- Oggetto:
- Oggetto:
SINTESI E MECCANISMI IN CHIMICA ORGANICA
- Oggetto:
Synthesis and mechanisms in organic chemistry
- Oggetto:
Anno accademico 2015/2016
- Codice dell'attività didattica
- CHI0048
- Docenti
- Prof. Paolo Venturello (Titolare del corso)
Prof. Glauco Tonachini (Titolare del corso) - Anno
- 1° anno
- Tipologia
- Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 8
- SSD dell'attività didattica
- CHIM/06 - chimica organica
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Orale
- Prerequisiti
- Per la parte di Sintesi (docente Venturello)
Conoscenza delle principali tecniche di sintesi, isolamento e purificazione, nozioni di base di Chimica Generale,Chimica Organica e Chimica Fisica.
Per la parte "Meccanismi" (G. Tonachini): Nozioni di base di chimica organica e chimica fisica, così come fornite dagli insegnamenti di chimica organica e chimica fisica del triennio. / Fundamentals of organic chemistry and physical chemistry, such as thay are provided by the organic and physical chemistry courses of the first three years. - Propedeutico a
- Nuovi orientamenti in sintesi organica
Sintesi ed identificazione di composti organici - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone obiettivi distinti per la parte di sintesi e per la parte di studio dei meccanismi.
Per la parte di Sintesi (Docente Venturello):
Si intende fornire agli studenti alcune informazioni utili per comprendere la sequenza di passaggi sintetici, per cogliere le incompatibilità fra gruppi funzionali, per predisporre le opportune condizioni sperimentali, per valutare il ruolo e l'importanza delle funzioni protettive.
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini):
L'obiettivo è di fornire semplici strumenti teorici atti a razionalizzare o a predire in termini qualitativi l’andamento di una reazione chimica.
The course intends to reach two different goals depending on the Synthesis and the Mechanism section.
Synthesis Section (Teacher Venturello)
As a result of the course the students will be able to understand the sequence of some synthetic steps, stressing the incompatibility among some functional groups in order to select the suitable experimental conditions and the suitable protectin groups.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini):
The purpose is to provide simple theoretical tools, suitable to rationalize or predict qualitatively the outcome of some chemical reactions.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Per la parte di Sintesi (Docente Venturello):
L’allievo dovrà essere in grado di affrontare con spirito critico la sequenza di passaggi proposti per una sintesi organica, fornendo anche suggerimenti personali al fine di ottimizzare i risultati voluti; di valutare gli aspetti chemo-, regio- e stereoselettivi di alcune importanti reazioni.
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini):
Mettere in grado lo studente di elaborare una razionalizzazione dei motivi per cui una reazione organica è comune oppure non osservata. Lo studente dovrebbe essere in grado di definire una reazione come “permessa” o “proibita”, intendendosi che il suo decorso sia relativamente facile oppure che presenti una barriera di energia significativa di origine elettronica. Questa capacità può essere introduttiva a studi ulteriori che mirino ad un esame quantitativo del decorso di una reazione chimica (energetica del processo, termochimica, valutazione quantitativa del meccanismo preferito, rapporto con la cinetica).
Synthesis Section (Teacher Venturello)
The students will be able to critically comment the different steps of some organic syntheses, also giving some personal suggestions in order to improve the results regarding chemo- regio- and stereselectivity of the precesses.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini):
The objective is to make the student capable of rationalizing the reasons why an organic reaction is commonly observed or not. The student should acquire the capability of defining a reaction as “allowed” or “forbidden”, meaning by these words that it is either energetically easy or presents a sizable barrier of electronic origin. This capability can be introductory to further learning aiming to define quantitatively the evolution of a chemical system (energetics and thermochemistry, mechanism assessment, relation with kinetics).
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Per la parte di Sintesi (Docente Venturello):
Tradizionale: lezioni frontali in aula con l'ausilio di materiale PowePoint messo a disposizione anticipatamente sul sito web del corso.
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini):
Il modulo consta di 3 CFU, equivalenti a 24 h di lezione. Le lezioni sono svolte principalmente alla lavagna, con l’ausilio del colore nel tracciare diagrammi e disegnare strutture molecolari.
Synthesis Section (Teacher Venturello)
Lessons in classroom, using PowerPoint slides that are available on the web site of the course.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini):
Lessons (3 credits, i.e. 24 hours) , delivered mainly by writing on the blackboard, with color drawing of molecular structures and diagrams.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consiste in due prove orali relative rispettivamente alle due parti in cui è struttutato il corso. Il voto finale è la media matematica dei due esiti.
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini):
L’esame orale comprende da parte dello studente, oltre all’esposizione discorsiva sul tema richiesto, la stesura di diagrammi di vario tipo e il disegno di orbitali molecolari (MO) interagenti. L’esame è teso a verificare la chiarezza di idee e la chiarezza espositiva con cui lo studente usa speditamente i due strumenti teorici qualitativi (“di pronto impiego”) proposti nel corso d’insegnamento. Con essi si devono esaminare una o due reazioni scelte tra una varietà di reazioni organiche, con lo scopo di definire se essa sia facile e veloce oppure lenta e magari non osservata, e inoltre magari di spiegare varie forme di selettività. L’esame orale permette un dialogo che pare possa evidenziare (più facilmente di uno scritto) il buon uso della logica e la coerenza nell’elaborare le analisi richieste.
