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COMPLESSI METALLICI (PER LA MEDICINA, AMBIENTE, ENERGIA)

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Metal complexes (medicine, environment, energy)

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Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
CHI0052
Docenti
Prof. Roberto Gobetto (Titolare del corso)
Prof. Eliano Diana (Titolare del corso)
Anno
1° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Al termine del corso gli allievi dovranno conoscere le principali proprietà delle diverse classi di composti di coordinazione affrontate nel corso e come si organizzano in strutture tridimensionali complesse. dovranno inoltre essere in grado di identificare gli elementi metallici della tavola periodica che svolgono un ruolo in applicazioni energetiche, ambientali e mediche.

 At the end of the course the students must know the main properties of the different classes of coordination compounds and their organization into tridimensional structures.  Furthermore they will be able to identify the role of metal complexes in energy, environment and medical applications. 

 

 

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Dato un metallo, saperne descrivere le geometrie di coordinazione più tipiche, le tipologie di leganti affini secondo la teoria HSAB, le proprietà catalitiche e di reattività, l'eventuale ruolo biologico. Saper individuare le tecniche strumentali più adatte alla caratterizzazione di un complesso metallico, in relazione al tipo di metallo e di leganti. Date le principali tipologie di leganti chelanti e macrocicli sapere descrivere le architetture supramolecolari ottenibili e le interazioni metallo legante sottese. Sapere descrivere le principali tipologie di polimeri di coordinazione e stabilire la correlazione struttura-proprietà.

 At the end of the course the student must demonstrate his skill in the description of the most typical coordination geometries, the different types of ligands according to HSAB theory, their catalytic and  biological properties. The student must also demonstrate his skills on the choice of more appropriate instrumental methodologies employed in order to fully chatracterize metal complexes. Furthermore, given the main types of chelate ligands and macrocycles, the student must be able to describe the obtainable supramolecular architecture and the metal-ligand interaction involved.  Finally he must be able to describe the main typologies of coordination polymers and the correlation between structure and properties.

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Modalità di insegnamento

 Il corso è basato su lezioni frontali corredate di slides e nell'analisi critica di lavori specifici presenti nella letteratura scientifica

 The course is based on classical frontal lecture and on critical analysis of papers published in current scientific literature

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Modalità di verifica dell'apprendimento

PROVA ORALE: verrà svolto un colloquio per ciascuna parte del corso. Nelle domande verranno affrontati sia gli aspetti teorici che quelli applicativi degli argomenti trattati. In particolare ci si focalizzerà sulla correlazione struttura di legame-proprietà dei complessi metallici, e come questa si  esplica nell'architettura geometrica molecolare e supramolecolare dei complessi e nella loro reattività. L'analisi di esempi specifici servirà a verificare la capacità dello studente a sapere analizzare e caratterizzare  le proprietà dei complessi attraverso le principali tecniche spettroscopiche e strutturistiche.

 

During the oral exam the student will discuss both theory and application aspects of metal complexes. The questions  will focus on the correlation between bond structure and properties of metal complexes,   and  their role on molecular and supramolecular architecture . The student will be asked to examine specific  examples in order to verify his attitude in analyzing and characterizing metal complex properties by means of the main spectroscopic and structurl techniques. 

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Programma

Sistemi monometallici e polimetallici: nomenclatura, conto elettronico, sistemi saturi ed insaturi e loro reattività, correlazione struttura-proprietà, isolobalità; Interazione metallo-idrogeno: idruri classici, non classici, interazioni agostiche e non convenzionali: sintesi, proprietà spettroscopiche, reattività e catalisi; Carbeni di Fischer e di Schrock: sintesi, caratterizzazione e proprietà. Reattività e catalisi. Metatesi di olefine; Complessi carbonilici; Complessi metallici contenenti ammine, fosfine, leganti macrociclici. Applicazioni in campo catalitico: Fenomeni di luminescenza ed elettrochemiluminescenza mediante complessi dei metalli di transizione; Complessi metallici in campo biomedico

Chimica Supramolecolare organometallica

 Chimica dei chelanti e dei macrocicli

Classificazione e preparazione dei leganti chelanti e macrocicli.  Metodo “metal template”.

Aspetti energetici e cinetici della complessazione, effetto macrociclo. Preorganizzazione e complementarietà

Riconoscimento molecolare: interazioni host-guest. Cavitandi e clatrandi. Interazioni con specie cariche (cationiche e anioniche) e con molecole neutre. Interazioni ione…π, π-π, C-H...π; impilamento π…π; effetto idrofobico; legame a idrogeno, interazioni deboli.

Chimica supramolecolare: autoassemblaggio metallo-assistito; reticoli molecolari, “scale” molecolari, eliche. Connettività topologica: catenani e rotaxani.

Polimeri di coordinazione 

Polimeri mono- bi- e tridimensionali. Metodi di preparazione e di caratterizzazione. Influenza del legante e della sfera di coordinazione del metallo e loro impiego nell’ingegneria cristallina.

Polimeri di coordinazione con lantanidi: proprietà magnetiche, trasportatori di spin

Polimeri di coordinazione tridimensionali: sistemi porosi, analisi delle proprietà ottiche ( ottica non lineare, luminescenza)

Coordination compounds: nomenclature, electron counting, saturated and unsaturated systems and their reactivity, structure-property correlation, isolobality. Metal-hydrogen interaction: classical and non-classical hydrides, agostic interaction: synthesis, spectroscopic properties, reactivity and catalysis; Fischer Carbenes and Schrock Carbenes: synthesis, characterization and properties. Reactivity and catalysis. Olefin metathesis. Carbonyl complexes; Metal complexes containing amines, phosphines, macrocyclic ligands. Luminescence and electrochemiluminescence phenomena in transition metal complexes; Metal complexes in bio-medicine; 

Supramolecular organometallic chemistry

Chemistry of Chelate and Macrocyclic ligands

Ligand  classification, synthesis, metal template methods effect.

Energetic and kinetic aspect of metal complexation, macrocyclic effect. Preorganization and complementarity.

Molecular recognition: host-guest interactions. Cavitand and clathrand. Interactions with charged species ( cations and anions) and with neutral molecules. Interactions ion…π, π-π, C-H...π; π…π stacking; hydrophobic effect; hydrogen bond, weak interactions.

Supramolecular Chemistry. Metal-directed self-assembly, molecular grids, ladders and helices. Topological connectivity, Catenanes and Rotaxanes.

Supramolecular coordination polymers.

1D, 2D and 3D polymers.Preparation and characterization. Effect of the ligands and of metal coordination sphere. Employ in the crystal engineering

Coordination polymers of lanthanides: magnetic properties, spin carriers.

3D coordination polymers: porous systems, optical properties ( non-linear optics, luminescence). 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Gispert - Coordination Chemistry (Wiley) Eischenbroich - Organometallics (Wiley) 

J.W. Steed, A.L. Atwood, Supramolecular Chemistry (Wiley)

Stuart R. Batten, Suzanne M. Neville and David R. Turner , Coordination Polymers (RSC Publishing)

Gispert - Coordination Chemistry (Wiley) Eischenbroich - Organometallics (Wiley)

J.W. Steed, A.L. Atwood, Supramolecular Chemistry (Wiley)

Stuart R. Batten, Suzanne M. Neville and David R. Turner , Coordination Polymers (RSC Publishing)

 

 



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Ultimo aggiornamento: 16/05/2016 10:39
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