SCIENZE DEL FARMACO E DELLA SALUTEChimica e tecnologia farmaceuticheAnno accademico 2023/2024

9797595 - METODI FISICI IN CHIMICA ORGANICA - CHIMICA ORGANICA 2
Modulo CHIMICA ORGANICA 2

Docente: VINCENZO PATAMIA

Risultati di apprendimento attesi

Il corso mira a fornire una mentalità critica e scientifica ed un uso razionale delle capacità mnemoniche, favorendo l’abilità di applicare le conoscenze teoriche alla risoluzione dei problemi.

Ciò significa superare il limite della mera “ripetizione mnemonica” di concetti che, così facendo, sarebbero finalizzati al semplice apprendimento. Mentalità critica e scientifica ad un tempo costituiscono un obiettivo di alto livello; esso necessita di una sintesi tra operatività mentale ed effettiva realizzazione: la prima si esplica nella progettazione di un esperimento, nel controllo razionale-intuitivo delle fasi di esecuzione e calcolo e nella fase di valutazione dei risultati; la seconda si esplica nella vera e propria esecuzione dell’esperimento, anche a livello virtuale.

Pertanto, al termine del corso, l’allievo dovrà essere in grado di:

D1 Conoscenza e Capacità di Comprensione

D2 Capacità di Applicare Conoscenza e Comprensione

D3 Autonomia di Giudizio

D4 Abilità Comunicative

D5 Capacità di Apprendimento

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali (5CFU) ed esercitazioni in aula (1 CFU). Il materiale didattico è reperibile su Studium.

Prerequisiti richiesti

Proprietà acido-base dei composti organici, stereochimica di base, proprietà e reattività dei gruppi funzionali della chimica organica.

Conoscenza di un metodo di studio adeguato; si consigliano i seguenti siti e letture:

Frequenza lezioni

Frequenza obbligatoria secondo le norme del regolamento didattico del CdS in CTF.

Contenuti del corso

Il corso è costituito da 3 moduli, corrispondenti a 6 crediti di cui 5 di lezioni frontali e 1 di esercitazioni in aula che verranno effettuate alla fine del terzo modulo.

MODULO 1. Composti bioorganici


19/29/30. La Chimica dei composti Eterociclici Aromatici

Classificazione degli eterocicli aromatici – Eteroaromaticità – Sostituzione elettrofila: aspetti generali – Sistemi elettronricchi: eterocicli pentatomici contenenti un solo eteroatomo – Preparazione: Sintesi di Paal-Knorr del furano, del pirrolo e del tiofene – Sintesi di Knorr del pirrolo – Sintesi di Feist-Bernary del furano e sintesi di Hantzsch del pirrolo – Reattività: Reazioni acido-base, di sostituzione elettrofila, di addizione e cicloaddizione, di ossidazione e di riduzione – Sistemi elettronricchi: eterocicli pentatomici benzocondensati contenenti un solo eteroatomo – Preparazione: Sintesi di Fischer dell’indolo – Reattività: Reazioni acido-base, di sostituzione elettrofila, di ossidazione e di riduzione – Sistemi elettronpoveri: eterocicli esatomici contenenti un solo eteroatomo – Preparazione: Sintesi di Hantzsch della piridina – Reattività: Reazioni acido-base, Reazioni dell’azoto con gli elettrofili, Reazioni di sostituzione elettrofila, di sostituzione nucleofila, di ossidazione e di riduzione – Piridina N-ossido e sostituzione elettrofila – Sistemi elettronpoveri: eterocicli esatomici benzocondensati contenenti un solo eteroatomo neutro – Preparazione: Sintesi di Skraup della chinolina, Sintesi di Bischler-Napieralski dell’isochinolina – Reattività: Reazioni principali.

20. La chimica organica dei carboidrati

Classificazione dei carboidrati – La notazione d e l – Configurazione degli aldosi – Configurazione dei chetosi – Reazioni dei monosaccaridi in soluzione basica – Reazioni di ossido-riduzione dei monosaccaridi – Allungamento della catena: la sintesi di Kiliani-Fischer – Accorciamento della catena: la degradazione di Wohl – Stereochimica del glucosio: la dimostrazione di Fischer – I monosaccaridi formano emiacetali ciclici – Il glucosio è il più stabile fra gli aldoesosi – Formazione di glicosidi – L’effetto anomerico – Zuccheri riducenti e non riducenti – Disaccaridi – Polisaccaridi – Alcuni prodotti naturali derivati dai carboidrati – I carboidrati sulla superficie cellulare – Dolcificanti sintetici.

