Obiettivi formativi
Acquisire conoscenze di base volte a comprendere l'impostazione teorica e la conseguente realizzazione sperimentale di ricerche volte alla sintesi di nuovi recettori molecolari, allo studio dell'efficienza e selettività nella complessazione di specie molecolari ed alla realizzazione di 'devices' che sfruttino le interazioni deboli intermolecolari.
Prerequisiti
Per poter seguire con profitto il corso è fondamentale avere solidi basi di Chimica Generale, Chimica Fisica e Chimica Organica.
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione alla Chimica Supramolecolare. Il riconoscimento molecolare. Forze intermolecolari. Metodi per la determinazione delle stechiometrie dei complessi e delle costanti di complessazione (NMR, UV, Fluorescenza, Calorimetria, Potenziometria, ...). Percentuali di estrazione e coefficienti di distribuzione. Metodologie per la sintesi dei composti macrociclici (crown e aza-crown, calixareni, resorcinareni, ciclodestrine). Modificazioni sintetiche di macrocicli. Eteri corona, criptandi e ciclofani nella complessazione cationica: metodi di sintesi e di studio dei complessi. Applicazioni nel campo dell'imaging (MRI, Sonde luminescenti, radiolabeling), dei composti radioterapici, della disintossicazione da metalli e del trattamento di rifiuti radioattivi. Complessazione di molecole neutre con eteri corona, ciclodestrine e ciclofani: studio dei complessi-parametri termodinamici e cinetici, effetto della struttura del ''guest'' e del solvente. Complessazione anionica. Self-assembly. Catalisi Supramolecolare. Cavitandi da ciclotriveratrilene e da resorcina e loro utilizzo nel riconoscimento molecolare. Calix[n]areni come piattaforme molecolari per la sintesi di recettori per cationi, anioni e molecole neutre. Discussione di esempi applicativi del riconoscimento molecolare: elettrodi iono selettivi (ISE), membrane ionoselettive, cromoionofori, sensori piezoelettrici e di fluorescenza.
Programma esteso
I vari aspetti della Chimica Supramolecolare. Il riconoscimento molecolare. Forze intermolecolari. Metodi per la determinazione delle stechiometrie dei complessi e delle costanti di complessazione (NMR, UV, Fluorescenza, Calorimetria, Potenziometria, ...). Percentuali di estrazione e coefficienti di distribuzione. Metodologie per la sintesi dei composti macrociclici (crown e aza-crown, calixareni, resorcinareni, ciclodestrine). Modificazioni sintetiche di macrocicli. Eteri corona, criptandi e ciclofani nella complessazione cationica: metodi di sintesi e di studio dei complessi (Ka - variazioni di energia libera di Gibbs, entalpia e entropia). Applicazioni nel campo dell'imaging (MRI, Sonde luminescenti, radiolabeling), dei composti radioterapici, della disintossicazione da metalli e del trattamento di rifiuti radioattivi. Complessazione di molecole neutre con eteri corona, ciclodestrine e ciclofani: studio dei complessi-parametri termodinamici e cinetici, effetto della struttura del "guest" e del solvente. Complessazione anionica. Self-assembly. Catalisi Supramolecolare. Cavitandi da ciclotriveratrilene e da resorcina e loro utilizzo nel riconoscimento molecolare. Calix[n]areni come piattaforme molecolari per la sintesi di recettori per cationi, anioni e molecole neutre. Discussione di esempi applicativi del riconoscimento molecolare: elettrodi iono selettivi (ISE), membrane ionoselettive, cromoionofori, sensori piezoelettrici e di fluorescenza. Catalisi Supramolecolare. Chimica supramolecolare bioorganica
Bibliografia
Testo di base minimale
Supramolecular Chemistry, P.D. Beer, P. A. Gale, D.K. Smith, Oxford University Primers, OUP, 1999.
Lo studente potrà approfondire gli argomenti trattati nelle seguenti monografie:
Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives. J.-M. Lehn, VCH Ed., Weinheim, 1985.
Aspects de la Chimie des Composes Macrocycliques. B. Dietrich, P. Viout, J.-M. Lehn, InterEdition/Editions du CNRS, Paris, 1991.
Comprehensive Supramolecular Chemistry. Executive editors Jerry L. Atwood...[et al.] ; chairman of the editorial board Jean Marie Lehn. - [Oxford] : Pergamon, 1996. - 11v.
Calixarenes Revisited. C.D. Gutsche, J.F. Stoddart Ed., Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1998.
Container molecules and their guests. D.J. Cram and J.M. Cram. - London : Royal Society of Chemistry, 1994.
Crown ethers and cryptands. G.W. Gokel. - London : Royal Society of Chemistry, 1991.
Cyclophanes. F. Diederich. - London : Royal Society of Chemistry, 1991
Metodi didattici
La valutazione (solo prova orale) terrà conto sia della parte monografica del corso sia dell'esposizione di un articolo di letteratura su un argomento specifico della chimica supramolecolare.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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