Stefano SUPERCHI | CHIMICA ORGANICA AVANZATA - MOD. 2

Italiano

Il corso, che rappresenta un modulo integrato del corso di Chimica Organica Avanzata  affronta un argomento fondamentale  della chimica organica moderna come la  stereochimica organica, trattando sia gli aspetti generali e strutturali, che le applicazioni sintetiche.

Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative a:

• Principi di stereochimica organica.
• Spettroscopia chirottica (ORD, ECD, VCD).
• Determinazione della configurazione assoluta di molecole chirali.
• Determinazione di composizione enantiomerica di miscele non raceme.
• Preparazione di molecole otticamente attive.
• Sintesi asimmetriche.

Lo studente deve dimostrare di essere in grado di svolgere le seguenti attività:

• Progettare processi sintetici multistadio per l’ottenimento di molecole organiche di media complessità.
• Proporre possibili meccanismi per trasformazioni organiche stereoselettive.
• Condurre sperimentalmente procedure di sintesi enantioselettive.

Lo studente deve essere in grado di sapere valutare in maniera autonoma i seguenti processi e di indicare le principali metodologie pertinenti:

• Caratterizzazione stereochimica di molecole chirali.
• Strategie di sintesi di molecole chirali non racemei.

Lo studente deve avere la capacita? di spiegare, in maniera semplice, a persone non esperte i principi della stereochimica e della preparazione di composti organici otticamente attivi, deve avere la  capacita? di presentare un elaborato (tesi di laurea, relazione tecnica, presentazione scientifica) utilizzando correttamente il linguaggio scientifico.

Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi continuamente, tramite la consultazione di testi e pubblicazioni scientifiche propri  della chimica Organica, allo scopo di acquisire la capacita? di seguire Corsi di approfondimento, Seminari specialistici e Masters.

È necessario avere acquisito e assimilato le conoscenze fornite dai corsi somministrati nella Laurea triennale, con particolare riferimento ai corsi di Chimica Inorganica e Chimica Organica (I e II).

• Principi della teoria dei gruppi;
• Struttura di complessi di metalli di transizione
• Reattività di composti organici polifunzionali
• Principi di spettroscopia (UV ed NMR) e di cromatografia (HPLC)
• Capacità nell’esecuzione di semplici sintesi di laboratorio di composti organici
• Capacità nell’isolamento, purificazione e caratterizzazione di composti organici
  

Argomenti delle lezioni frontali:

1. Chiralità ed Attività Ottica, Stereoisomeria
2. Metodi spettroscopici e cromatografici di determinazione della Composizione Enantiomerica
3. Spettroscopie chirottiche (ORD,VCD,ECD), principi ed applicazioni
4. Metodi spettroscopici di Determinazione della Configurazione Assoluta
5. Preparazione di Composti Otticamente Attivi: Risoluzione, Sintesi Asimmetriche Diastereoselettive ed Enantioselettive

Esercitazioni di laboratorio (12 ore) si terranno secondo orario alla fine del corso teorico.

Realizzazione di una sintesi multistadio mediante trasformazioni enantioselettive.

Strutture e molecole chirali

Cenni storici su chiralità ed attività ottica. Gruppi puntuali e chiralità. Chiralità centrale, regole di Cahn-Ingold-Prelog. Molecole con più centri stereogenici. Composti meso. Chiralità assiale: alleni, alchilidencicloesani, spirocomposti, biarili, 1-naftilalchilideni. Chiralità planare: composti ansa, [2.2]paraciclofani, metallo areni. Eliceni.

Molecole otticamente attive e loro importanza dal punto di vista biologico ed industriale. Prochiralità. Enantiotopia e diastereotopia. Attività ottica.

Determinazione della purezza enantiomerica

Metodi spettroscopici:

Potere rotatorio specifico, relazione tra purezza ottica e purezza enantiomerica.

Spettroscopia NMR: reagenti di shift chirali, derivatizzazione (metodo di Mosher).

Metodi cromatografici:

Cromatografia: HPLC chirale e GC chirale, fasi stazionarie chirali.

Elettroforesi capillare su fase stazionarie chirale (cenni).

Determinazione della configurazione assoluta (CA)

Metodi chimici:

Correlazione chimica diretta ed indiretta, metodo di Horeau, metodo di Prelog.

