Ateneo - UPO

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
Il corso si propone di completare le conoscenze di chimica organica, la cui acquisizione è iniziata durante il primo anno della laurea triennale, esaminando classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche che non sono state trattate nel primo corso di base.
MODULO LABORATORIO:
Fornire alla/allo studentessa/studente la manualità di base della chimica organica sintetica.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
1) J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, "Chimica Organica"; PICCIN (ISBN 978-88-299-3233-7). 2) P.Y.Bruice, “Chimica Organica”, EdiSES; 3) B. Botta, “Chimica Organica”, Ed. Edi.Ermes, Milano (ISBN 9788870513271).
Approfondimenti: S. Warren, “Organic synthesis: the disconnection approach”, Wiley (ISBN 0471101613).
Eserciziari: 1) T.W. Solomons e altri, “La chimica organica attraverso gli esercizi”, Zanichelli 2) M.V. D’Auria, “Guida ragionata allo svolgimento di esercizi di chimica organica”, Loghia. Saranno messi a disposizione su DiR le slide del corso.
MODULO LABORATORIO:
Carey, Sundberg, "Advanced Organic Chemistry", Plenum Press ed.
Clayden e al. "Fondamenti di chimica organica" Zanichelli ed.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
Il Corso si integra con quello di Chimica Organica I, esaminando classi di reazioni, composti organici e strategie sintetiche che non sono state trattate in precedenza. Le/gli studentesse/studenti acquisiranno inoltre conoscenze sui principi fondamentali della sintesi organica e l’abilità di sviluppare semplici sequenze sintetiche di composti organici polifunzionali e di applicare i principi delle moderne strategie sintetiche: approcci per disconnessione, formazione di legami carboniocarbonio, organometallica, protezione/deprotezione di gruppi funzionali. La/lo studentessa/studente deve anche acquisire la capacità di comprendere e discutere criticamente il meccanismo delle reazioni e le metodologie usate. La/lo studentessa/studente dovrà dimostrare la capacità di apprendere e l’autonomia nel trarre conclusioni oltre alle abilità comunicative: la/lo studentessa/studente deve saper realizzare e comunicare i risultati di una breve ricerca bibliografica svolta in autonomia mediante l’uso delle banche dati e testi scientifici presenti in biblioteca di dipartimento ed esporla in maniera appropriata con la corretta terminologia.
MODULO LABORATORIO:
Comprensione e capacità di comprensione: conoscenza delle reazioni basilari della chimica organica sintetica e dei principi teorico-pratici dell’operatività in un laboratorio di chimica organica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper compilare con attenzione il quaderno di laboratorio; acquisire la manualità essenziale di laboratorio.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
Sono prerequisiti del corso le nozioni di base di chimica organica acquisite nel corso di Chimica Organica I. In particolare: nomenclatura dei composti organici e gruppi funzionali. Stereochimica e chiralità. Delocalizzazione elettronica. Acidità e basicità. Reazioni di addizione elettrofila ad alcheni, di sostituzione nucleofila ed eliminazione. Reazioni di sostituzione elettrofila e nucleofila aromatica. Reazioni di addizione al carbonile e reazioni di sostituzione nucleofila acilica.
MODULO LABORATORIO:
Aver superato l’esame di Chimica organica I e laboratorio.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
Sono previste lezioni frontali per 48 ore. Nelle lezioni in aula si privilegerà il confronto con le/gli studentesse/studenti sugli aspetti teorici in modo critico per far emergere eventuali preconoscenze sui temi trattati e sviluppare le abilità comunicative mediante l’utilizzo del lessico appropriato. Nel corso delle lezioni una parte è sempre dedicata alla risoluzione collegiale di esercizi opportunamente selezionati per applicare i concetti teorici appresi e stimolare mediante il confronto l’autonomia di giudizio. Saranno comunque forniti alle/agli studentesse/studenti tutti i file elettronici proiettati durante le lezioni.
