Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire una discussione approfondita dell'impiego dei gruppi protettori, della trasformazione dei gruppi funzionali e dei più importanti metodi di sintesi di composti organici, inclusi quelli che impiegano composti organometallici.
Per quanto riguarda le conoscenze e la capacità di comprensione, ci si attende che al termine del corso lo studente sia in grado di:
• acquisire la conoscenza delle più moderne e avanzate strategie di sintesi organica. A tale scopo il corso si propone di fornire una discussione approfondita dei metodi sintetici che coinvolgono l'uso di reagenti organometallici nella sintesi del legame carbonio - carbonio, l’impiego dei gruppi protettori e l‘uso delle reazioni di ossidazione e riduzione per la trasformazione dei gruppi funzionali.
• reperire informazioni chimiche attraverso la consultazione di banche dati.
Per quanto riguarda le capacità di comprensione applicate, l’autonomia di giudizio, e le abilità comunicative, al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
• comprendere una problematica legata alla sua futura professione, di eseguire una valutazione critica e di proporre soluzioni specifiche;
• comunicare problematiche di tipo chimico/scientifico in forma scritta e verbale;
• sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su problematiche inerenti ai propri studi.
Prerequisiti
n/a
Contenuti dell'insegnamento
Metodi avanzati per la sintesi di composti organici; impiego di gruppi protettori nella sintesi organica; trasformazione di gruppi funzionali; uso di composti organometallici nella sintesi organica; reazioni palladio-catalizzate in sintesi organica; sintesi di doppi e tripli legami carbonio-carbonio; sintesi multi-step di composti organici.
Programma esteso
Gruppi protettori. Concetto di ortogonalità nei gruppi protettori. Protezione di alcoli e 1,2- e 1,3-dioli; protezione di composti carbonilici; protezione di ammine; protezione di tioli.
Trasformazione di gruppi funzionali. Reazioni di ossidazione e riduzione: panoramica, effetto degli eteroatomi sullo stato di ossidazione del carbonio; reazioni di ossidazione comuni e agenti ossidanti. Ossidazione di alcoli, dioli, aldeidi, chetoni, alcheni, alchini, carboni allilici e benzilici, ossidazione di chetoni α-carboni. Reazioni di riduzione comuni e agenti riducenti; idrogenazione catalitica; idruri e metalli come agenti riducenti.
Formazione di legami carbonio-carbonio tramite reagenti organometallici. Reagenti di Grignard, organolitio, organotitanio, organocerio, organorame, organozinco, organoboro, organosilicio e organooro.
Reazioni di formazione del legame carbonio-carbonio palladio catalizzate: compatibilità con i gruppi funzionali, reattività del gruppo uscente, selettività, effetti sterici e elettronici. Reagenti organolitio e organomagnesio (reazione di Kumada); reagenti organozinco (reazione di Negishi); reagenti organometallici a base di alluminio e zirconio; reagenti organostagno (reazione di Stille); reagenti organoboro (reazione di Suzuki); reagenti di organosilicio (reazione di Hiyama). Reazioni di Homocoupling; accoppiamento di enolati e fenossidi. Reazione di Buchwald-Hartwig e Ullmann. Attivazione del legame C-H (cenni). Introduzione e principi. Reazione di Fujiwara-Moritani. Accoppiamento di derivati biarilici. Reazioni di accoppiamento carbonilico: sintesi di chetoni e di derivati dell'acido carbossilico; carbonilazione di alcheni e alchini. La reazione di Heck: reazione di inserimento di alcheni e alchini su areni catalizzata da palladio.
Formazione di legami carbonio-carbonio insaturi. Formazione di doppi legami: reazioni delle ilidi del fosforo (reazione di Wittig) e dello zolfo. Eliminazione di Peterson. Allil silani come nucleofili. Formazione di tripli legami carbonio-carbonio.
Cenni di reazioni multi-step applicate alla sintesi di composti di interesse farmacologico.
Bibliografia
Dispense del docente, esempi di esercizi e casi oggetto dell'esame. Questi materiali sono pubblicati dall'inizio del corso sulla piattaforma Elly. Costituiscono il supporto principale per la preparazione dell'esame.
Testi adottati:
• George S. Zweifel, Michael H. Nantz, Peter Somfai – Modern Organic Synthesis, An Introduction 2nd Ed., Wiley, 2017, ISBN: 9781119086536
• Michael Smith – Organic Synthesis, 4th Ed., Academic Press, 2016, ISBN: 9780128007204
Metodi didattici
Il corso impiegherà lezioni frontali di 2 ore distribuite su due giorni per settimana.
Le lezioni saranno tenute in modalità mista, ovvero in presenza in aula e contemporaneamente in streaming mediante la piattaforma Teams. Le lezioni saranno anche registrate e messe a disposizione degli studenti su piattaforma Stream. Il collegamento a tale piattaforma digitale sarà garantito mediante apposito collegamento che gli studenti troveranno sul sito web del corso presente nella piattaforma digitale Elly dedicata alla didattica.
Modalità verifica apprendimento
La dimostrazione di una conoscenza di base dei contenuti del corso, valutata attraverso una prova scritta con 5 quesiti, che includa l'impiego dei gruppi protettori, di composti organometallici nella sintesi organica, nonché le principali nozioni di FGI, determina una valutazione dell’esame pari a 18-25/30. La capacità dello studente di affrontare la sintesi di composti organici mediante reazioni multistep e facendo uso dei metodi sintetici descritti nel corso, effettuata immediatamente dopo la prova scritta nella successiva prova orale e valutata attraverso la discussione di una tesina precedentemente assegnata dal docente, determina un punteggio pari a 26-28/30. Una discussione approfondita degli argomenti determina un voto pari a 29-30/30. Risposte del tutto esaurienti e approfondite fornite avendo fatto uso di un linguaggio rigoroso che evidenzi anche la capacità di porsi di fronte a problemi nuovi, insieme con l’individuazione di possibili problematiche e applicazioni determinano la valutazione con lode.
Altre informazioni
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