Chimica organica

PREFAZIONE ALLA SECONDA EDIZIONE

Gli studenti di chimica non hanno l’assillo della ricerca di un testo di supporto all’apprendimento della chimica organica durante tutto il corso di studi universitari. Gli scaffali delle librerie universitarie offrono generalmente la scelta tra almeno una mezza dozzina di testi — tutti dal titolo “Chimica Organica” e tutti con il ragguardevole numero di più di mille pagine. Un più attento esame di questi volumi ben presto delude le aspettative di varietà dei contenuti. 

Pressoché senza eccezioni, i testi di chimica organica generale sono stati scritti per essere di supporto ai tradizionali corsi del secondo anno delle università americane, precisamente allineati con quelle che sono le relative esigenze. Ben poca libertà è lasciata agli autori di questi testi di rinvigorire la trattazione della chimica con nuove idee. 

Noi abbiamo voluto scrivere un libro la cui organizzazione prende origine dallo sviluppo di idee piuttosto che essere dettata da una presentazione sequenziale di fatti. Noi crediamo soprattutto che gli studenti possano trarre beneficio da un libro che li guidi da concetti a loro familiari ad altri che non lo sono non soltanto incoraggiandoli a conoscere, ma piuttosto a capire e a capire perché. 

Siamo stati spronati a questo dalla organizzazione dei corsi di chimica delle migliori moderne università, che seguono tale percorso: dopotutto questo è come la stessa scienza si sviluppa. Ci siamo anche resi conto che così facendo avremmo potuto sin dall’inizio mettere in relazione la chimica che trattiamo con i suoi due principali aspetti: quello che è noto come chimica della vita e la chimica che viene praticata dai chimici per risolvere i problemi reali in laboratorio. 

Abbiamo mirato ad un approccio che possa avere un senso e una attrattiva per gli studenti di oggi. Questo, tuttavia, richiede di dare un taglio alle tradizioni di lunga data per i libri di testo. 

La via migliore per scoprire come qualcosa funziona è smontarla e poi rimetterla di nuovo insieme, e così il punto di partenza sono gli strumenti per esprimere le idee chimiche: diagrammi strutturali e frecce ricurve. La chimica organica è un campo assai vasto per un apprendimento, anche in piccola parte, mnemonico; con questi strumenti gli studenti possono rapidamente comprendere il senso di quella chimica che potrebbe per loro risultare non familiare nei particolari mettendola in relazione con quello che conoscono e comprendono. Il ricorso alle frecce ricurve e l’esposizione della chimica organica sulla base dei meccanismi di reazione consentono di discutere gli aspetti meccanicistici (e degli orbitali) di semplici reazioni (per esempio l’addizione al gruppo carbonilico C=O) prima di passare a quelle più complesse e articolate (come le reazioni SN1 e SN2). 

Gli argomenti più complessi vengono affrontati secondo l’opportuna tempistica, ma abbiamo deciso di omettere deliberatamente dettagliate discussioni di reazioni poco note e di limitato interesse o di varianti di reazioni che consistono semplicemente in uno stadio della logica del meccanismo di reazione rispetto alla trattazione generale. In maniera similare abbiamo evitato di esumare principi e regole (dal principio di Le Châtelier passando alle regole di Markovnikov e Saytseff, al principio del minimo movimento e simili) per spiegare aspetti che possono essere meglio compresi sulla base dei concetti unificanti e fondamentali della termodinamica e dei meccanismi di reazione. 

Tutta la scienza deve essere sostenuta dall’evidenza, ed il supporto alle affermazioni della chimica organica è fornito dalla spettroscopia. Per questo motivo descriviamo allo studente i fatti che la spettroscopia ci racconta (Capitolo 3) prima di cercare di spiegarli (Capitolo 4) e di utilizzarli per dedurre i meccanismi di reazione (Capitolo 5). In modo particolare l’NMR costituisce una parte significativa di quattro capitoli del libro e le evidenze ricavate dall’NMR sostengono la correttezza di molte delle discussioni attraverso tutto il testo. Analogamente, i principi meccanicistici esposti nel Capitolo 5, fermamente fondati sulle teorie degli orbitali del Capitolo 4, sono di sostegno a tutte le discussioni sulle nuove reazioni trattate nel testo. 

Abbiamo presentato la chimica come qualcosa la cui essenza è il vero, di esattezza comprovata, ma che può essere abbellita con opinioni e suggerimenti che non tutti i chimici approverebbero.

