CHIMICA ORGANICA

Tipi di legame carbonio-carbonio:

Per il carbonio esistono tre possibilità di ibridazione:

1. legame semplice: è un legame di tipo s e si forma in seguito alla sovrapposizione di due orbitali appartenenti a due diversi atomi di carbonio. Si può ottenere:

per sovrapposizione di due orbitali ibridi sp³;

per sovrapposizione di un orbitale ibrido sp³ o di due orbitali ibridi sp²;

per sovrapposizione di un orbitale ibrido sp³ con un orbitale ibrido sp o di due orbitali ibridi sp.

2. legame doppio: è caratterizzato dalla presenza di un legame s e uno p
3. legame triplo: è costituito da un legame di tipo s e due di tipo p

Formule dei composti organici:

- Formula minima: Indica in quale rapporto stanno tra loro gli atomi degli elementi nella molecola di un composto.

- Formula molecolare: La formula molecolare, o bruta o grezza da un'informazione più completa in quanto precisa il numero di atomi di ciascun elemento presente nella molecola del composto preso in esame.

- Formula di struttura: Indica come sono legati gli atomi degli elementi costituenti.

- Formula convenzionale: esprime la struttura di un composto in maniera simbolica.

- Formula razionale: Vengono indicati gli atomi che costituiscono la struttura portante della molecola.

Scissione di legami covalenti:

La scissione omolitica o radicalica si verifica quando gli elettroni impegnati in un legame covalente si ripartiscono egualmente tra gli atomi che si separano.

Una scissione si dice invece eterolitica quando si verifica tra atomi legati da un legame covalente non polarizzato e può portare anche alla formazione di atomi liberi.

Tipi di reagenti:

In base alla carenza o alla disponibilità di elettroni, i reagenti vengono classificati in elettrofili e nucleofili. I primi (ioni H⁺, acidi, .) sono caratterizzati dalla presenza di parziale o totale carica positiva e possono disporre di un orbitale vuoto. Essi tendono ad attaccare la molecola con cui reagiscono nei punti di maggiore densità elettronica.  I nucleofili (basi, ROH -alcoli-, R₂NH, RNH₂ e R₃N -ammine-, OH^-, Cl^-, I^-, NO -ammine-, .) sono portatori di totale o parziale carica negativa per cui si legano alle molecole nei punti di minor densità elettronica.

Intermedi di reazione:

Molte reazioni organiche decorrono attraverso diversi stadi ognuno dei quali prevede composti intermedi estremamente reattivi. I più frequenti sono:

radicali (o radicali liberi), ovvero raggruppamenti atomici o atomi isolati caratterizzati dalla presenza di un numero dispari di elettroni;

carbocationi (C⁺) si formano per scissione eterolitica di un legame C-X. In essi l'atomo di carbonio è ibridato sp² e ha quindi una configurazione planare;

carboanioni (C^-) sono ioni contenenti un atomo di carbonio dotato di un doppietto elettronico e quindi di una carica negativa. Hanno struttura sp³. Sono basi molto forti.

Tipi di reazioni organiche:

Le reazioni organiche possono essere classificate in diversi modi:

radicaliche: sono quasi sempre reazioni a catena che portano a prodotti di sostituzione. Sono costituite da una reazione di inizio, una reazione di propagazione e una reazione di terminazione;

sostituzione elettrofila (S_E): riguardano composti nei quali un atomo che dispone di un eccesso di carica negativa (nucleofilo) viene attaccato da un composto contenente a sua volta un atomo con un difetto di elettroni (elettrofilo) con conseguente eliminazione di un gruppo uscente;

Idrocarburi alifatici:

Alcani: (C_nH_2n+2) sono detti anche idrocarburi saturi, in quanto contengono il maggior numero possibile di atomi di H compatibile con la tetravalenza del carbonio.

Alcani lineari

I radicali alchilici si originano dagli n-alcani per sottrazione di un H. Prendono il nome dai corrispondenti n-alcani cambiando la desinenza -ano in -ile.

Radicali alchilici

Dal metano al pentano gli alcani sono gassosi; da C₅ a C₁₆ sono liquidi; da C₁₇ in poi sono solidi.

