CHIMICA ORGANICA II

Docenti: 
Crediti: 
8
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Anno di corso: 
2
Lingua di insegnamento: 

ITALIANO
(alcune Slides in lingua inglese)

Obiettivi formativi

Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
1. CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE.
1a. saper riconoscere i principali gruppi funzionali anche all’interno di molecole complesse.
1b. Saper riconoscere nomenclatura, struttura e reattività delle principali classi di composti organici, siano essi lineari, ciclici, eterociclici, o bicicli fusi.
1c. Saper spiegare e opportunamente esemplificare i principi che guidano le principali reazioni organiche e che permettono l’interpretazione razionale dei meccanismi di reazione.
2. CONOSCENZA E CAPACITA' DI COMPRENSIONE APPLICATE.
2a. saper implementare le conoscenze teoriche acquisite per risolvere problemi semplici
2b. prevedere l’esito di trasformazioni chimiche
2c. affrontare in modo critico la progettazione di un piano sintetico credibile, per l’accesso a molecole semplici.
3. ABILITA' COMUNICATIVE.
3a. Saper comunicare in modo chiaro e con linguaggio tecnico appropriato conclusioni e conoscenze ad interlocutori specialisti e non specialisti, in accordo con gli obiettivi formativi descritti in precedenza.
4. AUTONOMIA DI GIUDIZIO.
4a. Saper valutare in modo critico una strategia sintetica mirata all’ottenimento di una molecola polifunzionalizzata di piccole dimensioni
5. CAPACITA' DI APPRENDERE.
5a. Saper comunicare i risultati di una ricerca empirica tramite la redazione di una relazione critica su di un lavoro pubblicato di ricerca

Prerequisiti

Il Corso di Chimica Organica II prevede la buona acquisizione di tutte le tematiche trattate nel corso di Chimica Organica I ed in particolare:
1. Configurazione elettronica molecolare: orbitali atomici, orbitali molecolari e orbitali ibridi.
2. Struttura e ibridazione delle catene carboniose.
3. Analisi conformazionale e configurazionale delle catene carboniose.
4. Equilibri acido-base.
5. Nucleofili ed elettrofili.
6. Principali classi di reazioni chimiche: addizione, sostituzione, ossido-riduzione.
7. Struttura e nomenclatura delle principali classi di gruppi funzionali trattati nel corso di Chimica Organica I.
8. Effetti induttivi ed effetti di risonanza.
NB: L’esame di Chimica Organica I è propedeutico all’esame ma NON alla frequenza delle lezioni di Chimica Organica II. Detto questo, per poter comprendere e seguire nel migliore dei modi le lezioni del corso, è importante che i concetti sopra elencati siano stati studiati e capiti dallo studente/ssa anche se l’esame di Chimica Organica I non risulta ancora superato e/o sostenuto.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso, articolato in più fasi, tratterà la chimica delle principali classi di composti organici non trattati nel Corso di Chimica Organica I riconducibili a tre aree di interesse principali:
1. REATTIVITA’ DEI CARBANIONI;
2. REATTIVITA’ DEI CARBOCATIONI;
3. REAZIONI PERICICLICHE.
Rilievo particolare sarà dato alle problematiche connesse alla formazione di nuovi legami carbonio-carbonio, formazione e manipolazione dei gruppi funzionali, protezioni e deprotezioni in sistemi complessi. Metodologie di sintesi totale, analisi retrosintetica di target semplici e possibili disconnessioni verranno trattate in parallelo agli argomenti sopra citati.

