Farmacia

LUIGI SCIPIONE

Il corso si prefigge come obiettivo quello di fornire allo studente le conoscenze necessarie alla
scelta di un corretto percorso analitico per l'identificazione di composti di interesse farmaceutico
mediante l'utilizzo di metodi chimici e spettroscopici.
In particolare, rispetto a quanto indicato dai descrittori di Dublino, al termine del percorso
formativo, gli studenti dovranno possedere:
1) Le conoscenze degli aspetti teorici delle principali tecniche di separazione e purificazione
dei composti organici, delle tecniche di determinazione delle grandezze molecolari
necessarie per la loro caratterizzazione chimico-fisica e le opportune conoscenze per la
caratterizzazione strutturale chimica e spettroscopica di composti organici. Queste
conoscenze vengono acquisite attraverso lezioni frontali in aula e attraverso la visione di
video esplicativi.
2) La capacità di applicare praticamente le conoscenze teoriche acquisite attraverso
esercitazioni pratiche di laboratorio a posto singolo in cui lo studente applica le tecniche di
separazione e di purificazione dei composti di interesse farmaceutico e procede al loro
riconoscimento mediante analisi strutturale e molecolare. Allo studente vengono inoltre
proposti esercizi in aula per la risoluzione di problemi di analisi spettroscopica atti al
riconoscimento di composti organici. Le esercitazioni in aula vengono svolte in piccoli
gruppi.
3) Autonomia nella valutazione dei risultati ottenuti. Al termine delle esercitazioni pratiche di
laboratorio, lo studente sarà in grado di applicare il corretto percorso analitico per
l’identificazione, di analizzare i dati ottenuti e trarre le conclusioni in modo autonomo ed
indipendente attraverso l’analisi incognita di sostanze inscritte in Farmacopea.
4) Capacità di comunicare in modo corretto e chiaro le informazioni riguardanti ciò che è stato
oggetto delle analisi chimiche e spettroscopiche svolte. Questo aspetto viene valutato sia
durante i lavori di gruppo che in sede d’esame.
5) Migliore capacità di apprendimento riguardo ai temi affrontati durante il corso, tanto da
affrontare al meglio sia i corsi degli anni successivi e che la preparazione della tesi di
Laurea, sia compilativa che sperimentale.

Al termine del processo d'apprendimento lo studente possiederà le conoscenze teoriche delle principali tecniche di separazione, purificazione e identificazione dei composti organici e sarà in grado di applicare in modo logico tali conoscenze per definire ed applicare un corretto processo analitico per la purificazione ed identificazione di sostanze inscritte in Farmacopea.

Per affrontare i contenuti previsti dall’insegnamento, è importante che lo studente, all’inizio del corso, abbia acquisito delle precedenti conoscenze. In particolare:
- sono indispensabili le conoscenze della chimica generale ed inorganica che permettono una più rapida ed efficace comprensione delle basi teoriche delle tecniche di separazione e purificazione e caratterizzazione chimico-fisica dei composti organici;
- sono indispensabili le conoscenze della chimica organica che permettono un rapido ed efficace apprendimento dei procedimenti di analisi strutturale chimica e spettroscopica;
- sono molto importanti le conoscenze di fisica che aiutano nella comprensione dei fenomeni alla base delle tecniche analitiche spettroscopiche.