Il nostro scopo è evitare dogmi e promuovere una salutare valutazione delle evidenze, e, quando se ne presenta l’occasione, siamo lieti di lasciare che i lettori traggano le proprie conclusioni. La Scienza è importante non solo per gli scienziati, ma anche per la società. Il nostro scopo è stato quello di scrivere un libro che mantenga esso stesso dal punto di vista scientifico “un piede all’interno dei limiti di ciò che è noto e l’altro proprio all’esterno”1 e incoraggi il lettore a fare lo stesso.

Gli autori sono in debito verso i molti lettori critici e di sostegno alla prima edizione di questo libro, che ci hanno fornito negli ultimi dieci anni un flusso di commenti e correzioni, cordiali incoraggiamenti e severe critiche. Tutto è stato accuratamente annotato e nulla è stato tralasciato nel corso della scrittura di questa edizione. In molti casi questi contributi ci hanno aiutato a correggere errori o apportare miglioramenti al testo. Vogliamo anche ringraziare il supporto e la guida dell’organizzazione editoriale della UOP, e ancora una volta riconoscere il rilevante contributo di colui che per primo coltivò la visione che la chimica organica potesse essere insegnata con un libro come questo, Michael Rodgers. Il tempo speso nell’allestimento di questa edizione è stato reso disponibile unicamente dalla sopportazione delle nostre famiglie, degli amici e del gruppo di ricerca e vogliamo ringraziare tutti per la loro pazienza e la loro comprensione.

Modifiche di questa edizione

Nei dieci anni trascorsi dalla pubblicazione della prima edizione di questo libro è risultato evidente come alcuni aspetti del nostro approccio originale richiedessero una revisione e alcuni capitoli un aggiornamento con l’introduzione di argomenti che hanno assunto importanza nel corso di questi anni, mentre altri sono stati ridotti. Abbiamo tenuto in considerazione le critiche espresse da molti lettori relative alla trattazione eccessivamente dettagliata per studenti novizi dei primi capitoli della prima edizione e abbiamo apportato consistenti modifiche agli argomenti dei Capitoli 4, 8 e 12, enfatizzando la spiegazione e tralasciando dettagli che possono essere più convenientemente trovati in testi specializzati. Ciascun capitolo è stato riscritto per migliorarne la chiarezza di esposizione e sono stati introdotti nuove spiegazioni ed esempi. Lo stile, la collocazione ed il contenuto dei capitoli dedicati alla spettroscopia (3, 13, 18 e 31) sono stati rivisti per rafforzare i collegamenti con gli argomenti trattati nei capitoli contigui nel libro.
Concetti quali l’addizione coniugata e la regioselettività, che nella precedente edizione difettavano di una presentazione coerente, ora hanno propri capitoli (22 e 24). In alcune parti della prima edizione gruppi di capitoli presentavano argomenti correlati: questi sono stati ora accorpati – ad esempio, i Capitoli 25 e 26 sulla chimica degli enolati sostituiscono quattro capitoli della precedente edizione, i Capitoli 31 e 32 sulle molecole cicliche sostituiscono tre capitoli, il Capitolo 36 sui riarrangiamenti e le frammentazioni sostituisce due capitoli ed il Capitolo 42 sulla chimica organica della vita sostituisce tre capitoli. Tre capitoli collocati nella parte finale della precedente edizione sono stati spostati più avanti e rivisti per evidenziare i collegamenti degli argomenti trattati con la chimica degli enolati dei Capitoli 25 e 26. Inoltre, il Capitolo 27 tratta dello stereocontrollo nella formazione del doppio legame nel contesto della chimica dei composti elemento-organici del gruppo principale della tabella periodica e i Capitoli 29 e 30, dedicati ai composti eterociclici aromatici, ora rinforzano i collegamenti tra i meccanismi di molte delle reazioni caratteristiche di questi composti e quelli delle reazioni di addizione e condensazione dei derivati carbonilici, discusse nei capitoli precedenti. La preliminare trattazione sugli eterocicli consente anche di sviluppare attraverso i Capitoli 29-36 il tema delle molecole cicliche e degli stati di transizione e meglio si accorda con il tipico ordine di esposizione degli argomenti nei corsi di base. 

Alcuni campi sono considerevolmente avanzati negli ultimi dieci anni: i capitoli sulla chimica organometallica (40) e la sintesi asimmetrica (41) sono stati oggetto di un’ampia revisione, e sono ora collocati consecutivamente per mettere in luce il ruolo essenziale della catalisi organometallica nella sintesi asimmetrica. Per illustrare le reazioni in argomento, nel libro sono stati utilizzati nuovi esempi tratti in particolare dalla recente letteratura sulla sintesi dei farmaci.