Programma esteso

1. REATTIVITA’ DEI CARBANIONI (2.75 CFU)
1a. Carbanioni: struttura, formazione e proprietà
1b. Enoli ed enolati; tautomeria cheto-enolica; acidità e basicità dei composti enolizzabili.
1c. Enolizzazione catalizzata da acidi e da basi; enolati metallici; enolati di ammonio; enolati stabilizzati al silicio; enolati cinetici vs enolati termodinamici; controllo della geometria Z/E di un enolato; enolati non carbonilici; ilidi.
1d. Alogenazione e nitrosazione degli enolati
1e. Alchilazione degli enolati e delle enammine: sintesi malonica e reazione di Michael inter- ed intramolecolare
1f. La reazione aldolica: la reazione aldolica “classica” acido e base-catalizzata; la reazione aldolica incrociata; variante di Mukaiyama; reazione aldolica intramolecolare; reazione aldolica viniloga. Reazione di Henry. Reazione di Knovenagel.
1g. La reazione di Mannich: immine e ioni imminio; reazione di Mannich diretta ed indiretta; reazione di Mannich viniloga.
1h. Reazioni di Claisen e di Dieckmann; sintesi acetoacetica.
1i. Reazioni domino: reazione di Bayliss-Hillman; anellazione di Robinson.

2. PRINCIPIO DI VINILOGIA (0.25 CFU)
2a. Definizioni
2b. Reazioni aldoliche, di Mannich e di Michael viniloghe

3. REAZIONI DI OLEFINAZIONE (0.25 CFU)
3a. Ilidi di fosforo stabilizzate e non stabilizzate.
3b. Reazione di Wittig; Horner-Hemmons e sue varianti; reazione di Still-Gennari.
3c. Ilidi di zolfo e olefinazione di Julia.

4. REATTIVITA’ DEI CARBOCATIONI (0.5 CFU)
4a. Carbocationi: struttura, formazione e reattività di base.
4b. Riarrangiamento pinacolico e semi-pinacolico; espansione e contrazione d’anello; riarrangiamento di Wagner–Meerwein; frammentazione di Grob.
4c. Reazione di Prins.

5. COMPOSTI AROMATICI (2 CFU)
5a. Aromaticità e nomenclatura dei composti aromatici
5b. Reattività del Benzene e dei suoi derivati
5c. Sostituzione Elettrofila Aromatica
5d. Sali di Diazonio
5e. Sintesi di benzeni mono- e multi-sostituiti
5f. Sostituzione Nucleofila Aromatica; benzino

6. INTRODUZIONE ALLA CHIMICA DEL PALLADIO (1 CFU)
6a. Sistemi elettronici e orbitalici dei metalli di transizione
6b. Reattività di base del Palladio e dei suoi complessi
6c. Reazioni di formazione dei legami carbonio-carbonio catalizzate da Palladio: Heck, Suzuki, Stille, Sonogashira.

7. REAZIONI PERICICLICHE (1 CFU)
7a. Classificazione delle reazioni pericicliche.
7b. Regole di Woodward–Hoffmann
7c. Reazione di Diels-Alder
7d. Trasposizioni sigmatropiche.

8. PRINCIPI DI SINTESI CHIMICA (0.25 CFU)
8a. Introduzione alla sintesi chimica: sintesi divergenti vs sintesi convergenti
8b. Gruppi protettivi
8c. Applicazioni alla sintesi del Taxol

Bibliografia

Libri di testo consigliati:
1. Per la parte generale: W. H. BROWN, B. l. IVERSON, E. V. ANSLYN, C. S. FOOTE, "Chimica Organica", Sesta Edizione, EdiSES 2019.
2. Per la parte avanzata: J. CLAYDEN, N. GREEVES, S. WARREN, "Organic Chemistry", Second edition, Oxford 2012.
Libro di testo per la consultazione (disponibile in biblioteca ed in ufficio dal professore):
3. Kurti Laslo, Czako Barbara "STRATEGIC APPLICATIONS OF NAMED REACTIONS IN ORGANIC SYNTHESYS", Academic Press, 2005.

Apps gratuite:
1. “CHEMISTRY BY DESIGN” disponibile anche sul sito: https://chemistrybydesign.oia.arizona.edu
2. “REACTION FLASH”, Elsevier

App gratuita per la visualizzazione 3D dei meccanismi di reazione:
ChemTube 3D
https://www.chemtube3d.com/

