PRESENTAZIONE

L'insegnamento intende integrare le conoscenze di base di chimica organica apprese nei primi due anni, introducendo nuovi argomenti o approfondendo argomenti già visti in modo preliminare. L'insegnamento intende anche portare lo studente ad una maggiore comprensione dei meccanismi di reazione ed a saper progettare una sintesi.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Lo studente approfondirà vari aspetti della chimica organica non trattati negli insegnamenti precedenti (in particolare le reazioni di formazione di legami C-C, le trasposizioni, la sintesi di composti ciclici e la chimica dei composti aromatici), e verrà guidato a raggiungere una buona capacità di comprendere le strategie retrosintetiche, di progettare semplici sintesi di derivati alifatici ed aromatici, di interpretare i meccanismi di reazione e le metodologie sperimentali per corroborarli.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il risultato atteso di apprendimento è quello di portare lo studente ad avere dimestichezza con le principali reazioni organiche (sia quelle già viste in insegnamenti precedenti che alcune trattate di nuovo in questo insegnamento) essendo in grado di comprendere e saper descrivere i meccanismi (senza doverli imparare a memoria). Lo studente diventerà inoltre capace di usare la conoscenza di tali reazioni organiche nel progettare o valutare in modo critico sintesi di semplici molecole organiche. A tal scopo lo studente apprenderà i principi della retrosintesi.

PREREQUISITI

Per una ottimale fruizione dell'insegnamento è indispensabile la conoscenza delle nozioni di base di Chimica Organica 1, Laboratorio di Chimica Organica e Chimica Organica 2. E' altamente consigliato che lo studente frequenti l'insegnamento avendo già dato quegli esami.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento è di 6 CFU.

Esso prevede essenzialmente lezioni in aula, con l'uso prevalente di diapositive (48 ore)

Verranno però fornite agli studenti delle registrazioni (fruibili dallo studente in qualunque momento della giornata, 7 giorni su 7) in cui il docente illustrerà la soluzione di una serie di esercizi di retrosintesi, a loro volta forniti in anticipo su aulaweb. 

In casi molto particolari e dimostrati di studenti con difficoltà a frequentare, il docente potrà anche mettere a disposizione (ma solo in questi casi) le registrazioni delle lezioni.

Sulla base della corrsipondenza ore / crediti, ci si aspetta che lo studente, oltre alle 48 ore di lezione erogate, dedichi circa 22 ore all'analisi in autonomia degli esercizi di retrosintesi proposti e delle relative soluzioni registrate e circa 80 ore allo studio degi argomenti del corso.

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Formazione di legami singoli e doppi C-C e C=C (11 ore)
   1. La addizione omoaldolica e la condensazione omocrotonica. Catalisi basica e acida.
   2. Addizioni aldoliche incrociate. Casi in cui è possibile in condizioni standard.
   3. Uso di derivati allilici come equivalenti sintetici di aldeidi.
   4. Le reazioni di Claisen e Dieckmann. La reazione di Darzens.
   5. Uso di derivati a metileni attivi. La sintesi malonica e acetoacetica.
   6. La reazione di Knoevenagel.
   7. Metodi moderni di ossidazione e riduzione di derivati ossigenati.
   8. Reazioni dei sistemi α,β-insaturi: controllo cinetico e termodinamico. Addizione di composti organometallici (cuprati, organocerio) e riduzioni selettive 1,2 o 1,4.
   9. Reazioni di Michael con composti a metileni attivi.
   10. Anellazione di Robinson.
   11. Uso di enammine.
   12. Reazione nitroaldolica. Trasformazioni del gruppo nitro.
   13. Le addizioni aldoliche e le condensazioni di Claisen nel mondo biologico. Meccanismo della aldolica/retroaldolica e sintesi degli acidi grassi.
   14. Reazioni di Wittig e Horner-Wadsworth-Emmons.
   15. Cenni sulle reazioni di cross-coupling.
2. Chimica dei composti aromatici e eteroaromatici (8 ore)
   1. Idrocarburi policiclici aromatici. Nomenclatura
   2. Il naftalene. Proprietà e reazioni
   3. Antracene e fenantrene
   4. Riepilogo e approfondimento delle reazioni di sostituzione elettrofila su substrati aromatici.
   5. Le reazioni di formilazione e carbossilazione.
   6. Sostituzioni nucleofile aromatiche. Meccanismi. Utilità sintetica.
   7. Le ossidazioni in posizione benzilica.
   8. Strategie per la sintesi di composti aromatici. Gruppi rimovibili. Gruppi orientanti
   9. Cenni alla nomenclatura dei sistemi eterociclici. Nomenclatura di Hantzsch-Widmann.
3. Progettazione di una sintesi: chimica dei composti alifatici (7 ore)
   1. Sintesi di legami C-eteroatomo. Alcuni esempi con riepilogo di metodi già visti in corsi precedenti
   2. Metodologie per la sintesi di ammine.
   3. Retrosintesi di legami C-C con un solo gruppo funzionale.
      1. Alcoli
      2. Chetoni.
      3. Derivati carbossilici
   4. Retrosintesi di legami C-C con due gruppi funzionali. Disconnessioni “logiche” ed “illogiche”.
   5. Esempi di retrosintesi con disconnessioni “logiche”. Sintesi di derivati con funzioni ossigenate 1,3 e 1,5 e di sistemi α,β-insaturi.
   6. Sintesi di composti con funzioni ossigenate in 1,2.
   7. Uso dei composti α-alogenocarbonilici.  α-Alogenazioni di chetoni e α-Alogenazione di acidi carbossilici.
   8. Uso del cianuro
   9. Sintesi di 1,2-dioli ed epossidi. Reazione pinacolica; reazione di Corey-Chaikovski.
   10. Esercizi di retrosintesi.
4. Sintesi di composti ciclici (6 ore)
   1. Reazioni di ciclizzazione: problematiche generali
   2. Esempi di sintesi di cicli a 5 termini per ciclizzazione (eterociclici e carbociclici)
   3. Esempi di sintesi di cicli a 6 termini per ciclizzazione (eterociclici e carbociclici)
   4. Cenni su sintesi di cicli a 3 ed a 4.
   5. Cenni alla metatesi olefinica
   6. Reazioni di cicloaddizione di Diels-Alder (solo aspetti regiochimici e non stereochimici).
   7. Reazioni di cicloaddizione 1,3-dipolare. In particolare: ozonolisi, click-reaction, sintesi di isossazoli e loro applicazioni.
5. Gruppi protettori (5 ore)
   1. Protezione di ammine. Sintesi peptidica
   2. Protezione di alcoli
   3. Protezione dei composti carbonilici.
6. Trasposizioni (3 ore)
   1. Riarrangiamento di carbocationi con shift 1,2 di idruri.
   2. La trasposizione pinacolica (anche accoppiata alla Corey-Chaikovski)
   3. La trasposizione di Wagner-Meerwein
   4. La reazione di Baeyer-Villiger
   5. Trasposizione di Wolff
   6. Trasposizione di Curtius
   7. Trasposizioni sigmatropiche: Cope e Claisen
7. Sintesi orientata alla diversità (3 ore)
   1. Concetti generali
   2. Esempi di reazioni multicomponente
8. Meccanismi di reazione (5 ore)
   1. Metodi non cinetici per determinare un meccanismo
   2. Metodi cinetici per determinare un meccanismo