21. Amminoacidi, peptidi e proteine

Nomenclatura degli amminoacidi – Configurazione degli amminoacidi – Proprietà acido-basiche degli amminoacidi – Il punto isoelettrico – Separazione degli amminoacidi – Metodi di sintesi degli amminoacidi – Risoluzione di una miscela racemica di amminoacidi – Legami peptidici e legami disolfuro – Alcuni peptidi interessanti – Strategie di sintesi peptidica – Sintesi peptidica automatizzata – Introduzione alla struttura delle proteine – Come determinare la struttura primaria di un polipeptide o di una proteina.

MODULO 2. Argomenti speciali


27. Polimeri di sintesi

Esistono due classi principali di polimeri di sintesi – Introduzione ai polimeri per crescita a catena – Polimerizzazione radicalica – Il teflon: una scoperta accidentale – Codici di riciclo – Polimerizzazione cationica – Polimerizzazione anionica – Polimerizzazione con apertura d’anello – Stereochimica della polimerizzazione • catalizzatori di Ziegler-Natta – Polimerizzazione dei dieni – Copolimeri – Nanocontenitori – Introduzione ai polimeri per crescita a stadi – Classi di polimeri per crescita a stadi – Preoccupazioni per la salute: bisfenolo A e ftalati – Progettare un polimero – Proprietà fisiche dei polimeri – Avvelenamento da melammina – Il riciclo dei polimeri – Polimeri biodegradabili

28/34/35. Reazioni pericicliche

Le tre tipologie di reazioni pericicliche: Reazioni elettrocicliche, di cicloaddizione e trasposizioni sigmatropiche – Orbitali molecolari e simmetria degli orbitali – Reazioni elettrocicliche – Reazioni di cicloaddizione – Trasposizioni sigmatropiche –  Riepilogo delle regole di selezione per le reazioni pericicliche. Un nuovo tipo di reazione – Descrizione generale della reazione di Diels-Alder – Descrizione delle cicloaddizioni con gli orbitali di frontiera – La regioselettività nelle reazioni di Diels-Alder – La descrizione di Woodward-Hoffmann della reazione di Diels-Alder – Intrappolamento di intermedi reattivi tramite cicloaddizioni – Altre cicloaddizioni termiche – Cicloaddizioni fotochimiche [2 + 2] – Cicloaddizioni termiche [2 + 2] – Come ottenere anelli a cinque termini: le cicloaddzioni 1,3-dipolari – Due reazioni sintetiche molto importanti: le cicloaddizioni degli alcheni con tetrossido di osmio e con ozono – Trasposizioni sigmatropiche – Descrizione orbitalica delle trasposizioni [3,3]-sigmatropiche – La direzione delle trasposizioni [3,3]-sigmatropiche – Trasposizioni [2,3]-sigmatropiche  – Shifts [1,5]-sigmatropici di idrogeno – Reazioni elettrocicliche.

36. Reazioni di partecipazione, riarrangiamento e frammentazione

I gruppi vicinali possono accelerare le reazioni di sostituzione – I riarrangiamenti si verificano quando un gruppo partecipante migra da un atomo di carbonio ad un altro – I carbocationi riarrangiano rapidamente – Il riarrangiamento pinacolico – Il riarrangiamento dienone-fenolo – Il riarrangiamento dell'acido benzilico – Il riarrangiamento di Favorskii – Migrazione verso l'ossigeno: la reazione di BaeyerVilliger – Il riarrangiamento e la frammentazione di Beckmann – La polarizzazione dei legami C-C favorisce la frammentazione – Le reazioni di frammentazione sono controllate dalla stereochimica – Espansione d'anello via frammentazione – Il controllo dei doppi legami usando la frammentazione – La sintesi di nootkatone: un caso esemplare di frammentazione.

