37722 - METODOLOGIE SPERIMENTALI PER LA PREPARAZIONE DI FARMACI (Gr. B)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, che prevede anche esercitazioni di laboratorio a posto singolo, lo studente conosce: i concetti di base relativi alle strategie sintetiche utilizzate nei laboratori di ricerca ed industriali per la scoperta, sviluppo e produzione di nuovi farmaci ed alle procedure di laboratorio correlate; gli aspetti fondamentali riguardanti le tecniche della chimica farmaceutica pratica, le metodologie classiche ed innovative per la sintesi di piccole molecole ad attività biologica, o di collezioni di molecole e per l'estrazione di prodotti di origine naturali. Al termine delle esercitazioni di laboratorio lo studente è in grado di intraprendere una procedura sperimentale per: · la sintesi, la purificazione e la caratterizzazione di un singolo composto o di librerie di composti, l’estrazione e la caratterizzazione di composti naturali da matrici vegetali.

Contenuti

MODULO 1. Nozioni di sicurezza nel laboratorio chimico. Tecniche ed apparati: vetreria, apparecchiature con giunti intercambiabili di uso generale in chimica organica preparativa: cura e manutenzione. Raffreddamento e riscaldamento delle miscele di reazione. Metodi di agitazione.

Tecniche di isolamento e purificazione. Purificazione di solidi. Decolorazione. Filtrazione per gravità e sottovuoto: filtri di profondità e filtri di superficie. Cristallizzazione, riprecipitazione. Tecniche cromatografiche, cromatografia di adsorbimento: cromatografia su strato sottile, cromatografia su colonna in gel di silice, flash column chromatography. Sintesi di librerie di molecole, chimica combinatoriale, sintesi in fase solida. Protocollo per il quaderno di laboratorio. Reazioni che prevedono formazione di acqua e impiego di Dean Stark Trap. Reazioni assistite dalle microonde. Reazioni condotte in condizioni particolari. Essiccamento di solidi, essiccamento di apparati. Reazioni anidre. Essiccazione di liquidi e di soluzioni di composti organici in solventi organici: agenti essiccanti. Evaporatore rotante.

Reazioni Chimiche. Reazione di Wittig e sintesi di 9-(2-feniletenil)antracene. Reazione di Hantzsch e sintesi di nifedipina. Reazione di acetilazione e sintesi di para-amminifenolo e acido acetilsalicilico. Reazione di condensazione aldolica (Claisen-Schmidt) e sintesi di una libreria di calconi. Reazione di esterificazione e sintesi di cinnammato di metile o benzoato di metile. Reazione di Grignard. Reazioni di riduzione e agenti riducenti.

MODULO 2. Concetti di green and sustainable manufacturing nell’industria farmaceutica. Esempi di approcci green alla produzione di principi attivi.

MODULO 3. Teoria dell'estrazione. Estrazioni con solventi. Diagramma ternario. Coefficiente di estrazione, coefficiente di distribuzione. Estrazione acido-base liquido-liquido. Estrazione in controcorrente. Estrazione con liquidi ioni e con misceli eutettiche. Estrazioni con sistemi acquosi a due fasi basate su liquidi ionici. Estrazione solido–liquido in continuo (soxhlet). Estrazione in fase solida. Estrazione accelerata con solventi pressurizzati. Estrazione con fluidi supercritici. Estrazione con ultrasuoni. Estrazione assistita con microonde. Distillazione. Distillazione in corrente di vapore. Distillazione frazionata: a pressione atmosferica ed a pressione ridotta. Tecniche cromatografiche applicate agli estratti naturali, cromatografia di adsorbimento: cromatografia su strato sottile, cromatografia su colonna in gel di silice.

Basi teoriche inerenti all’estrazione, purificazione e caratterizzazione strutturale di piccole molecole da matrici vegetali: Licopene e betacarotene da Lycospericon esculentum. Flavonoidi e olii essenziali da Matricaria camomillae o Aurantii pericarpium. Curcuminoidi e terpeni da Curcuma longa. Fenil propanoidi da Syzygium aromaticum.

MODULO 4. Sintesi, purificazione e caratterizzazione strutturale di piccole molecole.

Reazione di Wittig e sintesi di 9-(2-feniletenil)antracene.

Reazione di Grignard e sintesi di 1-(4-metossifenil)-1-feniletan-1-olo.

Reazione di Hantzsch e sintesi di molecole a struttura tetraidropiridinica (nifedipina).

Reazione di acetilazione e sintesi di para-amminofenolo (paracetamolo).

Condensazione Claisen-Schmidt e sintesi di una libreria di calconi.

Reazione di esterificazione di Fisher e sintesi di cinnammato di metile.

MODULO 5. Applicazioni nella sintesi sostenibile di principi attivi e intermedi farmaceutici. Ottimizzazione dei processi sintetici secondo i principi della chimica verde.

MODULO 6. Estrazione, purificazione e caratterizzazione strutturale di piccole molecole da matrici vegetali.

