Dipartimento di Farmacia – Scienze del Farmaco Scienze e tecnologie erboristiche e dei prodotti per la salute (STEPS) Chimica Organica - A.A. 2017-2018 La Struttura dei Composti Organici e le caratteristiche chimico - fisiche 2. Conseguenze del legame chimico IV. Nomenclatura D - (+) - canfora o (1 R ,4 R ) - 1,7,7 - trimetilbiciclo[2.2.1]eptan - 2 - one Prof. Giuseppe Gerardo Carbonara
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La Struttura dei Composti Organici e le caratteristiche ... · 5-metil-4-propilnonano (non 5-metil-6-propilnonano, 4,5 < di 5,6) 2,7,8-trimetildecano (non3,4,9-trimetildecano) H 3
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2. La struttura dei composti organici2. Conseguenze del legame chimico
I. Idrocarburi II. Gruppi funzionali III. Determinazione della struttura delle molecole organiche IV. Nomenclatura
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In Chimica Organica ci sono circa sette modi di attribuire un nome a un composto:
1. Nomi funzionali: specificano il gruppo funzionale principale e il grado di insaturazionedella molecola.
2. Nomi sostitutivi: elencano i sostituenti legati a una struttura base più semplice. Allastruttura base viene assegnato un nome funzionale.
3. Nomi additivi: i composti sono considerati come formati per addizione di uno o piùatomi ad una struttura base, es. ossido di etilene.
4. Nomi di sostituzione: i composti sono formati per sostituzione di uno o più atomi diuna struttura simile, es. C6H5SH, tiofenolo.
5. Nomi congiunti: sono formati dai nomi di due molecole legate assieme siadirettamente o per mezzo di qualche gruppo particolare, es. C10H7CH2COOH, acidonaftalenacetico; C6H5N=NC(C6H5)3, benzenazotrifenilmetano; C6H5—C6H5, difenile.
6. Nomi radicofunzionali: accoppiano il nome di un radicale (gruppo) col nome di unaclasse funzionale, es. cloruro di acetile, etil cloruro, alcol etilico.
7. Nomi comuni: utilizzati nella pratica chimica quotidiana, es. propano, butano, benzene,acetilene.
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La nomenclatura IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry):
E’ un metodo sistematico (nomenclatura sistematica) di assegnazione del nome ad uncomposto organico sulla base di una serie di regole ben definite, che nella «nuovanomenclatura IUPAC 2013» è indicato come «Preferred IUPAC Name» (Nome IUPACpreferito) PIF.
Permette di non memorizzare i nomi di migliaia di composti, ma di assegnarli applicandole regole stabilite. Dall’altra parte permette di ricostruire la struttura a partire dal nome.
In generale, ogni composto deve avere un nome univoco; quando ciò non fosse possibile inomi alternativi assegnati devono comunque essere non ambigui e permettere di risalirealla stessa struttura.
Possibilmente, ad ogni composto organico è attribuito un solo nome, al quale corrispondeuna sola struttura.
Nella pratica comune, per i composti più noti o di impiego più frequente, accanto ai nomisistematici, sono utilizzati nomi non sistematici, detti nomi comuni (es. isobutano,neopentano, benzene, acido acetico, benzaldeide, etilene, acetilene, etere etilico,ecc.).
Alcuni nomi comuni sono stati mantenuti nella nomenclatura sistematica.
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Il nome generico degli idrocarburi lineari o ramificati è“alcano” (suffisso –ano).
Da questi idrocarburi rimuovendo un idrogeno terminale siottengono radicali alchilici R- monovalenti [suffisso -il(e)].
Il nome di un idrocarburo saturo lineare ramificato è formatoaggiungendo il prefisso della catena laterale (es. radicalealchilico metil- CH3-) al nome della catena più lunga presentenella formula.
Regole IUPAC
1. Individuare la catena lineare di atomi di carbonio più lunga (idrocarburo radice o parente) allaquale è legato il gruppo funzionale principale (suffisso secondario).
