martedi ’ e mercoledi ’: 15.00 -17 .00 giovedi - people.unica.it … · 2016. 1. 22. · 3 test...
TRANSCRIPT
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MARTEDIMARTEDI’’ E MERCOLEDIE MERCOLEDI’’ : 15.00 : 15.00 --1717.00.00
GIOVEDIGIOVEDI’’ : 17.00: 17.00-- 19.0019.00
-
LEZIONI TEORICHELEZIONI TEORICHE
ESERCITAZIONIESERCITAZIONI
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33 TEST DI VERIFICA TEST DI VERIFICA IN ITINEREIN ITINERE PROVA ORALEPROVA ORALE
OPPUREOPPURE
FINE CORSO:FINE CORSO: PROVA SCRITTA + PROVA ORALEPROVA SCRITTA + PROVA ORALE
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�J. C. Smith FONDAMENTI DI CHIMICA FONDAMENTI DI CHIMICA ORGANICAORGANICA-- Ed. McGraw-Hill
�W.Brown-T. Poon INTRODUZIONE ALLA INTRODUZIONE ALLA CHIMICA ORGANICACHIMICA ORGANICA – Ed. Edises
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Cavoli
Indolo-3-carbinolo
NH
OH
Aglio
Diallil solfuro
S
Uva
Resveratrolo
HO
OH
OH
Fragole
Acido ellagico
O
O
O
O
HO
OH
HO
OH
-
calore H2N C NH2
O
cianato d'ammonio urea
NH4 NCO
♦F. Wöhler (1828)
Origine del termine CHIMICA ORGANICA
Composti organiciComposti organici composti prodotti da composti prodotti da organismi viventiorganismi viventi
Teoria del vitalismo (1780)Teoria del vitalismo (1780)
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H
C
H HH
Metano
C
CHO
H HH
HH
Etanolo
H
CH H
H
Metano
CCHO
H HH
HH
Etanolo
H
H
H
H
H
HC
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
Benzene
H
H
H
H
H
HC
C
CC
CC
H
H
H
H
H
H
Benzene
-
O
N+
–O O
HN
S
CH3
O O
Nimesulide
N
S
O
HO O
H2C
O
CH3
O
HN
O
NH2
OH
O
Cefalosporina
N
S
C
CH
O
CHO O
H2C
OC
CH3
O
HN
C OH2C
CH2H2C
CH NH2
C
OH
O
CH2
CC
Cefalosporina
C
C C
CO
C
CC
C
CC
C
N+
–O O
C
HN
S
CH3
O O
-
Cavoli
Indolo-3-carbinolo
NH
OH
Aglio
Diallil solfuro
S
Uva
Resveratrolo
HO
OH
OH
Fragole
Acido ellagico
O
O
O
O
HO
OH
HO
OH
HC
HCCH
C
C
HC
NH
CHC
H2COH
H2C
HC
CH2
SCH2
HC
CH2
CHC CH
CCHHC
CH
HC CHC C
CHCHC
HO
OH
OH
C
CCH
C
CC
CO
CC C
C
HC
O
O
O
HO
OH
HO
OH
-
Tutte le molecole organiche contengono carbonioTutte le molecole organiche contengono carbonio
[[A.KekulA.Kekuléé (1861(1861))]]
-
H
C
H HH
Metano
C
CHO
H HH
HH
Etanolo
H
H
H
H
H
HC
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
Benzene
H
C
H HH
C
CHO
H HH
HH
H
H
H
H
H
HC
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
N
S
O
HO O
H2C
O
CH3
O
HN
O
NH2
OH
O
Cefalosporina
N
S
O
HO O
H2C
O
CH3
O
HN
O
NH2
OH
O
O
N+
O O
HN
SCH3
O O
Nimesulide
O
N+
O O
HN
SCH3
O O
-
Cavoli
Indolo-3-carbinolo
NH
OH
Aglio
Diallil solfuro
S
Uva
Resveratrolo
HO
OH
OH
Fragole
Acido ellagico
O
O
O
O
HO
OH
HO
OH
HC
HCCH
C
C
HC
NH
CHC
H2COH
H2C
HC
CH2
SCH2
HC
CH2
CHC CH
CCHHC
CH
HC CHC C
CHCHC
HO
OH
OH
C
CCH
C
CC
CO
CC C
C
HC
O
O
O
HO
OH
HO
OH
-
La maggior parte dei composti organici sono La maggior parte dei composti organici sono
costituiti, oltre che da carbonio, anche da costituiti, oltre che da carbonio, anche da
idrogeno, ossigeno ed azotoidrogeno, ossigeno ed azoto
[[A.LavoisierA.Lavoisier (1784(1784)])]
-
H
C
H HH
Metano
C
CHO
H HH
HH
Etanolo
H
H
H
H
H
HC
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
Benzene
O
N+
–O O
HN
S
CH3
O O
Nimesulide
N
S
O
HO O
H2C
O
CH3
O
HN
O
NH2
OH
O
Cefalosporina
H
CH H
H
Metano
CCHO
H HH
HH
Etanolo
H
H
H
H
H
HC
CC
C
CC
H
H
H
H
H
H
Benzene
O
N+
O O
HN
SCH3
O O
Nimesulide
N
S
O
HO O
H2C O
CH3
O
HN
O
NH2
OH
O
Cefalosporina
-
Nei composti organici gli atomi sono solitamente Nei composti organici gli atomi sono solitamente
tenuti insieme tramite legami covalentitenuti insieme tramite legami covalenti
-
Studio strutturale delle molecole organicheStudio strutturale delle molecole organiche ( cio( cioèè comecome gli gli
atomi si legano tra di loro)atomi si legano tra di loro)
Studio della relazione Studio della relazione Struttura Struttura –– ReattivitReattivitàà (suddivisione dei (suddivisione dei
composti in varie classi a seconda del gruppo funzionale composti in varie classi a seconda del gruppo funzionale
presente)presente)
Studio della relazione Studio della relazione Struttura Struttura ––AttivitAttivitàà ( biologica e/o ( biologica e/o
farmacologicafarmacologica))
-
Nucleo (protoni + neutroni)
Nuvola elettronica
Rappresentazione di un atomo
ATOMO
Numero protoni = Numero elettroni
Numero protoni + Numero neutroni
-
Ancora sull’atomo………
Media pesata della massa degli isotopi
C6
12.011
IV Gruppo
Numero atomico
Peso atomico
-
Riga = PERIODO
Colonna = GRUPPO
Gli elementi di uno stesso gruppo hanno proprietà elettroniche e chimiche simili
Ancora sulla tavola periodica………
Numero del gruppo
N°di elettroni nell’orbitale più esterno
VALENZA
Elementi della stessa riga hanno dimensioni simili.
