66287 - MECCANISMI DI REAZIONE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di esaminare e comprendere alla luce di vari metodi di indagine e modelli interpretativi i fattori che portano alla formulazione di un dato meccanismo per una particolare reazione chimica ed è in grado di valutare l'attendibilità e accuratezza di diverse ipotesi meccanicistiche. Ha inoltre la possibilità di valutare l'accuratezza di diversi modelli teorici nella predizione dei meccanismi di reazione.

Contenuti

Il corso si compone di 5 CFU di lezioni frontali (40 ore) ed 1 CFU di esercitazioni (12 ore).

Meccanismi di reazioni. Metodologie sperimentali per la determinazione di un meccanismo di reazione. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Superfici di Energia potenziale (PES). Trattamento generale di PES associata a problemi di struttura e reattività in Chimica Organica. Principi della reattività. Come rappresentare una superficie: “cross-sections”, diagrammi di More O'Ferrall. Principi di cinetica chimica. Equazione di Arrhenius. Teoria dello stato attivato. Utilizzo degli isotopi negli studi meccanicistici. Effetti cinetici isotopici. Effetto isotopico cinetico primario. Effetto isotopico cinetico  secondario. Marcatura isotopica. Effetto del sostituente. Relazioni di energia libera. Equazioni e diagrammi di Hammett. Equazioni a due parametri. Metodi perturbativi in chimica organica: il metodo PMO (Perturbation Molecular Orbital). Espressione di Klopman - Salem. Teoria HSAB in chimica organica: razionalizzazione basata sulla teoria PMO.  Applicazione della teoria PMO a problemi di reattività in chimica organica: l'approssimazione FMO (Frontier Molecular Orbital). Le reazioni di sostituzione nucleofila al carbonio sp3, sostituzione elettrofile aromatiche e Diels-Alder. Reazioni pericicliche (cicloaddizioni, elettrocicliche, sigmatropiche, chelotropiche): nozioni generali. Regole di Woodward-Hoffmann per le reazioni elettrocicliche e le cicloaddizioni. Teoria FMO applicata alle reazioni di cicloaddizione, elettrocicliche, sigmatropiche e chelotropiche. Discussione dei risultati dei modelli teorici in relazione alle evidenze sperimentali in reazioni modello

Testi/Bibliografia

Fondamentale sarà l'utilizzo di materiale distribuito dal docente reso disponibile in rete e degli appunti di lezione.

Per ulteriori approfondimenti si consiglia:

•MODERN PHYSICAL ORGANIC CHEMISTRY - ANSLYN ERIC V.;  DOUGHERTY DENNIS A.

•ELEMENTI DI CHIMICA ORGANICA FISICA – GIORGIO MOLTENI

Metodi didattici

Lezioni frontali. Risoluzione di problemi in classe

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova d'esame orale ha lo scopo di verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:
(i) conoscenza degli strumenti fondamentali (sperimentali e teorici) che permettono di determinare la topologia di una superficie di reazione. 
(ii) capacità di utilizzare i concetti di cui sopra per discutere semplici problemi di reattività  in chimica organica.

Giudizio di non sufficienza: si riscontrano significative lacune sui contenuti; lacune formative nelle conoscenze di base in ambito chimico, linguaggio inappropriato, mancanza di orientamento all’interno degli argomenti trattati nel corso.

18-22: linguaggio appena appropriato, scarsa capacità argomentativa e conoscenze minime degli argomenti d’esame.

23-27: buona conoscenza mnemonica della materia, e discreta capacità di sintesi e di analisi articolata, con linguaggio tecnico corretto.

28-30: oltre alle competenze, è richieste capacità di elaborazione; necessita una visione chiara e panoramica degli argomenti, alta capacità di argomentazione, padronanza di competenze ampia e di linguaggio tecnico specifico, capacità di risolvere esercizi complessi. La lode è assegnata quando la complessiva performance risulta decisamente al di sopra della media.

Lo studente può rifiutare il voto sufficiente una sola volta.

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

Le lezioni vengono presentate agli studenti alla lavagna e con l'ausilio di supporti multimediali. Le diapositive vengono messe a disposizione dello studente tramite il sistema di Ateneo (Virtuale).

Soluzione di problemi in classe e discussione di esempi presi dalla letteratura.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Calvaresi