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Regole IUPAC
1. Individuare la catena lineare di atomi di carbonio più lunga (idrocarburo radice o parente) allaquale è legato il gruppo funzionale principale (suffisso secondario).
Il nome dei radicali ramificati degli alcani si formaaggiungendo il prefisso che indica le catene laterali (es. 1-metil, 2-metil, ecc.) al nome del radicale alchilico lineare chepossiede la catena più lunga possibile (es. pentil, esil, ecc), apartire dall’atomo di carbonio con la valenza libera al qualeviene assegnato il numero 1.
I seguenti nomi comuni possono essere usati solo per iradicali non sostituiti.
Se sono presenti due o più catene diverse, vengono citate inordine alfabetico.
Esempio: si mettono in ordine alfabetico i radicali semplici e dopo siinseriscono i prefissi di moltiplicazione separati da virgole (es. 3,3).
prefissi secondari
prefisso primario
RADICEsuffisso primario
suffisso secondario
2.2-IV Nomenclatura
1-metilpentil 3-metilpentil
5-metilesil
CH35
4
3
2
CH1
CH3
CH35
4
3
2
CH21
CH3
5
4
3
2
CH21
CH36
CH3
CH3CH
CH3
CH3 CH2
CH3
CH3CH2
CH3
CH
CH3
CH3
CH3C
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3CH2CH3
CH3
CH3
C
CH3
CH3
CH3
iso-butil
iso-pentil neo-pentil
isoesilisopropil
sec-butil tert-butil
tert-pentil4-etil-3,3-dimetileptano(etil citato prima di metil)
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2. Il nome degli idrocarburi insaturi lineari non ramificati, che presentano un doppio legame, èformato sotituendo il suffisso “–ano” del corrispondente idrocarburo saturo con il suffisso "-ene".
Se sono presenti due o più doppi legami il suffisso finale sarà"-adiene", “-atriene", ecc..
I nomi generici di questi idrocarburi sono "alchene","alcadiene", "alcatriene", ecc..
La catena è numerata in modo da assegnare la numerazionepiù bassa possibile ai doppi legami.
Nei composti biciclici insaturi, o composti sostituiti, se lanumerazione delle posizioni dei doppi legami è consecutiva(es. doppio legame 1,2 o 2,3 ecc.), nel nome sarà indicato soloil numero più basso; se non sono consecutivi (es. 1,12,ecc), il secondo numero sarà riportato tra parentesi dopo ilprimo.
I seguenti nomi non sistematici sono stati conservati:
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2.I nomi degli idrocarburi insaturi lineari ramificatisono attribuiti considerandoli come derivati diidrocarburi non ramificati che contengono il massimonumero di doppi e tripli legami.
Se due o più catene concorrono per la selezionedella catena che contiene il numero massimo dilegami insaturi è possibile scegliere nel modo seguente:
(a) quella col maggior numero di carboni;
(b) se il numero di carboni è uguale, quella checontiene il maggior numero di doppi legami.
Il seguente nome è conservato solo per il compostonon sostituito:
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2.I nomi di radicali monovalenti che derivano dagli idrocarburi lineari insaturi assumono isuffissi "-enil", "-inil", "-dienil", ecc., e, quando necessario, sono indicate le posizioni deidoppi e tripli legami. Il carbonio con la valenza libera assume il numero 1.
Radicali Bivalenti e Multivalenti
Quando vi è più di una possibilità di scelta per indicarela catena principale del radicale, questa può esserefatta in base a: (a) il numero massimo di doppi e triplilegami; (b) il maggior numero di atomi di carbonio;(c) il maggior numero di doppi legami.
I nomi seguenti sono stati conservati (solo per I radicali non
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2.I nomi di radicali bivalenti e trivalenti che derivanodai radicali di idrocarburi lineari insaturi che avevanoil suffisso "-il“, ai quali è sottratto un ulteriore atomodi idrogeno, assumono rispettivamente i suffissi "-idene", "-idino”. Il carbonio con le valenze libereassume il numero 1.
Per il radicale CH2= è mantenuto il nome “metilene”.