IIl corso ha come obiettivo quello di fornire allo studente la capacità di purificare ed identificare composti di interesse farmaceutico mediante l'utilizzo di metodi chimici e spettroscopici. A questo scopo il programma del corso prevede lezioni teoriche in aula, esercitazioni didattiche in aula, con coinvolgimento degli studenti, ed esercitazioni individuali di laboratorio.
Programma del corso:
1. Elementi di sicurezza nel laboratorio chimico. (1 ore)
2. Illustrazione dei contenuti della FU e di alcune monografie. (1ore)
3. Metodi di separazione e purificazione (10 ore)
a. Estrazione con solvente ed effetto del pH; estrazione solido-liquido, estrazione liquido-liquido, estrattori in continuo; estrazione solido-liquido Soxhlet
b. Separazione di una miscela di composti mediante estrazione liquido-liquido.
c. Cromatografia: introduzione, classificazione dei metodi cromatografici, fasi stazionarie solide, liquide e chimicamente legate più frequentemente utilizzate; meccanismi di smistamento cromatografico (ripartizione, adsorbimento, scambio ionico, esclusione sterica, cromatografia di affinità). Cromatografia piana su carta e TLC. cromatografia su colonna.
d. Distillazione: diagrammi isobari e isotermi di miscele binarie ideali, distillazione semplice a pressione ordinaria e a pressione ridotta, distillazione frazionata di miscele ideali e reali. Azeotropismo omogeneo ed eterogeneo. Distillazione azeotropica. Distillazione in corrente di vapore.
e. Cristallizzazione: scelta del solvente, esecuzione, separazione dei cristalli.
f. Sublimazione.
4. Analisi molecolare (8 ore)
a. Punto di fusione: aspetti teorici e pratici, effetto delle impurezze, esecuzione della determinazione.
b. Punto di ebollizione e tensione di vapore: determinazione del punto di ebollizione col metodo del capillare e per distillazione, a pressione ordinaria e a pressione ridotta. Influenza delle impurezze sul punto di ebollizione.
c. Determinazione dell’indice di rifrazione, rifrattometro di Abbe.
d. Determinazione della densità assoluta e relativa. Picnometro e bilancia di Mohr-Westphal.
e. Polarimetria.
5. Analisi Strutturale (14 ore)
a. Esami preliminari: valutazione della solubilità, fattori che la influenzano, caratteristiche dei solventi, effetto del pH. Solubilità delle sostanze in soluzioni di acidi e basi.
b. Esame organolettico.
c. Comportamento alla calcinazione.
d. Analisi qualitativa degli elementi, Saggio di Lassaigne ricerca di N, S, ricerca di alogenuri.
e. Saggi di riconoscimento di carattere generale per la ricerca dell’anello aromatico e delle insaturazioni.
f. Riconoscimento di acidi carbossilici: proprietà fisiche, solubilità, acidità, saggi di riconoscimento.
g. Riconoscimento degli esteri: proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento. Idrolisi degli esteri e smistamento dei prodotti d’idrolisi.
h. Riconoscimento dei lattoni: proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento.
i. Riconoscimento delle ammidi: proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento delle ammidi primarie. Idrolisi acida o basica delle ammidi secondarie e terziarie e separazione dei prodotti d’idrolisi.
j. Riconoscimento dei nitrili: proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento.
k. Riconoscimento delle ammine: proprietà fisiche, solubilità, basicità, saggi di riconoscimento. Smistamento di miscele di ammine: metodo di Hinsberg, metodo dell’anidride 3-nitroftalica.
l. Amminoacidi: proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento.
m. Riconoscimento di aldeidi e chetoni: caratteri fisici, solubilità, reattività del carbonile, saggi di riconoscimento.
n. Riconoscimento dei carboidrati: caratteri fisici, solubilità, saggi di riconoscimento, saggi FU.
o. Riconoscimento degli alcoli, caratteri fisici, solubilità, saggi di riconoscimento.
p. Riconoscimento di fenoli ed eteri: proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento.
q. Riconoscimento di sostanze alogenate: alogeno idrati delle basi organiche, alogenuri acilici, alogenuri alchilici e arilici (proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento).
r. Riconoscimento di sostanze solforate: solfati delle basi organiche, acidi solfonici, tioli e tiofenoli, tioeteri, disolfuri (proprietà fisiche, solubilità, saggi di riconoscimento).
6. Analisi spettroscopica (14 ore)
a. Spettrofotometria nel visibile-UV: transizioni elettroniche coinvolte, legge di Lambert-Beer. Strumentazione: sorgenti, monocromatori a filtro, monocromatori a prisma, monocromatori a reticolo, comparto campione, rivelatori a fototubi e a fotomoltiplicatori. Strumenti a singolo e a doppio raggio. Fattori che influenzano la posizione del massimo d’assorbimento e l’intensità. Utilizzo della spettroscopia nel visibile-UV nell’analisi qualitativa e quantitativa. Regole empiriche per il calcolo della  massima dei dieni coniugati e degli enoni. Assorbimento di idrocarburi aromatici. Influenza del solvente e del pH di soluzioni acquose nello spettro UV di fenoli e ammine aromatiche. Spettroscopia in derivata.
b. Spettroscopia d’assorbimento IR: generalità, modello meccanico e quanto-meccanico di una molecola biatomica. Moti vibrazionali di molecole pluriatomiche lineari e non lineari. Numero di bande IR teoriche e reali. Fattori che l’influenzano la frequenza di risonanza IR. Spettrofotometri IR a dispersione e ad interferenza. Interferometro di Michelson. Vantaggi degli FT-IR rispetto agli strumenti a dispersione. Preparazione del campione. Interpretazione di spettri IR. Intensità e forma di una banda. Bande caratteristiche dei principali gruppi funzionali; lettura di alcuni spettri IR.
c. Spettroscopia di NMR: introduzione, cenni di strumentazione (strumenti ad onda continua e ad impulso). Solventi per NMR e preparazione del campione. spettri 1H NMR: Previsione del numero di segnali in uno spettro. Chemical shift e fattori che lo influenzano, uso del TMS come riferimento, scelta delle unità di misura. Intensità del segnale, integrale del picco ed esempi di calcolo del n° di idrogeni. Accoppiamento spin-spin: sistemi di spin con 2 set di nuclei non equivalenti; esempi. Spettri di I ordine e di ordine superiore. Analisi di multipletti. Sistemi alifatici, vinilici e aromatici. Scambio con deuterio. Disaccoppiamento per doppia risonanza. 13CNMR: cenni.
Esercizi in aula di spettroscopia IR ed NMR con coinvolgimento degli studenti. (12 ore)