-
Con la formazione del legame, gli atomi Con la formazione del legame, gli atomi
completano il livello esterno degli elettroni di completano il livello esterno degli elettroni di
valenza (valenza (configurazione stabile dei gas nobiliconfigurazione stabile dei gas nobili))
Il legame Il legame èè ll’’unione di due o piunione di due o piùù atomi per il atomi per il
raggiungimento di uno stato di maggiore stabilitraggiungimento di uno stato di maggiore stabilitàà
Formazione di legami = liberazione di energiaRottura di legami = consumo di energia
-
1. Gli atomi degli elementi delle molecole organiche possono formare un numero definito di legami (VALENZA);
-
1. Gli atomi degli elementi delle molecole organiche possono formare un numero definito di legami (VALENZA);
-
2. l’atomo di carbonio può formare legami mediante una o più valenze con altri atomi di carbonio
-
1s
2s
2p
Stato fondamentale Stato eccitato
sp3
2p
2s
1s 1s
Stato ibridato sp3
Promozione dell'elettrone Ibridazione
-
1s
2s
2p
Stato fondamentale Stato eccitato
sp2
2p
2s
1s 1s
Stato ibridato sp2
Promozione dell'elettrone Ibridazione
2p
-
1s
2s
2p
Stato fondamentale Stato eccitato
sp
2p
2s
1s 1s
Stato ibridato sp
Promozione dell'elettrone Ibridazione
2p
-
C
CC
C
CC
H
H
H
H
H
H
1)
BENZENE
2)
CC
C
H
H
H
H
H
H
O
ACETONE
3)
H
CCl Cl
Cl
CLOROFORMIO
4)
OH
C
CHCH
OH
CH2
HO
O
CO
C
HO
VITAMINA C(AC. ASCORBICO)
OC
N
CH3
C
CN
CH3
CH
N
NH3C C
O5)
CAFFEINA
6)
CH
CH3
CH3CH2
CCH
HC
C
HC
CHCH
CH3
C
O
HO
IBUPROFENE
INDICARE LO STATO DI IBRIDAZIONE DEL CARBONIO NEI SEGUENTI COMPOSTI
sp3 sp2
sp3sp2
sp2
sp2
sp2sp3
-
Come rappresentare le molecole?Come rappresentare le molecole?
Tipi di atomi presenti
Rapporto tra i vari atomi
Peso molecolare
Formula Molecolare (o Bruta)Formula Molecolare (o Bruta) fornisce informazionisu:
(Es. C2H6O)
Formula di StrutturaFormula di Struttura permette di determinare:
Il tipo di connessione tra gli atomi
La disposizione spaziale degli atomi presenti
(Isomeri costituzionali)(Isomeri costituzionali)
((ConformeriConformeri e e
StereoisomeriStereoisomeri))
H
CCl Cl
Cl
Es.
-
Bidimensionali Tridimensionali
�F. di Lewis
�F. Condensate
� F. a Tratti
� F. Schematiche
� F. a Cavalletto
� F. ad Asta e Sfera
� F. Space Filling
� F. Cuneo e Tratteggio
�F. Proiettive di Newman
�F. Proiettive di Fisher
H
H
HH
H
H
HH
CH3CH2CH3
C C
H
H
C
H
H
H
H
H
H
C C CH
H
HH
H H
H
H
-
H2C CH2 ClCl
CC CC
H
H
H H
Cl
Cl
CC CC
H
Cl
H
H H
Cl
CC CC CCed ed ovviamenteovviamente ……..
C2H4Cl2 formula bruta
formule condensate
formule a tratti
H3C CH Cl2
-
CC CC
HH
H
H
CC ed ed ovviamenteovviamente ……..
C2H6O formula bruta
formule condensate
formule a tratti
H
O H COC COC
HH
HH
H H
H3C CH2 OH H3C O CH3
CCO
CC O
C
O
C
-
C3H5N C3H8O
-
C2H6O
-
I Gruppi Funzionali sono dei gruppi di atomi con proprietà
chimiche tipiche che caratterizzano la molecola che li contiene.
Sono la parte REATTIVA della molecola.
C2H6OC3H6
-
Legame doppio
Legame triplo
Gruppo fenile
IDROCARBURIGruppo Funzionale
--Alcani
Alcheni
Alchini
Compostiaromatici
-
Legame triplo-X (gruppo alogeno)
-OH(gruppo idrossi)
-OR(gruppo alcossi)
-NH2(gruppo ammino)
Gruppo FunzionaleCOMPOSTI CON LEGAME σσσσ
(X = Cl, Br, F, I)
Alogenurialchilici
Alcoli
Eteri
Ammine
-
COMPOSTI CON LEGAME C=O Gruppo Funzionale
-C=O (gruppo carbonilico)
-C=O (gruppo carbonilico)
-COOH (gruppo carbossilico)
-COOR (gruppo estereo)
-CONH2-CONHR-CONR2
(gruppo ammidico)
-COCl (cloruro acilico)
Aldeidi
Chetoni
Acidicarbossilici
Esteri
Ammidi
Cloruriacilici
-
CH2 ClH3C C C C
O
OCH3
H3C CH
NH2
C
O
OH H3C C CH3
O
H3C CH2 C CH
Indica quali gruppi funzionali sono presenti nelle seguenti molecole.
