66290 - CATALISI IN SINTESI ORGANICA

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. 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 3. Idrogenazioni e riduzioni. 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.

Capitolo 4. Metodi di ossidazione catalitici. La Katsuki-Jacobsen e impiego di M(Salen)X in catalisi. 

Capitolo 5. 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 6. Reazioni di Cross coupling con rame (Buchwald-Hartwig e Chan-Lam-Evans). Confronto Rame-Palladio. Storia. Leganti per il rame. Leganti moderni. Accoppiamenti Buchwald-Hartwig. Meccanismo della reazioni. Leganti di Ma. Reazione di Hartley. Esempi di formazione legame C-N con rame. Le reazioni Chan-Lam-Evans.

Capitolo 7. BDE e CH activation. Uso dei DG. Meccanismi della C-H activation. Metodi catalitici. Uso del palladio. PdII/PdIV. C-H activation, arilazioni dirette, e cross coupling. Palladio, Rutenio ed iridio nelle reazioni di C-H activation. Reazione di Catellani. Impiego del Nickel. CH actvation con CP*Rh(III). Borilazione via CH activation. CH activation via carbeni e carbenoidi. Esempi di applicazione.  

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

Vengono forniti lucidi delle lezioni, commentati, e numerati.

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

Il voto è assegnato da tre contributi. Viene assegnato un punteggio ad ogni domanda (4.5 punti, per un massimo di 18 punti) e viene valutata la risposta con un giudizio complessivo. La mancata risposta alla domanda, o risposta non pertinente non da nessun punteggio. Imprecisioni, errori, o lacune nella risposta abbassano il punteggio. La domanda relativa alla parte di laboratorio garantisce un punteggio a cui viene aggiunto un giudizio dell’attitudine, partecipazione, e attività di laboratorio dello studente, per un totale di 12 punti massimi, valutati dal docente che svolge l’attività di laboratorio prevista per il corso. Una terza parte di punteggio è assegnata attraverso una relazione di una sintesi totale di un farmaco assegnato da un ricercatore dell’industria (massimo 6 punti). Le studentesse e gli studenti vengono divisi in gruppi di lavoro (4-6 persone) e hanno a disposizione due mesi di tempo per completare questa relazione, con a disposizione tutta la letteratura e brevetti per consultazione. È obbligatorio l’impiego di almeno due metodi catalitici nelle reazioni proposte per risolvere il problema sintetico. La relazione è prevista per favorire discussione e capacità di indicare una soluzione ad un problema complesso che richiede le competenze raggiunte nel corso e nei corsi precedenti seguiti dagli studenti. La relazione è valutata dal ricercatore operante nell’industria e dal docente, con parametri oggettivi che sono indicati nel problema proposto alle studentesse e agli studenti. Il voto finale è costituito dalla somma dei punteggi costituito dai punteggi ottenuti nelle tre parti.

Se il giudizio del compito non è sufficiente questo è determinato da lacune sui contenuti del corso o alla mancata risposta alla domanda, o a risposte non adeguate. Il punteggio assegnato dalla pratica di laboratorio e dalla relazione non sono mai insufficienti.

Se il giudizio è sufficiente: Il compito ha acquisito un punteggio sufficiente ma permangono delle lacune di conoscenza, o argomenti che non sono stati studiati.

Se il giudizio del compito è buono, lo studente ha raggiunto una buona conoscenza del contenuto del corso e buona conoscenza mnemonica della materia; lo studente ha inoltre affrontato con successo e risolto i problemi proposti, con degli errori di scarsa rilevanza.

Se il giudizio è Eccellente studente oltre alle competenze, è rin grado di presentare soluzioni ai problemi proposti che si avvicinano o ricalcano quelli pubblicati dai ricercatori dell’industria; lo studente ha acquisito una visione chiara e panoramica degli argomenti, alta capacità di impiego delle varie tecniche della sintesi organica, e competenze ampia.

Il tempo richiesto per l’esame scritto è 1 h e 30 minuti.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Lucidi del corso messi a disposizione dal docente.

Appunti dei lucidi preparati 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