MODULO LABORATORIO:
Il corso prevede un certo numero di esercitazioni di laboratorio, generalmente condotte a gruppi di due. All’inizio di ogni turno di laboratorio, il docente fornisce un foglio che riporta la traccia del lavoro sperimentale da eseguire per quella determinata reazione. Le informazioni sono volutamente mantenute ad un livello essenziale, lasciando alle/agli studentesse/studenti il compito di comprendere il meccanismo ed i prodotti della reazione stessa (comprensione condotta anche e soprattutto collettivamente). Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: una/uno studentessa/studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione da eseguire, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, in accordo con quanto appreso nel corso di Chimica organica 1 e 2. Il docente fornisce poi tutte le spiegazioni necessarie. In un altro momento le/gli studentesse/studenti sono chiamati ad esporre l’andamento della reazione del giorno precedente, in particolare i problemi riscontrati ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. Per quanto riguarda il caso studio, questo si compone di una ricerca bibliografica sulla storia di una importante reazione della sintesi organica. Alle/agli studentesse/studenti viene spiegato quale sia il modo corretto di condurre tale ricerca, cercando cioè di mettere in risalto la novità della reazione rispetto alle conoscenze precedenti, oltre che i limiti e l’applicabilità del nuovo modello di sintesi.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
Sono inoltre previste 14 ore extra di esercitazioni come didattica integrativa in cui saranno svolti dal docente esercizi orientati da un lato a favorire la comprensione e l'assimilazione degli argomenti trattati nelle lezioni teoriche, e dall'altro a guidare le/gli studentesse/studenti nella preparazione dell'esame.
L’apprendimento in itinere è monitorato mediante la risoluzione di esercizi di sintesi organica svolti in classe singolarmente o collegialmente in modo da stimolare la preparazione e testare i progressi effettuati. Al termine del corso è svolta una prova d'esame scritta con esercizi che coprono tutto il programma svolto poi corretta e commentata con il docente.
MODULO LABORATORIO:
Il controllo dell’apprendimento viene verificato all’inizio di ogni seduta di laboratorio: una/uno studentessa/studente a turno viene chiamato alla lavagna e gli viene chiesto di esporre in dettaglio la reazione del giorno precedente, evidenziando i perché di ogni passaggio, il meccanismo, ed i risultati ottenuti, se aderenti o diversi da quelli attesi. La discussione è collettiva: le/gli altre/i studentesse/studenti sono tenuti ad intervenire nella spiegazione e soprattutto nell’analisi del risultato finale.
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
L’esame scritto consta di 10 esercizi sulla reattività che coprono tutto il programma svolto suddivisi in quattro tipologie: 1) individuare i prodotti conoscendo i reagenti; 2) individuare i reagenti in una sequenza sintetica; 3) formulare il meccanismo di una reazione; 4) analisi retrosintetica di una breve sintesi. All'interno di questi 10 esercizi i primi 3 hanno punteggio 1, i seguenti 4 punteggio 3 e i restanti 3 punteggio 5.
Segue il colloquio orale, se si supera con esito positivo la prova scritta, atto a confermare le conoscenze acquisite alla/allo studentessa/studente, l’autonomia di giudizio e l’abilità di comunicare in maniera efficace e con la corretta terminologia. La sufficienza viene raggiunta dimostrando di aver acquisito le basi teoriche fondamentali e di saperle applicare alla soluzione di problemi di sintesi più semplici (punti 1 e 2) e di avere un lessico appropriato. L’eccellenza può essere conseguita dimostrando spiccate doti nel conoscere i meccanismi di reazione e nel risolvere problemi di sintesi complessi (punto 3 e 4).
MODULO LABORATORIO:
Alla fine del corso, le/gli studentesse/studenti dovranno portare il quaderno di laboratorio, debitamente compilato, esperienza per esperienza. La valutazione consisterà in almeno tre domande aperte sulle reazioni effettuate in laboratorio, in modo da valutare le capacità comunicative, le conoscenze teorico-pratiche e l’autonomia di giudizio nel motivare le scelte operate. Sarà parte integrante della valutazione l’esposizione della ricerca bibliografica su un caso studio proposto, al fine di valutare sia le capacità comunicative, che la capacità di apprendere in autonomia.
Il voto finale verrà formulato in modo collegiale a partire dalla media pesata dei voti del corso teorico e di laboratorio, tenuto conto della capacità di dimostrare da parte della/lo studentessa/studente di aver assimilato i concetti dei due moduli ed essere in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
1) ORBITALI MOLECOLARI, CHEMO- e REGIOSELETTIVITA’ – GRUPPI PROTETTORI
Introduzione al corso. Orbitali molecolari applicati alla reattività delle molecole organiche. HOMO e LUMO. Chemoselettività in reazioni di riduzione ed ossidazione. Uso di borano, DIBAL; reazione di idrogenolisi; riduzioni con metallo disciolto; riduzione di Birch. Ossidazioni con il periodinano Dess Martin; ossidazione di Swern; ossidazione di alcoli allilici e benzilici. Controllo cinetico e termodinamico delle reazioni. Reazioni intramolecolari. Eliminazione E1cB. Chemoselettività di dianioni. Gruppi protettori di ammine, acidi carbossilici, alcoli e carbonili. Ortogonalità dei gruppi protettori. Reazioni di formazione e deprotezione.