AcetoneAlanina
-
Solo carbonio ed idrogeno
Alcani Alcheni Alchini Cicloalifatici
Alifatici Aromatici
Idrocarburi
-
Formula generale CnH2n+2
-
H3C
H2C
CH3
PROPANO
carbonio 1°
carbonio 2°
H3CCH
CH3
CH3carbonio 3°
2-METIL PROPANO
H3CC
CH2
H2C
CH3
CH3
CH3
carbonio 4°
2,2-DIMETIL PENTANO
CLASSIFICAZIONE ATOMI DI CARBONIO
-
COMUNEEs. Acido formico, Vanillina, Acido acetico, ecc .
SISTEMATICAIUPAC
-
IUPACInternational Union of Pure and Applied Chemistry
-
Prefisso Prefisso -- Radice Radice -- Desinenza Desinenza
Dove stanno i sostituenti?
Quanti atomi di carbonio?
Quale famiglia?
(Gruppi funzionali)
-
In accordo con la convenzione IUPAC, il nome chimico di un In accordo con la convenzione IUPAC, il nome chimico di un alcanoalcano èèbasato sulla lunghezza della basato sulla lunghezza della catena principalecatena principale..
Il nome consta di una Il nome consta di una radiceradice (che indica il numero di atomi di carbonio (che indica il numero di atomi di carbonio
della catena principale), seguito dal della catena principale), seguito dal suffissosuffisso––anoano che sta ad indicare che sta ad indicare che il gruppo funzionale che il gruppo funzionale èè un un alcanoalcano..
Nomenclatura di Nomenclatura di alcanialcani semplicisempliciFormula generale: CFormula generale: CnnHH2n+22n+2
RadiceRadiceCH4
CH3CH3CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
NN°° CarboniCarbonimetmet……etet……propprop……butbut……pentpent……eses……eptept……ott..ott..nonnon……decdec……
FormulaFormula
-
Regole IUPAC per la nomenclatura sistematica degli Regole IUPAC per la nomenclatura sistematica degli alcanialcani ramificatiramificati
1.1. Per Per alcanialcani ramificatiramificati : la : la catena continua picatena continua piùù lungalunga di di atomi di carbonio determina il atomi di carbonio determina il nome basenome basedelldell’’ alcanoalcano
CH2
CH2
CH2CH3
H3C
H3C
CH
CH2
CH2
CH2CH3
H3C
H3C
CHCH2
CH2 CH3
CHH3CCH2
CH3
CH
H2C
CH3
CH2
CH2 CH3
CHH3CCH2
CH3
CH
H2C
CH3
Nome base:Nome base: esanoesano Nome base:Nome base: eptanoeptano
-
CH4H C
H
H
H
Metano
H C
H
H
CH3
Metile
C C
H
H
H
H
H
H
CH3 CH3
Etano
C C
H
HH
H
H
CH3 CH2
Etile
Un Gruppo Alchilico si forma rimuovendo un idrogeno da un alcano
-
CH2
CH2
CH2CH3
H3C
H3C
CH
CH2
CH2
CH2CH3
H3C
H3C
CH
CH2
CH2 CH3
CHH3CCH2
CH3
CH
H2C
CH3
CH2
CH2 CH3
CHH3CCH2
CH3
CH
H2C
CH3
Nome base:Nome base: esanoesano
Sostituente:Sostituente: metilemetile
Nome base:Nome base: eptanoeptano
Sostituenti:Sostituenti: etile e metileetile e metile
-
2.2. Numerare gli atomi della catena, iniziando Numerare gli atomi della catena, iniziando dalldall ’’ estremitestremitàà pipiùù vicina al vicina al primo sostituenteprimo sostituente(o (o catena laterale)catena laterale), la cui posizione verr, la cui posizione verràà individuata individuata dal numero del carbonio della catena normale da dal numero del carbonio della catena normale da cui tale sostituente si diparte.cui tale sostituente si diparte.
1
CH2
CH2
CH2CH3
H3C2
34
5
6
3 - Metilesano e non
4 - Metilesano
H3C
CH
12
34
5
6
-
3.3. Quando sono presenti due o piQuando sono presenti due o piùù sostituenti, la loro posizione viene sostituenti, la loro posizione viene individuata dal numero del carbonio della catena principale a cindividuata dal numero del carbonio della catena principale a cui sono ui sono legati. La numerazione della catena normale legati. La numerazione della catena normale èè scelta in modo da dare ai scelta in modo da dare ai sostituenti il numero pisostituenti il numero piùù basso possibile. Ciò vale anche quando si basso possibile. Ciò vale anche quando si verifica il caso in cui la 1verifica il caso in cui la 1°° ramificazione avviene alla stessa distanza ramificazione avviene alla stessa distanza dalle due estremitdalle due estremitàà della catena normale.della catena normale.
CH2
CH2 CH3
CHH3CCH2
CH3
CH
H2C
CH3
4 - Etil- 2- Metileptano
2 - Metil- 4- Etileptano
e non4- Etil- 6- Metileptano
O
1
23
4
5
6
1
23
4
5
6
7 7
-
5.5. Quando si possono individuare nel composto Quando si possono individuare nel composto due catenedue catenenormali normali della della stessa lunghezzastessa lunghezza, quella che da luogo al , quella che da luogo al maggior numero di maggior numero di sostituentisostituentidefinisce il nome base delldefinisce il nome base dell’’ alcanoalcano..
H3C
H2C
CHCH
CH2
CHCH3
CH3
CH3H2CCH2
H3C
2,5-dimetil-4-propil eptano
12
34
56
7
-
4.4. Quando sono presenti sullo stesso atomo di carbonio due Quando sono presenti sullo stesso atomo di carbonio due sostituenti sostituenti DIVERSIDIVERSI il numero corrispondente il numero corrispondente èè riportato riportato due volte.due volte.