Metodi didattici

Le lezioni saranno organizzate "in presenza" e in accordo con il regolamento didattico del Corso di CTF, la frequenza al corso è obbligatoria. In caso si dovessero verificare periodi più o meno lunghi di restrizioni emergenziali che impediscano l'accesso ai locali dell'Università, le lezioni saranno fornite "a distanza" in modalità sincrona (diretta), attraverso l’utilizzo delle piattaforme Teams ed Elly.
Durante le lezioni si alterneranno momenti di didattica frontale a momenti interattivi con gli studenti. Per promuovere la partecipazione attiva al corso, verranno proposte diverse attività attraverso l’utilizzo di alcune risorse quali i Forum di discussione di Elly o test esercitativi attraverso la piattaforma Forms di Office 365.
Le attività didattiche saranno condotte privilegiando modalità di apprendimento attivo alternate a lezioni di stampo euristico socratico. Durante le lezioni euristico socratiche sarà privilegiato il confronto dialogico con l’aula, sugli aspetti teorici degli argomenti propri de corso, anche al fine di far emergere eventuali preconoscenze sui temi in oggetto da parte dei formandi. Nella seconda parte della lezione verranno invece attivati cicli di apprendimento esperienziale in cui gli studenti saranno tenuti ad applicare i concetti teorici appresi alla risoluzione di opportune esercitazioni scritte. Inoltre verranno analizzati “studi di caso” presi dalla letteratura scientifica (progetti di ricerca empirici) che gli studenti dovranno criticamente analizzare secondo i criteri metodologici illustrati nelle lezioni e nel materiale bibliografico e didattico.
Le slides utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate con cadenza settimanale sulla piattaforma Elly. Per scaricare le slides è necessaria l’iscrizione al corso on line. Le slides vengono considerate parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly.
Le registrazioni delle lezioni e i links alle esercitazioni Forms verranno messi a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly: la presenza di questo materiale non esenta lo studente/ssa dalla frequenza obbligatoria "in presenza" del corso.

Modalità verifica apprendimento

L’accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso prevede una prova orale e la stesura di una relazione scritta su di una sintesi totale da discutere criticamente durante la prova orale. La prova orale verterà su domande riguardanti i contenuti del corso e sarà strutturata in domande a risposta aperta, generalmente concernenti gli aspetti teorici del corso, ed esercizi mirati a verificare che lo studente sia in grado di applicare correttamente i concetti teorici al riconoscimento ed alla sintesi di piccole molecole organiche polifunzionalizzate. Inoltre, si andrà a valutare che lo studente sia in grado di comunicare processi ed esiti utilizzando la terminologia specifica della disciplina La relazione scritta prevede lo studio ed il commento critico di una sintesi totale pubblicata, nonché dei meccanismi e stati di transizione chiave oggetto della sintesi assegnata. Il lavoro va consegnato al docente in modalità cartacea non più tardi di due settimane prima la data dell’appello in cui si intende sostenere la prova orale. Maggiori informazioni riguardo la compilazione e la verifica verranno date durante il corso e le istruzioni complete verranno caricate sulla piattaforma Elly del Corso.
La prova orale è valutata con scala 0-30 e avrà un peso sul voto finale del 80%.
La relazione scritta è valutata con scala 0-30 e avrà un peso sul voto finale del 10%.
La discussione della relazione è valutata con scala 0-30 e avrà un peso sul voto finale del 10%.
Il voto finale, definito in modo non analitico ma soggettivo dal docente verrà comunicato immediatamente al termine della prova orale. Si ricorda che l'iscrizione on line all'appello è OBBLIGATORIA.
Qualora a causa del perdurare dell’emergenza sanitaria fosse necessario integrare con la modalità a distanza lo svolgimento degli esami di profitto procederà sulla piattaforma Teams con le stesse modalità degli esami in presenza: un colloquio orale condotto in due fasi:
1. Prova orale riguardante le tematiche del corso;
2. Presentazione orale della relazione scritta
Ogni studente iscritto all’appello riceverà (ca. 5 giorni prima la data dell’appello) una mail di convocazione da parte del docente in cui verrà indicato:
1. Data e ora di convocazione
2. Link di Teams per accedere alla sessione d’esame (solo per gli esami a distanza)
3. Link per caricare il documento d’identità, come da comunicazioni di Ateneo (solo per gli esami a distanza)
4. Istruzioni operative su come presentarsi all’esame