B8125 - MODERN SYNTHETIC STRATEGIES FOR SUSTAINABLE ORGANIC CHEMISTRY

Conoscenze e abilità da conseguire

Upon completion of this course, students will have an advanced understanding of the modern strategies available to chemists for synthesising relevant small molecules in a sustainable way, will be able to confidently propose the best synthetic approach for the preparation of a target molecule and novel uses of catalysis for both methodological and synthetic pursuits, and will understand the reliance on these modern strategies in industrial and fine chemical endeavours. In more detail, the course provides a survey of the modern synthetic approaches available for the sustainable preparation of relevant molecules, including transition-metal catalysis, organocatalysis, enzymatic catalysis, and photoredox catalysis. A special emphasis is placed on radical-based processes triggered by visible light (synthetic photochemistry) and electricity (electrochemistry), and their large-scale implementation through the use of flow technologies. The course will then survey fundamental transformations mediated by these modern approaches and will examine their applications to the construction of complex organic molecules and in industrial syntheses of commodity chemicals.

Contenuti

Conoscenze preliminari:

È richiesta una conoscenza di chimica organica, reattività, stereochimica e meccanismi di reazione. In dettaglio:

- Principi di catalisi e stereochimica

- Selettività nei suoi diversi aspetti (chemo-, regio- e stereoselettività)

- Principi di base della pianificazione della sintesi e comprensione dei meccanismi di reazione

Contenuti:

Il corso identifica e discute le competenze e le conoscenze di cui il chimico del futuro avrà bisogno. Il corso fornisce una panoramica dei moderne approcci sintetiche disponibili per la preparazione sostenibile di molecole rilevanti, tra cui la catalisi con metalli di transizione, l'organocatalisi, la catalisi enzimatica e la catalisi fotoredox. Un'attenzione speciale è posta sui processi basati sui radicali generati dalla luce visibile (fotoredox) e dall'elettricità (elettrochimica), e sulla loro implementazione su larga scala attraverso l'utilizzo di tecnologie a flusso.

I principali argomenti trattati nel corso saranno:

• Cosa rende un processo chimico sostenibile - i principi della chimica verde.

• Panoramica dei moderne approcci sintetiche disponibili per la preparazione sostenibile di molecole rilevanti. Il ruolo cruciale della catalisi, compresa la catalisi a metalli di transizione, l'organocatalisi, la catalisi enzimatica e la catalisi fotoredox.

• Panoramica delle trasformazioni fondamentali mediate da questi moderni approcci catalitici e le loro applicazioni nella costruzione di complessi molecole organiche e nella sintesi industriale di principi attivi farmaceutici. Analisi di esempi tratti dalla letteratura, concentrandosi principalmente sulla late-stage functionalization (LSF) delle molecole bio-rilevanti.

• Principi di base del machine learning e le sue applicazioni nella chimica predittiva.

• Principi di base dell'HTE (High-Throughput Experimentation), un approccio per esplorare e ottimizzare rapidamente le condizioni e i parametri di reazione su larga scala.

Testi/Bibliografia

Testi/Bibliografia

Dispense delle lezioni in lingua inglese ed esempi tratti dalla letteratura disponibili tramite la piattaforma web Virtuale: https://virtuale.unibo.it

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula ed esercitazioni alla lavagna.

Le lezioni saranno tenute in lingua inglese.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale basato su domande ed esercizi relativi agli argomenti trattati durante le lezioni. Si richiede allo studente di essere in grado di rispondere a domande specifiche che possono sorgere durante la discussione, coprendo tutti i concetti affrontati durante le lezioni.

La valutazione dell'apprendimento dei contenuti del corso avverrà tramite un singolo esame orale, che determinerà un voto complessivo espresso in 30/30

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni frontali con eventuale ausilio di videoproiezione. Gli studenti con DSA o Disabilità possono contattare il Servizio Studenti con Disabilità e DSA dell’Università di Bologna (http://www.studentidisabili.unibo.it/) e il referente del Dipartimento (giorgio.bencivenni2@unibo.it) o il docente del corso per concordare le modalità più adatte per consultare il materiale didattico e accedere alle aule per le lezioni frontali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Melchiorre