c.i. PROGETTAZIONE MOLECOLARE E CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLAREModulo CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE
Anno accademico 2023/2024 - Docente: Roberto PURRELLORisultati di apprendimento attesi
- CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE
Obiettivi formativi specifici di questo corso sono:la conoscenza dei principi primi (le forze, le interazioni ed i processi) alla base della chimica non covalente. Con lo sguardo rivolto ai sistemi naturali, si vuole condurre lo studente alla comprensione dei fenomeni di auto-assemblaggio per consentire una progettazione di dispositivi supramolecolari. A tale scopo sarà anche presentata una panoramica sulla logica che sottintende la progettazione supramolecolare. Saranno cioè descritti quei lavori scientifici basati su quei processi logici che consentono il passaggio dalla progettazione alla sintesi non covalente di specie con desiderate struttura e determinate proprietà chimico-fisiche. A tal fine sarà illustrata la rilevanza dei processi gerarchici e come sfruttare la dicotomia termodinamica-cinetica.Durante il corso saranno presentati i principi primi (le forze, le interazioni ed i processi) che sono alla base della chimica non covalente. Il ruolo degli ioni metallici nel determinare le caratteristiche degli aggregati sarà evidenziato lungo tutto il programma.
Inoltre, in riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, questo corso contribuisce a acquisire le seguenti competenze trasversali:
Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza dei processi gerarchici e della dicotomia termodinamica-cinetica, conoscenza e comprensione del ruolo delle conformazioni nel modulare le proprietà di polimeri.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Capacità di applicare le conoscenze sopradescritte attraverso gli esempi mostrati a lezione, sia in libri di testo che in ricerche pubblicate.
Autonomia di giudizio: Gli studenti imparano a valutare in modo obiettivo quanto appreso durante le lezioni grazie ai diversi esempi di applicazione degli strumenti logico-deduttivi nella progettazione supramolecolare.
Abilità comunicative: Capacità di descrivere in forma orale, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, gli argomenti scientifici presentati a lezione illustrando il percorso logico che partendo dalle motivazioni arriva ai risultati.
Capacità di apprendimento: Le capacità di apprendimento vengono valutate tramite le discussioni durante le lezioni -che costituiscono parte importante del corso- e l'esame orale.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Prerequisiti richiesti
Sono richieste conoscenze in Chimica inorganica, Chimica Organica, Chimica Fisica e Chimica Analitica
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
Introduzione alla chimica supramolecolare: i presupposti della sintesi non covalente
-La natura come modello: impariamo a leggere le informazioni molecolari e supramolecolari (DNA, proteine). Relazioni tra strutture (primarie, secondarie, terziarie) e funzione. Effetto allosterico. Gerarchia dell’autoassemblaggio ed inerzia cinetica: termodinamica e cinetica al lavoro
-Natura delle interazioni non covalenti. Il ruolo del solvente: solubilità e solvofobicità.
-Classificazione dei composti supramolecolari sintetici. Effetto chelante ed effetto macrociclo. Preorganizzazione e complementarietà.
La sintesi non covalente e la sintesi covalente: un matrimonio di convenienza
Autoassemblaggio
-Architetture supramolecolari, cenni di crystal engineering.
-Stereochimica supramolecolare. Chiralità intrinseca e chiralità indotta. Memoria chirale, ruolo delgli ioni metallici
-Catalisi e reattività supramolecolare. Self-replication.
Sensori
-Interruttori ottici e chirottici. -Logic gates (YES, NOT, AND, OR, XOR) da sistemi supramolecolari.
Testi di riferimento
Appunti delle lezioni
- J.-M. Lehn, Supramolecular Chemistry, VCH
- J. W. Steed and J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, Wiley
- P. D. Beer, P. A. Gale and D. K. Smith Supramolecular Chemistry,OCP
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | J.-M. Lehn, Supramolecular Chemistry, VCH | |
| 2 | J. W. Steed and J. L. Atwood, Supramolecular Chemistry, Wiley | |
| 3 | P. D. Beer, P. A. Gale and D. K. Smith Supramolecular Chemistry,OCP |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
- CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE
L'esame consite in una prova orale e sarà condotto partendo da un confronto sui concetti di base per passare poi alle applicazioni in maniera tale da verificare la preparazione del candidato e la sua capacità di costruire un percorso scientifico logico.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- CHIMICA INORGANICA SUPRAMOLECOLARE
Self-assembly e processi gerarchici
Chiralità, conformazioni e riconoscimento molecolare
trasferimento di energia ed elettronici
chimica delle porfirine