STEREOCHIMICA

L’insegnamento si prefigge di fornire allo studente una formazione più approfondita sulla struttura tridimensionale delle molecole, con particolare focus sui composti organici, e un atteggiamento critico e consapevole nei confronti della struttura reale delle molecole. Di fronte a una rappresentazione bidimensionale di una struttura molecolare, lo studente sarà in grado di individuare i punti di maggiore rilevanza per comprendere la struttura tridimensionale sia in senso statico (conformero più abbondante) sia dinamico (distribuzione conformazionale e barriere energetiche). Di fronte ad una struttura molecolare chirale, lo studente sarà in grado di pianificare le modifiche e gli esperimenti da mettere in atto per assegnarne la configurazione assoluta.

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito un’approfondita conoscenza:

·       del corretto lessico;

·       della stereochimica dei composti lineari e ciclici;

·       dei metodi sperimentali per l’analisi conformazionale;

·       dei principi base che soprintendono alle reazioni stereoselettive e stereospecifiche;

·       degli aspetti teorici di base delle spettroscopie e dei metodi sperimentali per la determinazione della configurazione assoluta e la risoluzione di problematiche strutturali diverse.

In riferimento ai Descrittori di Dublino, questo corso si pone l’obbiettivo di trasferire allo studente le seguenti competenze trasversali:

Conoscenza e capacità di comprensione:

·       Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo;

·       Capacità di razionalizzare e prevedere la struttura reale delle molecole;

·       Capacità di distinguere le differenti tecniche di spettroscopiche;

·       Capacità di discutere casi presi dalla recente letteratura.

Capacità di applicare conoscenza:

·       Capacità di avanzare ipotesi sulla conformazione più stabile molecole o di porzioni di macromolecole/polimeri;

·       Capacità di progettare un percorso sintetico dal decorso stereochimico adeguato all’ottenimento di una precisa struttura organica;

·       Capacità di proporre esperimenti per l’analisi conformazionale e discuterne i risultati;

·       Capacità di individuare le condizioni di reazioni ottimali per una determinata reazione.

Autonomia di giudizio:

·       Capacità di ragionamento critico;

·       Autovalutazione dell’apprendimento tramite interazioni in aula con i colleghi e con il docente.

Abilità comunicative:

Capacità di descrivere in forma orale e scritta, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, uno degli argomenti trattati.

 

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

Il corso si svolgerà con lezioni frontali ed esercitazioni in aula. La discussione e l’intervento degli studenti saranno continuamente stimolati.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel Syllabus.

È richiesta l’acquisizione degli obiettivi relativi alle discipline: Chimica Generale ed Inorganica, Chimica Organica I e Chimica Organica 2. Di fondamentale importanza saranno le conoscenze di:

·       struttura e reattività organica di base;

·       fondamenti della stereochimica;

·       principali concetti di termodinamica dell’equilibrio e di cinetica chimica.

Frequenza obbligatoria (registrazione delle presenze in aula ed in laboratorio) con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS. È necessario superare il 70% delle ore previste a per poter svolgere l’esame. Nel caso in cui non si dovesse raggiungere il numero di ore minime, lo studente dovrà superare una prova scritta prima di sostenere l’esame ordinario.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel Syllabus.

Programma

1.                  Rappresentazione delle molecole. Definizioni: stereoisomeria, diastereoisomeria, enantiomeria. Configurazioni. Notazioni R,S e D,L. Conformazioni.

2.                  Elementi e operazioni di simmetria. Gruppi puntuali. Unità stereogeniche. Chiralità centrale, assiale, planare, inerente e rispettivi descrittori.

3.                  Topicità. Gruppi e facce omotopici, diastereotopici, enantiotopici. Molecole prochirali. Descrittori Re, Si, pro-R, pro-S. Scrittura tridimensionale corretta delle molecole.

4.                  Chiralità in molecole senza centri chirali.

5.                  Strumenti della chimica computazionale per visualizzare la struttura tridimensionale delle molecole e calcolare l’energia.

6.                  Polarimetria e dicroismo circolare. Metodi NMR per lo studio conformazionale (NOE e costanti di accoppiamento).

7.                  Risoluzione di miscele raceme. Risoluzione classica, cinetica, cinetica dinamica. Risoluzione fisica. Fasi stazionarie chirali. Determinazione dell’e.e. via GC e HPLC chirale. Determinazione dell’e.e. tramite NMR (esteri di Mosher, Shift reagents). Racemizzazione. Utilizzo nelle risoluzioni cinetiche dinamiche.

8.                  Sintesi stereoselettiva. Selettività rispetto al substrato e al prodotto. Enantioselettività e diastereoselettività, profili cinetici.

9.                  Sintesi diastereoselettiva: A) Reazioni di composti carbonilici ciclici e aciclici; effetto del sostituente in alfa. B) Reazioni aldoliche: generalità. Litio e boro enolati. C) Addizioni coniugate.

10.             Sintesi enantioselettiva. A) Induzione asimmetrica basata sul substrato. Metodo degli ausiliari chirali. B) Induzione asimmetrica da reagenti chirali. C) Induzione asimmetrica da catalizzatori chirali. Organocatalisi, generalità ed esempi. Catalisi non covalente.

E. L Eliel, S. H. Wilen, M. P. Doyle, Basic organic stereochemistry, Ed. Wiley Interscience

E. L Eliel, S. H. Wilen, Stereochemistry of organic compounds, Ed. Wiley Interscience

P. Y. Bruice, Chimica Organica, Ed. EDISES 

Appunti di lezione

L'esame prevede una prova orale su tutti i contenuti del corso. Tutti gli argomenti trattati sono considerati irrinunciabili per il superamento dell’esame. La prova d’esame tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in relazione le varie parti del programma.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Criteri per l’attribuzione del voto finale:   
Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura gli argomenti dei due moduli; verrà valutata la padronanza sui vari argomenti teorici e pratici della materia e la capacità di saper passare facilmente da un argomento all'altro. Per l’attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri: 

Voto 29-30 e lode: lo studente ha una conoscenza approfondita di tutti gli argomenti trattati a lezione, riesce prontamente e correttamente a integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate, risolvendo autonomamente problemi anche di elevata complessità; ha ottime capacità comunicative e proprietà di linguaggio.  

Voto 26-28: lo studente ha una buona conoscenza di tutti gli argomenti trattati a lezione, riesce a integrare e analizzare in modo critico e lineare le situazioni presentate, riesce a risolvere in modo abbastanza autonomo problemi complessi ed espone gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio appropriato;  

Voto 22-25: lo studente ha una discreta conoscenza dei concetti base della chimica organica, anche se limitata agli argomenti principali; riesce a integrare e analizzare in modo critico ma non sempre lineare le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro con una discreta proprietà di linguaggio;  

Voto 18-21: lo studente ha la minima conoscenza di tutti gli argomenti trattati a lezione, ha una modesta capacità di integrare e analizzare in modo critico le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro sebbene la proprietà di linguaggio sia poco sviluppata;  

Esame non superato: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei contenuti principali dell’insegnamento. La capacità di utilizzare il linguaggio specifico è scarsissima o nulla e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

 

Rappresenta la conformazione più stabile del glicole etilenico usando la proiezione di Newman.

Descrivi l’analisi configurazionale e conformazionale dell’1,3-Dimetilcicloesano.

Indica fli elementi di simmetria del gruppo C_2v

Come possiamo determinare l’eccesso enantiomerico di una miscela?

Descrivi il decorso stereochimico di una reazione di addizione nucleofila a composti carbonilici alfa-chirali.