La temperatura di fusione e di ebollizione aumenta con l'aumentare del P.M.; a causa della piccola differenza di elettronegatività tra Carbonio e Idrogeno, gli alcani sono composti apolari, e quindi insolubili in acqua. Sono composti caratterizzati da una debole reattività a causa della presenza dei legami s C-C e C-H.

Danno luogo a: reazioni di ossidazione, producendo CO₂, H₂O e calore; reazioni di alogenazione di tipo radicalico.

I cicloalcani (C_nH_2n) sono alcani a struttura chiusa. Per denominarli si aggiunge il prefisso ciclo- che si fa seguire al nome dell'alcano da cui derivano. Secondo la teoria delle tensioni di Bayer, si generano delle tensioni molecolari derivanti da tensioni angolari e da tensioni torsionali che sono tanto più elevate quanto maggiore è la deviazione dell'angolo di legame dall'angolo tetraedrico.

Alcheni: (C_nH_2n) sono idrocarburi insaturi contenenti un doppio legame. Il nome degli alcheni deriva da quello dei corrispondenti alcani sostituendo la desinenza -ano in -ene. Il doppio legame può essere posizionato diversamente lungo la catena carboniosa. Le catene laterali devono essere nominate prima.

Le temperature di fusione e di ebollizione sono più basse rispetto a quelle dei corrispondenti alcani. L'etene, il propene e l'1-butene sono gassosi, i successivi sono liquidi, da C₂₀ in poi sono solidi.

Si possono preparare mediante disidratazione con acido solforico concentrato a temperatura elevata, oppure dagli alogenuri alchilici mediante trattamento con basi forti.

La presenza del doppio legame conferisce elevata reattività che si evidenzia soprattutto attraverso le reazioni di addizione. Secondo la regola di Markonikov stabilisce che l'attacco elettrofilo di H⁺ avviene sull'atomo di carbonio più idrogenato.

I cicloalcheni hanno formula generale C_nH_2n-2.

Alchini: (C_nH_2n-2) sono idrocarburi insaturi che contengono nella molecola uno o più tripli legami. Prendono il nome dai corrispondenti alcani per sostituzione della desinenza -ano in -ino. I radicali hanno la desinenza finale -inile.

Idrocarburi aromatici:

Secondo la regola di Huckel si definiscono idrocarburi aromatici quei composti ciclici la cui molecola contiene 4n+2 elettroni p. Si dividono in: idrocarburi ad anello singolo (un solo anello), policilci (più anelli) ed eterociclici (contenenti un atomo diverso dal carbonio).

Il benzene (C₆H₆) ha un alto grado di in saturazione ed è poco reattivo. Nella sua struttura 3 legami singoli si alternano a 3 legami doppi.

Il nome degli idrocarburi aromatici NON DERIVA dal numero di atomi di C:

- Benzene (un anello)

- Naftalene (due anelli)

- Atracene (tre anelli).

I nomi dei composti bi-sostituiti vengono preceduti dai prefissi orto (1,2), meta (1,3) e para (1,4).

Nel caso dei composti tri-sostituiti, i sostituenti possono legarsi in posizione vicinale, simmetrica o asimmetrica. Per sottrazione di un H si ottengono radicali arilici.

Alcoli:

Negli alcoli (R-OH), il radicale alchilico (R) può essere saturo o insaturo. La denominazione di un alcol deriva dal nome del corrispondente idrocarburo sostituendo la -o terminale con la desinenza -olo.

Si classificano in primari, secondari e terziari, a seconda del tipo di atomo di C cui sono legati. Sono monovalenti, bivalenti o trivalenti a seconda del numero di gruppi -OH.

Gli alcoli, per le loro caratteristiche chimiche, sono elettroliti anfoteri.

I mercaptani (R-SH) hanno legami H intermolecolari molto deboli (hanno quindi temperature di ebollizione inferiori!!!) rispetto agli alcoli.

I fenoli (C₆H₅-OH) sono composti in cui il gruppo ossidrilico è legato direttamente all'anello aromatico. Si ottengono per distillazione del catrame. Sono solidi a temperatura ordinaria (T.F. 43°C) estremamente solubili in acqua.

