ID:
500568
Durata (ore):
96
CFU:
9
SSD:
Chimica organica
Anno:
2026
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (05/10/2026 - 22/01/2027)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Obiettivi formativi
Il corso di si propone di approfondire le metodologie di trasformazione selettiva dei gruppi funzionali, con particolare attenzione ai principi meccanicistici e stereochimici che ne governano la reattività. Il percorso formativo comprende le strategie di protezione e deprotezione dei gruppi funzionali più comuni, le reazioni di riduzione mediante catalisi eterogenea e omogenea, i fondamenti e le applicazioni della catalisi asimmetrica e le reazioni di ossidazione di alcoli, aldeidi e chetoni.
Attraverso un ampio ricorso all’analisi dei meccanismi di reazione e dei cicli catalitici, il corso intende sviluppare la capacità di correlare struttura, reattività e selettività, fornendo gli strumenti per scegliere reagenti, catalizzatori e condizioni operative adeguati alla progettazione di sequenze sintetiche complesse.
Risultati di apprendimento attesi
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
Conoscere e comprendere i criteri di scelta dei principali gruppi protettori, le relative condizioni di introduzione e rimozione e i principi di compatibilità e ortogonalità nelle sintesi multistadio.
Descrivere e interpretare i meccanismi delle riduzioni catalitiche in fase omogenea ed eterogenea, riconoscendo il ruolo del catalizzatore e i fattori che determinano chemioselettività, regioselettività e stereoselettività.
Comprendere e applicare i principi della catalisi asimmetrica, mettendo in relazione la struttura del catalizzatore e del substrato con l’origine dell’induzione stereochimica e valutando gli esiti delle reazioni in termini di enantioselettività e diastereoselettività.
Selezionare e confrontare metodi di ossidazione di alcoli, aldeidi e chetoni sulla base del meccanismo, della natura del substrato, della compatibilità con altri gruppi funzionali e della trasformazione desiderata.
Progettare e discutere criticamente sequenze sintetiche che integrino protezione, deprotezione, riduzione e ossidazione, giustificando le scelte sulla base di criteri di reattività, selettività ed efficienza.
Comunicare con rigore scientifico i meccanismi e le strategie sintetiche, utilizzando correttamente il linguaggio, la nomenclatura e le convenzioni di rappresentazione della chimica organica.
Prerequisiti
Esami di Organica I e Organica II DEVONO essere stati SUPERATI con MERITO
Metodi didattici
Il corso si articola in lezioni frontali interattive, esercitazioni guidate e discussione di casi di studio, con particolare attenzione alla comprensione dei meccanismi di reazione e alla loro applicazione nella progettazione sintetica.
Le lezioni prevedono l’impiego integrato di presentazioni e spiegazioni alla lavagna, con costruzione progressiva dei meccanismi, dei cicli catalitici e dei modelli stereochimici. La partecipazione attiva degli studenti sarà stimolata attraverso domande e brevi problemi riguardanti la reattività dei substrati, la scelta dei reagenti e la previsione della selettività.
Le esercitazioni saranno dedicate alla risoluzione di problemi di complessità crescente: scelta di gruppi protettori compatibili e ortogonali, selezione di metodi di riduzione e ossidazione, previsione degli esiti stereochimici e progettazione di sequenze sintetiche multistadio. Gli studenti saranno invitati a motivare le proprie scelte sulla base dei meccanismi e a confrontare strategie alternative.
La discussione di casi tratti dalla letteratura scientifica consentirà di approfondire le applicazioni delle metodologie studiate alla sintesi di molecole complesse. Attività individuali e in piccoli gruppi favoriranno lo sviluppo dell’autonomia di giudizio, della capacità di argomentazione scientifica e del confronto critico.
Verifica Apprendimento
Modalità di verifica dell’apprendimento
La verifica dell’apprendimento prevede un colloquio orale, finalizzato a valutare la conoscenza delle metodologie trattate, la comprensione dei meccanismi di reazione e la capacità di applicare tali conoscenze alla risoluzione di problemi di sintesi organica avanzata.
Durante il colloquio, lo studente sarà chiamato a:
discutere la scelta dei gruppi protettori e delle condizioni di protezione e deprotezione in sequenze sintetiche multistadio;
illustrare i meccanismi e i cicli catalitici delle riduzioni omogenee ed eterogenee e delle riduzioni con idruri o mediante processi radicalici;
prevedere e giustificare la chemioselettività, regioselettività e stereoselettività delle trasformazioni, con particolare riferimento alle riduzioni asimmetriche;
selezionare reagenti e condizioni per l’ossidazione di alcoli, aldeidi e chetoni, spiegandone il meccanismo d’azione e la compatibilità con altri gruppi funzionali;
proporre brevi sequenze sintetiche e confrontare strategie alternative, motivando la scelta e l’ordine delle trasformazioni.
La valutazione terrà conto della correttezza e completezza delle risposte, del rigore del ragionamento meccanicistico, della capacità di collegare i diversi argomenti, dell’autonomia nella risoluzione dei problemi e dell’uso appropriato del linguaggio scientifico. La votazione finale sarà espressa in trentesimi.
Durante il corso potranno essere proposte verifiche formative, mediante discussioni guidate, brevi esercizi e analisi di casi di studio, per monitorare la comprensione e fornire feedback in preparazione al colloquio finale.
