Sintesi e tecniche speciali organiche
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Ci si propone di illustrare allo studente i concetti di base della sintesi di molecole organiche complesse. Vengono descritte le piu' significative metodologie della sintesi organica moderna, anche asimmetrica, presentandone gli aspetti generali e le più interessanti applicazioni, con particolare attenzione alle tecniche volte a migliorare l'efficienza, la produttivita' e l'impatto ambientale della sintesi chimica.
Risultati apprendimento attesi
L'insegnamento consente un consolidamento delle conoscenze sulle strategie generali di formazione del legame carbonio-carbonio singolo e multiplo; fornisce una competenza di base di sintesi asimmetrica; consente un primo contatto con tecniche speciali applicate alla sintesi chimica. Lo studente acquisisce la capacita' di risolvere la sintesi di molecole a diverso grado di complessita' strutturale.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Il programma dell'insegnamento prevede la presentazione e trattazione dei seguenti argomenti:
- concetti di base nella sintesi moderna di molecole organiche complesse: approfondimenti sulle reazioni di alchilazione di enolati (litio enolati, enol-equivalenti (enammine, sililenoleteri, azaenolati, composti -dicarbonilici)), alchilazione di nitrili e nitroalcani, alchilazione di chetoni non simmetrici; condensazione aldolica (controllo termodinamico e aldolica diretta), reazione di Mannich; acilazione al carbonio (reazione di Claisen, controllo termodinamico e acilazione diretta); addizione coniugata di enolati, anellazione di Robinson; controllo della geometria del doppio legame (eliminazioni stereospecifiche, olefinazione di Julia, reazione di Peterson, reazione di Wittig, riduzione di alchini); elementi di stereochimica (conformazione, configurazione, attività ottica, stereochimica relativa e assoluta, diastereoisomeri, enantiomeri, reazioni stereospecifiche o stereoselettive); diastereoselettività (prochiralità, modello di Felkin Anh, modello di Houk, modello di Zimmerman-Traxler) (2 CFU);
- sintesi di molecole otticamente attive: risoluzione cinetica, chiral pool, uso di ausiliari chirali (ossazolidinoni di Evans), valutazione dell'eccesso enantiomerico (purezza ottica, HPLC chirale, NMR con reagenti chirali); sintesi asimmetrica: reagenti chirali (deprotonazione asimmetrica con (-)-sparteina), catalizzatori chirali (catalisi metallica (riduzione di chetoni con CBS-oxazaborolidina, idrogenazione asimmetrica Ru-BINAP, Rh-DIPAMP, epossidazione e diidrossilazione asimmetriche di Sharpless), catalisi enzimatica (risoluzione cinetica di racemi, trasformazione di substrati prochirali), organocatalisi (catalisi covalente via ioni imminio (imidazolidinoni di McMillan) e via enammina (prolina), catalisi non covalente (catalisi acida con tiouree (Jacobsen) e catalisi basica con alcaloidi Cinchona (Jorgensen) (1 CFU);
- impiego di complessi di metalli di transizione in sintesi organica: complessi di Pd(0) e Pd(II), cicli catalitici (addizione ossidativa, inserzione, -eliminazione, eliminazione riduttiva, transmetallazione); reazione di Heck (regiochimica, Heck intramolecolare), inserzione di alchini (sintesi di eterocicli e carbocicli), coupling di Sonogashira, reazioni di cross coupling (Suzuki, Negishi, Stille), reazione di Buchwald; reazioni di metatesi olefinica (complessi metallo-carbenici, ciclo catalitico, ring closing metathesis, cross metathesis, ring opening-ring closing metathesis, enynes metathesis) (1 CFU);
- tecnologie in sintesi organica: principi di green chemistry, metodi alternativi di attivazione (microonde, ultrasuoni, meccanochimica), mezzi di reazione alternativi (liquidi ionici, deep eutectic solvents, acqua), tecniche di separazione alternative (solventi perfluorurati, fluidi supercritici); uso di reagenti, catalizzatori e scavengers supportati su polimeri; sintesi in fase solida (supporti solubili e insolubili, linkers, sintesi di peptidi, sintesi di oligomeri di acidi nucleici, sintesi di piccole molecole); chimica a flusso (2 CFU).
Nell'ambito dei 6 CFU vengono offerti agli studenti momenti di esercitazione guidata, per permettere una migliore assimilazione dei contenuti del corso e promuoverne l'applicazione in modo progressivamente autonomo.
