Insegnamento CHIMICA ORGANICA II

Corso

Chimica e tecnologia farmaceutiche

Codice insegnamento

65005311

Sede

PERUGIA

Curriculum

Comune a tutti i curricula

Docente

Andrea Temperini

Docenti

Andrea Temperini

Ore

102 ore - Andrea Temperini

CFU

Regolamento

Coorte 2023

Erogato

2023/24

Attività

Base

Ambito

Discipline chimiche

Settore

CHIM/06

Tipo insegnamento

Obbligatorio (Required)

Tipo attività

Attività formativa monodisciplinare

Lingua insegnamento

ITALIANO

Contenuti

Carboidrati. Composti eterociclici. Conformazione e stereochimica. Formazione di anelli. Chimica degli organometalli. Alchilazione di carbanioni. Metodi di idratazione e diidrossilazione. Riduzioni, ossidazioni, alogenazioni acilazioni. Preparazione di alcheni. Sintesi peptidica.Alcuni esperimenti di laboratorio per acquisire le tecniche di laboratorio e la ricerca bibliografica.

Testi di riferimento

Gli appunti del Corso sono disponibili in formato elettronico sulla piattaforma Unistudium. Testi consigliati per una eventuale consultazione:
Chimica Organica, Ed. Italiana, J. Clayden, N. Greeves and S. Warren, Piccin. Advanced Organic Chemistry, 4th Ed., Part A and BFrancis A. Carey and Richard J. SundbergKluwer Academic / Plenum Publishers, New York March's Advanced Organic Chemistry, 6th Ed.Michael B. Smith and Jerry MarchJohn Wiley & Sons Inc., New York Organic Synthesis - Strategy and ControlP. Wyatt, S. WarrenJohn Wiley & Sons, Ltd, Chichester, England Basic Organic StereochemistryErnest L. Eliel, Samuel H. Wilen, Michael P. DoyleJohn Wiley & Sons Inc., New York Heterocyclic ChemistryT. L. GilchristLongman Scientific & Technical, Harlow (England) Strategic Applications of Named Reactions in Organic SynthesisL. Kurti, B. CzaboElsevier Academic Press Name Reactions (II Edition)A Collection of Detailed Reaction MechanismsJie Jack LiSpringer, Berlin

Obiettivi formativi

L’obiettivo principale dell’insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare la sintesi di una molecola organica di moderata complessità.Le principali conoscenze acquisite saranno:- capire le varie possibilità di trasformazione dei gruppi funzionali;- incorporare nella strategia sintetica le nuove metodologie che impiegano i metalli di transizione e la sintesi di carbocicli ed eterocicli;- valutare l’uso di strategie chirali per la sintesi stereoselettiva di molecole;- analisi di una struttura molecolare e valutazione critica delle soluzioni per la sua sintesi. Le principali abilità saranno:- proporre una sintesi plausibile di una molecola target mediante reazioni chimiche conosciute;- valutare i principali vantaggi e svantaggi nell’uso di differenti reattivi organici per effettuare una data trasformazione chimica;- identificare i concetti ed i principi della sintesi organica e valutare le nuove metodologie per una sintesi efficiente di molecole organiche bioattive.

Prerequisiti

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle reazioni chimiche descritte nell’insegnamento è vivamente consigliato aver sostenuto con successo l’esame di Chimica Organica I. Inoltre, per gli argomenti trattati nel modulo, la conoscenza dei meccanismi delle principali reazioni organiche costituisce un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia seguire il corso con profitto .

Metodi didattici

Il corso è organizzato nel seguente modo:- lezioni in aula su tutti gli argomenti trattati del corso;- esercitazioni pratiche nel laboratorio di sintesi organica. Gli studenti eseguiranno delle esercitazioni a posto singolo riguardanti le tecniche di base di un laboratorio di chimica organica e alcune semplici reazioni organiche.

Altre informazioni

Frequenza obbligatoria.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame prevede una prova orale che consiste in una discussione della durata di circa 60 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. La prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell’allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell’esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico. Per quanto riguarda le esercitazioni pratiche non è prevista una valutazione ma solamente un breve test con domande a risposta aperta ed atto ad accertare le competenze pratiche di base acquisite in laboratorio.

Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Programma esteso

CARBOIDRATI: nome e struttura dei carboidrati, la chimica polifunzionale degli zuccheri; costruzione e degradazione progressiva degli zuccheri: prova della struttura degli aldosi.
PROTEZIONE E DEPROTEZIONE DEI PRINCIPALI GRUPPI FUNZIONALI: alcoli, dioli, ammine, aldeidi e chetoni, acidi.
SINTESI DI OLIGOPEPTIDI IN FASE SOLIDA: amminoacidi e loro protezione, attivazione del gruppo carbossilico e coupling. Deprotezione e allungamento della catena peptidica.
COMPOSTI ETEROCICLICI: nomenclatura: regole della nomenclatura sistematica di Hantzsch-Widman e nomenclatura sostitutiva; classificazione dei composti eterociclici. Reazioni di cicloaddizione [4+2] e 1,3-dipolare e di ciclizzazione (Regole di Baldwin) nella preparazione dei composti eteroarociclici. Sintesi dei più significativi composti eterociclici: furano, tiofene, pirrolo, piridina, chinolina, indolo. Proprietà e reattività dei principali composti eteroaromatici p-deficienti e p-ecessivi. Sintesi e proprietà delle purine e pirimidine. Composti etero-organometallici.
CONFORMAZIONE E STEREOCHIMICA. Sistemi ciclici fusi. Sistemi ciclici insaturi. Cicloalcanoni. Sistemi ciclici condensati. Altri sistemi ciclici.
METODI DI FORMAZIONE DI ANELLI. Reazione di Diels-Alder, dieni e dienofili. Funzionalità mascherate. La reazione di Nef e simili. Acidi di Lewis come catalizzatori. Reazioni di Diels-Alder. Anellazione di Robinson. Base di Mannich. Reazione di anellazione di Danishefsky. Anellazione con isossazoli. Reazioni di chiusura di anello. Scisssione alcalina di composti beta dicarbonilici. Reazioni di Krapcho. Chiusura d'anello di Perkin e altre anellazioni. Sintesi ciclopentanoni e ciclopentenoni.
PREPARAZIONE DI PICCOLI ANELLI. Ciclopropano e derivati. Uso del carbene. Reazione di Simmons-Smith. Decomposizione di diazochetoni. Sintesi dei diazocarbonili e ciclopropanazioni metallo catalizzate. Sintesi di Corey dei ciclopropani. Cenni di sintesi dei ciclobutani.
REAZIONI PERICICLICHE. Teoria delle reazioni pericicliche. Orbitali molecolari di polieni coniugati. Reazioni di cicloaddizione. Cicloaddizioni [2+2]. Cicloaddizioni [4+2]. Reazioni elettrocicliche e stereochimica di tali reazioni. Trasposizioni sigmatropiche. Classificazione delle trasposizioni sigmatropiche e meccanismo delle trasposizioni sigmatropiche. Esempi di trasposizioni di Cope e Claisen in sintesi organica. Espansioni d’anello con diazoalcani.
CHIMICA DEGLI ORGANOMETALLI. Magnesio. Litio. Rame. Zinco. Nichel, Palladio. La regola dei 18 elettroni. Interazione dei leganti idrocarburici con i metalli di transizione. Legame metallo-ligando. Cicli catalitici e reazioni di coupling (Suzuky, Negishi, Stille, Sonogashira etc.). La reazione di Heck e Tsuji-trost. Reazioni di C-H attivazione.
ALCHILAZIONI DI INTERMEDI CARBONIO NUCLEOFILI. Generazione di carbanioni per deprotonazione. Regioselettività nella formazione dell’enolato. Alchilazione di enolati. Generazione e alchilazione di dianioni. Effetti del mezzo nell’alchilazione di enolati. C-alchilazione e O-alchilazione. Alchilazione via enamine. Alchilazione di enolati derivati da riduzione di enoni. Uso di gruppi bloccanti. Uso di gruppi attivanti. Reazione di Michael. Alchilazione di carbanioni da 1,3-ditiano.
METODI DI IDRATAZIONE. Idroborazione-ossidazione. Riduzione di epossidi. Solfonio ilidi. Reazione di Baeyer-Villiger. Reazione di Mitsunobu.
METODI DI DIIDROSSILAZIONE. Apertura di epossidi. Uso di Osmio tetrossido. Uso di Potassio permanganato. Reazione di Prevost. Reazione di Woodward. Scissione dei glicoli di Criegee. Reazione di Lemieux-Rudloff. Reazione di Lemieux-Johnson. Reazione di ozonolisi.
RIDUZIONI. Riduzioni con metalli disciolti: Riduzione di Birch. Riduzione di composti carbonilici alfa-beta insaturi. Riduzione di alchini. Miscele zinco-acido e riduzione di Clemmensen. Riduzioni con metallo-idruri. Modello di Felkin-Anh. Riduzione di Wolff-Kischner. Riduzione catalitica. Riduzione con diimide.
OSSIDAZIONE. Ossidazione di alcoli primari ad aldeidi. Ossidazione di Pfitzner-Moffatt. Ossidazione di Swern. Ossidazione di alcoli secondari a chetoni. Ossidazione di Corey-Kim. Ossidazione di alcoli allilici. Ossidazione di gruppi metilenici allilici (ossidazione di Riley).
ALOGENAZIONE. Addizione di HX agli alcheni. Addizione di X2 agli alcheni. Alogenazione di chetoni. N-Bromoacetamide ed N-bromosuccinimide. Trasformazioni di gruppi funzionali per preparare organoalogeni.
PREPARAZIONE DI ALCHENI. Eliminazione di Zaitsev. Eliminazione di Hofmann. Reazioni di beta-eliminazione che coinvolgono stati di transizione ciclici: pirolisi di N-ossidi (eliminazione di Cope). Eliminazione di selenossidi. Utilizzo di organo-titanio. Reazione di Mc Murry, Petatesis. Metatesi di alcheni. Olefinazione di Julia e di Julia-Kocienski. Reazione di Wittig. Modificazione di Schlosser. Reazione di Horner-Woodsworth-Emmons e reazione di Michaelis-Arbuzov. Preparazione di alchini.
Per il laboratorio verranno effettuate varie esperienze per acquisire la manualità di base e le varie tecniche di laboratorio e di ricerca biblografica.