CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI

Docenti: 
Crediti: 
3
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Anno di corso: 
2
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Alla fine del corso lo studente è in grado di:
- conoscere le regole IUPAC della nomenclatura degli eterocicli aromatici ed essere in grado di applicarle;
- conoscere le strutture dei principali eterocicli aromatici, semplici e condensati;
- conoscere le procedure di sintesi degli eterocicli illustrati durante il corso;
- conoscere la reattività degli eterocicli illustrati durante il corso e, per ciascuna classe di composti, aver compreso le selettività di attacco nelle diverse reazioni;
- sapere analizzare il comportamento chimico di un dato eterociclo in presenza di opportuni reagenti;
- conoscere il comportamento acido-base e gli eventuali equilibri tautomerici degli eterocicli illustrati durante il corso, e sapere ordinare in scale di reattività o di basicità/acidità i diversi composti;
- sapere applicare le conoscenze acquisite per la risoluzione di semplici esercizi di sintesi e retrosintesi.

Prerequisiti

E' necessario avere acquisito conoscenze della chimica organica (è obbligatorio avere sostenuto l'esame di Chimica Organica I per CTF o Chimica Organica per Farmacia).

Contenuti dell'insegnamento

Il corso si focalizza sugli eterocicli aromatici, in particolare su sistemi penta- ed esa-atomici monociclici e biciclici, affrontandone i seguenti aspetti: nomenclatura, fonti naturali, struttura, proprietà chimico-fisiche, forme tautomeriche, principali vie di sintesi, reattività. Particolare attenzione viene dedicata a composti di interesse farmaceutico.

Programma esteso

Definizione e classificazione dei composti eterociclici. Aromaticità. Regole di Baldwin. Nomenclatura IUPAC dei composti eteroaromatici mono- e policiclici.
Pirrolo. Composti naturali e farmaci contenenti pirrolo. Sintesi di Paal-Knorr, sintesi di Knorr, sintesi di Hantzsch. Acidità del pirrolo. Reattività del pirrolo: nitrazione, solfonazione, formilazione, reazione di Mannich, metallazione.
Furani e tiofeni. Preparazione: sintesi di Paal-Knorr, sintesi di Feist-Benary, sintesi di Hinsberg, sintesi di Gewal. Reattività: nitrazione, bromurazione, metallazione, acilazione, reazione di Mannich, Diels-Alder.
Imidazoli, ossazoli e tiazoli. Composti naturali e farmaci contenenti imidazoli, ossazoli e tiazoli. Basicità e acidità. Sintesi dei cicli. Tautomeria degli imidazoli. Reattività. Nitrazione, solfonazione, bromurazione, alchilazione, acilazione, reazioni con basi, metallazione, SNAr.
Pirazoli, isossazoli, isotiazoli. Farmaci contenenti questi eterocicli. Procedure sintetiche per la formazione dei cicli. Acidità. Reattività, SEAr, metallazione.
Anelli a 5 termini contenenti da 3 a 5 eteroatomi. Sintesi. Proprietà, isosteria: cenni.
Piridina. Composti naturali e farmaci contenenti piridina. Proprietà, basicità. Reazioni con elettrofili. Reazioni con nucleofili. Reazioni di scambio metallo-alogeno. Metallazione. Piridoni. Piridine N-ossido.
Chinoline e isochinoline. Composti naturali e farmaci contenenti chinoline e ossichinoline. Sintesi dei cicli. Reazioni con elettrofili. Reazioni con nucleofili. Sostituzione di alogeno.
Pirilio, pironi, cumarine, cromoni. Presenza in natura e nei farmaci. Sintesi. Reazioni con nucleofili.
Indoli. Presenza in natura e nei farmaci. Sintesi (di Fisher, di Bischler,). Reattività. Sostituzioni elettrofile, alchilazione, reazioni con carbonili alfa,beta-insaturi.
Cenni sulle diazine (pirazine, pirimidine, piridazine). Sintesi. Reattività. Purine (sintesi). Basi azotate di RNA e DNA.

