentificazione dei diversi gruppi funzionali puograve essere fatta mediante reazioni tipiche del gruppo e assorbimenti spettroscopici caratteristici
Un metodo di classificazione dei gruppi funzionali egrave quello di raggrupparli in base al numero di legami esistenti tra il carbonio e lrsquoeteroatomo (o gli eteroatomi) I gruppo - 1 legame II gruppo - 2 legami III gruppo - 3 legami IV gruppo - 4 legami
22II Gruppi funzionali
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 28
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
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Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
22II Gruppi funzionali Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
alogenuri R-X
tioeteri R-S-R disolfuri R-S-S-R tioli R-SH
cloruro di solfonile R-SO2Cl
solfossidi R-SO2-R
acidi solfonici R-SO3H
alcoli e fenoli R-OH
eteri R-O-R
epossidi
solfonammidi R-SO2NH2
solfone R-SO-R
Cl
cloroetano
OH
propan-1-olo fenolo
OH
O
dimetil etere
O
2-fenilossirano
S
O
11rsquo-sulfinildietano
SH
propan-1-tiolo
S
11rsquo-tiodietano
SS
11rsquo-ditiodietano
S
O O
dimetil solfone
S
O
O
NH2
benzensolfonammide
S
O
O
OH
acido metansolfonico
S
O
O
Cl
metansolfonil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 29
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 31
Ipoaliti R-O-X
Aloammine R-NH-X
Idrossilammine R-NH-OH
Idrazine R-NH-NH2
Perossidi R-O-O-R
Idroperossidi R-O-O-H
instabili
22II Gruppi funzionali
ammine R-NH2
gruppo ammonico R-NH4
+X-
nitro composti R-NO2
nitroso composti R-N=O
azidi R-N3
isocianati R-N=C=O
isotiocianati R-N=C=S
organometallici R-Met
Gruppo I il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 1 solo legame
sali di diazonio R-N+equivNX-
fosfina (R)3-P
NH2CH3
etanammina NNN-trietiletanammonio alogenuro
nitroetano nitrosobenzene
azidobenzene (metilimmino)(oxo)
metano fenillitio
benzendiazonio alogenuro
trietilfosfina
N+
N+
O-
ON
O
NN
+
N-
N
O(metilimmino)(tioo
xo)metano
N
S
Li
N+ N
P
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo II il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 2 legami
instabili
22II Gruppi funzionali
Aldeidi R-(H)C=O
Chetoni R-(C=O)-Rrsquo Immine
R-(Rrsquo)C=NRrsquorsquo
Ossime R-(Rrsquo)C=N-OH
Idrazoni R-(Rrsquo)C=N-NH2
Acetali R-CH(ORrsquo)-ORrsquo
Chetali R-CRrsquo(ORrdquo)-ORrsquordquo
Fosforani R-C=P(R) 3
Tioaldeidi R-(H)C=S
Tiochetoni R-(C=S)-Rrsquo
O
acetaldeide 1-cicloesiletanone N-[(1E)-1-feniletiliden] metanammina
trimetil(1-feniletiliden) fosforano
O N CH3 P
CH3 CH3
CH3
S
etantiale
S
propan-2-tione
O
O
CH3
2-metil-13-diossolano
O
O
CH32-cicloesil-2-metil-13-
diossolano
N
OH
(1Z)-1-feniletanone ossime
(1Z)-1-feniletanone idrazone
N
NH2
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 33
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo III il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 3 legami
22II Gruppi funzionali
Alogenuri acilici R-(C=O)-X
Esteri R-(C=O)-ORrsquo
Ammidi R-(C=O)-NH2
Immidi R-(C=O)-NH-(C=O)-Rrsquo
Anidridi RO-(C=O)-ORrsquo
Nitrili R-CequivN
Isocianati R-N+equivC-
Acidi carbossilici R-(C=O)-OH
N
acetonitrile isocianobenzene acido acetico etil benzoato
anidride acetica cicloesancarbossiam-mide
N+ C
-
O
OH
O
O CH3
CH3 O CH3
O O
O
NH2
NH
O
O
1H-isoindol-13(2H)-dione o ftalimmide
O
Cl
benzoil cloruro
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 35
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
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Chimica Organica AA 2012-2013
Gruppo IV il carbonio egrave legato allrsquoeteroatomo con 4 legami
22II Gruppi funzionali
acido carbonico H2CO3
fosgene Cl2C=O
uretani (o carbammati) RNH-(C=O)-ORrsquo
uree RNH-(C=O)-NHRrsquo
guanidine RNH-(C=NRrdquo)-NHRrsquo
biossido di carbonio CO2
carbonati RO-(C=O)-ORrsquo
cloroformiati RO-(C=O)-Cl
cianati R-O-C equivN
tiocianati R-S-C equivN
carbodiimmidi R-N=C=N-Rrsquo
OH OH
O
fenil metil carbonato
O O
O
CH3
Cl Cl
O
benzil cloroidrocarbonato
O Cl
O
O NH2
O
CH3
etil carbammato
NH NH
O
CH3 CH3
NNrsquo-dimetilurea
NH
NH
NH
imidazolin-2-immina
O C O
O
N
fenil cianato
CH3 S
N
etil tiocianato
N N
NNrsquo-dicicloesilcarbodiimmide
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 37
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 39
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 41
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 42
Universitagrave degli Studi di Bari - Dipartimento di Farmacia Tecniche Erboristiche
Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quantitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Effettuata con un microanalizzatore automatico - sistema gascromatograficoTCD (rivelatore a conducibilitagrave termica) o con forno di combustione
700
x y w z 2 2 2 2
y wC H N O + O x CO + H O + N
2 2
C
Esempio
700
2 2 2peso camp + O peso CO + peso H O
4337 mg 1035 mg 342 mg
C
2
2
22
2
1201 (peso-formula C)peso di C nel camp = times 1035 (mg CO ) = 2824 mg C
4401(peso-formula CO )
2018 (peso-formula H )peso di H nel camp = times 342 (mg H O) = 0383 mg H
1802(peso-formula H O)GC_FA-TE-ORG22_12-13 - 40
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Chimica Organica AA 2012-2013
Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
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Chimica Organica AA 2012-2013
Spettroscopia Ultravioletta (UV)
Spettroscopia Infrarossa (IR)
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (1H-NMR e 13C-NMR)
Spettrometria di Massa (MS)
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
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Analisi elementare quntitativa
22III Determinazione della struttura delle molecole organiche
Ndeg atomi di C =
Ndeg atomi di H =
Ndeg atomi di O =
=
=
=
5421
876
163
65111201
8831008
26061599
C10H16O3
formula bruta
(PM e formula molecolare esatti
determinati con MS)
= acute = =
= acute = =
= acute =
542332 3 996
163
876537 3 1611
163
1631 3
163
10
16
3
Calcolo della formula bruta
mg C 2824 C = times 100 = times 100 = 6511 C
mg camp 4337
mg H 0383 H = times 100 = times 100 = 883 H
mg camp 4337
Differenza = 10000 - 6511 883 = 2606 O
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Spettrometria di Massa (MS)
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