2) ENOLI, ENOLATI, ADDIZIONI CONIUGATE e CONDENSAZIONI
Enoli ed enolati. Enolati di composti carbonilici e di derivati di acidi carbossilici. Aza-enolati. Reattività ione enolato e alfa-alogenazione. Natura della base e regioselettività nella formazione di ioni enolato. Enol eteri e silil enol eteri. Alchilazione di enolati. Alchilazione di aldeidi usando enammine. Alchilazione di aldeidi tramite enammine e azaenolati. Alchilazione di composti beta-dicarbonilici e decarbossilazione. Controllo cinetico e termodinamico nella formazione e alchilazione di enolati. Composti alfa-beta-insaturi: addizione di Michael e addizione diretta. Orbitali molecolari e reattività. Fattori che influenzano la reazione di Michael. Nucleofili hard e soft. Reazione di sostituzione coniugata. Accettori di Michael e donatori di Michael. Enolati da composti dicarbonilici come donatori. Enoli, enammine, silil enol eteri e nitrocomposti come donatori di Michael. Reazioni di Darsen e Henry.
Condensazione aldolica incrociata: utilizzo di equivalenti enolici (litio enolati, silil enol eteri, aza-enolati). Reazioni di Cannizzaro, di Mannich, di Knoevenagel, di Reformatski. Reazione aldoliche intramolecolari e anellazione di Robinson. Condensazione di Claisen diretta e incrociata. Esteri reattivi non enolizzabili. Acilazione. Condensazione di Dieckmann.
3) REAGENTI CON FOSFORO, ZOLFO, SILICIO
Reazione di Wittig. Ilidi di fosfonio. Stereoselettività. Utilizzo delle ilidi di fosfonio o alchilfosfonati come equivalenti enolici in reazioni di condensazione. Ilidi di solfonio e solfossonio.
Reazioni di olefinazione di Peterson e Julia. Stereoselettività E/Z.
Lo zolfo e i suoi composti (struttura e reattività). Stabilizzazione di carbanioni. Tioacetali. Ditiani e loro utilizzo come acilanioni equivalenti. Idrolisi e desolforazione dei ditiani. Anioni solfinato e dei solfoni. Stabilizzazione di carbocationi adiacenti allo zolfo e partecipazione in beta dello zolfo. Addizione nulcleofila di bisolfito.
4) REAZIONI di CICLOADDIZIONE e CARBENI
Reazione di Diels Alder. Dieni e Dienofili. Stereochimica delle reazioni di Diels Alder. Regola Endo. Prodotto cinetico e termodinamico della reazione di Diels Alder. Approccio con gli orbitali molecolari. Influenza di solvente e catalisi con acidi di Lewis. Reazioni intramolecolari. Regioselettività nelle reazioni di Diels Alder. Reazione di Diels Alder a domanda elettronica inversa. Reazioni Alder-ene e carbonil-ene. Cicloaddizioni [2+2] per via fotochimica.
Diazometano. Carbeni: struttura, preparazione e reattività. Sintesi di ciclopropani. Reazione di Simmons Smith. Inserzione di carbeni in legami C-H e O(N)-H.
Reazione di metatesi di alcheni. Ring closing metathesis. Catalizzatori ed esempi.
5) REAGENTI ORGANOMETALLICI E REAZIONI DI CROSS-COUPLING
Introduzione alla chimica organometallica. Sintesi di reattivi organometallici tramite addizione ossidativa, transmetallazione e scambio metallo-alogeno. Sintesi di reattivi organometallici tramite deprotonazione di alchini o ciclopentadiene. Preparazione e reattività del benzino. Uso di reattivi organometallici in reazioni SN2, epossidi e con carbonili. Dialchilcuprati e loro reattività.
Regola dei 18 elettroni e tipi di leganti. Apticità. Conteggio degli elettroni in un complesso organometallico. Addizione ossidativa. Eliminazione riduttiva. Inserzione di legante/migratoria. Carbonilazione. Beta eliminazione. Il palladio, reattività e complessi di Pd(0) e Pd(II). Riduzione in situ di Pd(II) a Pd(0).
