Obiettivi formativi
Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
-comprendere ed utilizzare un linguaggio stereochimico corretto per quanto riguarda i composti organici
-avere le conoscenze necessarie per comprendere i processi stereoselettivi, stereospecifici e di induzione asimmetrica
-essere in grado di scegliere i metodi più adatti per determinare la composizione enantiomerica di un composto chirale
-conoscere le principali tecniche chiroottiche.
-discutere diversi tipi di reazioni organiche trattate nel corso, con attenzione al decorso stereochimico
-conoscere diversi approcci per la funzionalizzazione di materiali solidi, sia superfici che nanomateriali.
-conoscere i principi fondamentali della ‘green chemistry’
-possedere i concetti base per interpretare la relazione struttura-reattività.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Importanza della stereochimica in natura. Stereochimica organica: ripasso della chiralità molecolare dovuta a centro, asse, piano di chiralità ed elicità. Atropoisomeria e bifenili. Studio di fenomeni dinamici mediante spettroscopia NMR. Scala dei tempi in spettroscopia NMR, IR e UV. Analisi conformazionale mediante spettroscopia NMR: aspetti termodinamici e cinetici. Proprietà chiroottiche: polarimetria; dicroismo circolare e sue applicazioni in studi configurazionali o conformazionali (regola dell’ottante). Metodi per la determinazione dell’eccesso enantiomerico (cromatografici e NMR). Conglomerati. Risoluzione di racemati, con esempi di applicazioni su larga scala. Reazioni stereoselettive e stereospecifiche. Reazioni di riarrangiamento concertato 1,2 verso atomi di C, O, N, e loro decorso stereochimico. Sintesi stereo- ed enantioselettive. Decorso stereochimico in reazioni di condensazione aldolica sotto controllo cinetico o termodinamico. Reazioni pericicliche.Reazioni di cicloaddizione di Diels-Alder, reazioni elettrocicliche e sigmatropiche. Reazioni di epossidazione, con ossidanti elettrofili oppure nucleofili. Epossidazione enantioselettiva di Sharpless e di Jacobsen-Katsuki. Induzione asimmetrica non lineare e amplificazione della chiralità. Origine della omochiralità in natura. Altre importanti reazioni organiche (e.g. click-chemistry). Catalizzatori eterogenei (e.g. zeoliti, clays) in sintesi organica e catalizzatori supportati. Reazioni di funzionalizzazione di superfici con complessi metallici anche chirali e biomolecole per reazioni enantioselettive e per riconoscimento molecolare. Funzionalizzazione di nano materiali. Principi fondamentali della Green Chemistry, con particolare attenzione alla catalisi eterogenea ed ai mezzi di reazione alternativi (anidride carbonica supercritica, acqua, liquidi ionici). Esempi di processi industriali a basso impatto ambientale. Introduzione alla relazione struttura-reattività: equazione di Hammett, significato dei parametri rho e sigma.
Programma esteso
Stereochimica organica: ripasso dei concetti di chiralità molecolare dovuta a centro, asse, piano di chiralità ed elicità e del concetto di atropoisomeria. Proprietà chiroottiche: polarimetria; dicroismo circolare e sue applicazioni in studi conformazionali e configurazionali. Studio di fenomeni dinamici mediante spettroscopia NMR. Analisi conformazionale mediante NMR: aspetti termodinamici e cinetici. Metodi per la determinazione dell’eccesso enantiomerico (cromatografici e NMR). conglomerati. Risoluzione di racemati, con esempi di applicazioni industriali. Reazioni stereoselettive e stereospecifiche. Reazioni di riarrangiamento concertato 1,2 verso atomi di C, O, N. Sintesi stereo- ed enantioselettive. Reazioni di condensazione aldolica. Reazioni di cicloaddizione. Reazioni di epossidazione. Epossidazione enantioselettiva di Sharpless e di Jacobsen-Katsuki. Induzione asimmetrica non lineare e amplificazione della chiralità. Origine della omochiralità in natura. Altre importanti reazioni organiche (e.g. click-chemistry). Catalizzatori eterogenei (e.g. zeoliti, clays) in sintesi organica. Catalizzatori supportati. Reazioni di funzionalizzazione di superfici con complessi metallici anche chirali e biomolecole per reazioni enantioselettive e per riconoscimento molecolare. Funzionalizzazione di (nano)materiali. Principi fondamentali della Green Chemistry, con particolare attenzione alla catalisi eterogenea ed ai mezzi di reazione alternativi. Esempi di processi industriali a basso impatto ambientale. Introduzione alle principali relazioni stuttura-reattività.
Bibliografia
- F. A. Carey, R. A. Sundberg “Advanced Organic Chemistry” Springer;
- E.L. Eliel, S.H. Wilen “Stereochemistry of Organic Compounds” J.Wiley & Sons;
- R.A. Sheldon,I.Arends, U. Hanefeld- “Green Chemistry and Catalysis”, Wiley-VCH; - D.E. De Vos , I.F.J. Vankelecom, P.A. Jacobs - “Chiral Catalyst Immobilization and Recycling”, Wiley-VCH
- E. V. Anslyn, D. A. Dougherty, "Modern Physical Organic Chemistry", University Science Book, Sausalito, California
• Nel corso delle lezioni verranno indicate gli estremi di letteratura di riferimento per i vari argomenti al fine di permettere approfondimenti ed incoraggiare a prendere visione della letteratura primaria.
Metodi didattici
Lezioni. I lucidi utilizzati nel corso delle lezioni sono a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly e verranno caricati con cadenza mensile. Per scaricare i files contenenti i lucidi è necessaria l'iscrizione al corso on line. Vengono dati i riferimenti di articoli di letteratura per approfondimenti.
Modalità verifica apprendimento
La prova orale consiste in una discussione degli argomenti trattati durante il corso.
In particolare verrà verificata l'acquisizione di un linguaggio stereochimico corretto, la comprensione dei meccanismi di reazione che portano a processi stereoselettivi ed enantioselettivi. Si verificherà la conoscenza delle reazioni concertate e degli approcci per funzionalizzare (nano)materiali solidi. Si discuteranno alcuni principi fondamentali per la realizzazione di un processo ‘green’
La prova orale è valutata con scala 0-30. Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa;
Si ricorda che l'iscrizione on line all'appello è OBBLIGATORIA .
Altre informazioni
Il docente è a disposizione dello studente per eventuali chiarimenti o spiegazioni degli argomenti trattati durante il corso.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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