Testi
Materiale didattico fornito dal docente
Contenuti
Contenuti del corso
1. Chimica dei gruppi protettori
Principi e strategie di protezione dei gruppi funzionali nella sintesi organica multistadio. Criteri di scelta dei gruppi protettori in relazione alla stabilità, alla selettività di introduzione e rimozione e alla compatibilità con le successive trasformazioni. Concetto di ortogonalità e deprotezione selettiva. Protezione di alcoli e fenoli come eteri, silil eteri ed esteri; protezione di aldeidi e chetoni come acetali e tioacetali; protezione delle ammine come carbammati e ammidi; protezione degli acidi carbossilici come esteri. Analisi dei meccanismi di protezione e deprotezione in condizioni acide, basiche, riducenti e ossidanti. Applicazioni alla progettazione di sequenze sintetiche.
2. Reazioni di riduzione mediante catalisi eterogenea e omogenea
Fondamenti dell’idrogenazione catalitica e ruolo del catalizzatore nell’attivazione dell’idrogeno e del substrato. Catalisi eterogenea con metalli supportati e catalizzatori metallici: adsorbimento, attivazione superficiale e fattori che influenzano attività e selettività. Idrogenazione di alcheni, alchini e altri gruppi funzionali; riduzione parziale degli alchini e reazioni di idrogenolisi.
Catalisi omogenea mediante complessi di metalli di transizione. Analisi dei cicli catalitici e delle principali tappe elementari: addizione ossidativa, coordinazione, inserzione migratoria ed eliminazione riduttiva. Meccanismi di trasferimento dell’idrogeno e cooperazione metallo-legante. Idrogenazione e trasferimento di idrogeno a composti insaturi e carbonilici. Controllo della chemioselettività, regioselettività e stereoselettività mediante la scelta del metallo, dei leganti e delle condizioni di reazione.
3. Sintesi asimmetrica applicata alle reazioni di riduzione
Principi di stereochimica e riconoscimento delle facce enantiotopiche e diastereotopiche. Distinzione tra controllo stereochimico da parte del substrato, del reagente e del catalizzatore. Enantioselettività, diastereoselettività ed eccesso enantiomerico; relazione tra selettività e differenza di energia libera di attivazione dei percorsi concorrenti.
Idrogenazione asimmetrica di alcheni funzionalizzati, chetoni e immine mediante catalizzatori chirali. Ruolo dei leganti e della cooperazione metallo-legante nell’induzione asimmetrica. Riduzioni asimmetriche mediante trasferimento di idrogeno e riduzione di chetoni catalizzata da ossazaborolidine. Analisi dei modelli stereochimici e degli stati di transizione; fenomeni di controllo concordante e discordante tra substrato e catalizzatore. Applicazioni alla preparazione di alcoli e ammine enantioarricchiti.
4. Riduzioni chimiche con idruri nucleofili, elettrofili e mediante processi radicalici
Classificazione dei reagenti riducenti e relazione tra struttura, reattività e selettività. Idruri nucleofili: boroidruri, alluminioidruri e loro derivati. Riduzione di aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, esteri, ammidi e nitrili. Controllo della riduzione parziale e completa; influenza di solvente, temperatura, stechiometria e additivi. Riduzione 1,2 e 1,4 dei sistemi carbonilici α,β-insaturi. Diastereoselettività nelle riduzioni di composti carbonilici: modelli di Felkin–Anh e controllo per chelazione.
Reagenti riducenti a carattere elettrofilo: borani e derivati, idroborazione e riduzioni con idrosilani opportunamente attivati. Ruolo degli acidi di Lewis e dei catalizzatori nell’attivazione del substrato o del legame elemento–idrogeno.
Riduzioni radicaliche mediante donatori di atomi di idrogeno, quali idruri di stagno e silani. Distinzione tra trasferimento di idruro e trasferimento di atomo di idrogeno. Meccanismi a catena: iniziazione, propagazione e terminazione. De alogenazione riduttiva, deossigenazione di derivati degli alcoli e competizione tra riduzione e ciclizzazione radicalica.
5. Reazioni di ossidazione di alcoli, aldeidi e chetoni
Principi generali delle ossidazioni organiche e criteri di scelta degli ossidanti in funzione di chemioselettività, compatibilità funzionale e condizioni operative.
Ossidazione degli alcoli primari ad aldeidi o acidi carbossilici e degli alcoli secondari a chetoni. Metodi basati su reagenti metallici, dimetilsolfossido attivato, iodio ipervalente e sistemi catalitici a base di nitrossili. Analisi dei meccanismi delle ossidazioni di Swern, Dess–Martin e TEMPO e confronto con i principali ossidanti a base di cromo e manganese. Controllo della sovraossidazione e ossidazione selettiva di alcoli allilici e benzilici.
Ossidazione delle aldeidi ad acidi carbossilici, con particolare attenzione alle condizioni di Pinnick e alla compatibilità con gruppi funzionali sensibili.
Ossidazione dei chetoni: reazione di Baeyer–Villiger per la sintesi di esteri e lattoni, meccanismo, attitudine migratoria e conseguenze stereochimiche. Ossidazioni in posizione α dei composti carbonilici e scissioni ossidative. Scissione ossidativa dei dioli vicinali come trasformazione complementare per la preparazione di aldeidi e chetoni.
Tutti gli argomenti saranno sviluppati attraverso l’analisi dei meccanismi di reazione, la discussione dei fattori che governano la selettività e la risoluzione di problemi di sintesi organica avanzata.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Frequenza del laboratorio obbligatoria
Corsi
Corsi
CHIMICA
Laurea Magistrale
2 anni
No Results Found
Persone
Persone
No Results Found