H3C CH2 C
CH3
Br
CH2 CH2 CH31 2 3 4 5 6
3- Bromo - 3 - metil esano
H3C CH2 C
CH3
Br
CH2 CH2 CH3
-
H3CCH
H3C
CH CH3
2,3- Dimetilbutano
CH31
2
3 4
H3CCH
H3C
CH CH3
CH3
2,2,4,4- Tetrametilpentano
H3C C
CH3
CH2
C1
2 3 4CH3
CH3
H3CCH3
5H3C C
CH3
CH2
C1
2 3 4CH3
CH3
H3CCH3
5H3C C
CH3
CH2
C CH3
CH3
H3CCH3
Se invece i sostituenti Se invece i sostituenti sono sono IDENTICIIDENTICI si usa il si usa il prefissoprefisso didi --, , tritri --, tetra, tetra --,, ecc. ecc. I numeri sono separati da I numeri sono separati da virgole.virgole.
-
12
34
5
6
1
CH
H2CCH CH CH3
H3C
2
34
5
6
2, 3, 5 - Trimetilesanoe non
2, 4, 5 - Trimetilesano
H3C
CH3
CH3
-
CHCH2
H2C
H3C
CH2
H3C
CH2
CH
CH3
CH3
CHCH2
H2C
H3C
CH2
H3C
CH2
CH
CH3
CH3CH
CH2
H2C
H3C
CH2
H3C
CH2
1
23
45
6
7
8
CH
CH3
CH3
2,6- Dimetil ottano
H3CHC
Br
CH2HC
CH3
CH3H3CHC
Br
CH2HC
CH3
CH31
2 3 4 5H3C
HC
Br
CH2HC
CH3
CH3 2-Bromo-4-metil butano
-
H3CHC
CH2
CH CH2
CH3
CH3
CH2 CH2 CH3
H3CHC
CH2
CH CH2
CH3
CH3
CH2 CH2 CH3
1
2
3
4
5 6 7
H3CHC
CH2
CH CH2
CH3
CH3
CH2 CH2 CH3
4-Etli-3-metil eptano
-
H3C
H2C
CH3Propano
Propile
H3C
H2C
CH2 H3CCH
CH3
Isopropile
Gruppi alchilici con 3 atomi di carbonio
-
Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio
H3C
H2C
CH2
CH3 Butano
H3C
H2C
CH2
CH2
Butile
H3CCH
CH2
CH3
sec -Butile
-
Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio
Isobutano(2-Metilpropano)H3C
CHCH3
CH3
Isobutile
H3CCH
CH2
CH3
terz -Butile
H3CC
CH3
CH3
-
H3C CHC CH2
CH3
CH3
CH2 CH2 CH2 CH3
CH CH3
H2C CH3
H3C CHC CH2
CH3
CH3
CH2 CH2 CH2 CH3
CH CH3
H2C CH312
3
4
5
6 7 8 9
H3C CHC CH2
CH3
CH3
CH2 CH2 CH2 CH3
CH CH3
H2C CH3
5 terz -butil-3-metil nonano
H3C CH2
H2C C
H
H2C
H2C
CH
H3C CH3
HC CH3
H2C CH3
H3C CH2
H2C C
H
H2C
H2C
CH
H3C CH3
HC CH3
H2C CH312
345
6
7
89H3C C
H2
H2C C
H
H2C
H2C
CH
H3C CH3
HC CH3
H2C CH3
6- isopropil-3-metil nonano
-
H3C
H2C
CH3
Propano
Propile
H3C
H2C
CH2 H3CCH
CH3
Isopropile
Gruppi alchilici con 3 atomi di carbonio
C 1C 1°°
H 1H 1°°
C 2C 2°°
H 2H 2°°
-
Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio
H3C
H2C
CH2
CH3
Butano
H3C
H2C
CH2
CH2
Butile
H3CCH
CH2
CH3
sec -Butile
C 1C 1°°
H 1H 1°°
C 2C 2°°
H 2H 2°°
-
Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio
Isobutano(2-Metilpropano)
H3CCH
CH3
CH3
Isobutile
H3CCH
CH2
CH3
terz -Butile
H3CC
CH3
CH3
C 1C 1°°
H 1H 1°°
C 3C 3°°
H 3H 3°°
-
2,3,5-trimetil-4-propil eptanoeptano
CCC C C C CCCC C C C C1 2 3 4 5 6 7
CH3CH3
CH3H
H
H
H
H
H H H
H
H
HH H2C
H2C CH3
H3CHC
CH3
CH
HC
H2CH2C
CH
H2C CH3
CH3
CH3
CH3
-
5- isopropil-3,3,7-trimetildecanodecano
CCC C C C C C C CCCC C C C C C C C1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CH3
CH3
CH3
CHCH3H3C
H
H
H H
H H
H
H
H
H
H H
H H
H
H
H
H
H3C CH2 C
CH3
CH3
CH2HC
CHH3C CH3
CH2 CH
CH3CH2 CH2 CH3
-
3-etil-5-isobutil nonanononano
CCC C C C C C CCCC C C C C C C1 2 3 4 5 6 7 8 9
H
H
H H
H H
H
H
H
H
H H
H H
H
H
H
HH2C
CH3
H2CCH
H3C
CH3
H3CH2C
HC
H2CCH3
CH2 CH
CH2CH
CH3H3C
H2C CH2 CH2 CH3
-
Solo carbonio ed idrogeno
Alcani Alcheni Alchini Cicloalifatici
Alifatici Aromatici
Idrocarburi
-
Cicloeptano
Ciclopentano
Ciclopropano
Cicloesano
I CICLOALCANI vengono nominati premettendo il termi ne CICLOalla radice del nome.
Formula Generale CnH2n
H2C
H2CCH2
CH2
CH2
H2C
H2C
H2C CH2
CH2
H2C
H2C
H2C CH2
H2C
H2CCH2
CH2
CH2
CH2
H2C
-
Regole IUPAC per la Regole IUPAC per la nomenclatura sistematica dei nomenclatura sistematica dei
cicloalcanicicloalcani
1.1. Se sullSe sull ’’anello anello èè presente un solo sostituente non presente un solo sostituente non èènecessario indicare la sua posizione.necessario indicare la sua posizione.