I nomi di radicali bivalenti derivati da idrocarburi linearisaturi che hanno perso un atomo di idrogeno daognuno dei carboni terminali della catena, e chepertanto si trasformano in una sequenza di gruppi-CH2-, sono “etilene”, “trimetilene”, “tetrametilene”,ecc..
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2.I nomi di radicali bivalenti di idrocarburi lineariramificati seguono le regole già viste per l’attribuzionedel nome ai relativi idrocarduri.
Per la seguente struttura è mantenuto il nome comune:
I nomi di radicali bivalenti derivati da idrocarburilineari insaturi, alcheni e alcadieni, che hanno perso unatomo di idrogeno da ognuno dei carboni terminali dellacatena, assumono rispet-tivamente i suffissi “-enilene”e “-dienilene”.
Per la seguente struttura è mantenuto il nome comune:
I nomi di radicali bivalenti di idrocarburi insaturiramificati seguono le regole già viste.
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2. I seguenti nomi comuni sono mantenuti per gli idrocarburiaromatici monociclici sostituiti.
Altri idrocarburi aromatici monociclici sostituiti prendono il nomecome derivati del benzene o di uno dei composti riportati.
Se il sostituente introdotto in uno di questi composti è identicoa uno di quelli già presenti, il composto sostituito è nominatocome derivato del benzene.
Il nome generico per gli idrocarburi aromatici monociclici opoliciclici è "arene".
2.2-IV Nomenclaturaprefissi
secondariprefisso primario
RADICEsuffisso primario
suffisso secondario
2
3
1
4
6
5
CH3
2
3
1
4
6
5
CH2
2
3
1
4
6
5
CH3CH3
2
3
1
4
6
5
CH3
CH32
3
1
4
6
5
CH3
CH3 CH3
2
3
1
4
6
5
CH3
CH3CH3
toluene stirene cumene
o-xilene p-cimene mesitilene
2
3
1
4
6
5
CH3
CH3
2
3
1
4
6
5
CH2
CH3
2
3
1
4
6
5
CH3
CH3
CH3
p-etilpentilbenzeneo1-etil-4-pentilbenzene
3-propil-o-xilene o1,2-dimetil-3-propilbenzene
p-etilstireneo4-etilstirene
La posizione dei sostituenti è indicata con numeri, eccettoche nel caso di sostituenti 1,2-, 1,3- e 1,4- indicati,rispettivamente, come o- (orto), m- (meta) e p- (para).
Ai sostituenti si assegna il numero più bassopossibile, ma nel caso di derivati deicomposti riportati sopra il numero piùbasso si da ai sostituenti già presenti.
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2.Nomi comuni di alcuni radicali monovalenti diidrocarburi aromatici monociclici sostituiti, chehanno una valenza libera su un atomo dell’anello.Tutti gli altri radicali non elencati sono indicati comeradicali fenilici sostituiti. Il carbonio con la valenzalibera è numerato con 1.
Per i radicali di idrocarburi aromatici monociclicisostituiti che hanno una valenza libera nella catenalaterale sono utilizzati i seguenti nomi comuni:
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2.I nomi degli idrocarburi policiclici aromaticiterminano col suffisso "-ene". Accanto sonoelencati i nomi comuni di alcuni idrocarburipoliciclici aromatici e la numerazione relativadelle strutture.
Per i radicali derivati dagli idrocarburipoliciclici è mantenuta la numerazionedell’idrocarburo, assegnando i numeri più bassi aipunti di attacco, compatibilmente con lanumerazione fissa.
Il nome dei radicali monovalenti è formatocambiando il suffisso “-ene” dell’idrocarburo con“-enil”.
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2.2-IV Nomenclatura
2. Eterocicli aromatici e parzialmente idrogenati
Idrogeno indicato H
Nel nome di anelli insaturi condoppi legami coniugati, in cui unao più posizioni non fanno parte didoppi legami, è necessario indicarela presenza del/degli H "extra"legati a tali posizioni.
Pertanto, si indica il numero dellaposizione seguito da un H incorsivo, posto davanti al nome eseparato da un trattino.