Licopene e betacarotene da Lycospericon esculentum.

Flavonoidi e olii essenziali da Matricaria camomillae.

Curcuminoidi da Curcuma longa.

Fenil propanoidi da Syzygium aromaticum.

Testi/Bibliografia

MATERIALE PER LO STUDIO

Slides presentate e discusse durante le lezioni frontali

Articoli di letteratura scientifica presentati e discussi durante le lezioni frontali

Materiale video e similari

Dispensa delle esercitazioni pratiche di laboratorio.

MATERIALE DI APPROFONDIMENTO

1) VOGEL. CHIMICA ORGANICA PRATICA. CASA EDITRICE AMBROSIANA, SECONDA EDIZIONE, MILANO 1988 2) R. M. ROBERTS, J.C. GILBERT, S. F. MARTIN. CHIMICA ORGANICA SPERIMENTALE. ZANICHELLI, BOLOGNA 2003 3) A.J. HANDELY. EXTRACTION METHODS IN ORGANIC ANALYSIS. SHEFFIELD ACADEMIC PRESS, CANADA 1999 4) D.L. PAVIA, G. M. LAMPMAN, G.S. KRIZ. IL LABORATORIO DI CHIMICA ORGANICA, EDIZIONI SORBONA , MILANO 1994 5) P.M. DEWICK. CHIMICA, BIOSINTESI E BIOATTIVITA' DELLE SOSTANZE NATURALI. PICCIN, PADOVA 2000 6) MARCO D'ISCHIA LA CHIMICA ORGANICA IN LABORATORIO PICCIN PADOVA 2002 LUCIDI, CD, APPUNTI DI LEZIONI, COPIE DI ARTICOLI INERENTI GLI ARGOMENTI DI LEZIONE ADVANCED PRATICAL ORGANIC CHEMISTRY THIRD EDITION LEONARD LYGO PROCTER CRC PRESS

Metodi didattici

ll corso prevede lezioni teoriche ed esercitazioni in laboratorio, entrambi a frequenza obbligatoria ed è suddiviso in sei moduli didattici di cui tre prevedono esercitazioni di laboratorio a posto singolo relative agli argomenti del programma. Per permettere una migliore fruizione del laboratorio, gli studenti saranno divisi in due gruppi (gruppo A e gruppo B) che svolgeranno le esercitazioni in turni successivi. L'obbligo di frequenza si ritiene assolto con la frequenza a non meno dell'80% delle esercitazioni di laboratorio ed al 60% delle lezioni frontali. Le presenze vengono rilevate mediante l'applicazione presenze studenti.

Le lezioni teoriche sono volte a fornire allo studente le nozioni di teoriche alla base di varie strategie per la sintesi, purificazione e caratterizzazione strutturale di piccole molecole organiche (MODULI 1 e 2), ed estrazione, purificazione e caratterizzazione strutturale dei maggiori componenti contenuti nelle matrici vegetali (MODULO 3).

Le esercitazioni di laboratorio vengono svolte dagli studenti singolarmente. Lo studente è supportato dal docente e dal tutor nello svolgimento delle esperienze di laboratorio al fine di conseguire una maggiore autonomia pratica. Lo studente annoterà in un quaderno di laboratorio personale le esercitazioni pratiche svolte descrivendo e commentando i risultati ottenuti. Per i Moduli 4 e 6, il quaderno verrà poi esaminato dal docente per le eventuali correzioni e osservazioni e dovrà essere esibito in sede d’esame. L'attività di laboratorio viene svolta con l'assistenza di tecnici di laboratorio al fine di sensibilizzare gli studenti ad operare nel rispetto delle norme di sicurezza. In considerazione delle tipologie di attività e delle metodologie didattiche adottate, tutti gli studenti, compresi gli studenti internazionali in mobilità (ad esempio, ERASMUS), sono tenuti a completare i Moduli 1 e 2 di formazione generale sulla sicurezza in modalità e-learning, disponibili all'indirizzo: https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio, nonché a partecipare al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento da parte della comunità studentesca (compresi gli studenti e le studentesse internazionali incoming, es. ERASMUS) del corso di formazione generale (Modulo 1) e del corso di formazione rischio alto (Modulo 3) in modalità e-learning disponibili nella seguente pagina:

https://site.unibo.it/tutela-promozione-salute-sicurezza/it/corsi-di-formazione/formazione-obbligatoria-su-sicurezza-e-salute-per-svolgimento-di-tirocinio-tesi-laboratorio.