CH
CH3
H3C
Isopropilcicloesano
Cl
Cloroc ic lopentanoMetilciclopropano
CH3
-
2.2. Se sono presenti Se sono presenti duedue sostituenti si numera a partire sostituenti si numera a partire dal sostituente che dal sostituente che èè 11°° in ordine alfabeticoin ordine alfabetico , , assegnando al secondo sostituente il numero piassegnando al secondo sostituente il numero pi ùùbasso. basso.
CH
CH3
H3C
CH3
1-Isopropil-2-metilcicloesano
1-Cloro-3-etilciclopentano
Cl
CH2CH3
11 2211
33
-
1,4-Dicloro-2-etilciclopentano
4-Etil-2-fluoro-1-isopropilcicloesano
3.3. Quando sono presenti Quando sono presenti tre o pitre o pi ùù gruppigruppi , l, l ’’anello anello èènumerato a partire da quel sostituente che permette di numerato a partire da quel sostituente che permette di assegnare agli altri i numeri piassegnare agli altri i numeri pi ùù bassi possibile.bassi possibile.
11
22
11 44
CH
CH3
H3C
F
CH2CH3
Cl
CH2CH3Cl
44
2211
Cl
CH2CH3Cl
44
22
2,4-Dicloro- 1-etilciclopentanooppure
-
4.4. Se un sistema ciclico singolo Se un sistema ciclico singolo èè legato ad una legato ad una catena catena alchilicaalchilica con un numero di atomi di carbonio con un numero di atomi di carbonio maggiore maggiore di quelli delldi quelli dell ’’anelloanello , oppure quando sono legati 2 o pi, oppure quando sono legati 2 o pi ùùcicli, cicli, èè bene chiamare i composti con il termine bene chiamare i composti con il termine cicloalchilalcanicicloalchilalcani ..
CH2
H2C
CH2
1,3-Dicicloesilpropano1-ciclobutilpentano
H2C
CH2
H2C
CH2
CH32233
44
5511
11
22
33
-
CH2CH3
CH3
21
3
1-etil-3-metilcicloesano
CH
Br
H3CCH3
1-bromo-1-isopropil ciclopentano
CH3
CH3 1,1-dimetil cicloesano
-
Cl
Br CH2CH3BrBr
1 2 4
1 3 5
ClCl
1 3 4
1 3 4
CH2CH3
1 2 4
1 3 5
1-bromo-4-cloro-2-etil ciclopentano
2-bromo-4-cloro-1-etil ciclopentano
-
F
CH2CH2CH3
C
CH3H3C
H3C
F
1 2 5
1 3 6
CH2CH2CH3
1 3 4
1 4 5
C
CH3H3C
H3C
1 2 4
1 4 6
2
41
1-terz -butil-2-fluoro-4-propil cicloesano
-
H3CHC
H2C
HC
CH3
H2C CH3
3 64 5
1
2
2-ciclopentil-4-metil esano
-
•• Petrolio Petrolio
••Gas naturaleGas naturale
•Idrogenazione degli alcheni•Riduzione di alogenuri alchilici
a)Idrolisi reattivi di Grignardb) Riduzione con metalli e acidi
•Copulazione di alogenuri alchilici con composti organometallici
a)Sintesi di Corey - Houseb) Sintesi di Wurtz
Preparazioni Preparazioni AlcaniAlcani
FontiIndustriali
Laborato rio
ALCANIALCANI
-
C C + H HPt o Ni
solventeC C
HH
Idrogenazione degli alcheni
Esempi
+ H HPt o Ni
C2H5OH,25°C
CH
CH
CH3Br + H H H2C CH2C2H5OH,25°C
Pt o NiCH3Br
Ciclopentene Ciclopentano
1 - Bromo propene 1 - Bromo propano
-
Riduzione di alogenuri alchilici
a) riduzione con metalli ed acidi
R X2 + + 2 H+ R H2 +
Esempi
H3C CH2HC
Br
CH3Zn, H+
H3C CH2HC
H
CH3
Cl
3 - Cloro eptano
Zn, H+
Eptano
2 - bromo butanoo Bromuro di sec-butile
Butano
Zn ZnX2
R = gruppi alchilici
-
Riduzione di alogenuri alchilici
b) idrolisi dei reattivi di Grignard
R X + R Mg Xetere
etilicoR H
:
: + : + + +
(o NH3 o CH3OH)
I reattivi di Grignard sono composti ORGANOMETALLIC I, in cui, cioè, un atomo di carbonio è legato ad un atomo di metallo.Tutti questi composti hanno un a proprietà in comune: sonocapaci di cedere un carbonio con i suoi elettroni.
d- d +
Meccanismo:
esempio
+etere dry
Mg
Mg+ X-R
Mg+ X-R H:O:H HR OH- Mg2+ X-
MgR
H2O
CH3CH2Br Mg CH3CH2MgBrH2O CH3CH3
δδδδ−−−− δδδδ++++
CH3 Mg XEsempio:
H3C
H2C
CH2
Mg
+X
+Mg+OH2H
OH H3C
H2C
CH2
HX
-
I Reagenti Organometallici contengono un atomo di ca rbonio legato COVALENTEMENTE ad un metallo
C M R M Metalli più comuni: M= Li, Mg, Cu
δδδδδδδδ
Legame polare
R Li R Mg X R Cu Li
Rregenti alchil litio regenti alchilmagnesio(reattivi di Grignard) regenti litio dialchil rame
-
I Reagenti Organometallici contengono un atomo di ca rbonio legato COVALENTEMENTE ad un metallo
C M R M Metalli più comuni: M= Li, Mg, Cu
δδδδδδδδ
Legame polare
R Li R Mg X R Cu Li
Rregenti alchil litio regenti alchilmagnesio(reattivi di Grignard) regenti litio dialchil rame
-
Riduzione di alogenuri alchilici
b) idrolisi dei reattivi di Grignard
R X + R Mg Xetere
etilicoR H
:
: + : + + +
(o NH3 o CH3OH)
I reattivi di Grignard sono composti ORGANOMETALLIC I, in cui, cioè, un atomo di carbonio è legato ad un atomo di metallo.Tutti questi composti hanno un a proprietà in comune: sonocapaci di cedere un carbonio con i suoi elettroni.
d- d +
Meccanismo:
esempio
+etere dry
Mg
Mg+ X-R
Mg+ X-R H:O:H HR OH- Mg2+ X-
MgR
H2O
CH3CH2Br Mg CH3CH2MgBrH2O CH3CH3
δδδδ−−−− δδδδ++++
CH3 Mg XEsempio:
H3C
H2C
CH2
Mg
+X
+Mg+OH2H
OH H3C
H2C
CH2
HX
-
R X + R Lietere
etilicoR2 CuLi
: + : R'
E' una reazione che, tramite la formazione di un legame carbo nio- carbonio, permette diottenere alcani con un numero di atomi di carbonio superiore a quello degli alogenuri alchilici di partenza.
