Anno Accademico 2020/2021
- Docente: Pier Giorgio Cozzi
- Crediti formativi: 6
- SSD: CHIM/06
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Pier Giorgio Cozzi (Modulo 1) Marco Bandini (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 interpretare, capire e progettare nuove reazioni catalitiche, attraverso la comprensione delle geometrie di coordinazione di complessi, proprietà di leganti, e di cicli catalitici, in reazioni stereoselettive e non. Lo studente acquisisce inoltre esperienza su alcune fra le più moderne procedure sperimentali nel campo della sintesi(catalisi) asimmetrica e nella risoluzione strumentale di miscele stereoisomeriche di composti organici.
Contenuti
Capitolo 1. Introduzione alla scala di Mayr. La Scala di Mayr. Elettrofili e nucleofili. Definizione e uso della relazione della k di velocità. Esempi e discussione.
Capitolo 2. Milestones nella catalisi industriale e note sulla catalisi in industria. breve discussione su cicli catalitici Rate determinig step, e problemi nella definizione di TOF e TON. Aspetti di un ciclo catalitico.
Capitolo 3. Organocatalisi. Introduzione e modi di attivazione. Principali organocatalizzatori ed impiego so dei concetti della scala di Mayr per le principali reazioni organocatalitiche. Esempi di catalisi via enammina e imminio. Reazioni organocatalitiche multicomponenti (cenni). Alcaloidi della cinchona in organocatalisi. Catalisi via carbeni. Catalisi nucleofila. Catalisi da acidi di Bronsted. Tiouree. Catalisi ACDC. Catalisi a trasferimento di fase. Catalisi SOMO. La Fotoredox catalisi, introduzione, concetti chiave e applicazione alle reazioni organocatalitiche.
Capitolo 4. Proprietà delle fosfine e parametri importanti. Classi di Fosfine. impiegate. Reazioni di idrogenazione e meccanismo. Fosfine chirali, loro uso e proprietà. Idrogenazione di alcheni non funzionalizzati. Idrogenazione di chetoni, immine. Reazioni di transfer hydrogenation. Uso di ferro e cobalto in idrogenazioni.
Capitolo 5. Cenni alla catalisi eterogenea. Metodologie, scope e sviluppo. (Capitolo da leggere)
Capitolo 6. Reazioni di cross coupling (palladio e Nickel).Sali di palladio. Fonti di palladio(0). Pd(I), Pd(II) o Pd(III). Addizione ossidative e eliminazione riduttive. Vari punti chiave del ciclo catalitico Differenze reattività tipo leganti e metodologie. Principali classi di reazioni (esempi). Catalisi con Nickel. Fotoredox catalisi con nickel. Reazioni di Buckwald-Hartwig. Meccanismo di reazioni e leganti. Fosfine di Hartwig e fosfine di Buchwald.Sviluppo storico della reazione. varianti moderne. Esempi di applicazione delle reazioni di cross coupling in ambito industriale.
Capitolo 7. Moderni metodi DFT e studio di sistemi catalitici con Palladio (cenni)
Capitolo 8. Reazioni di Cross coupling con rame (Buchwald-Hartwig e Chan-Lam-Evans)
Capitolo 9. Cross coupling con cobalto e ferro. Applicazioni
Capitolo 10. C-H activation, arilazioni dirette, e cross coupling. Palladio, Rutenio ed iridio nelle reazioni di C-H activation. Attivazione con metalli del tipo cobalto, manganese e ferro. Buchwald-Hartwig con CH activation.
Capitolo 11. Reazioni di Metathesis
Corso di laboratorio
Tecniche avanzate di laboratorio inerenti aspetti della catalisi asimmetrica. Sintesi di sistemi policiclici etero-aromatici in forma enantiomericamente arricchita tramite use di complessi metallici di transizione chirali a base di oro. Sintesi di building blocks chirali per la preparazione antiinfiammatori, tramite l’uso di organo-catalizzatori chirali. Uso di linee dei gas inerti.
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Testi/Bibliografia
Viene fornita dal docente la dispensa scritta e corredata di schemi e disegni del corso.
Il materiale didattico è integrato dai lucidi proiettati a lezione che sono presi dalle dispense preparate per il corso.
Metodi didattici
Corso frontale con lucidi proiettati a lezione e commentati con ausilio di schermi interattivi o lavagna.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Esame scritto con cinque domande di teoria (una domanda di laboratorio) e due esercizi su cicli catalitici (condizioni, retrosintesi, impiego) sul materiale del corso.
Punteggio
5 punti (punteggio di partenza) + 20 punti (esame) + 10 punti (laboratorio). Punteggio per conseguire la lode 33 punti.
10 punti di laboratorio sono divisi in 4 punti al comportamento e attitudine in laboratorio e 6 punti per domanda relativa al corso di laboratorio.
i 20 punti dell'esame sono suddivisi in 4 domande (a discrezione del docente 4 x 2 punti) e 1 di laboratorio (6 punti), e due esercizi di metodologie catalitiche (2 x 3 punti)
Strumenti a supporto della didattica
Dispensa del corso messa a disposizione dal docente. Lucidi del corso messi a disposizione dal docente
Link ad altre eventuali informazioni
https://site.unibo.it/stereoselective-metal-photoredox-catalysis-lab/en
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Pier Giorgio Cozzi
Consulta il sito web di Marco Bandini