Gli eteri (R-O-R) sono composti caratterizzati dalla presenza di un atomo di ossigeno legato a due residui idrocarburici che possono essere alifatici o aromatici. Al nome dei residui legati all'ossigeno si fa seguire la parola etere. Si preparano per disidratazione degli alcoli mediante acidi concentrati oppure tramite alchilazione degli calcolati con alogenuri alchilici.

Si tratta di composti molto stabili, per cui la loro reattività è estremamente bassa. Malgrado ciò, alla luce e all'aria si ossidano lentamente dando luogo alla formazione di perossidi esplosivi. La loro temperatura di ebollizione è molto più bassa di quella degli alcoli isomeri e prossima a quella degli alcani derivanti dalla sostituzione dell'ossigeno con un gruppo CH₂.

Le aldeidi e i chetoni:

Sia aldeidi che chetoni sono caratterizzati dalla presenza del gruppo carbonilico . In questi, il carbonio del gruppo C=O presenta una ibridazione sp² e il doppio legame con cui esso è legato all'atomo di ossigeno è costituito da un legame s, che deriva dalla sovrapposizione di un legame sp² del carbonio con un orbitale p dell'ossigeno, e da un legame p che si origina dalla sovrapposizione dell'orbitale p non ibridato del carbonio con l'orbitale p_z dell'ossigeno.

Aldeidi:il gruppo funzionale aldeidico (-CHO) è legato ad un residuo idrocarburico aromatico o alifatico. Solo nell'aldeide formica (HCHO), che è l'aldeide più semplice, il carbonio è legato ad un secondo atomo di idrogeno. Le aldeidi sono indicate dalla desinenza -ale che si aggiunge al nome del residuo idrocarburico cui è legato.

L'aldeide formica, il primo termine della serie, è gassosa; le aldeidi alifatiche sono liquide, quelle aromatiche sono solide. La solubilità in acqua delle aldeidi (ma anche dei chetoni) deriva dalle possibilità dell'atomo di ossigeno di formare un legame a idrogeno con l'acqua. Le temperature di fusione e di ebollizione sono più elevate rispetto a quelle degli idrocarburi di P.M. paragonabile. Queste non formano legami a idrogeno intermolecolari, a differenza di quanto accade per gli alcoli rispetto ai quali hanno temperature di ebollizione più basse.

Le aldeidi si possono preparare per ossidazione degli alcoli primari o per riduzione degli acicloruri. Danno luogo a reazioni di ossidazione, di addizione e di condensazione.

In ambiente acido, poi, le aldeidi reagiscono con gli alcoli per dar luogo alla formazione di semiacetali o emiacetali.

L'aldeide formica (o formaldeide) si prepara su larga scala per ossidazione dell'alcol metilico. A temperatura ambiente è gassosa, la sua soluzione al 37% costituisce la formalina.

L'aldeide acetica si ottiene per addizione di acqua all'etino o mediante ossidazione dell'etene.

L'aldeide benzoica si ottiene dal toluene, ed è una delle più semplici aldeidi aromatiche.

Chetoni: si distinguono in semplici e misti. Sono caratterizzati dalla presenza del gruppo carbonilico C=O, legato a due residui aromatici che possono essere uguali o diversi: nel primo caso vengono definiti semplici, nel secondo sono detti misti. La desinenza dei chetoni è -one. Oppure, al nome dell'idrocarburo cui sono legati, si fa seguire la parola chetone. Non potendo formare legami a idrogeno intermolecolari, sono più volatili degli alcoli secondari corrispondenti e quindi hanno temperature di ebollizione più basse.

Queste sostanze si ottengono principalmente mediante ossidazione degli alcoli secondari, o per riscaldamento degli acidi carbossilici in presenza degli opportuni catalizzatori.

Sono attaccati dagli agenti ossidanti solo in condizioni estremamente energetiche. Le reazioni di addizione e quelle di condensazione sono simili a quelle già viste per le aldeidi. Anch'essi reagiscono con gli alcoli, come le aldeidi, per formare chetali e semichetali.