 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica finale dell'apprendimento è volta ad accertare il raggiungimento dei seguenti obiettivi formativi: conoscenza dei concetti di base relativi alle strategie sintetiche utilizzate nei laboratori di ricerca e industriali per la scoperta e lo sviluppo di nuovi farmaci e delle relative procedure di laboratorio; conoscenza degli aspetti fondamentali riguardanti le tecniche di chimica farmaceutica pratica e le metodologie classiche e innovative per la sintesi di piccole molecole biologicamente attive; conoscenza delle metodiche di purificazione, identificazione e caratterizzazione strutturale delle sostanze sintetizzate, nonché delle metodiche di estrazione, purificazione e caratterizzazione strutturale di piccole molecole ottenute da matrici vegetali. Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito un livello di preparazione tale da integrare le conoscenze maturate nel corso con quelle acquisite negli insegnamenti degli anni precedenti, in particolare nell'ambito della Chimica Organica, così da poter affrontare con profitto gli insegnamenti degli anni successivi.

La verifica finale dell'apprendimento del modulo Sintetico (Moduli 1 e 2, 4 e 5) consiste in un'unica prova orale relativa ai due insegnamenti che lo compongono, da sostenere nella stessa giornata alla presenza di entrambi i docenti.

La verifica finale dell'apprendimento del modulo Estrattivo (Moduli 3 e 6) consiste invece in una prova orale autonoma.

I moduli Sintetico ed Estrattivo possono essere sostenuti in appelli e sessioni d'esame differenti; non è previsto alcun ordine obbligatorio di svolgimento e lo studente può pertanto scegliere liberamente la sequenza con cui sostenere le prove.

La prova orale è costituita da quesiti specifici sugli argomenti trattati durante il corso. Ai fini della valutazione è particolarmente importante che il candidato abbia consolidato le conoscenze acquisite negli insegnamenti degli anni precedenti, con particolare riferimento alla Chimica Organica. Il voto finale tiene inoltre conto dell'idoneità conseguita nelle attività pratiche di laboratorio.

Lo studente dovrà dimostrare di saper affrontare e risolvere problematiche sperimentali, esponendo gli argomenti con chiarezza, rigore scientifico e utilizzando una terminologia corretta e appropriata.

Modulo 1. Verranno posti quesiti specifici sugli argomenti trattati durante il corso. Il primo quesito, volto ad accertare il livello di preparazione teorica, riguarderà gli aspetti teorici e strumentali alla base delle attività di laboratorio di Chimica Organica e Farmaceutica. Seguirà un quesito relativo a un'esperienza di laboratorio svolta durante il corso; la discussione prenderà spunto dal quaderno di laboratorio compilato dallo studente, nel quale saranno descritte e commentate le esperienze pratiche eseguite.

Modulo 2. La prova orale consiste nella discussione di un articolo scientifico scelto dallo studente, inerente agli argomenti trattati durante il corso.

Modulo 3. Verranno posti quesiti specifici sugli argomenti trattati durante il corso. Il primo quesito, volto ad accertare il livello di preparazione teorica, riguarderà gli aspetti teorici e strumentali alla base delle tecniche di estrazione di prodotti naturali da matrici vegetali. Seguirà un quesito relativo a un'esperienza di laboratorio svolta durante il corso; anche in questo caso la discussione prenderà spunto dal quaderno di laboratorio compilato dallo studente, nel quale saranno descritte e commentate le esperienze pratiche svolte.

Durante le prove di verifica dell'apprendimento non è consentito l'utilizzo di strumenti di Intelligenza Artificiale. Qualsiasi utilizzo costituisce violazione dei principi di integrità accademica.

Il voto finale dell'intero insegnamento è calcolato come media ponderata delle votazioni riportate nelle prove orali e dell'idoneità conseguita nelle esperienze pratiche di laboratorio.

Gli studenti possono prenotarsi alle prove orali esclusivamente mediante il sistema online AlmaEsami (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm ).

Gli appelli dei Moduli Sintetici e del Moduli Estrattivi sono pubblicati separatamente su AlmaEsami. Le prove possono essere sostenute anche in sessioni differenti e in un ordine liberamente scelto dallo studente.

Gli appelli vengono proposti nell'ambito delle finestre previste per gli studenti in corso; per gli studenti fuori corso possono essere fissati appelli durante l'intero anno accademico, previo accordo con il docente e sempre tramite AlmaEsami.

Studenti e studentesse con DSA o disabilità temporanee o permanenti sono invitati a contattare tempestivamente l'Ufficio di Ateneo competente (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ). L'Ufficio proporrà gli eventuali adattamenti delle prove, che dovranno comunque essere sottoposti all'approvazione del docente con almeno 15 giorni di anticipo. Il docente ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni saranno svolte con il supporto dei comuni mezzi audiovisivi quali sistema videoproiettore-PC. Le slides presentate durante le lezioni frontali sono rese disponibili agli studenti sulla piattaforma Virtuale, username e password sono riservati ai soli studenti iscritti all'Università di Bologna.

Le esercitazioni pratiche verranno svolte dagli studenti in laboratori didattici a posto singolo, appositamente attrezzati con le strumentazioni e i materiali (reattivi) necessari per la sintesi di molecole organiche e l’estrazione di sostanze naturali da matrici vegetali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Federica Belluti

Consulta il sito web di Elisa Uliassi

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