Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2002-03

3103100080 QUÍMICA ORGÀNICA


Objectius  

Coneixement dels conceptes bàsics i fonamentals de la Química Orgànica. Estudi de la reactivitat dels diferents tipus de funcions pròpies dels compostos orgànics.
 
Prerrequisits  

 
Contingut (Programa)  

1.- Introducció a la Química Orgànica

Breu història i justificació de la Química Orgànica. Estabilitat cinètica i termodinàmica de les cadenes carbonades. Enllaços de carboni: senzills i múltiples. Classificació dels compostos orgànics: grups funcionals. Nucleòfils i electròfils. Isomeria constitucional. Les reaccions orgàniques. Reaccions elementals i reaccions per etapes. Cinètica i termodinàmica de les reaccions orgàniques.

2.- Alcans i cicloalcans

Fonts d'obtenció. Classes d'alcans. Sèries homòlogues. Nomenclatura. Isomeria estructural o constitucional. Propietat físiques dels alcans. Estructura i conformació dels alcans. Cicloalcans: tensió anular, anàlisis conformacional i isomeria cis-trans. Reactivitat dels alcans. Combustió d'alcans. Halogenació d'alcans. Radicals i reaccions en cadena.

3.- Estereoquímica

Activitat òptica. Poder rotatori. Quiralitat molecular. Centre asimètric o estereocentre. Enantioisomeria. Nomenclatura dels enantiòmers. Racèmics. Excés enantiomèric i puresa òptica. Diastereoisomeria. Formes meso. Resolució de racèmics. Estructura, constitució, configuració i conformació.

4.- Halurs d'alquil i compostos organometàl.lics

Halurs d'alquil: estructura i propietats físico-químiques. Mètodes d'obtenció. Reactivitat dels halurs d'alquil. Reaccions de substitució nucleòfila alifàtica: mecanismes SN1 i SN2. Factors que afecten a les reaccions de substitució nucleòfila. Reaccions d'eliminació: mecanismes E1 i E2. Eliminació versus Substitució. Compostos organometàl.lics: estructura i propietats. Compostos organolítics i reactius de Grignard: preparació i reactivitat.

5.- Alquens

Estructura electrònica. Isomeria Z-E. Font d'alquens: craking d'alcans. Propietats físiques dels alquens. Hidrogenació catalítica: estabilitat i calors d'hidrogenació. Reaccions d'addició electròfila al doble enllaç (addició d'halurs d'hidrògen, d'aigua i d'halògens); intermedis catiònics, regla de Markovnikov, addició trans. Reaccions radicalàries; halogenació al.lílica. Oxidació d'alquens a 1,2-diols. Preparació d'alquens: reaccions d'eliminació (d'halurs d'hidrògen i d'aigua); regla de Saytzeff. Polimerització d'olefines.

6.- Alquins

Estructura electrònica. Acidesa dels acetilens terminals; etinilació. Reaccions d'addició al triple enllaç: addicions iniciades per electròfils. Hidrogenació d'alquins. Preparació d'alquins.

7.- Diens i poliens

Al.lens: estructura electrònica. 1,3-Butadiè: estructura electrònica. Addicions 1,2 i 1,4 al butadiè; control cinètic i control termodinàmic. El sistema al.lílic: catió, radical i anió. La reacció de Diels-Alder.

8.- Alcohols i èters

Estructura i propietats dels alcohols: acidesa i associació molecular. Obtenció d'alcohols: hidratació d'alquens, reacció de Grignard i reducció de compostos carbonílics. Conversió d'alcohols en derivats halogenats. Oxidació d'alcohols. Alcohols al.lílics, glicols i poliols. Èters: propietats físiques i químiques. Obtenció d'èters: síntesi de Williamson. Èters cíclics: epòxids; obtenció i reactivitat. Tiols i tioèters.

9.- Amines i sals d'amoni

Amines: estructura electrònica; propietats físiques; acidesa i basicitat. Reaccions d'obtenció d'amines: alquilació d'amoníac i síntesi de Gabriel. Sals d'amoni.

10.- Aldehids i cetones

El grup carbonil: estructura i propietats. Propietats físiques d'aldehids i cetones. Obtenció d'aldehids i cetones. Oxidació i reducció d'aldehids i cetones. Reaccions d'addició nucleòfila al grup carbonil: addició d'alcohols, de tiols, de cianur d'hidrògen, de reactius de Grignard i de derivats de l'amoníac. Enolització i tautomeria ceto-enòlica. Reactivitat de la posició alfa-carbonílica. Condensació aldòlica.

11.- Àcids carboxílics i derivats

Estructura electrònica i caràcter àcid. Propietats físiques: associació molecular. Mètodes d'obtenció d'àcids carboxílics. Reactivitat general del grup acil. Reaccions de substitució nucleòfila al carboni acílic. Derivats d'acids carboxílics: clorurs d'àcid, anhídrids, esters i amides; reaccions d'interconversió entre ells. Lactones i lactames.

12.- Derivats de l'àcid carbònic

Fosgè. Urea. Isocianats. Carbamats o uretans. Carbodiimides.

13.- Hidrocarburs aromàtics

Benzè: característiques estructurals; ressonància i orbitals moleculars. Calors d'hidrogenació. Criteris d'aromaticitat. Fonts d'hidrocarburs aromàtics: el "reforming" de naftes. Reaccions de Substitució Electròfila Aromàtica. Halogenació, nitració, sulfonació, alquilació i acilació de Friedel-Crafts. Alquilbenzens. El sistema benzílic: catió, radical i anió. Substituents en l'anell benzènic: els seus efectes en la reactivitat i en l'orientació d'una posterior SEAr.

14.- Derivats benzènics funcionalitzats

Derivats nitrats: reducció. Amines aromàtiques i sals de diazoni; reaccions de substitució i reaccions de copulació de les sals de diazoni. Fenols: acidesa i obtenció. Èters fenílics. Quinones. Àcids sulfònics i els seus derivats. Halurs d'aril: reactivitat.

15.- Compostos aromàtics polinuclears i compostos aromàtics heterocíclics

Naftalè, antracè, fenantrè i bifenil. Furan, pirrole, tiofè i piridina. Descripció electrònica. Sessions de problemes i qüestions. Fulls de problemes editats pels professors.

 
Bibliografia  


SOLOMONS, T.W.G. Organic Chemistry, 6ª ed., John Willey and Sons, NY, 1996.

VOLLHARDT, K.P.C., SCHORE, N.E. Organic Chemistry, 2ª ed., W.H. Freeman and Co, N.Y., 1996.

MORRISON, R.T., BOYD, R.N. Organic Chemistry, 6ª ed., Prentice-Hall International, Inc., N.Y., 1992.

IUPAC, Nomenclatura de Química Orgànica, seccions A, B i C. Regles definitives, Institut d'Estudis Catalans, Barcelona, 1989.

PETERSON, W.R. Formulación y Nomenclatura en Química Orgànica, Eunibar, 1983

 
Mètodes docents  

 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

Examen final.Avaluació basada en l'assimilació dels conceptes bàsics d'estructura, estereoquímica, intermedis i mecanismes de reacció, i reactivitat típica de les molecules orgániques degut a la presència dels diferents grups funcionals.
 
Informació addicional  

 
Llengua de les classes