Ateneo - UPO

studio frontale delle principali reazioni non ioniche, con accenni allo sviluppo di processo ed ai gruppi protettori. Dal punto di vista pratico verranno introdotte le principali norme di sicurezza di un laboratorio di sintesi organica e le principali tecniche laboratoriali. Introduzione alla caratterizzazione dei prodotti finali

Clayden, J et al.. Organic Chemistry, Oxford University Press, 2012.
Norman, Coxon. Sintesi Organica, Piccin, 1999.
La chimica organica in laboratorio - Tomo I - M. d’Ischia - Piccin
Chimica organica sperimentale - R.M. Roberts - Zanichelli
Vogel’s textbook of practical organic chemistry - A. I. Vogel – Longman
Practical process research and development - N. G. Anderson – Academic Press

Fornire allo studente strumenti di capacità critica per affrontare molecole e meccanismi di reazione complessi.
Introduzione alle principali tecniche laboratoriali in modo da preparare lo studente all'essere autonomo in un laboratorio in modo che sappia affrontare e risolvere in totale sicurezza i problemi che si troverà ad affrontare

Metodi Fisici in Chimica Organica: Conoscenza delle più importanti tecniche spettroscopiche (principalmente IR e NMR) per la determinazione e caratterizzazione di molecole organiche. L'elaborazione dei dati ottenuti consente di intervenire nella sintesi ed analisi delle sostanze organiche considerate.

Lezioni frontali per il modulo di chimica organica avanzata. Per il modulo di PESF Il corso consiste in tre parti.
La prima parte riguarda una serie di lezioni frontali incentrate sulla sicurezza e sulle principali tecniche di sintesi in un laboratorio di sintesi organica. Al termine di questa parte, vengono fornite agli studenti delle procedure di reazioni da articoli scientifici, che vengono tradotte ed analizzate alla lavagna.
La seconda parte consiste nel laboratorio, dove gli studenti metteranno in pratica una serie di reazioni.
La terza parte di lezioni frontali riguarda la ricerca delle informazioni nella letteratura scientifica, alcune tecniche di sintesi non convenzionali e la sintesi industriale. Una di queste lezioni viene svolta in aula informatica dove gli studenti hanno l'opportunità di ricercare informazioni nella letteratura scientifica attraverso l'uso di banche dati, motori di ricerca e sci-finder.
Le lezioni frontali sono tenute con il supporto di slide power point che vengono fornite agli studenti all’inizio del corso.
Ogni anno vengono proposti anche dei seminari facoltativi tenuti da relatori esterni.

Materiale di supporto al corso verrà inserito nella piattaforma DIR

Per il modulo di chimica organica avanzata Test scritto con presentazione orale su una argomento a scelta dello studente.
Per il modulo di PESF L’accesso al laboratorio è preceduto da una prima prova con 28 domande. 22 domande riguardano gli argomenti trattati nelle lezioni propedeutiche al laboratorio. Lo studente deve infatti dimostrare di conoscere i presupposti per lavorare in sicurezza, nonché le tecniche base che utilizzerà in laboratorio. 6 domande riguardano invece la risoluzione di esercizi e di domande relative ad una procedura sintetica in inglese presa dalla letteratura scientifica. Per poter conseguire la sufficienza lo studente deve rispondere ad almeno 16 domande in maniera corretta.Durante lo svolgimento del laboratorio lo studente viene valutato durante i vari esperimenti in base all'impegno e ai risultati ottenuti.
Una seconda prova di 5 domande riguarda invece gli argomenti trattati successivamente al laboratorio, quali la ricerca delle informazioni nella letteratura scientifica, le tecniche di sintesi non convenzionali e la sintesi nell'industria. Per conseguire la sufficienza lo studente deve rispondere ad almeno 3 domande su 5 in maniera corretta.
Il voto finale terrà conto di entrambe le prove scritte e dell’attività svolta in laboratorio.

1.Reazioni mediate da metalli di transizione.
1. Regola dei 18 elettroni, classificazione dei leganti e natura del legame coordinativo
2. Reazioni mediate da metalli di transizione. Meccanismi generali
3. Idroformilazione e metatesi
4. Reazioni di coupling e reazioni di Heck
5. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi
6. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi
7. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi
8. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi

2.Reazioni pericicliche
1.Introduzione generale e regole di selezione
2. Reazioni di cicloaddizione e relazioni struttura-reattività di sintesi dienica
3. Cicloaddizioni 1,3-dipolari
4. Reazioni elettrocicliche
5. Reazioni sigmatropiche
6. Applicazioni a sintesi industriali (vitamina D, citrale)
7. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi
8. Esercizi di applicazione e soluzione di problemi