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3 o 5. Di seguito sono riportati i suffissi e i prefissi di alcuni importanti gruppi funzionali che possono sostiuireatomi di idrogeno dell’idrocarburo parente.I suffissi sono scelti in base a un ordine di priorità crescente, i prefissi in ordine alfabetico.
prefissi secondari
prefisso primario
RADICEsuffisso primario
suffisso secondario
Prefissi e suffissi di alcuni importanti gruppi caratteristici
Classe Formula condensata Prefisso Suffisso
Alogeno idrocarburi -X -alogeno ---
Alogenuri degli acidi -C(=O)-alogeno alocarbonil--carbonil alogenuro
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3 o 5. Di seguito sono riportati i suffissi e i prefissi di alcuni importanti gruppi funzionali che possono sostiuireatomi di idrogeno dell’idrocarburo parente.I suffissi sono scelti in base a un ordine di priorità crescente, i prefissi in ordine alfabetico.
Prefissi e suffissi di alcuni importanti gruppi caratteristici
Classe Formula condensata Prefisso Suffisso
Esteri (di acidi carbossilici) -C(=O)-OR (R)-ossicarbonil-(R- o Ar-)...carbossilato
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3. I suffissi legati al nome della radice, che indicano la presenza di una particolare struttura molecolare,generalmente rappresentano sotituenti di vario tipo (gruppi funzionali) che sostiuiscono atomi di idrogenodell’idrocarburo parente, sono scelti in ordine di priorità decrescente.
1 Radicali
2 Anioni
3 Cationi
4 Composti zwitterionici
5
Acidi (nell’ordine COOH, C(O)O2H; poi i loro S e Se derivati, seguiti da acidi solfonici, sulfinici, selenoici, ecc., fosfonici, arsonici, ecc.)
6 Anidridi
7 Esteri
8 Alogenuri Acilici
9 Ammidi
10 Idrazidi
11 Immidi
12 Nitrili
13Aldeidi seguite da tioaldeidi, selenoaldeidi e
teluroaldeidi
14Chetoni seguiti da tiochetoni, selenochetoni e
tellurochetoni
15 Alcoli e Fenoli seguiti da tioli, selenoli e telluroli
16Idroperossidi seguiti tioidroperossidi,
selenoidroperossidi e telluroidroperossidi
17 Ammine
18 Immine
19 Idrazine, Fosfine, ecc.
20 Eteri seguiti da solfuri, seleniuri e tellururi
21Perossidi seguiti da disolfuri, diseleniuri e
ditellururi
Classi generali di composti, in ordine decrescente di priorità, per scegliere e assegnare il nome al gruppo
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4. I nomi degli idrocarburi monociclici saturi sonoformati legando il prefisso "ciclo" al nomedell’idrocarburo aciclico saturo non ramificato che ha lostesso numero di atomi di carbonio. Il nome generico degliidrocarburi monociclici è "cicloalcano“. L’anello ènumerato in modo sequenziale.
I nomi dei radicali monovalenti derivati dai cicloalcani(che non hanno catene laterali) sono formati sostituendo ilsuffisso "-ano" dell’idrocarburo con "-il” e l’atomo dicarbonio che ha la valenza libera è numerato con 1.
Il nome generico di questi radicali è "cicloalchil-".
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4. I nomi degli idrocarburi insaturi monociclici (senzacatene laterali) si formano sostituendo la desinenza "-ano"del cicloalcano corrispondente con "-ene", "-adiene", "-atriene", "-ino", "-adino", ecc.. Ai doppi o tripli legamisi assegnano i numeri più bassi possibili.
Per il cicloesa-1,3,5-triene è usato il nome comunebenzene.
I nomi dei radicali monovalenti derivati dagliidrocarburi monociclici insaturi terminano con "-enil","-inil", "-dienil", ecc.
Ai doppi e tripli legami sono assegnati i numeri piùbassi possibili, anche se in alcuni casi ai tripli legami puòessere assegnato un numero più basso del doppio legame.In caso siano possibili scelte diverse, si assegnano i numeripiù bassi ai doppi legami.