L'acetone viene prodotto mediante ossidazione dell'alcol isopropilico o del propene. È completamente solubile in H₂O e trova largo impiego come solvente.

Il ciclopentanone e il cicloesanone sono chetoni ciclici di natura alifatica. L'acetofenone è un chetone misto alifatico/aromatico.

Tra i chetoni di natura esclusivamente aromatica va ricordato il benzofenone. Derivati della naftalina sono i naftochinoni.

Numerosi chetoni rivestono importanti ruoli in campo bio-medico, tra questi vanno citati la vitamina K (vitamina liposolubile coinvolta nella coagulazione del sangue) e l'ubichinone (o Coenzima Q) che, per la sua capacità di essere prima ridotto e poi ossidato, interviene nella catena respiratoria come trasportatore di elettroni.

Acidi carbossilici:

Gli acidi carbossilici contengono il gruppo funzionale carbossile (R-COOH) il cui atomo di carbonio è ibridato sp³ e la cui geometria è simile a quella del gruppo aldeidico. Dalla sostituzione dell' -OH con un atomo di alogeno (es. l'atomo X) derivano gli alogenuri alchilici, R-COX, mentre due radicali R-CO legati tra loro da un atomo di ossigeno costituiscono le anidridi, (R-CO)₂-O. Il nome di un acido carbossilico deriva da quello dell'alcano corrispondente in cui la desinenza -o è sostituita dal suffisso -oico. La catena carboniosa viene numerata a partire dall'atomo di carbonio del gruppo carbossilico. Per eliminazione del gruppo -OH si ottengono i radicali acilici che prendono il nome dell'acido cambiando la desinenza da -ico in -ile.

Le ammine:

Le ammine sono caratterizzate dalla presenza del gruppo amminico -NH₂ legato a un radicale alchilico o arilico. La denominazione si ottiene facendo seguire al nome del radicale idrocarburico il suffisso -ammina. Si definiscono invece immine quelle sostanze che presentano un gruppo =NH legato con un doppio legame al C della catena carboniosa.

In generale le ammine si distinguono in primarie, secondarie e terziarie a seconda se contengono un gruppo -NH₂ legato a un solo radicale idrocarburico, il gruppo NH legato a due radicali, o il gruppo  N- legato a tre radicali. Le ammine primarie reagiscono facilmente con il gruppo carbonilico di aldeidi e chetoni per formare immine sostituite o basi di Schiff.

Le ammine hanno carattere basico in dipendenza del doppietto elettronico disponibile sull'atomo di N. L'azoto ha una configurazione elettronica esterna di tipo 2s²2p³, e nel gruppo amminico è ibridato sp³. In soluzione acquosa le ammine legano uno ione H⁺ proveniente dalla dissociazione dell'acqua formando uno ione di alchilammonio (R-NH).

Le ammine alifatiche primarie e secondarie reagiscono con l'acido nitroso in maniera differente e, da questo, dipende il loro riconoscimento. Le primarie portano alla formazione di un alcol e allo sviluppo di azoto gassoso; le secondarie formano, invece, nitrosoammine (di colore giallo); le terziarie si riconoscono se non si ha la produzione di azoto gassoso o se non si osserva la presenza di colore giallo.

Ammidi, nitrili e isonitrili:

Le ammidi sono caratterizzate dalla presenza del gruppo funzionale contenente carbonio e azoto (-CONH₂) legato a un residuo aromatico o alifatico. Prendono il nome dall'acido corrispondente e il suffisso -ico o -oico dell'ammide viene sostituito dal suffisso -ammide. Si distinguono anch'esse in primarie, secondarie e terziarie a seconda del numero di radicali che presentano. Le ammidi primarie sono tutte solide a parte il primo termine della serie che è liquido. Le ammidi terziarie non possono portare alla formazione di legami a idrogeno in quanto l'atomo di N non è legato a nessun idrogeno.

Si possono ottenere per idrolisi dei nitrili; per reazione degli alogenuri acilici o delle anidridi con l'ammoniaca o con le ammine.

La formammide (HCONH₂) è l'ammide più semplice. Si prepara per sintesi da ossido di carbonio e ammoniaca.

