66288 - METODOLOGIE DI SINTESI E CARATTERIZZAZIONE

Anno Accademico 2020/2021

  • Docente: Pier Giorgio Cozzi
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: CHIM/06
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Moduli: Pier Giorgio Cozzi (Modulo 1) Alessandra Tolomelli (Modulo 2)
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea Magistrale in Chimica (cod. 9072)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di scegliere la metodologia più adatta per la formazione di legami carbonio-carbonio utilizzando composti organometallici (preparati preventivamente o generati in situ), complessi p di metalli di transizione, o generando in situ intermedi radicalici, con il massimo controllo di regioselettività, chemoselettività e stereoselettività. Lo studente è inoltre in grado di analizzare spettri NMR mono- e bidimensionali per l'elucidazione di strutture di molecole complesse.

Contenuti

Capitolo 1. Litio organici. Uso e reattività. Procedure di sicurezza e preparazione. Metodologie di sintesi. Titolazioni. Uso di gruppi attivanti e directing group. Additivi. Magnesio derivati funzionalizzati. Preparazione. Procedure di Knochel. TurboGrignard. Uso di LiCl.

Esercizi: sintesi e uso di litio organici in composti farmaceutici, eterocicli e sintesi totali.

Capitolo 2. Derivati dello zinco. Reazioni di zinco derivati e preparazione. Dialchil zinco derivati. Sintesi e proprietà. Allilzinco. Inserzione di zinco derivati e preparazione di intermedi. Procedure di Knochel.

Uso di zinco derivati in sintesi di prodotti naturali. Reazioni di allilzinco e controllo stereochimico. Inserzione su eterocicli. Esempi di sintesi i farmaci, intermedi e composti naturali.

Capitolo 3. Preparazione e proprietà di organotitanio. Strutture e uso di reagenti. Ate complexes. Omoenolati di titanio. Reazioni diastereoselettive. Regole di Cram, Cram chelato, Felkin. Uso di complessi di titanio nella sintesi diastereoselettiva. Reagenti di olefinazione e coupling tipo MacMurry. Reazioni redox catalitiche. Esempi con titanio. Reazione di coupling pinacolinico stereoselettivo. Enolati di titanio. Regole di stereoselezione. Ausiliari tipo Evans. Aldolo Evans e Non Evans. Applicazioni. Organozirconio. Reazione di idrozirconazione. Uso in sintesi. Varie reazioni di organozirconio. Reazioni di polimerizzazione.

Esempi di applicazioni di reagenti di titanio e zirconio in sintesi di sostanze naturali. Controllo di diastereo ed enantioselettività.

Capitolo 4 Organorame e cuprati. Sintesi e preparazione. Sali di rame. Reazioni di cuprati. Cuprati misti. Ciano cuprati a basso e alto ordine. Reazioni coniugate. Reazioni di trasmetallazione. Reagenti di stagno e silici. Uso di Grignard. Impiego di quantità catalitiche di Sali di rame. Zinco cuprati. Esempi di altri reagenti organometallici. Catalisi con rame.

Impiego di cuprati nella sintesi, particolarmente in sintesi di composti eterociclici.

Capitolo 5. Addizione catalitica di organozinco. Leganti.Sistema catalitico. Uso di amminoalcoli. Presena di titanio isopropossido. Organotitanio. Addizioni di doppi legami. Addizione di derivati arilici. Alkinilzinco derivati. Addizioni a chetone ed immine. Reazioni di Michael con composti organometallici. Composti di rame idruro. Riduzioni selettive di immine, carbonili, e reazioni tipo Michael.

Capitolo 6. Altri reagenti organometallici. Cenni alla chimica di Organocromo, Organomanganese, Organoindio e organosamario.

Capitolo 7.La reazione di Mukaiyama e reazioni acido catalizzate. Meccanismo e struttura degli stati di transizione. Reazioni diastereoselettive. Controllo della selettività anti. Reazione diastereoselettive. Stati di transizione. Chelato e non chelato. Esempi in applicazioni a sintesi complesse.

Capitolo 8.eterocicli.

Sintesi e proprietà di principali sistemi eterociclici (pirrolo, tiofene, furano, piridina, indolo) . Reazioni principali e comportamento dei sistemi eterociclici. Applicazioni di reazioni eterocicliche alla sintesi di farmaci contenenti sistemi eterociclici. Approcci retrosintetici e applicazioni.

Modulo di caratterizzazione.

Programma

Programma/contenuti:

  1. Lezioni in aula:1. Riepilogo dei concetti di base della spettroscopia NMR monodimensiona1H e 13C. 2. TecnicheNMR bidimensionali usate più comunemente (COSY, HSQC, HMBC, NOESY): cenni teorici, esecuzione ed interpretazione. 3. TecnicheNMR bidimensionali usate più comunemente (COSY, HSQC, HMBC, NOESY): cenni teorici, esecuzione ed interpretazione.3. Applicazione di queste tecniche ad un esempio pratico. 4. Cenni alle tecniche NMR più aggiornate (TOCSY, DOSY, tecniche a gradienti. 5. Esercitazioni in laboratorio informatico (ogni studente ha un PC a disposizione per lavorare individualmente):
    1. Elaborazione di un set completo di spettri NMR tramite software Spinwork (free download)
    2. Determinazione della struttura e della conformazione di una molecola di media complessità.

Testi/Bibliografia

Parte Metodologie di sintesi: Lucidi del corso (commentati e numerati)a disposizioni degli studenti.

Parte di Caratterizzazione:

  • Lezioni in aula (8 ore nel mese di novembre):
  • Esercitazioni in laboratorio informatico (5 pomeriggi nel mese di dicembre), frequenza obbligatoria alle esercitazioni con raccolta di firme

Metodi didattici

Parte di Metodologie di sintesi: Presentazioni Powerpoint delle lezioni con lucidi a disposizione degli studenti (Stesse figure delle dispense).

Parte di Caratterizzazione:

-Presentazioni Powerpoint delle lezioni in aula fornite il giorno precedente alla lezione

-Spettri NMR studiati in laboratorio forniti come file al termine delle esercitazioni

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame è diviso in due parti: parte di metodologie e parte di caratterizzazione.
Il voto finale è la media dei voti ottenuti nei due esami singoli.

Parte di Metodologie di sintesi: Esame scritto della durata di 90 minuti.

4 Domande scelte dal docente (4 x 3 punti) = 12 punti. 2 esercizi (1 parte non eterociclica, 1 parte eterociclica) x 6 punti = 12 punti. Punteggio di partenza 10 punti. Voti per lode: 32 punti.

Parte di Caratterizzazione:

Esame scritto della durata di due ore. Viene fornito il set di spettri NMR di una molecola a struttura nota e si richiede la completa interpretazione di tutte le analisi.

Strumenti a supporto della didattica

Dispese fornite dal docente. Esercizi ed esempi svolti in aula.

Testi consigliati per il corso di caratterizzazione:1) R.M. Silverstein; F.X. Webster; D. J. Kiemle; D.L. Bryce “Identificazione spettrometrica di composti organici”, Casa Editrice Ambrosiana 2) A. Randazzo “Guida pratica alla Interpretazione di Spettri NMR”, Editore Loghia.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Pier Giorgio Cozzi

Consulta il sito web di Alessandra Tolomelli

SDGs

Salute e benessere Istruzione di qualità Energia pulita e accessibile Imprese innovazione e infrastrutture

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.