Meccanismo:
R' XR' R R Cu+ + Li X
R' X
a) sintesi di Corey - House
Alchillitio Litio dialchilrame
R' X
Sebbene non sia stato ancora chiarito completamente , pare che il gruppo R si distacchi dal rame portandosi via una coppia di elettroni, con i quali poi si attacca al gruppo R', espellendo contemporaneamente l'alogenione.( SOSTITUZIONE NUCLEOFILA ALIFATICA BIMOLECOLARE )
Li
CuLiR2 R
CuI
H3C
H2C
CH2
X
H3CCH
CH3
X
Al. Alchilico 1° Al. Alchilico 2°
Copulazione di alogenuri alchilici con composti organometallici
esempio
etere dry (CH3)2CuLICH3BrLi
CH3LiCuI CH3(CH2)4CH2Br
CH3(CH2)5CH3
Cu Li
R
RR1 X R R1
Cu Li
CH3
CH3
CH2
X H3C CH2H3C CH3
-
R X +
I composti sodioorganici sono molto reattivi tanto che, app ena formatisi, reagiscono conl'alogenuro alchilico di partenza : tale reazione p orta, dunque, solo ad ALCANI SIMMETRICI.
Meccanismo:
esempio
solvente
R
R X 1° > 2°>3°
b) sintesi di Wurtz
2 2 NaX+
reattività di
R X + +1)
2) R X+δ+ δ−
R
R R +
2 Na
NaR
2 CH3Br2 Na
CH3CH3
2 Na Na+X-
NaR Na+X-
-
INDICARE TUTTI I MODI PER PREPARARE LINDICARE TUTTI I MODI PER PREPARARE L ’’OTTANOOTTANO
a)
C C + H HPt o Ni
solventeC C
HH
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH
CH2
H3C
H2C
CH2
HC
CH
H2C
CH2
CH3
oppureNi o Pt
solvente+ H2 H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
CH3
Idrogenazione degli Idrogenazione degli alchenialcheni
-
b)
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C Cl + Zn
HH3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
CH3
Riduzione con metalli e acidi
c)
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C Cl + Mg
etereH3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C Mg Cl
H2O
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
CH3
Idrolisi reattivi di Idrolisi reattivi di GrignardGrignard
-
H3C
H2C
CH2
H2C Cl + Na H3C
H2C
CH2
CH2 Na
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
CH3
H3C
H2C
CH2
H2C Cl
WURTZ
d) Sintesi di Sintesi di WurtzWurtz
-
e) Sintesi di Sintesi di CoreyCorey --HouseHouse
CH2
H2C
CH2
H2C Cl + Li C
H2
H2C
CH2
H2C Li
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
CH3
H3CCH2
H2C Br
H3C
1-cloro pentano
H3CCuI
CH2
H2C
CH2
CH2H3C
CH2
H2C
CH2
CH2H3C
Cu Li +
1-bromo propano
SN2
CH2
H2C
CH2
CH2H3C
2
CuLI
R2CuLi
-
H3CCH2
H2C Br
butano1-bromo propano
H3CCH2
H2C
CH3
Eseguire la seguente reazione
H3CCH2
H2C Br
1-bromo propano
Zn / H
propano
H3CCH2
CH3
a) Riduzione con metalli e acidi
H3CCH2
H2C Br
1-bromo propano
MgH3C
CH2
H2C Mg Br
H2O
propano
H3CCH2
CH3
b) Idrolisi reattivi di Idrolisi reattivi di GrignardGrignard
-
H3CCH2
H2C Br
1-bromo propano
MgH3C
CH2
H2C Mg Br
H2O
propano
H3CCH2
CH3
c) Idrolisi reattivi di Idrolisi reattivi di GrignardGrignard
CH2
H2C
CH2
H2CH3C
H3CCH2
H2C Br
1-bromo propano
NaH3C
CH2
CH2
esano
NaCH3CH2CH2Br
CH2
CH3
WURTZ
d) Sintesi di Sintesi di WurtzWurtz
-
butano
2
H3CCH2
H2C
CH3
H3CCH2
H2C Br
1-bromo propano
LiH3C
CH2
CH2 LiCuI
Corey-House
H3CCH2
CH2 CuLi
CH3I
e) Sintesi di Sintesi di CoreyCorey --HouseHouse
-
Ma cosa si intende perREAZIONE CHIMICA?
Processo di interconversione di sostanze chimicheProcesso di interconversione di sostanze chimiche
IUPAC
REAGENTI PRODOTTIREAGENTI PRODOTTI
-
Le reazioni dei composti organici riguardano quasi Le reazioni dei composti organici riguardano quasi esclusivamente la esclusivamente la scissionescissione e la e la formazione formazione di di legami legami COVALENTICOVALENTI ..
Tale scissione può avvenire in due distinte maniere :Tale scissione può avvenire in due distinte maniere :
A : BA : B
AA..
+ B + B ..
