Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire una discussione approfondita dell'impiego dei gruppi protettori, della trasformazione dei gruppi funzionali e dei più importanti metodi di sintesi di composti organici, inclusi quelli che impiegano composti organometallici.
Per quanto riguarda le conoscenze e la capacità di comprensione, ci si attende che al termine del corso lo studente sia in grado di:
• acquisire la conoscenza delle più moderne e avanzate strategie di sintesi organica. A tale scopo il corso si propone di fornire una discussione approfondita dei metodi sintetici che coinvolgono l'uso di reagenti organometallici nella sintesi del legame carbonio - carbonio, l’impiego dei gruppi protettori e l‘uso delle reazioni di ossidazione e riduzione per la trasformazione dei gruppi funzionali.
• reperire informazioni chimiche attraverso la consultazione di banche dati.
Per quanto riguarda le capacità di comprensione applicate, l’autonomia di giudizio, e le abilità comunicative, al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
• comprendere una problematica legata alla sua futura professione, di eseguire una valutazione critica e di proporre soluzioni specifiche;
• comunicare problematiche di tipo chimico/scientifico in forma scritta e verbale;
• sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su problematiche inerenti ai propri studi.
Prerequisiti
n/a
Contenuti dell'insegnamento
Metodi avanzati per la sintesi di composti organici; impiego di gruppi protettori nella sintesi organica; trasformazione di gruppi funzionali; uso di composti organometallici nella sintesi organica; reazioni palladio-catalizzate in sintesi organica; sintesi di doppi e tripli legami carbonio-carbonio; sintesi multi-step di composti organici.
Programma esteso
Introduzione alla disconnessione. Analisi Retrosintetica. Umpolung del carbonile. Pianificazione della strategia sintetica. Reazioni Domino
Elementi di stereochimica. Analisi conformazionale. valutazione delle interazioni di non-legame. Analisi conformazione di sistemi ciclici e cicloesilici che contengono un atomo ibridizzato sp2. Differenze di energia significative. Determinazione della reattività e del prodotto come funzione della conformazione.
Gruppi protettori. Concetto di ortogonalità nei gruppi protettori. Protezione di alcoli e 1,2- e 1,3-dioli; protezione di composti carbonilici; protezione di ammine; protezione di tioli.
Trasformazione di gruppi funzionali. Reazioni di ossidazione e riduzione: panoramica, effetto degli eteroatomi sullo stato di ossidazione del carbonio; reazioni di ossidazione comuni e agenti ossidanti. Ossidazione di alcoli, dioli, aldeidi, chetoni, alcheni, alchini, carboni allilici e benzilici, ossidazione di chetoni α-carboni. Reazioni di riduzione comuni e agenti riducenti; idrogenazione catalitica; idruri e metalli come agenti riducenti.
Formazione di legami carbonio-carbonio tramite reagenti organometallici. Reagenti di Grignard, organolitio, organotitanio, organocerio, organorame, organozinco, organoboro, organosilicio e organooro.
Reazioni di formazione del legame carbonio-carbonio palladio catalizzate: compatibilità con i gruppi funzionali, reattività del gruppo uscente, selettività, effetti sterici e elettronici. Reagenti organolitio e organomagnesio (reazione di Kumada); reagenti organozinco (reazione di Negishi); reagenti organometallici a base di alluminio e zirconio; reagenti organostagno (reazione di Stille); reagenti organoboro (reazione di Suzuki); reagenti di organosilicio (reazione di Hiyama). Reazioni di Homocoupling; accoppiamento di enolati e fenossidi. Reazione di Buchwald-Hartwig e Ullmann. Attivazione del legame C-H (cenni). Introduzione e principi. Reazione di Fujiwara-Moritani. Accoppiamento di derivati biarilici. Reazioni di accoppiamento carbonilico: sintesi di chetoni e di derivati dell'acido carbossilico; carbonilazione di alcheni e alchini. La reazione di Heck: reazione di inserimento di alcheni e alchini su areni catalizzata da palladio.
Formazione di legami carbonio-carbonio insaturi. Formazione di doppi legami: reazioni delle ilidi del fosforo (reazione di Wittig, cenni) e dello zolfo. Eliminazione di Peterson. Allil silani come nucleofili. Formazione di tripli legami carbonio-carbonio.
Bibliografia
Dispense del docente, esempi di esercizi e casi oggetto dell'esame. Questi materiali sono pubblicati dall'inizio del corso sulla piattaforma Elly. Costituiscono il supporto principale per la preparazione dell'esame.
Testi adottati:
• George S. Zweifel, Michael H. Nantz, Peter Somfai – Modern Organic Synthesis, An Introduction 2nd Ed., Wiley, 2017, ISBN: 9781119086536
• Michael Smith – Organic Synthesis, 4th Ed., Academic Press, 2016, ISBN: 9780128007204
Metodi didattici
Il corso impiegherà lezioni frontali di 2 ore distribuite su due giorni per settimana.
Le lezioni saranno tenute in presenza e comprenderanno esercitazioni sulle tematiche affrontate.
Modalità verifica apprendimento
La dimostrazione di una conoscenza di base dei contenuti del corso, valutata attraverso una prova scritta con 4 quesiti, uno dei quali preveda di completare una sequenza sintetica elaborata e che includa l'impiego dei gruppi protettori, di composti organometallici nella sintesi organica, nonché le principali nozioni di FGI, determina una valutazione dell’esame pari a 18-25/30. La capacità dello studente di affrontare la sintesi di composti organici facendo uso dei metodi sintetici descritti nel corso e la capacità di elaborare un approccio critico al problema sintetico, determina un punteggio pari a 26-28/30. Una discussione approfondita degli argomenti determina un voto pari a 29-30/30. Risposte del tutto esaurienti e approfondite fornite avendo fatto uso di un linguaggio rigoroso che evidenzi anche la capacità di porsi di fronte a problemi nuovi, insieme con l’individuazione di possibili problematiche e applicazioni determinano la valutazione con lode.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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