Al carbonio con la valenza libera si assegna il numero1.
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4. Gli idrocarburi monociclici polienici non sostituiti chehanno il numero massimo possibile di doppi legaminon cumulati e con una formula generale CnHn oCnH2n+1 (con n maggiore di 6) sono chiamati in modogenerico annuleni.
Uno specifico annulene può essere indicato come[n]annulene, dove n è il numero di carboni dell’anello.Quando n è un numero dispari, l’annulene ha formulagenerale CnHn+1 e l’idrogeno in più è detto “idrogenoevidenziato” (es. 9H-[9]annulene).
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4. I nomi degli idrocarburi aliciclici saturi costituiti dadue soli anelli, che hanno due o più atomi in comune,sono formati legando il prefisso “biciclo" al nomedell’idrocarburo aciclico saturo non ramificato che ha lostesso numero di atomi di carbonio.
Il nome generico degli idrocarburi biciclici è“bicicloalcano“.
Il numero di atomi di carbonio di ognuno dei tre“ponti” che connettono di due atomi di carbonioterziari (teste di ponte) è indicato in parentesiquadra in ordine decrescente.
Il sistema è numerato iniziando da una delle teste diponte, proseguendo col ponte più lungo fino allaseconda testa di ponte; la numerazione prosegue daquesto carbonio lungo il ponte di lunghezza intermediafino al carbonio 1 e, infine, da questo lungo la catenapiù corta.
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4. I nomi degli idrocarburi biciclici insaturi sono formati inaccordo con le regole viste in precedenza per lanumerazione delle catene degli alcheni.
I nomi dei radicali monovalenti derivati daibicicloalcani saturi o insaturi (che non hanno catenelaterali) sono formati sostituendo, rispettivamente, i suffissi"-ano" con "-il” ed “-ene” con “-enil” degli idrocarburibiciclici di partenza.
La numerazione è mantenuta e al punto o punti disostituzione è assegnata la numerazione più bassapossibile. Il nome generico di questi radicali è“bicicloalchil-".
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4. I composti bicilici alifatici che hanno un solo atomo dicarbonio in comune sono detti “spirani” è il loro nome èformato ponendo il prefisso "spiro" prima del nomedell’idrocarburo aciclico normale che ha lo stesso numero dicarboni.Il numero di atomi di carbonio che legano l’”atomospiro” di ogni anello è indicato in “ordine ascendente” traparentesi quadre e posto tra il prefisso spiro e il nomedell’idrocarburo.
Gli atomi di carbonio dei monospiro idrocarburi sononumerati in modo sequenziale partendo dall’atomoadiacente all’”atomo spiro” dell’anello più piccolo (sepresente) e proseguendo con la numerazione del secondoanello, sempre a partire dall’atomo adiacente all’”atomospiro”.
Se sono presenti insaturazioni la numerazione si effettuain modo da assegnare il numero più basso ai doppi otripli legami.
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6. Per indicare la molteplicità della presenza in una struttura dei suffissi dei gruppi funzionali, deicomponenti di congiunzione (nomi congiunti), degli affissi di sostituzione (es. aza, tia, ecc.), deiprefissi di sostituenti, sono utilizzati semplici prefissi numerici quali "di-", "tri-", "tetra-", ecc., derivati dalgreco (eccetto che per "nona-" e "undeca-", che derivano dal latino).
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7. Stereochimica
La struttura spaziale di composto organico è indicata con uno o piu’ “affissi” aggiunti al nome.
Tali affissi sono generalmente chiamati sterodescrittori e non influiscono sul nome o sulla numerazione delcomposto.
Gli steroisomeri, quali gli enantiomeri (R,S o D,L) e gli isomeri geometrici cis/trans o E/Z, hanno dei nomiche differiscono solo per lo stereodescrittore usato.
Per alcuni composti, il nome comune si riferisce già alla particolare configurazione stereochimica, come peresempio nel caso dell’acido fumarico, del colesterolo.