66290 - CATALISI IN SINTESI ORGANICA

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