Bibliografia

Testo consigliato:
F. BROGGINI, G. ZECCHI, Chimica dei composti eterociclici, Ed. Zanichelli, 2017

Bibliografia essenziale e consultazione:
1. D. SICA, F. ZOLLO, Chimica dei composti eterociclici farmacologicamente attivi, Ed. Piccin. 2008.
2. J.A. JOULE, K. MILLS, Heterocylic Chemistry, 5th Edition, Wiley-Blackwell Edition.
3. T. GILCHRIST, Heterocyclic Chemistry, Ed. Longman, 1997.
4. D. T. DAVIES, Aromatic Heterocyclic Chemistry, OUP Ed., Oxford Chemistry Primers, 1992.

Materiale Didattico Integrativo (caricato su Elly):
-slide preparate dalla docente (file PDF);
-videoregistrazione delle lezioni;
-esercizi su ogni argomento e loro risoluzione (file PDF).

Metodi didattici

Compatibilmente con le disposizioni governative e di Ateneo riguardanti l'emergenza COVID-19, il corso viene articolato in lezioni frontali secondo una modalità in presenza. In particolare, la docente svolge la lezione in aula con l'ausilio di materiale informatico (slides Powerpoint) e lavagna (tavola grafica collegata al PC e/o lavagna di ardesia) con la contemporanea videoregistrazione via piattaforma Teams (non in collegamento streaming).
La lezione videoregistrata viene caricata sul portale Elly del corso insieme alle slides.
Accanto alle lezioni teoriche, sono previste lezioni esercitative (svolgimento di esercizi della docente in aula con il coinvolgimento degli studenti) per fare in modo che lo studente sviluppi capacità di analisi e competenze riguardanti la retro-sintesi, sintesi e reattività di strutture eterocicliche.
Al termine di ogni argomento, la docente fornisce opportuni esercizi (caricati sul portale Elly) che gli studenti possono risolvere in autonomia per valutare il proprio grado di conoscenza e di elaborazione delle informazioni. In un successivo momento, la docente provvede a fornire le soluzioni degli esercizi per favorire gli studenti nella autovalutazione del proprio lavoro.

Modalità verifica apprendimento

L'accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso avviene mediante una prova di idoneità scritta.
La prova scritta ha l'obiettivo di accertare l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. La prova scritta ha la durata di 90 minuti ed è costituita da 9-10 esercizi a domanda aperta sulla nomenclatura, proprietà, reattività, sintesi degli eterocicli. Ciascun esercizio ha un punteggio numerico esplicitato per favorire la valutazione/autovalutazione. Lo studente acquisisce l’idoneità se raggiunge o supera il punteggio minimo di 18/30.
La prova di idoneità si svolge in presenza.

Qualora, a causa del perdurare dell’emergenza sanitaria, fosse necessario integrare con la modalità a distanza (la docente in questo caso comunicherà agli studenti questa possibilità via comunicazione Elly), lo svolgimento degli esami di profitto si svolgerà come segue:
-esame scritto in presenza (ove possibile);
-esame scritto a distanza su piattaforma Teams.
Per le modalità d'esame si rimanda alle linee guida dell'Ateneo all'indirizzo http://selma.unipr.it/. Qualche giorno prima dello svolgimento della eventuale prova scritta a distanza, la docente invierà istruzioni dettagliate sulle modalità d'accesso all'esame (link, modalità di caricamento del
documento di riconoscimento dello studente; caricamento della dichiarazione d'onore).

Non è consentito l’utilizzo di testi e fonti durante la prova (a parte alcune mappe riassuntive concordate con la docente durante il corso); eventuali strumenti compensativi per gli studenti con DSA / BES saranno concordati con la docente almeno una settimana prima dello svolgimento della prova.