38. Sintesi e reazioni dei carbeni

Il diazometano promuove la sintesi di esteri metilici a partire da acidi carbossilici – La fotolisi del diazometano produce un carbene – Come sappiamo che i carbeni esistono? – Strategie per sintetizzare i carbeni – I carbeni possono essere suddivisi in due categorie – In che modo reagiscono i carbeni? – I carbeni reagiscono con gli alcheni per produrre ciclopropani – Inserzione in un legame C–H – Reazioni di riarrangiamento – I nitreni sono analoghi azotati dei carbeni – Metatesi degli alcheni.

11/40. Chimica organometallica 

Reazioni di accoppiamento catalizzate da palladio – Metatesi degli alcheni – GrubbsSchrockSuzuki ed Heck ricevono il premio Nobel – I metalli di transizione estendono la gamma delle reazioni organiche – La regola dei 18 elettroni – Legami e reazioni nei complessi dei metalli di transizione – Il palladio è il metallo più utilizzato nella catalisi omogenea – La reazione di Heck accoppia un alogenuro organico o un triflato e un alchene – Cross-coupling di composti organometallici e alogenuri – I composti elettrofili allilici sono attivati dal palladio(0) – L'amminazione di anelli aromatici può essere catalizzata dal palladio – Gli alcheni coordinati al palladio(II) vengono attaccati dai nucleofili – La catalisi del palladio nella sintesi totale di un alcaloide naturale – Una panoramica su altri metalli di transizione.

MODULO 3. Stereoselettività


31. Eterocicli saturi ed effetti stereoelettronici

Introduzione – L'effetto anomerico. Effetti simili in altri tipi di composti – Sintetizzare gli eterocicli: le reazioni di chiusura di anello.

33. Diastereoselettività

Uno sguardo a quanto fatto – Prochiralità – Le addizioni ai gruppi carbonilici possono essere diastereoselettive anche in assenza di anelli.


Testi di riferimento

  1. Chimica Organica – P. Y. Bruice – 3ª Ed. EdiSES (include un kit di modelli molecolari).
  2. Chimica Organica – J. Clayden, N. Greeves, and S. Warren – 1ª Ed. Piccin.


AutoreTitoloEditoreAnnoISBN
Paula Yurkanis BruiceChimica Organica – 3ª EdizioneEdises20179788879599351
Jonathan Clayden, Nick Greeves, e Stuart WarrenChimica Organica – 1ª EdizionePiccin20239788829932337

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1LA CHIMICA DEI COMPOSTI  ETEROCICLICI AROMATICI1. Paragrafi: 19.5 e 19.6 – 2. Capitoli 29 e 30 – Botta 18.1–18.6
2LA CHIMICA ORGANICA DEI CARBOIDRATI1. Paragrafi: 20.1–20.19 
3AMMINOACIDI, PEPTIDI E PROTEINE1. Paragrafi: 21.1–21.13 
4POLIMERI DI SINTESI1. Paragrafi: 27.1–27.14 
5REAZIONI PERICICLICHE1. Paragrafi: 28.1–28.7 – 2. Capitoli 34 e 35 
6PARTECIPAZIONE, RIARRANGIAMENTO E FRAMMENTAZIONE2. Capitolo 36 
7SINTESI E REAZIONI DEI CARBENI2. Capitolo 38 
8CHIMICA ORGANOMETALLICA1. Paragrafi: 11.4–11.5 – 2. Capitolo 40 
9ETEROCICLI SATURI ED EFFETTI STEREOELETTRONICI2. Capitolo 31 
10DIASTEREOSELETTIVITÀ2. Capitolo 33 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta + colloquio orale

La prova scritta, della durata di 90 minuti, consiste in 8 quesiti di cui:

La prova scritta si riterrà superata con una votazione minima di 18/30.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Esempio quesiti a risposta multipla

Quale composto(i) non subisce le reazioni di Friedel-Crafts?

1) Anilina

2) Piridina

3) Pirrolo

4) Anisolo

5) Pirrolo e Anilina

Esistono quattro D-aldopentosi. Se ciascuno di essi viene ridotto con sodio boro idruro, quanti danno aditoli otticamente attivi?

1) 4

2) 2

3) 3

4) Nessuno

5) 1


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