Reazione di Heck. Ciclo catalitico. Regioselettività e stereochimica delle reazioni di Heck. Reazioni di cross-coupling. Ciclo catalitico generico. Reazione di Stille. Reazione di Suzuki. Ciclo catalitico e attivazione del boro. Esempi per formazione biarili, dieni e arilalcheni. Reazione di Negishi. Reazione di Sonogashira.
Sostituzione nucleofila su sistemi allilici e regioselettività. Attivazione di sistemi allilici con Pd(0). Reazioni con vinil-epossidi e allil-carbonati. Reazione di Buchwald e Hartwig. Attacco nucleofilo ad alcheni mediato da Pd(II). Ossidazione di Wacker.
6) RETROSINTESI
Approccio retrosintetico. Definizioni ed esempi di sintoni e reagenti. Analisi retrosintetica di derivati aromatici usando sostituzioni elettrofile e nucleofile. Analisi retrosintetica con esempi: disconnessioni C-C 1,1; 1,2; 1,3; disconnessione alfa-beta; disconnessione di Mannich e di Claisen. Disconnessione 1,5. Reattività "naturale" e umpolung. Composti difunzionali 1,2. Strategie per composti difunzionali 1,4. Elenco di sintoni più comuni.
MODULO LABORATORIO:
Condensazione aldolica: studio dell’autocondensazione di un metilchetone, in condizioni acide o basiche; condensazione incrociata tra un chetone ed un’aldeide non enolizzabile, in condizioni basiche. Addizioni al carbonile: preparazione di un reattivo di Grignard e sua addizione ad un chetone; preparazione di un sale di fosfonio, formazione dell’ilide corrispondente, e sua addizione ad una aldeide (reaz. di Wittig). Sostituzione elettrofila aromatica: sintesi del crategone. Reazioni di eliminazione (E1): formazione di un’alchene a partire da un alcol terziario. Consultazione delle banche dati specializzate e approccio alla soluzione di un caso studio. Compilazione del quaderno di laboratorio.

MODULO CHIMICA ORGANICA II:
Conoscenza e capacità di comprensione: 1) conoscere in modo approfondito le relazioni-struttura-reattività nei composti organici polifunzionali 2) conoscere i principi che guidano le reazioni organiche e che permettono di interpretarne i meccanismi.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: 1) saper descrivere i meccanismi di reazione in molecole organiche polifunzionali 2) saper classificare le trasformazioni organiche sulla base delle interazioni tra i diversi gruppi funzionali presenti in una molecola organica 3) saper descrivere la progettazione di una semplice sequenza sintetica.
Autonomia di giudizio: 1) proporre delle strategie sintetiche con particolare riguardo alla protezione-deprotezione dei gruppi funzionali; 2) saper affrontare agevolmente un’analisi retrosintetica semplice.
Abilità comunicative: 1) essere in grado di descrivere chiaramente l’uso delle varie nozioni apprese nel corso con linguaggio scientifico appropriato. 2) saper esporre in maniera chiara e con linguaggio appropriato i meccanismi di reazione.
Capacità di apprendimento: 1) dimostrare di essere capace di reperire e applicare nuove informazioni necessarie per progettare la sintesi di molecole organiche sia in modo diretto che via retrosintesi.
MODULO LABORATORIO:
1. Conoscenza e capacità di comprensione:
la conoscenza e comprensione delle reazioni basilari della chimica organica sintetica è ritenuta risultato essenziale di questo corso. Inoltre si richiede la conoscenza dei principi teorico-pratici della operatività in un laboratorio di chimica organica.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
la/lo studentessa/studente dovrà non solo dimostrare di conoscere teoricamente gli argomenti di cui sopra, ma anche e soprattutto di saperli applicare alla pratica di laboratorio. Quindi ci si aspetta che la/lo studentessa/studente sappia operare correttamente in un laboratorio di chimica organica, almeno per quanto riguarda la manualità fondamentale. Inoltre si richiede la capacità di compilare debitamente il quaderno di laboratorio.
3. abilità comunicative: saper esporre correttamente il caso studio (cioè la ricerca bibliografica), in particolare dimostrando di possedere un linguaggio scientifico appropriato. Saper compilare in modo chiaro e conciso il quaderno di laboratorio. Utilizzare una terminologia appropriata.
4. autonomia di giudizio: l’autonomia di giudizio è valutata rispetto alla capacità di confronto tra strategie di sintesi apparentemente equivalenti.
5. Capacità di apprendere: la capacità di apprendere è valutata come la capacità di affrontare in modo autonomo la ricerca bibliografica (caso studio).