Obiettivi Formativi

Chimica Organica Superiore Al termine dello studio di questo insegnamento lo studente conosce le moderne strategie di sintesi e le metodologie per costruire legami C-C, i principi di base per sviluppare sintesi diastereoselettive e sintesi enantioselettive. E’ in grado di affrontare e risolvere problemi sintetici, avendo acquisito gli strumenti conoscitivi essenziali per la costruzione del bagaglio culturale necessario per ulteriori approfondimenti in ambito scientifico. E’ in grado, inoltre, di potere progettare un percorso sintetico che comprenda anche la sintesi stereoselettiva di opportuni composti. Tecniche Spettroscopiche in Chimica Organica L’insegnamento permetterà allo studente di conoscere in maniera approfondita le tecniche spettroscopiche (IR, MS e NMR) utilizzate nella determinazione della struttura di composti organici. In labaratorio saranno affrontati esperimenti di chimica organica avanzata ed i composti ottenuti saranno identificati grazie ai metodi spettroscopici. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di identificare la strututra delle molecole organiche attraverso la risoluzione di combinazioni di spettri, eseguire in maniera autonoma reazioni di sintesi organica e caratterizzare i composti ottenuti attraverso la registrazione e l’interpretazione dei loro spettri IR ed NMR.

Learning Goals

Advanced Organic Chemistry This is an advanced course of organic chemistry where students acquire the cognitive instruments for solving synthetic problems. New synthetic strategies and methodoligies for Carbon-Carbon formation will be illustrated.The basical principle to develop diastereoselective or enantiselective syntheses will be illustrated. Simple synthetic pathways for the obtainment of molecules will be discussed and projected. Spectroscopic Techniques in Organic Chemistry Students will gain a deep knowledge of the major spectroscopic methods (IR, NMR, MS) used in the elucidation of organic structures. The laboratory course will focus on advanced organic chemistry experiments and products isolated will be identified by means of spectroscopic techniques. At the end of the course students will be able to solve structural problems, to perform organic reactions independently, to record IR, and NMR spectra of products obtained and to derive structural informations from them.

Metodi didattici

Chimica Organica Superiore Il corso sarà articolato in lezioni frontali ed esercitazioni. Le lezioni si terranno con l'ausilio del power-point e di lavagna e gessetti. Verranno inoltre utilizzati modellini molecolari per discutere gli aspetti stereochimici di alcune reazioni. Le esercitazioni comprenderanno la discussione e la risoluzione di problemi di carattere sintetico, senza trascurare l'aspetto stereochimico. Tecniche Spettroscopiche in Chimica Organica Il corso sarà articolato in attività di lezione frontale (3 CFU ed esercitazioni di laboratorio (3 CFU).

Teaching Methods

Advanced Organic Chemistry The course is organized in frontal and practise lessons. Powre-point will be used tougether with blackboard. Molecular models will be emploied to illustrate streochemical problems of some reactions. Practise will include the discussion and resolution of synthetic problems, including the stereochemical aspects. Spectroscopic Techniques in Organic Chemistry The course is organized in frontal (3 CFU) and practise lessons (3 CFU).

Prerequisiti

Chimica Organica Superiore Lo studente che accede a questo insegnamento conosce già i concetti di base della Chimica Organica, i principali meccanismi di reazione, la reattività dei gruppi funzionali, i concetti base della stereochimica, cenni di reazioni catalizzate, la chimica di base dei composti organometallici Tecniche Spettroscopiche in Chimica Organica Lo studente che accede a questo insegnamento conosce già i concetti di base della spettroscopia IR, MS e NMR e le tecniche di base di laboratorio della Chimica Organica.

Prerequisites

Advanced Organic Chemistry The student who attends this teaching, already knows the basical concepts of organic chemistry, the principal reaction mechanisms, the reactivity of functional groups, the basic concepts of stereochemistry, short accounts of catalitic reactions and organometallic compounds. Spectroscopic Techniques in Organic Chemistry The student who attends this teaching, already knows the basical concepts of organic spectroscopy (IR, MS and NMR) and has already developed organic laboratory skills

Verifiche dell'apprendimento

Questo insegnamento prevede un esame comune con l'insegnamento "Tecniche spettroscopiche in chimica organica". La verifica dell'apprendimento prevede una prova scritta comune ai due insegnamenti, da sostenere al termine dei due corsi. I 12 CFU verranno acquisiti dallo studente con il superamento di un esame orale che avrà come argomenti di esame quelli relativi ai due corsi.

Assessment

This teaching has a final intergated exam with "Tecniche spettroscopiche in chimica organica".A common written test will be set at the end of the two course to verify the learning. The 12 CFU will be acquired by the student after an oral exam that will be concerned with arguments of both courses.