The final examination is divided in two different oral tests concerning the two sections of the course. The mark is the average of the two outcomes.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini):
The oral examination encompasses both a discussion of the requested theme and the drawing of diagrams of different kind and sketches of interacting molecular orbitals (MOs). It aims to assess how clear are the concepts to the student, and how lucidly she/he can talk about and use them. The two qualitative theoretical methods offered in the lectures should be used promptly by applying them to one/two reactions selected among a variety of organic reactions. The target is defining if a reaction is easy and fast, or slow and perhaps not observed. Moreover various forms of selectivity might be discussed. The oral examination is believed to allow the assessment of the logic capabilities of the student, more than a written test.
- Oggetto:
Attività di supporto
Non prevista
Not contemplated
- Oggetto:
Programma
Per la parte di Sintesi (Docente Venturello):
Funzioni protettive.
Sistemi macrociclici: podanti, eteri corona, criptandi e sferandi, macrocicli immobilizzati su matrice.
Reagenti supportati e sintesi in fase solida: reazione di epossidazione, reazione di Wittig, reazione di alchilazione sintesi malonica, condensazione di Dieckmann, sintesi di rotaxani; test trifase.
Retrosintesi: pricipi base. Esempi di sintesi tratti dalle principali riviste internazionali.
Sintesi della Citovaricina di Evans.
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini):
- Teoria degli Orbitali di Frontiera e Regole di Woodward e Hoffmann. Concetti generali.
- Effetti sulla cinetica delle energie degli orbitali molecolari (MO).
- Effetto della loro polarizzazione sulla orientazione (regiochimica).
- Come gli MO possano influire sulla diastereoselettività.
- Applicazione a reazioni di cicloaddizione, reazioni elettrocicliche, reazioni chelotropiche, migrazioni sigmatropiche. Reazioni ioniche, radicaliche e fotochimiche.
- Diagrammi di correlazione di MO, di configurazioni elettroniche, di stati elettronici. Incroci reali ed evitati. Esempi.
- Transizioni diabatiche, relazione di Landau-Zener.
Syhthesis Section (Teacher Venturello)
Protecting groups chemistry.
Podants, crown ethers, cryptants, crown ethers supported on insoluble supports.
Insoluble reagents and solid phase synthesis: alkylation reaction, epoxydation reacrion, Wittig olefination, Dieckmann condensation, malonic synthesis, totaxanes synthesis, three-phase test.
Retrosynthetic principles. Some examples selected from the international chemistry journals.
Cytovaricin Synthesis by the Evans' Group.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini):
- Frontier Orbitals Theory and Woodward-Hoffmann rules. General concepts.
- How MO energies can affect reaction rates.
- How their polarization can determine regioselectivity effects.
- How they can affect the diastereoselectivity.
- Application to cicloadditions, cheletropic reactions, electrocyclic reactions, sigmatropic rearrangements.
- Correlation diagrams for MOs, electron configurations, and electronic states. Real and avoided crossings. Exemples.
- Diabatic transitions, Landau-Zener equation.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Per la parte di Sintesi (Docente Venturello):
Jeremy Robertson “Pretecting Group Chemistry ” Oxford Chemistry Primers
Ahmed Akelah, David C. Sherrington, “Application of Functionalized Polymers in Organic Synthesis”, Chem. Rev. 1981, 81, 557-587
JOC 1983 48 1643, JOC 1993 58 6990, JOC 95 60 5628, JOC 1995 60 6000; JOC 1996 61 2600, JACS 1985 107 7961
Total Synthesis of the Macrolide Antibiotic Cytovaricin, D. A. Evans,S. W. Kaldor, T. K. Jones, J. Clardyt, T.J. Stout: J. Am. Chem. SOC. 1990, 112, 7001-7031
Organic Chemistry di Clayden Greeves, Warren e Wothers; Oxford University Press
E’ fortemente consigliato l’utilizzo Dispense PowerPoint nel materiale didattico.
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini):
- Ian Fleming Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions J. Wiley and Sons, 2010.
- Addy Pross Theoretical and Physical Principles of Organic Reactivity J. Wiley and Sons, 1995.
Shynthesis Section (Teacher Venturello)
Jeremy Robertson “Pretecting Group Chemistry ” Oxford Chemistry Primers
Ahmed Akelah, David C. Sherrington, “Application of Functionalized Polymers in Organic Synthesis”, Chem. Rev. 1981, 81, 557-587
JOC 1983 48 1643, JOC 1993 58 6990, JOC 95 60 5628, JOC 1995 60 6000; JOC 1996 61 2600, JACS 1985 107 7961
Total Synthesis of the Macrolide Antibiotic Cytovaricin, D. A. Evans,S. W. Kaldor, T. K. Jones, J. Clardyt, T.J. Stout: J. Am. Chem. SOC. 1990, 112, 7001-7031
Organic Chemistry di Clayden Greeves, Warren e Wothers; Oxford University Press
PowerPoint slides published on the web site of the course.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini):
- Ian Fleming Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions J. Wiley and Sons, 2010.
- Addy Pross Theoretical and Physical Principles of Organic Reactivity J. Wiley and Sons, 1995.
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Note
Parte "Meccanismi" (G. Tonachini): La frequenza alle lezioni è soltanto consigliata, non obbligatoria.
Part "Mechanisms" (G. Tonachini): To attend the lectures is not mandatory, just advisable.
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