La benzammide (C₆H₅CONH₂) è la più semplice delle ammidi aromatiche.

L'urea ha un valore rilevante ai fini delle funzioni biologiche quale risultato finale del metabolismo azotato dell'uomo. Le ammidi cicliche sono denominate lattami e si formano dai -g d ed -e amminoacidi in seguito alla formazione di un legame ammidico intermolecolare.

Le immidi sono un particolare tipo di ammidi, composti nei quali due gruppi acilici sono legati allo stesso atomo di azoto. Frequenti sono le immidi cicliche che si originano dagli acidi carbossilici, tra cui la sucinimmide e la ftalimmide.

I nitrili e gli isonitrili sono costituiti da un radicale acrilico o alchilico legato al gruppo ciano (-C=N). Prendono il nome dell'acido che da essi si ottiene per idrolisi, sostituendo il suffisso -oico o -ico con -onitrile.

Composti eterociclici azotati:

Il pirrolo è costituito da cinque atomi, di questi quattro sono di carbonio e uno di azoto. Tutti e cinque gli atomi sono ibridati sp².  I cinque orbitali p non ibridati contengono in totale sei elettroni delocalizzati su cinque atomi. La porfina è un sistema aromatico molto stabile che può considerarsi molto stabile e costituito da quattro ponti pirrolici tenuti insieme da altrettanti ponti metinici CH. La pirrolidina è un derivato completamente deidrogenato del pirrolo.

L'imidazolo è un composto eterociclicopentatomico costituito da 3 atomi di carbonio e due di azoto (legato ad H in posizione 1, con un doppietto elettronico in posizione 3). Derivato dell'imidazolo è l'istidina (un amminoacido).

La pirimidina ha una struttura ciclica esatomica con un atomo di azoto in posizione 1. Da questa derivano la nicotinammide e l'acido nicotinico (-COOH il primo e -CONH₂ il secondo).

L'indolo è un composto che può considerarsi derivato dalla condensazione di un anello benzanico ed  uno pirrolico.

Amminoacidi e proteine:

Delle migliaia di amminoacidi, solo 20 rientrano nella composizione delle proteine. Questi (gli amminoacidi) sono caratterizzati dalla presenza di un gruppo -COOH e uno -NH₂. Gli amminoacidi sono solubili in solventi polari e, disciolti in acqua, danno luogo alla formazione di anfoioni (che presentano un gruppo -NH₃⁺ e un gruppo -COO^- e sono quindi elettricamente neutri). Se nella soluzione c'è un eccesso di ioni H⁺, l'amminoacido si comporta da base, se c'è invece un difetto di protoni, l'amminoacido si comporta da acido.

Ad un determinato valore di pH (punto isoelettrico -P.I.-) l'amminoacido non migra sotto il flusso di alcun campo elettrico.

.

Per valori di pH superiori al punto isoelettrico, l'amminoacido si comporta come acido.

Gli amminoacidi possono essere classificati in:

1. amminoacidi a catena laterale idrofobica (non polare)

• alanina

• Catena alifatica

  glicina (eccezione -catena non alifatica)
• isoleucina
• metionina
• valina

• Catena aromatica

  fenilalanina
• prolina
• triptofano
1. amminoacidi a catena laterale idrofilica (polare) non carica (a pH = 7)

• Gruppo ossidrilico

  serina
• treonina
• tiroxina

	Gruppo ammidico

• asparagina
• glutammica

• cisteina      Gruppo tiolico

3. amminoacidi a catena laterale idrofilica e acida (a pH =7)
• acido aspartico
• acido glutammico

Entrambi questi acidi presentano nella catena un secondo gruppo carbossilico.

