CHIMICA ORGANICA FISICA

Il corso si propone, mediante lo studio delle interazioni non covalenti e della catalisi chimica ed enzimatica, di fornire le basi quantitative per la progettazione e la sintesi di architetture e catalizzatori supramolecolari

Adeguate conoscenze fornite dalla laurea triennale in Chimica

Obbligatoria

Interazioni non Covalenti: Interazioni di coppia ionica (ion pairing). Ponti salini. Interazioni elettrostache (ione dipolo, dipolo-dipolo, di Van der Waals, ione-diolo indotto, dipolo permanente-dipolo indotto). Legame idrogeno (natura, geometria, forza di legami idrogeno normali, effetti della solvatazione, effetto dell’elettronegatività, legami H assistiti dalla risonanza, effetti della polarizzazione, interazioni secondari).

Interazioni p: catione-p, interazioni polare-p, interazione di Stacking (p-p), interazione arene-perfluoroarene, arene-perfluoroarene nella progettazione di strutture allo stato solid, interazioni p donatore-accettore.

Effetto idrofobico: Aggregazione dei composti organici in acqua. Costante di idrofobicità. Origine dell’effetto idrofobico. Folding delle proteine controllato all’effetto idrofobico. Effetto idrofobico non classico.

Cooperatività, preorganizzazione e complementarietà: Aspetti quantitativi e termodinamici dell’interazione host-guest. Effetto templato. Processo di riconoscimento molecolare visto come un processo di solvatazione. Ciclodestrine e Ciclofani.

Progettazione di architetture supramolecolari: Self-assembly. Termodinamica del self-assembly. The directional bonding and the weak-link approach. Self-assembly attraverso il legame idrogeno.

Catenani, Rotaxani e Pseudorotaxani: Strategie sintetiche. Macchine molecolari artificiali. Sistema pistone-cilindro azionato dalla luce. Navetta azionata da energia chimica. Rotazione di un anello azionata da energia elettrica. L’ascensore molecolare.

Capsule Molecolari: Carcerandi e Criptofani. Incapsulamento molecolare. Capsule di glicoluril ottenute mediante legami idrogeno. Self-assembly del glicoluril con spaziatori a simmetria ternaria. Self-assembly di capsule tetrameriche. Capsule supramolecolari da ciclofani mediante legami idrogeno. Capsule esameriche. Capsule dimeriche da resorcareni. Capsule supramolecolari da derivati metallo-legante.

Catalisi: Aspetti generali. Concetto di binding. Approccio spazio-temporale. Effetto di prossimità e orientazione. Tipi di catalisi (elettrofila, metallica, acido-base, nucleofila). Catalisi acido-base di Bronsted generale e specifica.

Catalisi Enzimatica: Concetti generali. Cinetica della catalisi enzimatica. Equazione di Michaelis-Menten. Il significato di KM, Kcat e kcat/KM. [S] vs KM: diagramma energia-coordinata di reazione. Sito attivo di un enzima. Meccanismi della catalisi enzimatica. “Induced-fit”. Molarità effettiva. Enzimi artificiali.

Inibitori Enzimatici: Inibitori reversibili (inibizione competitiva, non competitiva, acompetitiva). Inibitori misti. Inibitori irreversibili

1) Appunti delle lezioni (Diapositive)

2) Eric V. Anslyn, Dennis A. Dougherty “Modern Physical Organic Chemistry” University Science Books, 2006

Esame orale