3.Carboidrati
1.Rappresentazione e formazione di semiacetali
2.Effetto anomerico e iperconiugazione
3. Reazioni di protezione
4. Reazioni di glicosidazione
5. Reazioni di ossido-riduzione
6. Applicazioni a sintesi industriali (sintesi Reichstein di acido ascorbico)
7. Sintesi di olionucleotidi in fase solida
8. Esercizi e applicazioni

4.Amminoacidi e peptidi
1. Proprietà acido-base degli amminoacidi proteinogenici e loro sintesi generali
2. Sintesi asimmetriche di amminoacidi
3. Sintesi peptidica in soluzione
4. Sintesi peptidica allo stato solido e cenni di chimica dei polimeri
5. Reazioni di polimerizzazione
6. Applicazioni a sintesi industriali (Sintesi Monsanto della L-DOPA)
7. Esercizi e applicazioni
8. Esercizi e applicazioni

5. Metaboliti secondari
1. Isoprenoidi e carbocationi non classici
2. Applicazioni a sintesi industriali (carotenoids)
3. Applicazioni a sintesi industriali (sintesi di steroidi)
4. Alcaloidi
5. Reazioni multicomponente (Mannich, Ugi, Passerini)
6. Utilizzo di alcaloidi in sintesi organica. Diidrossilazione asimmetrica
7. Chinoni
8. Esercizi e applicazioni

6a. Effetti stereoelettronici
1. Introduzione generale
2. Applicazione a effetti conformazionali
3. Applicazione a effetti configurazionali
4. Applicazione a reattività

6b. Fotochimica organica
1. Aspetti generali
2. Utilizzo sintetico
3. Fotocicloaddizioni e loro rilevanza biologica
4. Esercizi e applicazioni

7. Meccanismi biologici
1. Reazione benzoinica e vitamina B1
2. Vitamina K
3. Reazioni di trasferimento elettronico
4. Reazioni diotopiche e vitamina B12
5. Reazioni redox e semi-legami
6. Esercizi e applicazioni
7. Esercizi e applicazioni
8. Esercizi e applicazioni

8.gruppi protettori dei principali gruppi funzionali

Il significato della sintesi organica.
Sicurezza in un laboratorio chimico. Regole di sicurezza. Simboli. Frasi R e S, H e P. Contatto con sostanze chimiche per ingestione, inalazione, assorbimento cutaneo. Come comportarsi in caso di avvelenamento. Sostanze tossiche, cancerogene, infiammabili, esplosive. Come smaltire i reagenti chimici. Rischi fisici.
Apparecchiature. Vetreria e dotazione non in vetro.
Il solvente. Influenza del solvente nelle reazioni. Purificazione ed essiccamento dei solventi.
I reagenti. Purificazione. Misura.
Lavorare in ambiente anidro.
Tecniche varie. Scaldare e raffreddare le reazioni. Reazioni in presenza di gas. Spostare l’equilibrio di reazione. Idrogenazione catalitica. Reazioni con ammoniaca liquida.
Monitorare una reazione. Thin layer cromatography (TLC).
Lavorare le reazioni. Il quenching. L’estrazione. Esempi di flussi di purificazione. Pre-anidrificazione e anidrificazione. Filtrazione. Evaporazione del solvente.
Purificazione del prodotto. Colonna cromatografica. Distillazione semplice, frazionata, sottovuoto, in corrente di vapore. Cristallizzazione. Sublimazione.
Caratterizzazione del prodotto.
Il quaderno di laboratorio.
Esempi di procedure: come fare i calcoli e scegliere la corretta apparecchiatura
La ricerca delle informazioni. Fonti primarie e secondarie.
Tecniche di sintesi non convenzionali. Green chemistry. Catalisi per trasferimento di fase. Microonde. Biocatalisi. Flow chemistry. Elettrochimica. Fotochimica.
La sintesi nell’industria. Caratteristiche di una via sintetica industriale. Lo sviluppo di processo: la sintesi in laboratorio, lo scale up, l’impianto pilota, la produzione. Esecuzione della reazione, work up e purificazione nell’industria.

Capacità di affrontare la chimica e la sintesi di molecole complesse applicando moderni concetti meccanicistici. Lo studente al termine del corso sarà in grado di: ricercare una reazione chimica nella letteratura scientifica; leggere e comprendere la procedura sperimentale; impostare i calcoli per l'allestimento della reazione organica; allestire la reazione lavorando in sicurezza, scegliendo la giusta apparecchiatura/vetreria ed utilizzando le tecniche più appropriate (delle quali conoscerà i principi di funzionamento); monitorare la reazione; isolare il prodotto e purificarlo. Avrà, inoltre, appreso le differenze tra una sintesi in piccola scala ed una in larga scala.