Tutti gli amminoacidi presenti nelle proteine (tranne la glicina) hanno asimmetrico l'atomo di carbonio in posizione a e sono quindi otticamente attivi. Quelli naturali appartengono alla serie stereochimica L, in quanto il loro atomo di carbonio asimmetrico ha la stessa configurazione dell'atomo di carbonio asimmetrico della L-gliceraldeide. Le proprietà chimiche degli amminoacidi sono le stesse del gruppo amminico e del gruppo carbossilico. L'acido nitroso reagisce con il gruppo -NH₂ trasformando un a-amminoacido in un a-ossiacido. La trasformazione di un a-amminoacido in un a-chetoacido si ottiene mediante deidrogenazione enzimatica e successiva reazione con acqua. La decarbossilazione degli amminoacidi porta alla formazione di ammine primarie. Da un punto di vista biologico, la reazione più importante è quella in cui il gruppo -NH₂ di un amminoacido reagisce con il gruppo -COOH di una seconda molecola di amminoacido per formare un dipeptide in cui il raggruppamento carboamidico -CONH- tiene legati fra loro i due residui di amminoacidi. Il legame che tiene uniti C, O e N prende il nome di legame carboammidico; quando è presente nei polipeptidi e nelle proteine viene detto legame peptidico. Le proteine hanno struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

Primaria: sequenza di amminoacidi uniti da legame peptidico.

Secondaria: disposizione spaziale della catena polipeptidica (struttura a e b

Terziaria: struttura tridimensionale delle catene polipeptidiche.

Quaternaria: organizzazione delle catene (subunità) che formano una proteina.

Poiché la composizione varia, ogni proteina ha un proprio coefficiente di assorbimento (coeff. di estinzione molecolare) che dipende dalla lunghezza d'onda.

Idrati di carbonio:

Sono caratterizzati dalla formula generale C_n(H₂O)_n. Essi sono molto diffusi sia nel mondo animale che vegetale. Vengono distinti in:

monosaccaridi: caratterizzati da una catena carboniosa costituita da 3 a 7 atomi di carbonio;

disaccaridi: per idrolisi danno 2 molecole di monosaccaridi;

oligosaccaridi: per idrolisi danno da 3 a 10 molecole di monosaccaridi;

polisaccaridi: per idrolisi danno da 11 a diverse centinaia di molecole di monosaccaridi.

I monosaccaridi sono solidi a temperatura ambiente e molto solubili in acqua; altrettanto solubili sono i disaccaridi, mentre i polisaccaridi sono poco solubili o insolubili. In soluzione acquosa sono assai poco dissociati. La loro principale proprietà fisica è l'attività ottica che deriva dalla presenza da 1 a 5 atomi di carbonio asimmetrici. L'appartenenza alla serie D o L viene definita per convenzione in base alla configurazione dell'atomo di carbonio asimmetrico che si trova più distante dalla funzione carbonilica. I monosaccaridi danno luogo a reazioni di condensazione, ossidazione, riduzione. La mutarotazione è quel fenomeno per cui un carboidrato, messo in un solvente, passa dalla forma chiusa alla forma aperta.

Il legame glicosilico è un legame covalente che si forma in corrispondenza degli atomi di carbonio e ossigeno, ed i composti che lo contengono prendono il nome di glucosidi.

I lipidi:

Sono composti insolubili in acqua e solubili in solventi apolari. Si distinguono in:

acidi grassi: (C_nH_2n+1COOH) sono acidi monocarbossilici alifatici a numero pari di atomi di carbonio e superiore a otto;

trigliceridi: sono esteri di acidi grassi con il glicerolo;

cere: sono esteri degli acidi grassi con alcoli diversi dal glicerolo;

lipidi fosfati: si distinguono in derivati del glicerofosfato e derivati della sfingosinafosfato.

Gli acidi grassi fino a 10 C sono liquidi a temperatura ordinaria. La temperatura di fusione aumenta con la lunghezza della catena carboniosa. A parità di numero di atomi di carbonio gli acidi grassi insaturi hanno una temperatura di fusione più bassa rispetto ai saturi.

I saponi sono sali di sodio o di potassio, caratterizzati da un'elevata solubilità in acqua. Il noto potere detergente è una conseguenza della loro struttura in cui l'estremità polare, che contiene il gruppo -COOH, è idrofilica mentre la catena carboniosa idrocarburica è idrofobica o lipofilica.

Le cere sono esteri degli acidi grassi e di alcoli alifatici monovalenti entrambi a lunga catena carboniosa non ramificata. Gli acidi grassi che rientrano nella composizione delle cere sono gli stessi che rientrano nella composizione dei trigliceridi (saturi o insaturi); tra gli alcoli che entrano nella composizione delle cere si ricordano l'alcol cetilico (16 C) e l'alcol mirilico (30 C) di solito esterificati con acido palmitico.

