Catalogo dei Corsi di studio

1.a. Obiettivi formativi generali
La chimica organica è una disciplina chimica che coinvolge lo studio della struttura, della reattività, delle proprietà e delle applicazioni di composti che sono formati principalmente da atomi di carbonio, formando legami covalenti, sia da fonti naturali che artificiali.
L'obiettivo generale è quello di fornire agli studenti del corso di Sintesi Avanzate in Chimica Organica (SACO) le conoscenze e le competenze necessarie per comprendere e applicare i principi delle sintesi stereoselettive e delle reazioni mediate dai metalli di transizione, attraverso la rivisitazione di molte delle conoscenze acquisite con i corsi di Chimica Organica I e II, il cui superamento è essenziale per l’utile fruizione del corso di SACO.
Per uno studente di Chimica e Tecnologia Farmaceutiche interessato alla progettazione e alla sintesi di composti bioattivi, le conoscenze e le competenze acquisite con questo corso sono molto importanti perché molte delle sintesi di essi sono condotte con reazioni stereselettive e/o con metodologie di tipo organometallico.
L’acquisizione di queste conoscenze, consentirà agli studenti di essere in grado di comprendere le moderne metodologie sintetiche di utilizzate per la sintesi di derivati eterociclici. L’acquisizione delle competenze di stereochimica superiore e quelle riguardanti la reattività molecolare, sarà essenziale per la comprensione dei meccanismi di interazione farmaco-recettore, argomento trasversale in quanto trattato in diversi corsi specifici.

1.b. Obiettivi formativi specifici
1. Conoscenza e capacità di comprensione
Gli obiettivi specifici del corso comprendono l’acquisizione delle seguenti conoscenze e competenze:
1) comprensione della stereochimica superiore e sua rilevanza ai fini della reattività;
2) acquisizione delle conoscenze necessarie alla comprensione delle principali reazioni stereoselettive;
3) acquisizione delle conoscenze necessarie alla comprensione delle principali metodologie sintetiche di tipo organometallico.
4) introduzione alle reazioni bioorganiche e acquisizione delle competenze legate alle principali metologie sviluppate
5) acquisizione delle conoscenze necessarie alla esecuzione dell’analisi retrosintetica di molecole di media complessità strutturale
6) acquisizione delle conoscenze di base necessarie alla delucidazione della struttura molecolare mediante la risonanza magnetica nucleare

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente che abbia superato l’esame conoscerà le moderne metodologie utilizzate per la sintesi di derivati eterociclici anche attraverso reazioni organometalliche e sarà in grado di conoscere e comprendere i principi della Green Chemistry nell’ambito applicativo della sintesi. Sarà inoltre in grado, tramite collegamenti trasversali fra le sue conoscenze di chimica organica, di giudicare quale sarà la più efficace fra diverse modalità di sintesi (avvalendosi di esempi discussi nelle lezioni frontali) e di descrivere con un linguaggio adeguato gli schemi della sintesi.

3. Autonomia di giudizio
Il corso di SACO si propone di formare gli studenti in modo da renderli autonomi, in grado di proporre soluzioni ad argomenti tratti da studi specifici della chimica organica. L’acquisizione di questa capacità avverrà attraverso la formazione impartita durante le lezioni frontali, organizzate in modo da proporre casi di studio su tematiche di interesse legate alla sintesi di composti bioattivi.

4. Abilità comunicative
Allo scopo di sviluppare buone capacità espositive sulle tematiche proprie del corso, verrà stimolato il confronto continuo tra docenti e studenti durante le lezione frontali. Inoltre, verranno incentivati gli scambi culturali all’interno delle iniziative Erasmus, finalizzate a sviluppare le capacità comunicative necessarie per trasmettere informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e no.

5. Capacità di apprendimento
Sarà fornito in rete il materiale didattico utile ad agevolare lo studente nel seguire lo svolgimento delle lezioni in aula focalizzando l’attenzione sulle principali tematiche affrontate.
Tuttavia, allo studente verranno indicati i testi da consultare allo scopo di approfondire e proseguire autonomamente lo studio raggiungendo un livello di preparazione adeguato per il superamento dell’esame finale.

