Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprensione:
- possedere conoscenze di base delle caratteristiche strutturali dei composti organici, compresa la stereochimica;
- possedere conoscenze di base dei princìpi della termodinamica e cinetica chimica e delle loro applicazioni in chimica;
- possedere conoscenze di base delle trasformazioni chimiche e dell'interpretazione meccanicistica delle reazioni chimiche;
- conoscere la natura e comportamento dei gruppi funzionali;
- conoscere le principali vie sintetiche in chimica organica, comprese le trasformazioni di gruppi funzionali e le formazioni di legami carbonio-carbonio e carbonio-eteroatomo;
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Parallelamente alle ore di lezione teoriche, verranno condotte esercitazioni in aula finalizzate allo svolgimento di esercizi che facilitino la comprensione della materia. Questo attività consentirà allo studente di poter applicare la conoscenza rinforzando e accelerando la sua acquisizione. In particolare lo studente sarà in grado di:
- di eseguire calcoli elementari di bilancio energetico, determinazioni di costanti di equilibrio, di costanti cinetiche e di ordini di reazione;
- di scegliere ed utilizzare il metodo migliore di separazione, purificazione ed analisi di una miscela di composti;
- di programmare una breve via sintetica di un composto organico polifunzionale, valutandone i vantaggi e gli svantaggi.
Autonomia di giudizio: Lo studente dovrà
- acquisire una completa autonomia nella capacità di interpretare la reattività delle classi
di composti organici;
- essere in grado di raccogliere e valutare criticamente, presentare e discutere risultati sperimentali;
- essere in grado di correlare i dati e risultati acquisiti sperimentalmente con modelli teorici;
Capacità comunicative: Lo studente sarà in grado di comunicare, sia in forma orale che scritta
nell'ambito delle attività e rapporti professionali, con un rigoroso rispetto del linguaggio chimico. In particolare dovrà saper comunicare utilizzando, in maniera appropriata, la terminologia tipica della chimica organica e dovrà saper discutere problemi di reattività organica in termini di controllo cinetico e termodinamico sapendo anche descrivere i principali meccanismi di reazione.
Capacità di apprendimento: lo studente sarà in grado di intraprendere studi accademici di livello superiore con un sufficiente grado di autonomia o di continuare la propria formazione professionale; sarà anche in grado di interpretare, in modo autonomo, dati di letteratura tecnico scientifica, specialmente in campo pratico-applicativo
Prerequisiti
Conoscenze di Chimica Organica I e II, Chimica Generale,
Termodinamica e Cinetica chimica (Chimica Fisica I).
Contenuti dell'insegnamento
- Stereochimica Organica e metodi per l'ottenimento di molecole enantio
pure
- Presentazione di alcune nuove reazioni organiche di interesse
applicativo: reazioni di ossido-riduzione, sostituzione nucleofila
aromatica, sintesi di eterocicli, reazioni di fenoli, formazione di legami CC).
- Equilibri, velocità e meccanismi di reazione: applicazione alle reazioni
organiche
- Metodi per lo studio del meccanismo di una reazione
- Cenni sull’approccio retrosintetico ed esercitazioni.
- Nuove Metodologie sintetiche innovative per il Drug-discovery.
Programma esteso
- Alcheni come elettrofili e Sostituzione nucleofila aromatica
- Fenoli: preparazione e reattività (acilazioni e alchilazioni di Friedel-
Crafts, regioselettività mediata da metalli, reazioni di Kolbe, Reimer-
Tiemann, trasposizione di Fries)
- Sintesi di eterocicli
- Stereochimica Organica. Cenni di sintesi asimmetrica e risoluzione
di racemati: agenti derivatizzanti chirali e risoluzioni cinetiche.
Stereoselettività e stereospecificità di una reazione: ausiliari chirali.
- Ossidazioni e riduzioni in chimica organica: chemoselettività e
gruppi protettori
- Formazione dei legami C-C mediante l’utilizzo di organometalli
(Composti di Grignard, organo-litio, organo-cuprati, organo-zinco)
- Reazioni pericicliche: Diels-Alder e sigmatropiche
- Equilibri, velocità e meccanismi di reazione: Entalpia ed Entropia
nelle reazioni organiche, reazioni reversibili ed irreversibili, principio dell’
equilibrio mobile, Energia di attivazione e cinetica delle reazioni (RDS ,
reazioni del 1° e 2° ordine), Catalisi acide e basiche (idrolisi esteri ,
ammidi, isomerizzazione alcheni), prodotti cinetici e termodinamici,
reazioni a bassa temperatura, ruolo dei solventi
- Metodi per lo studio del meccanismo di una reazione (meccanismi
ionici o radicalici, intermedi di reazione, variazioni sistematica della
struttura, metodi per la marcatura dei composti organici, evidenze
cinetiche)
- Cenni sull’approccio retrosintetico ed esercitazioni.
- Nuove Metodologie sintetiche innovative per il Drug-discovery: la
Chimica combinatoriale, Sintesi parallele, High-throughput-Screening,
Click Chemistry.
Bibliografia
Testo principale:
J. McMurry - Chimica Organica - Piccin, Padova
Testi per la consultazione
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers - Organic Chemistry -
Oford University Press
Brown & Foote - Chimica Organica - EdiSES, Napoli . Paula Yurkanis
Bruice - Chimica Organica - EdiSES,Napoli
Metodi didattici
Accanto a lezioni frontali in cui vengono trattati gli argomenti di base e
illustrati gli aspetti meccanicistici, termodinamici e cinetici delle classi di
reazioni organiche in programma, verranno condotte esercitazioni in
classe dove lo studente potrà mettere a frutto e consolidare le
conoscenze acquisite.
Il docente sarà a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o
spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso.
Materiale didattico e appunti del corso presenti nella pagina del corso e
scaricabile come file pdf.
Modalità verifica apprendimento
Applicazione di conoscenze e capacità di comprensione: Capacità di
analizzare la struttura di un composto organico in termini di reattività e di
accessibilità alla sua sintesi. Capacità di utilizzare le conoscenze
acquisite per progettare vie sintetiche efficienti e selettive.
Si verificherà la preparazione dello studente attraverso lo svolgimento di
esercizi di chimica organica atti a
valutare la capacità di applicazione delle conoscenze e attraverso
domande sulla struttura e reattività dei composti organici.
La soglia di sufficienza verrà raggiunta dallo studente che avrà sviluppato
la capacità di comprendere approfonditamente la reattività di alcune
classi di composti organici (composti aromatici, ereroaromatici,
organometallici), la trasformazione dei gruppi funzionali e la
stereochimica organica.
Si valuterà inoltre la capacità di individuare la via retrosintetica piu'
opportuna e spedita per l'ottenimento di una semplice molecola organica.
(fino ad ulteriori 4 punti)
Si verificherà la capacità di mettere in relazione la reattività con le
proprietà molecolari (relazione struttura-attività) di composti organici e di
saper indicare eventuali metodi per lo studio del meccanismo di una
reazione organica. (ulteriori 4 punti).
Infine si valuterà la capacità di discutere le reazioni organiche in termini
di controllo cinetico e termodinamico (fino a 4 punti) .
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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