Tra i principali fosfogliceridi si riconoscono i plasmalogeni (che contengono anch'essi legati al glicerolo la fosforilcolina e un acido grasso); la cardiolipina costituita da due molecole di acido fosfatidico tenute insieme da una terza molecola di glicerolo. Le sfingomieline sono derivati della sfingosinafosfato. Sono costituite da un ponte fosfodiestereo che lega  la colina o la etanolammina alla sfingosina che, tramite un gruppo -NH₂, lega anche con legame carboammidico un acido grasso.

I lipidi non fosforilati comprendono tre classi di composti:

glicolipidi: costituiti da sfingosina, da un acido grasso e da una unità saccarifica di glucosio o galattosio.

proteolipidi: derivano dall'associazione non governata da legami covalenti tra proteine e lipidi. La loro struttura non è ben nota.

steroidi: costituiscono una classe di lipidi alla qualle appartengono composti la cui struttura fondamentale è quella del ciclopentanoperidrofenantrene.

Dal colesterolo derivano gli acidi biliari, i sali biliari, la vitamina D₂.

Nucleotidi, nucleosidi e acidi nucleici:

Si tratta di composti cui sono affidati due compiti delicatissimi:

conservazione, riproduzione e trasmissione dell'informazione biologica;

espressione dell'informazione nella sintesi delle proteine.

La loro composizione chimica è fondata sulla combinazione di:

basi azotate,

zuccheri pentosi,

acido fosforico secondo lo schema seguente:

base azotata + pentoso nucleoside

nucleoside + 1 o più gruppi fosfati nucleotide

polimerizzazione dei nucleotidi catena polinucleotidica, costituente funzionale degli acidi nucleici.

Le basi azotate appartengono, strutturalmente, a due classi:

basi puriniche, adenina e guanina, composte da due anelli eterociclici condensati di cui uno esatomico ed uno pentatomico,

basi pirimidiniche, citosina, timina, uracile composte da un anello eterociclico esatomico.

Principali caratteristiche chimiche:

aromaticità, che conferisce stabilità chimica elevata;

sostituenti esterni (per es. gruppi -NH₂ -OH): essi sono legati in posizioni definite, dipendenti dalle caratteristiche di aromaticità; conferiscono alle basi proprietà individuali di reattività; possono subire tautomeria cheto-enolica o imino-aminica, responsabile di cambiamenti transitori delle loro proprietà chimiche.

interazioni tra basi: interazioni idrofobiche tra anelli sovrapposti; formazione di legami a idrogeno.

Gli zuccheri pentosi che rientrano nella formazione dei nucleosidi sono di due tipi:

- ribosio nei ribonucleotidi;

- deossiribosio nei deossiribonucleotidi.

I nucleotidi sono il risultato della combinazione di nucleotidi con una o più molecole di acido fosforico. Le catene polinucleotidiche sono il prodotto della condensazione di singoli nucleotidi che si legano fra loro con ponti fosfodiesterei. Risultano dotate di uno scheletro covalente che conferisce loro stabilità, di una disposizione ordinata dei nucleotidi entro la catena che ne genera la polarità, si una sequenza di basi liberamente variabile che conferisce informazione.

Gli acidi nucleici sono macromolecole  aventi, insieme alle proteine, il ruolo di componenti essenziali ed insostituibili di tutte le unità biologiche elementari. Sono costituite da una o due catene polinucleotidiche, lineari o circolari. In base alla loro composizione vengono classificati in DNA ed RNA. Sono dotati di una struttura primaria, secondaria e terziaria. Le molecole di DNA a doppia elica possono essere sottoposte a denaturazione termica reversibile, valutabile attraverso valutazioni di:

viscosità della soluzione di DNA in corso di denaturazione;

assorbimento di radiazione ultravioletta di 260 nm.

La rinaturazione delle catene può avvenire spontaneamente attraverso una fase iniziale (lenta perché richiede una energia di attivazione) ed una fase finale (veloce).