- concetti di base nella sintesi moderna di molecole organiche complesse: approfondimenti sulle reazioni di alchilazione di enolati (litio enolati, enol-equivalenti (enammine, sililenoleteri, azaenolati, composti -dicarbonilici)), alchilazione di nitrili e nitroalcani, alchilazione di chetoni non simmetrici; condensazione aldolica (controllo termodinamico e aldolica diretta), reazione di Mannich; acilazione al carbonio (reazione di Claisen, controllo termodinamico e acilazione diretta); addizione coniugata di enolati, anellazione di Robinson; controllo della geometria del doppio legame (eliminazioni stereospecifiche, olefinazione di Julia, reazione di Peterson, reazione di Wittig, riduzione di alchini); elementi di stereochimica (conformazione, configurazione, attività ottica, stereochimica relativa e assoluta, diastereoisomeri, enantiomeri, reazioni stereospecifiche o stereoselettive); diastereoselettività (prochiralità, modello di Felkin Anh, modello di Houk, modello di Zimmerman-Traxler) (2 CFU);
- sintesi di molecole otticamente attive: risoluzione cinetica, chiral pool, uso di ausiliari chirali (ossazolidinoni di Evans), valutazione dell'eccesso enantiomerico (purezza ottica, HPLC chirale, NMR con reagenti chirali); sintesi asimmetrica: reagenti chirali (deprotonazione asimmetrica con (-)-sparteina), catalizzatori chirali (catalisi metallica (riduzione di chetoni con CBS-oxazaborolidina, idrogenazione asimmetrica Ru-BINAP, Rh-DIPAMP, epossidazione e diidrossilazione asimmetriche di Sharpless), catalisi enzimatica (risoluzione cinetica di racemi, trasformazione di substrati prochirali), organocatalisi (catalisi covalente via ioni imminio (imidazolidinoni di McMillan) e via enammina (prolina), catalisi non covalente (catalisi acida con tiouree (Jacobsen) e catalisi basica con alcaloidi Cinchona (Jorgensen) (1 CFU);
- impiego di complessi di metalli di transizione in sintesi organica: complessi di Pd(0) e Pd(II), cicli catalitici (addizione ossidativa, inserzione, -eliminazione, eliminazione riduttiva, transmetallazione); reazione di Heck (regiochimica, Heck intramolecolare), inserzione di alchini (sintesi di eterocicli e carbocicli), coupling di Sonogashira, reazioni di cross coupling (Suzuki, Negishi, Stille), reazione di Buchwald; reazioni di metatesi olefinica (complessi metallo-carbenici, ciclo catalitico, ring closing metathesis, cross metathesis, ring opening-ring closing metathesis, enynes metathesis) (1 CFU);
- tecnologie in sintesi organica: principi di green chemistry, metodi alternativi di attivazione (microonde, ultrasuoni, meccanochimica), mezzi di reazione alternativi (liquidi ionici, deep eutectic solvents, acqua), tecniche di separazione alternative (solventi perfluorurati, fluidi supercritici); uso di reagenti, catalizzatori e scavengers supportati su polimeri; sintesi in fase solida (supporti solubili e insolubili, linkers, sintesi di peptidi, sintesi di oligomeri di acidi nucleici, sintesi di piccole molecole); chimica a flusso (2 CFU).
Nell'ambito dei 6 CFU vengono offerti agli studenti momenti di esercitazione guidata, per permettere una migliore assimilazione dei contenuti del corso e promuoverne l'applicazione in modo progressivamente autonomo.
Prerequisiti
Per affrontare adeguatamente i contenuti previsti dall'insegnamento, sono necessarie conoscenze preliminari di chimica organica, ad esempio reattività dei gruppi funzionali e nozioni di base di stereochimica. Tali conoscenze vengono generalmente acquisite negli insegnamenti di Chimica Organica (1 e 2).
Metodi didattici
Sono previste lezioni frontali e sessioni di esercizi guidati. Agli/alle studenti/studentesse possono essere proposti anche approfondimenti tematici, da svolgere in piccoli gruppi e riportare in aula.
La frequenza è fortemente consigliata.
La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Sul portale Ariel di Ateneo è disponibile il materiale didattico utilizzato dal docente (slides delle lezioni).
Si consiglia il seguente testo: Organic Chemistry, di Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren. Oxford Ed., 2012.
Si consiglia il seguente testo: Organic Chemistry, di Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren. Oxford Ed., 2012.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La modalità di verifica dell'apprendimento è attraverso una prova scritta, che prevede sia lo svolgimento di esercizi di sintesi, che risposte aperte sui metodi e le tecnologie descritti nell'insegnamento. La prova scritta ha generalmente durata di 3 ore. È prevista una prova intermedia in itinere, sui primi 3 CFU di insegnamento erogato.
A richiesta del singolo studente/studentessa, è possibile integrare la prova scritta con una prova orale, che consiste nella presentazione e discussione di un lavoro di letteratura recente, inerente alle tecnologie studiate e scelto dallo/dalla studente/studentessa in accordo con il docente (esempio di rivista di riferimento: Green Chemistry, Royal Society of Chemistry Ed).
I parametri di valutazione adottati tengono conto della correttezza nello svolgimento degli esercizi, della competenza nell'impiego del lessico specialistico e della capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza. In caso di prova orale, viene anche valutata la qualità della presentazione preparata e la capacità di discussione critica di quanto presentato.
Per la prova scritta, anche quella in itinere, si utilizza la valutazione in trentesimi. La prova orale contribuisce al voto finale con un incremento o decremento di massimo due voti (in trentesimi).
I risultati delle prove scritte, anche quelle in itinere, vengono pubblicati sul portale Ariel di Ateneo, dove sono presenti anche modelli d'esame scritto.
A richiesta del singolo studente/studentessa, è possibile integrare la prova scritta con una prova orale, che consiste nella presentazione e discussione di un lavoro di letteratura recente, inerente alle tecnologie studiate e scelto dallo/dalla studente/studentessa in accordo con il docente (esempio di rivista di riferimento: Green Chemistry, Royal Society of Chemistry Ed).
I parametri di valutazione adottati tengono conto della correttezza nello svolgimento degli esercizi, della competenza nell'impiego del lessico specialistico e della capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza. In caso di prova orale, viene anche valutata la qualità della presentazione preparata e la capacità di discussione critica di quanto presentato.
Per la prova scritta, anche quella in itinere, si utilizza la valutazione in trentesimi. La prova orale contribuisce al voto finale con un incremento o decremento di massimo due voti (in trentesimi).
I risultati delle prove scritte, anche quelle in itinere, vengono pubblicati sul portale Ariel di Ateneo, dove sono presenti anche modelli d'esame scritto.
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente:
Silvani Alessandra
Turni:
Turno
Docente:
Silvani AlessandraDocente/i
Ricevimento:
da concordare via e-mail
Dipartimento di Chimica, corpo B, primo piano, locale 1042