Il gruppo di ricerca è attivo nello sviluppo di nuove metodologie
catalitiche stereoselettive. Sono attive attualmente le seguenti
tematiche di ricerca.
Reazioni stereoselettive organocatalitiche di tipo SN1, con alcoli
e formazioni di ioni carbenio.
Reazioni stereoselettive per la sintesi di alcaloidi. Addizioni a
chinoline e isochinoline.
Nuove reazioni organocatalitiche con acidi di Bronsted.
Sintesi di nuovi organocatalizzatori contenenti porfirine.
Sintesi di nuovi acidi di Bronsted Chirali.
Sintesi totale dell'antibiotico Baulamicina e saggi biologici per
batteri gram negativi resistenti agli antibiotici (in
collaborazione con il di partimento di Microbiologia del Sant
Orsola)
Fotocatalisi con Bodipy
Fotocatalisi stereoselettiva con metalli della prima serie del
sistema periodico
Sintesi di leganti rotassanici chirali.
Molecole per QCA (quantum Cellular Automata).
Applicazioni di prvileged ligands (Salen, Box, BINOL, PHOX,
ecc ) in nuove reazioni stereoselettive
Catalisi organometallica stereoselettiva con complessi di ferro,
cobalto e manganese
Reazioni di Reformatsky enantioselettive
Catalis redox organometallica
Reazione Fotocatalitiche con Earth Abudant Metals (Co, Mn, Fe, Ni, Zn, Al)
La preparazione di alcoli terziari chirali mediante processi
catalitici enantioselettivi che sfruttano la formazione del legame
carbonio-carbonio e' una delle aree di ricerca più importante della
moderna sintesi organicia. Sebbene in molte sostanze biologicamente
attive e molti farmaci contengaono alcoli terziari chirali, ci sono
pochi metodi pratici e utili per la sintesi di questi composti. Di
conseguenza, per poter realizzare su scala industriale la sintesi
di substrati che contengono alcoli terziari, sono necessari
innovativi metodi di sintesi. Questo perchè reazioni catalitiche
che hanno come target i chetoni, da cui alcoli terziari possono
essere preparati, sono limitate sia dalla attenuata reattività dei
chetoni sia dalla difficoltà di differenziari i due sostituenti
molto simili, legati al carbonio carbonilico. Noi abbiamo
descritto, per primi al mondo, l'addizione enantioselettiva di
acetileni a chetoni, e abbiamo studiato delle varianti
diasteroselettive di questa reazione (a). La linea di ricerca sulla
preparazione enantioselettiva di stereocentri quaternari si
svilupperà in futuro mediante l'utilizzo di processi catalitici ed
enantioselettivi Redox per la formazione del legame
carbonio-carbonio. Da lacuni anni il gruppo è attivo nella chimica
dei processi enantioselettivi Redox, che utilizzano una coppia
costituita da un metallo e da un reagente organometallico, in cui
il metallo funge da riducente e ricicla continuamente il reagente
organometaalico responsabile per la formazione edantioselettiva del
legame carbonio carbonio. L'uso di complessi chirali di samario o
tullio, non è mai stato descritto in maniera catalitica, per delle
difficoltà dovute allla reattività di questi composti. Comunque
abbiamo attive delle collaborazione che permetteranno la soluzione
di questo problema e aumenteranno l'arsenale di processi catalitic
enantioslettivi redox nella formazione di stereocentri quaternari.
L'uso di metalli poco tossici in questi processi redox, quali il
ferro, zinco e manganese, permetteranno il loro utilizzo nella
catalisi enantioselettiva redox a livello industriale. La reazione
di Reofrmatsky e' un processo redox, in cui normalemnete zinco
viene utilizzato, ed e' una reazione che e' stata descritta piu di
100 anni fa, ancora molto usata in chimica. Tuttavia e' una
reazione estremamente difficile da realizzare in maniera catalitica
enantioselettiva. Recentemente abbiamo sviluppato una reazione
aldolica enantioselettiva su chetoni, che costituisce il terzo
esempio di metodologia apparso in letteratura. Nel risolvere questo
problema, molto difficle, abbiamo stabilito la prima variante
catalitica ed enantioselettiva della reazione di Reformatsky
descritta in letteratura. Molti eccitanti sviluppi di questa
scoperta sono in corso di investigazione nel nostro laboratorio,
perchè la reazione é molto adatta per la sua applicazione nella
sintesi di sostanze naturali complesse. (b). La reazione
enantioslettiva di Reformatsky é stata realizzata mediante l'uso di
particolari complessi che accelerano la trasmetallazione tra Me2Zn
e uno iodoestere. Lo scambio accelerato tra reagenti
organometaalici, promosso da complessi organometallici é uno dei
nostri temi di ricerca, che porterà allo studio di nuove utile
reazioni di trasferimento catalitico di composti organometallici a
chetoni. Come fine ultimo di questa linea di ricerca siamo
interessati all'utilizzazione di substrati organici non
funzionalizzati attraverso la diretta formazione di un legame
metallo-carbonio per attivazione del legame carbonio-idrogeno. In
questo caso complessi organometallici, attivando direttamente il
legame carbonio-idrogeno di particolari substrati, permetterebbero
la formazione diretta di specie organometalliche attive in grado
poi di reagire in maniera stereoselettiva (d). Per poter costruire
dei complessi attivi e nuovi rivoluzionari metodi per il
trasferimento dell'informazione stereochimica, é necessario un
nuovo disegno per i leganti, ed in questo nuovo disegno, elementi
stereogenici come assi, piani e anche elementi di chiralità
supramolecolare, possono venire impiegati (c). Molecole chirali
ottenute, se dell'opportuna forma e con opportune proprieta'
possono essere utilizzate per interagire in maniera supramolecolare
alla superficie di nanotubi. Nanotubi chirali sono spire di esagoni
di carbonio che si arrotolano suse stesse con un certo passo. Le
proprieta' elelttroniche del nanotubo (Conduttore-semiconduttore o
isolante) dipendono dal passo e dall'elicita' di queste strutture.
Riuscendo a selezionare nonotubi chirali si potrebbe controllare in
maniera esclusiva le proprieta' elettroniche e chimiche. L'azione
della catalisi stereoselettiva, applicata al riconoscimento
molecolare per il design elettronico potra' avere enormi inlfuenze
e ricadute sulla preparazioni di nuovi materiali per l'elettronica
(e). In questo contesto verranno impiegate reazioni di Reformatsky
diastereo ed enantiosettive.