Metodi spettroscopici:

Spettroscopia NMR: derivatizzazione con reagenti chirali.

Cromatografia HPLC-MS: metodo di Marfey.

Spettroscopie chirottiche: dispersione ottica rotatoria (ORD), dicroismo circolare elettronico (ECD), dicroismo circolare vibrazionale (VCD).

Fondamenti delle spettroscopie chirottiche. Transizione elettroniche attive nell’UV-Vis ed otticamente attive. Regola dell’ottante e del settore. Accoppiamento eccitonico: teoria ed applicazioni. Metodi computazionali per la predizione di ORD/ECD/VCD. ECD per lo studio di biomolecole

Preparazione di composti otticamente attivi:

Risoluzione:

Sali e derivati diastereoisomerici, risoluzione cinetica, risoluzione enzimatica.

Sintesi diastereoselettive:

Substrati chirali, ausiliari chirali allontanabili (metodo di Evans).

Sintesi enantioselettive:

Reagenti chirali: Isopinocamfeilborano, BINAL-H.

Catalisi asimmetrica: Formazione di legami C-C: addizioni coniugate, addizione a carbonili. Riduzioni: riduzione di carbonili con ossazaborolidine, idrogenazioni di doppi legami. Ossidazioni: Epossidazione e diidrossilazione di Sharpless, epossidazione di Jacobsen-Katsuki, Solfossidazione con complessi di Titanio (Kagan-Modena ed altri dioli).

Argomenti speciali

Effetti non lineari (esperimenti di Kagan).Autocatalisi (esperimenti di Soai).

Origine della omochiralità in natura.

Il corso prevede 44  ore complessive di didattica delle quali 32 come lezioni frontali e 12 come esercitazioni di laboratorio. Le esercitazioni di laboratorio saranno guidate dal docente e svolte singolarmente dallo studente, che svolgerà in autonomia le operazioni richieste.

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati

Esame finale orale integrato  con quello di Chimica Organica Avanzata Modulo I.

L’esame orale verterà sia sulla parte teorica del corso che sulla descrizione delle esercitazioni eseguite in laboratorio.

Appunti forniti dal docente tramite la piattaforma e-learning di Ateneo.

Testi di riferimento:

• E.L. Eliel, S.H. Wilen, M.P. Doyle “Basic Organic Stereochemistry“, Wiley-Interscience, 2001.
• Ojima “Catalytic Asymmetric Synthesis” Wiley 2010.
• L. Guo-Quian, Y. M. Li, A. S. C. Chan “Principles and Applications of Asymmetric Synthesis” Wiley, 2001.
• R. E. Gawley, J. Aaubé “ Principles of Asymmetric Synthesis 2nd Ed” Elsevier, 2012.
• N. Berova, P. L. Polavarapu, K. Nakanishi and R. W. Woody “Comprehensive Chiroptical Spectroscopy” Volume 1 e 2 , Wiley, 2012.
• J. Clayden, N. Greeves, S. Warren “Organic Chemistry 2nd Ed.” Oxford University Press, 2012.
• F. A. Carey, R. J. Sundberg “Advanced Organic Chemistry - Part B  5th Ed.” Springer, 2007.

All’inizio del corso, dopo aver descritto obiettivi, programma e metodi di verifica, il docente mette a disposizione degli studenti il materiale didattico (piattaforma e-learning). Altro materiale viene distribuito durante il corso. Contestualmente, si raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso, corredato di nome, cognome, matricola ed email.

Orario di ricevimento: il lunedì  dalle 10.00  alle 12.00  e il giovedì dalle 10.00  alle 12.00  presso lo studio del docente (3A1280,  Dipartimento  di Scienze)

Oltre all’orario di ricevimento settimanale, il docente e? disponibile in ogni momento per un contatto con gli studenti, attraverso la propria e-mail.

In comune con quelle del Modulo I (Prof. Funicello)

NO

Il corso di  Chimica Organica Avanzata modulo II è un modulo integrato con il corso di Chimica Organica Avanzata modulo I, nel quale vengono approfonditi argomenti complementari a quelli del presente corso. Per tale motivo è fortemente consigliata la contemporanea frequenza di entrambi i corsi.