AA : : -- + B + B ++
AA ++ + B : + B : --ETEROLISIETEROLISI
OMOLISIOMOLISI
Formazione di legami = liberazione di energiaRottura di legami = consumo di energia
-
In base a ciò, le piIn base a ciò, le piùù comuni reazioni organiche possono essere comuni reazioni organiche possono essere distinte in:distinte in:
REAZIONI IONICHEREAZIONI IONICHE
REAZIONI RADICALICHEREAZIONI RADICALICHE
Scissione eteroliticaScissione omolitica
Le reazioni che decorrono in piLe reazioni che decorrono in piùù stadi procedono attraverso la stadi procedono attraverso la formazione di formazione di INTERMEDIINTERMEDI , specie estremamente reattive e , specie estremamente reattive e talvolta non isolabili. Essi possono essere costalvolta non isolabili. Essi possono essere cosìì rappresentati:rappresentati:
C
C
C
-
••Lenta al buioLenta al buio
••Veloce in presenza di luceVeloce in presenza di luce
••Veloce al buio ma con riscaldamentoVeloce al buio ma con riscaldamento
••LL ’’ ossigeno ossigeno èè un inibitore della reazioneun inibitore della reazione
Reazioni Reazioni radicalicheradicaliche::alogenazione degli alcanialogenazione degli alcani
H
CH
H
H + Cl Cl
H
CH
H
Cl + H Clhνννν
o ∆∆∆∆
-
luceCl Cl 2 Cl
Stadio d’inizio:
Stadi di propagazione:
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
+ HCl
C
H
H
H
+
H Cl
Cl ClCl Cl
Stadi di terminazione:
C
H
H
H
2 Cl Cl Cl
C
H
H
H
C
H
H
H
C
H
H
H
-
Brluce
CH3CH2CH3
CH3CHCH3
CH3CH2CH2Br
CH3CHCH3
CH3CH2CH2Radicale 1°
Radicale 2°
CH3
Br
CH3
CH3CH3CHCH3
CH3CHCH2Br
CH3CCH3
Br2
luce
Br2
CH3CHCH2
CH3
CH3CCH3
Radicale 3°
Radicale 1°CH3
(97%)
(3%)
(tracce)
(>99%)
-
R C
H
H
R C
R'
H
R C
R'
R''
Primario(1°)
Secondario(2°)
Terziario(3°)
H C
H
H
Metile
> > >
Stabilità crescente
Un Un RadicaleRadicaleèè tanto pitanto piùù stabile quanto pistabile quanto piùù può può delocalizzaredelocalizzareil il suo elettrone.suo elettrone.
-
AlogenuriAlogenuriAlogenuriAlogenuri alchilici di interessealchilici di interessealchilici di interessealchilici di interesse
-
TEFLON
C
F
F
C C
F
F
F
F
C C
F
F
F
F
-
H CCl3
ClCl
DDT
-
R X
X= -Cl, -Br, -F, -I
prodotti di sostituzione
prodotti di eliminazione
composti organometallici
-
• Concetto di reazione chimica
• Reazioni ioniche e radicaliche
• Una reazione radicalica: l’alogenazione degli alcani
• Stabilità dei radicali
• Alogenuri alchilici
-
R C
H
H
X R C
R'
H
X R C
R'
R''
X
Primario(1°)
Secondario(2°)
Terziario(3°)
-
••Sistema IUPACSistema IUPAC
Si seguono le stesse regole viste per gli alcani. L’alogeno viene considerato come un qualunque sostituente presente sulla catena dell’alcano
Cl
CH3CH2CHCH3
2- Cloro butano
Br
CH3CH2CHCH2CH2CH2Cl
4- Bromo- 1- Cloro esano
-
••Nomi comuniNomi comuni
•Assai usati nel caso di alogenuri più semplici. Il no me viene determinato dal gruppo alchilico seguito dal termine cloruro , ioduro, bromuro o fluoruro , a seconda dell’alogeno presente.
Cl
sec- butil cloruroo Isopropil bromuro
obromuro di isopropile
cloruro di sec- butile
Br
CH3CHCH3CH3CH2CHCH3
-
C C + H X C C
HX
Addizione di acidi alogenidrici agli alcheni
R H
Alogenazione degli alcani
R X + H XX2+hνννν∆∆∆∆
-
R OHHX o PX3
Dagli alcooli
R X
Alcooli 1° meglio usare PX 3 o HBr concentrato
Alcooli 2°o 3° Usare indifferentementePX3 o HX
HX = HBr, HCl
PX3= PBr3, PCl3
-
Esempi
CH3CH2CH2OH
Alcool propilico oppureHBr conc.
CH3CH2CH2Br
Bromuro di propile
CHCH3
OH
CHCH3
Br
Alcool 1- fenil etilico 1- Bromo- 1- fenil etano
PBr3
PBr3
-
C C + C C
XX
Addizione di alogeni agli alcheni o agli alchini
C C + C C
X
X
X
X
X2
2 X2
-
R X
X= -Cl, -Br, -F, -I
prodotti di sostituzione
prodotti di eliminazione
composti organometallici
-
AlogenuriAlogenuri alchilici:alchilici:Reazioni di SostituzioneReazioni di Sostituzione
La Reattività degli alogenuri alchilici è determinata dalla Polaritàdel legame CC--XX
H3C
H2C
Brδδδδδδδδ
nucleo
Nucleofilo = specie chimica affine al nucleo
R Xδ δ
-
AlogenuriAlogenuri alchilici:alchilici:Reazioni di SostituzioneReazioni di Sostituzione
La Reattività degli alogenuri alchilici è determinata dalla Polaritàdel legame CC--XX
ROR' C C
R'COORALCOOLETEREESTEREALCHINO
R' C C-R
R'COO
R-X
OHH2OSHCN
R-OHR-OHR-ORR-SHR-CN
Comuni reazioni di Sostituzione Comuni reazioni di Sostituzione NucleofilaNucleofila
R Xδ δ
-
Si tratta di reazioni in cui un gruppo ( gruppo uscente o nucleofugo ) viene SOSTITUITO da un altro gruppo
(nucleofilo )
ETEROLISI
Nu + +XR XR Nu
nucleofilo gruppo uscente
R Xδ δ
-
NUCLEOFILONUCLEOFILO :: ione o molecola capace di donare una coppia elettronica ad un altro atomo o ione per for mare un nuovo legame covalente.