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Le diapositive delle lezioni saranno disponibili in formato pdf su Aulaweb.

Per il ripasso/approfondimento di argomenti di chimica organica di base possono essere utilizzate lepiù recenti edizioni degli stessi testi consigliati per gli insegnamenti di Chimica Organica I e II; in particolare:

-- Brown, Foote, Iverson, Anslyn - Chimica Organica - EdiSES

-- Bruice - Chimica Organica - EdiSES

Un altro libro di base di Chimica Organica, che è per certi versi incompleto ma che tratta però la maggior parte degli argomenti dell'insegnamento, incluso l'approccio retrosintetico è:

-- Clayden, Greeves, Warren . Chimica Organica, seconda edizione - Piccin

Per il concetto di retrosintesi, si consiglia la lettura del testo:

-- Stuart Warren, Paul Wyatt - Organic synthesis - The Disconnection Approach, 2nd Edition - J. Wiley & Sons (2008).

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 30 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame sarà scritto + orale.

Lo scritto dura 120 minuti, che saranno aumentati del 30% per chi ha DSA* e del 50% per chi ha disabilità.* Esso prevederà:

1. domande specifiche che daranno luogo ad un punteggio che stabilirà chi è ammesso all’orale e che influenzerà il voto finale.
2. Un esercizio di retrosintesi.

Quest’ultimo non darà un punteggio, ma durante l’orale il docente potrà discutere con lo studente la sintesi proposta e questa discussione inciderà sul voto. Ovviamente, se lo studente non ha scritto nulla e all’orale non saprà dire nulla, la valutazione di questa parte sarà molto bassa.

L'esame orale dovrà essere effettuato subito dopo lo scritto (di norma lo stesso giorno) e, se lo studente fallisce l'orale o rifiuta il voto, dovrà ripetere anche lo scritto in un altro appello.

L'esame orale sarà costituito da un colloquio che lo studente dovrà sostenere davanti ad una commissione di almeno due persone, con l'uso imprescindibile della lavagna o altro supporto per la scrittura sul quale sviluppare gli argomenti di esame, mediante la descrizione di formule, schemi di reazione, ecc.

Importante: verranno fissati almeno 7 appelli per anno. Potranno essere concessi appelli straordinari nei periodi consentiti. Di norma non verranno concessi però appelli straordinari agli studenti che, avendo avuto inserito l'insegnamento nel piano degli studi dell'anno 20xx/20xx+1, chiedano di sostenere l'esame dopo la fine di febbraio 20xx+2. Se uno studente, essendo indietro con gli esami, è sicuro di non riuscire a sostenere l'esame entro febbraio dell'anno 20xx+2, è fortemente consigliato a rimandare la frequenza all'anno successivo.

* Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo (https://rubrica.unige.it/strutture/struttura/100111). Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

• la denominazione dell’insegnamento
• la data dell'appello
• il cognome, nome e numero di matricola dello studente
• gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche. Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Lo scritto permetterà di valutare se lo studente ha raggiunto una sufficiente comprensione degli argomenti dell'insegnamento.

Nel corso del colloquio si intende accertare, attraverso la discussione iniziale di argomenti svolti a lezione, oltre al grado di comprensione raggiunto dallo studente, anche la sua capacità di ragionamento nel saper scrivere e spiegare meccanismi di reazione e nel saper fare collegamenti tra parti diverse del programma (o dei programmi degli insegnamenti precedenti di chimica organica). Verrà inoltre valutata, discutendo l'esercizio di retrosintesi, la capacità di saper usare criticamente le reazioni conosciute nel progettare una sintesi.