Obiettivi formativi
Descrizione delle principali interazioni intermolecolari responsabili dell’organizzazione strutturale nei cristalli.
Modello dei sintoni supramolecolari.
Classificazione ed esemplificazione di motivi strutturali comuni allo stato solido per composti ibridi organici/inorganici.
Requisiti stereochimici per la progettazione di composti di coordinazione supramolecolari in forma di aggregati poliedrici, motivi polimerici monodimensionali, bidimensionali, tridimensionali.
Utilizzo della Cambridge Structural Database per l’analisi di motivi strutturali in composti cristallini. Utilizzo della diffrazione di raggi X su cristallo singolo.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica strutturale.
Contenuti dell'insegnamento
Natura delle interazioni tra molecole. Principio dell’impacchettamento compatto nei cristalli molecolari. Simmetria. Principio dell’aufbau di Kitaigorodskii per la razionalizzazione dei motivi strutturali.
• Principali interazioni intermolecolari responsabili dell’organizzazione strutturale nei cristalli: interazioni di natura elettrostatica, legame di idrogeno convenzionale, legame di idrogeno debole, interazioni tra sistemi con carattere p, interazioni metallo-metallo, interazioni tra alogeni, interdigitazione tra anelli aromatici.
• Sintoni supramolecolari.
• Classificazione ed esemplificazione di motivi strutturali comuni allo stato solido per composti ibridi organici/inorganici: reti di composti di coordinazione assemblati tramite legame di idrogeno, reti diamondoidi, eliche inorganiche infinite, polimeri di coordinazione, solidi porosi. Problema dell’interpenetrazione.
• Requisiti stereochimici per la progettazione di composti di coordinazione supramolecolari in forma di aggregati poliedrici, motivi polimerici monodimensionali, bidimensionali, tridimensionali.
. Database cristallografici nel crystal engineering
• Esercitazioni: utilizzo della Cambridge Structural Database per l’analisi di motivi strutturali in composti cristallini. Diffrazione di raggi X su cristallo singolo.
Bibliografia
Riferimenti a testi specializzati e a letteratura originale verranno indicati durante il corso.
Principio dell’impacchettamento compatto nei cristalli molecolari. Principio dell’aufbau di Kitaigorodskii per la razionalizzazione dei motivi strutturali.
- A. Gavezzotti, ‘Crystal Packing’, IUCr Pamphlet Series, International Union of Crystallography, 2001.
- J. Perlstein ‘Introduction to packing patterns and packing energetics of crystalline self-assembled structures’, Crystal Engineering: From Molecules and Crystals to Materials, Ed. D. Braga, F. Grepioni, G. Orpen, NATO Sciences Series, Vol. C538, Kluwer Academic Publishers, 1999, p. 23-26.
Principali interazioni intermolecolari responsabili dell’organizzazione strutturale nei cristalli: interazioni dispersive, interazioni di natura elettrostatica, legame di idrogeno convenzionale, legame di idrogeno debole, interazioni tra sistemi con carattere p, interazioni metallo-metallo.
- G. Gilli, ‘Molecules and Molecular Crystals’, in ‘Fundamental of Crystallography’, Ed. C. Giacovazzo, Oxford University Press, 1992, p. 468 – 478.
- G.R. Desiraju ‘ Hydrogen bridges in crystal engineering: interactions without borders’, Acc. Chem. Res., 2002, 35, 565-573.
- C. Janiak, A critical account on p-p stacking in metals complexes with aromatic nitrogen-containing ligands’, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2000, 3885-3896.
- H. Schmidbaur, ‘The Aurophilicity Phenomenon: A Decade of Experimental Findings, Theoretical Concepts and Emerging Applications’, Gold Bull., 2000, 33, 3-10.
Sintoni supramolecolari.
- Desiraju, Gautam R. ‘Supramolecular synthons in crystal engineering - a new organic synthesis’. Angewandte Chemie, International Edition in English (1995) 34(21), 2311-27
Classificazione ed esemplificazione di motivi strutturali comuni allo stato solido per composti ibridi organici/inorganici: reti di composti di coordinazione assemblati tramite legame di idrogeno, reti diamondoidi, eliche inorganiche infinite, polimeri di coordinazione, solidi porosi. Problema dell’interpenetrazione.
- C. V. Krishnamohan Sharma ‘Designing Advanced Materials As Simple As Assembling Lego® Blocks!’ • Journal of Chemical Education Vol. 78 , 617
- Kumar Biradha ‘Crystal engineering: from weak hydrogen bonds to co-ordination bonds’ CrystEngComm, 2003, 5(66), 374–384
- D. Braga, F. Grepioni ‘Intermolecular Interactions in Nonorganic Crystal Engineering’ Acc. Chem. Res. 2000, 33, 601-608
- Stuart R. Batten ‘Topology of interpenetration’ CrystEngComm, 2001, 18, 1–7
Requisiti stereochimici per la progettazione di composti di coordinazione supramolecolari in forma di aggregati poliedrici, motivi polimerici monodimensionali, bidimensionali, tridimensionali.
- P. J. Stang, B. Olenyuk ‘Self-Assembly, Symmetry, and Molecular Architecture: Coordination as the Motif in the Rational Design of Supramolecular Metallacyclic Polygons and Polyhedra’ ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH / VOL. 30, 1997, 502
- Xiao-Chun Huang, Jie-Peng Zhang, Xiao-Ming Chen ‘A New Route to Supramolecular Isomers via Molecular Templating: Nanosized Molecular Polygons of Copper(I) 2-Methylimidazolates’ J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 13218-13219
Metodi didattici
Lezioni frontali, esercitazioni su banche dati