Esercitazioni di laboratorio a posto singolo riguardo i seguenti argomenti trattati a lezione (60 ore):
- Smistamento di una miscela di composti mediante estrazione liquido/liquido.
- Purificazione mediante cristallizzazione.
- Purificazione mediante sublimazione.
- Comportamento alla calcinazione.
- Prove di solubilità in acqua e soluzioni alcaline e acide; prove di solubilità in solvente organico.
- Determinazione punto di fusione.
- Saggi di riconoscimento dei gruppi funzionali secondo la FU Italiana.
- Analisi TLC del Calcio Pantotenato.
- Analisi TLC dell’estratto di semi di anice.
- Analisi di prova per l’identificazione di una sostanza FU.
- Analisi incognita per l’identificazione di almeno tre sostanze inscritte in FU.

- Caliendo, G. Manuale di Analisi Qualitativa, Ed. EdiSES
Per le tecniche di separazione e purificazione, per l’analisi molecolare e strutturale chimica e per la spettroscopia UV

- Silverstein, R. M.; Webster, F. X.; Kiemle, D. J.; Bryce, D. L. Identificazione spettrometrica di composti organici, Ed. Ambrosiana
Per la spettroscopia IR e NMR

Il corso si prefigge come obiettivo quello di fornire allo studente le conoscenze necessarie alla scelta di un corretto percorso analitico per l'identificazione di composti di interesse farmaceutico mediante l'utilizzo di metodi chimici e spettroscopici.
Il corso si articola in:
- 48 ore di lezioni frontali in aula, integrate dalla visione di video esplicativi sulle tecniche analitiche affrontate;
- le conoscenze acquisite vengono valutate man mano attraverso l’ausilio di applicazioni interattive in aula;
- 12 ore di esercitazioni in aula di cui 6 ore di lavoro in piccoli gruppi;
- 60 ore di esercitazioni pratiche in laboratorio a posto singolo.

La frequenza del corso è obbligatoria, la presenza a lezione viene rilevata quotidianamente dal docente.
Per le lezioni teoriche e le esercitazioni di spettroscopia è necessario frequentare almeno il 65% delle lezioni; per le esercitazioni di laboratorio è necessario frequentare almeno il 75 % delle esercitazioni.

Le modalità di esame sono scelte con l’intento di verificare l’acquisizione delle conoscenze teoriche e tecnico-pratiche necessarie per poter purificare ed identificare composti di interesse farmaceutico.
La valutazione delle competenze è accertata tramite due prove:
1. Al termine del corso di laboratorio, sono previste delle prove pratiche incognite di analisi in cui lo studente deve decidere l’opportuno percorso analitico chimico e chimico-fisico per arrivare all’identificazione delle sostanze analizzate; per il superamento della prova ad ogni studente viene richiesta la corretta identificazione di almeno tre sostanze inscritte nella FU Italiana. La prova ha la durata di 8 ore suddivise in due esercitazioni.

2. Esame finale che consiste in una prova orale riguardante:
a svolgimento di un esercizio di analisi spettroscopica (IR,1H e 13C NMR) atto a valutare le capacità dello studente di elaborare in maniera autonoma e trasversale i dati analitici forniti, per ottenere l’identificazione della sostanza oggetto dell’esercizio.
b domande volte a verificare le conoscenze degli aspetti teorici delle principali tecniche di separazione e purificazione dei composti organici (tecniche di estrazione, cromatografia, distillazione, sublimazione, cristallizzazione), delle tecniche di determinazione delle grandezze molecolari necessarie per la loro caratterizzazione chimico-fisica (punto di ebollizione, punto di fusione, densità, indice di rifrazione, potere rotatorio specifico) e della caratterizzazione strutturale chimica di composti organici (riconoscimento dei gruppi funzionali).
Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente dell’analisi spettroscopica e dei principali metodi di separazione e purificazione ed una conoscenza di base dei saggi di riconoscimento.
Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente.

Analisi e risoluzione di un set di esercizi di spettroscopia IR, 1H e 13C NMR; descrizione di uno o più saggi chimici per il riconoscimento di gruppi funzionali (fenoli, alcoli, ecc.); descrizione di una metodica di separazione (distillazione, cristallizzazione, ecc) o di determinazione di un a grandezza molecolare (p.e., p.f., densità, ecc).