Esempi:
Nu + +XR XR Nu
-
ALOGENURO ALCHILICOALOGENURO ALCHILICO : substrato ideale grazie alla intensa polarizzazione del suo legame CC--X.X.
Nu + +XR XR Nu
-
GRUPPO USCENTE O NUCLEOFUGOGRUPPO USCENTE O NUCLEOFUGO:: sostituente capace di staccarsi sotto forma di ione o di moleco la relativamente stabile e debolmente basico.
Esempi:
Nu + +XR XR Nu
-
ETEROLISI
Nu + +XR XR Nu
nucleofilo gruppo uscente
-
Le sostituzioni Le sostituzioni nucleofilenucleofile alifatiche possono avvenire attraverso alifatiche possono avvenire attraverso due meccanismi principali: due meccanismi principali: SSNN2 2 e e SSNN11..
Nu + +X Nuδδδδ δδδδ
XR XR NuR
SSSSSSSSNNNNNNNN22222222
Nu +
+X X1)
2)
R R
NuRR
SSSSSSSSNNNNNNNN11111111
A + BA + B DD
A + BA + B DDCC
-
SSSSSSSSNNNNNNNN22222222
Cl+ OHH3C Clsolvente H3C OH +Nu + +X Nu
δδδδ δδδδXR XR NuR
+
H
ClCH
H
C
HH
ClHOδδδδ
H
HO CH
H
stato di transizione
OH
δδδδCl
Nu: attacca SEMPRESEMPRE da parte opposta al gruppo uscente
-
SSSSSSSSNNNNNNNN22222222
Cl+ OHH3C Clsolvente H3C OH +Nu + +X Nu
δδδδ δδδδXR XR NuR
+
H
ClCH
H
C
HH
ClHOδδδδ
H
HO CH
H
stato di transizione
OH
δδδδCl
INVERSIONE DICONFIGURAZIONE
Nu: attacca SEMPRESEMPRE da parte opposta al gruppo uscente
-
k [CH3Cl] [OH ]velocità =reazione del 2° ordine
C
HH
ClHOδδδδ
stato di transizione
δδδδ
-
Cl+ OHH3C Clsolvente H3C OH +
-
+ OHC Cl solventeH3C
H3CH3C
-
••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)
Metile > 1Metile > 1 °° > 2> 2°°
ReattivitReattivit àà crescentecrescente
SSNN22
Il substrato piIl substrato pi ùù reattivo sarreattivo sar àà quello con il minore quello con il minore ingombro ingombro stericosterico
••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)
-
OH
O CH3
CN
O C
CH3
CH3
CH3
H2O
I Nucleofili
-
+C O solventeH3C
H3CH3C H3C Cl
-
OH
O CH3
CN
O C
CH3
CH3
CH3
H2O
I Nucleofili
-
••Concentrazione e forza del Concentrazione e forza del nucleofilonucleofilo (solo S(solo S NN2)2)
OH O CH3 CN
NucleofiloNucleofilo :: Specie chimica ricca di elettroni sufficientemente piccola da arrivare velocemente al substrato
-
NucleofilicitNucleofilicit àà:: proprietà CINETICACINETICA che misura la velocità con la quale il nucleofilo attacca il substr ato
••Concentrazione e forza del Concentrazione e forza del nucleofilonucleofilo (solo S(solo S NN2)2)
GENERICAMENTE:GENERICAMENTE:Un nucleofilo anionico è sempre più forte
del suo acido coniugato
> H2O >ROH> NH3; ;OH ORNH2
BasicitBasicit àà: proprietà TERMODINAMICA che risulta in relazione con la posizione dell’equilibrio acido / base
-
• è una reazione bimolecolare
• avviene in un unico stadio (reazione concertata)
• avviene con inversione di configurazione
• il nucleofilo deve essere forte
• R-X deve essere metilico, 1°o 2°
C
HH
ClHOδδδδ
stato di transizione
δδδδ
R-X R-Nu
Nu + +XR XR Nu
•X deve essere un buon gruppo uscente
-
Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché ècapace di influenzare sia l’ordine di nucleofilicità che la velocitàdell’intero processo reattivo.
••Natura del solventeNatura del solvente
Polari Polari proticiprotici Polari Polari aproticiaprotici(H(H22O; R O; R –– OH)OH) (DMF, DMSO, acetone)(DMF, DMSO, acetone)
S. polari S. polari proticiprotici :: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi
S. polari S. polari aproticiaprotici :: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi.
Non Non solvatanosolvatano gli anionigli anioni
-
HO
HSolvente: acqua
-
Solvente: acetone
H3CC
CH3
O
-
Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché ècapace di influenzare sia l’ordine di nucleofilicità che la velocitàdell’intero processo reattivo.
••Natura del solventeNatura del solvente
Polari Polari proticiprotici Polari Polari aproticiaprotici(H(H22O; R O; R –– OH)OH) (DMF, DMSO, acetone)(DMF, DMSO, acetone)
S. polari S. polari proticiprotici :: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi
S. polari S. polari aproticiaprotici :: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi.
Non solvatano gli anioniNon solvatano gli anioni
-
Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché ècapace di influenzare sia l’ordine di nucleofilicità che la velocitàdell’intero processo reattivo.
••Natura del solventeNatura del solvente
Polari Polari proticiprotici Polari Polari aproticiaprotici(H(H22O; R O; R –– OH)OH) (DMF, DMSO, acetone)(DMF, DMSO, acetone)
S. polari S. polari proticiprotici :: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi
S. polari S. polari aproticiaprotici :: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi.
Non solvatano gli anioniNon solvatano gli anioni
SN2
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••Concentrazione e forza del nucleofiloConcentrazione e forza del nucleofilo (solo S(solo S NN2)2)
••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)
••Natura del solventeNatura del solvente
••Natura del Natura del guppoguppo uscenteuscente
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Nucleofilo ● FORTE
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Antitubercolosi
Antidepressivo