Programma

Blocco 1. Reazioni stereoselettive (20 ore)
Richiami di stereochimica e di prostereisomeria. Selettività in Chimica Organica. Cinetica e termodinamica delle reazioni stereoselettive. Effetti non lineari. Riduzione diasereoselettiva del gruppo carbonilico in sistemi ciclici e aciclici: uso di borani chirali, idruri chirali. Formazione di anioni enolato: regioselettività e rapporto E/Z. Alchilazione diastereoselettiva di anioni enolato. La reazione aldolica. Ossidazione di Sharpless. Cenni di organocatalisi. Reazioni enantioconvergenti
Blocco 2. Chimica Organometallica (20 ore)
Reazioni Pd(II) catalizzate di alcheni.
Reazioni con acqua, con acqua e anioni cloruro, con ammine, con ammidi e con acidi carbossilici.
Reazioni P(II) catalizzate di alchini.
Reazioni con ammidi e ammine.
Reazioni Pd(0) catalizzate di alogenuri e pseudoalogenuri organici.
Reazioni con alcheni (reazione di Heck), con alchini, con acidi (o esteri) boronici (reazione si Suzuki), con nucleofili azotati (reazione di Buchwald-Hartwig).
La reazione di metatesi di alcheni. Catalizzatori di Schrock, Grubbs. Meccanismo di reazione. Reazioni di tipo RCM, ROM, ADMET, ROMP, CM. Regole di selettività
Blocco 3. Chimica Biorganica (6 ore)
Classificazione delle reazioni biorganiche. Esempi rappresentativi
Blocco 4. Retrosintesi (10 ore)
La disconnessione. Retrosintesi di composti aromatici. Disconnessione C-X. Inversione di polarità. Uso di gruppi protettori. Disconnessione C-C. (1,1 C-C, 1,2 C-C, 1,3 C-C, 1,5 C-C). Interconversione di gruppi funzionali (FGI).
Blocco 5. Introduzione alla risonanza magnetica nucleare 1D per la determinazione dell’eccesso enantiomerico e 2D standard per la delucidazione di strutture di media complessità strutturale (8 ore).

Testi adottati

Per il blocco 1 e 3: “Advanced Organic Chemistry”; F. A. Carey, R. J. Sundberg, Plenum Publishing Corporation, ISBN 0-306-43457-1.
Per il blocco 2: “Organometallics in Synthesis”; M. Schlosser, John Wiley & Sons. ISBN 0-471-93637-5; “Palladium Reagents and Catalysts” J. Tsuji. John Wiley & Sons, ISBN 0-470-85033-7.
Per il blocco 4: “Organic Synthesis: The Disconnection Approach”; S. Warren. John Wiley & Son. ISBN 978-0470712269.
 

Prerequisiti

Indispensabili: Per la comprensione delle lezioni di SACO è indispensabile che lo studente sia in possesso delle conoscenze acquisite con i corsi di chimica Organica I e II e Metodi Fisici in Chimcia Organica: stereochimica di base e avanzata, reattività delle funzioni organiche, principali meccanismi di reazione, catalisi acida e nucleofila inter- e intramolecolare, interpretazione di spettri 1D-NMR (1H e 13C).

Modalità di frequenza

La frequenza alle lezioni, sebbene molto utile al raggiungimento degli obiettivi formativi del corso, non è tuttavia obbligatoria.

Modalità di valutazione

L'acquisizione dei CFU del corso è subordinata al superamento della prova finale, il cui svolgimento è previsto a partire dalla fine del corso, durante i periodi di esame stabiliti dal consiglio di corso di laurea. Il docente è inoltre disponibile a interrogare gli esaminandi in piccoli gruppi all’interno della durata dell’appello per consentire loro di organizzare lo studio. Non sono previste prove in itinere a carattere di esonero parziale.
Obiettivo della prova finale è certificare le conoscenze dello studente sugli argomenti affrontati durante il corso.
La prova finale può essere:
a) di tipo tradizionale, con interrogazione con stimolo a risposta aperta che termina con una valutazione in trentesimi alla cui formulazione numerica concorrono i seguenti elementi:
1) preparazione sull’intero programma svolto;
2) capacità e chiarezza espositiva;
3) capacità di collegamento e di sintesi tra i vari argomenti

b) preparazione e esposizione di una tesina il cui argomento viene concordato con il docente su tematiche inerenti gli argomenti trattati nel corso, la cui valutazione in trentesimi riflette:
1) livello di comprensione degli argomenti della tesina che sono stati trattati nel corso
2) chiarezza espositiva degli argomenti trattati.
Indipendentemente dalla modalità di esame scelta, il superamento dell’esame con il minimo dei voti richiede una conoscenza sufficiente degli argomenti trattati, nelle varie parti del programma. 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, di essere in grado di raccordarli in modo logico e coerente.
Non è previsto un numero massimo di prove d’esame sostenibili nell’arco dell’anno accademico.