Programma del Corso

Chimica Organica Superiore Formazione di legami C-C:(2 CFU, 16 ore) reagenti organometallici organo litio - preparazione - reattività organo zinco - preparazione – reattività organo boro – preparazione - reattività organo stagno - preparazione - reattività organo rame - preparazione - reattività - reazioni di inserzione mediate da metalli di transizione – inserzione del CO – reazione di Heck - reazioni di cross-coupling mediate da metalli di transizione – reazione di Negishi – reazione di Still – reazione di Suzuki - reazioni degli allil Pd. Formazione di legami C=C e C=C:(1 CFU, 8 ore) - reazioni di beta-eliminazione e syn-eliminazione pirolisi di esteri, xantati, N-ossidi, solfossidi e selenossidi - reazioni correlate alla olefinazione di Wittig reazione di Still-Gennari modificazione di Ando reazione di Wadsworth-Emmons reazione di Horner-Wittig reazione di Peterson - reazioni da solfoni olefinazione di Julia riarrangiamento di Ramberg-Bäcklund - reazioni da 1,2-dioli reazione di McMurry reazione di Corey-Winter - la reazione di Metatesi – utilizzo sintetico nella formazione di olefine e di composti macrociclici Formazione di legami C=C: - reazioni di eliminazione - anioni alcheniluro Sintesi Stereoselettive: (3 CFU, 24 ore) - principi generali - sintesi diastereoselettive di composti achirali, sintesi E/Z stereoselettive - sintesi diastereoselettive di composti chirali racemi e non idroborazione/ossidazione – addizioni nucleofile a composti carbonilici – Modelli di Crams e Felkin-Anh - alchilazione di enolati – la reazione aldolica – modelli di Zimmerman-Traxler - sintesi enantioselettive reagenti chirali non racemi – borani chirali - epossidazione di Sharpless - ausiliari chirali non racemi – isossazolidinoni di Evans – sultoni di Oppolzer - catalizzatori chirali non racemi – DAIB – amplificazione chirale -doppia stereodifferenziazione Esercitazioni: problem solving Tecniche Spettroscopiche in Chimica Organica Lezioni frontali: Spettroscopia nell’Infrarosso: Introduzione e teoria - Strumentazione – Preparazione del campione – Assorbimenti caratteristici dei gruppi funzionali delle molecole organiche (4h, 0.5 CFU). Spettrometria di Massa: Interpretazione degli spettri di Massa di molecole orgsniche (4h, 0.5 CFU). Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare: 1H NMR: Introduzione – Proprietà magnetiche dei nuclei – Eccitazione e rilassamento di nuclei con spin 1/2 – Strumentazione – Preparazione del campione – Spostamento chimico – Accoppiamento di spin: sistemi di spin del primo ordine; protoni su atomi di ossigeno, azoto e zolfo; accoppiamento di spin con altri nuclei – Equivalenza di spostamento chimico – Equivalenza magnetica – Sistemi rigidi AMX, ABX, ABC – Sistemi a catena aperta conformazionalmente mobili, accoppiamento virtuale – Chiralità – Accoppiamento vicinale, geminale e a lunga distanza – Disaccoppiamento di spin selettivo – Effetto Nucleare Overhauser -13C NMR: Accoppiamento 13C-1H - Tecniche di disaccoppiamento 1H – Spostamenti chimici – Rilassamento T1 – Effetto Nucleare Overhauser –– DEPT - NMR bidimensionale: Spettrometria di correlazione. Cenni di spettroscopia di risonanza magnetica nucleare di 15N, 19F, 29Si, 31P. (16h, 2CFU). Esercitazioni di laboratorio: Preparazione dei campioni e registrazione di spettri IR ed NMR ed identificazione della struttura attraverso l’interpretazione degli spettri. Realizzazione di sintesi organiche avanzate e caratterizzazione dei composti isolati (3 CFU).

Course Syllabus

Advanced Organic Chemistry Formation of C-C single bonds (2 CFU, 16h): - Organometallic reagents - Cross-coupling reactions Formation of C-C double bond and triple bond (1 CFU, 8h): - beta-elimination and syn-elimination reactions - Wittig reactions and related - reactions fron sulfones and 1,2-diols - Metathesis reaction - Elimination reactions - Alkelinure anions Stereoselective synthesis (3 CFU, 24h): - introduction - stereoselective synthesis -diastereoselective synthesis of achiral compounds - diastereoselective synthesis of chiral compounds - enantioselective synthesis - not racemic chiral reagents - not racemic chiral auxiliaries - not racemic chiral catalists -double stereodifferenziation Probelm solving. Spectroscopic Techniques in Organic Chemistry Spectroscopic methods: Infrared spectroscopy: Introduction and theory – IR Spectrometer – Sample preparation – Characteristic group frequencies (4h, 0.5 CFU). Mass Spectrometry: MS spectra of organic molecules (4h, 0.5 CFU).Nuclear Magnetic Resonance: 1H NMR: Introduction – Nuclear magnetic properties – Excitation and relaxation of nuclei with spin 1/2 – NMR spectrometer – Sample preparation – Chemical shift – Spin- spin coupling; 1st order spectra; spin-spin coupling with other nuclei – Chemical and magnetic equivalence - AMX, ABX, ABC systems – Virtual coupling – Chirality – Vicinal, geminal and long-range coupling – Decoupling – Nuclear Overhauser Effect – 13C NMR: Coupling 13C-1H - Proton decoupling – Chemical shift – T1 Relaxation - Nuclear Overhauser Effect – DEPT – 2D NMR: Correlation spectroscopy – NMR of 15N, 19F, 29Si, 31P (16h, 2CFU). Practice: Organic structures from spectra. Laboratory: Sample preparation and recording of spectra. Advanced organic chemistry experiments and identification of products by spectroscopy (3 CFU).