FONDAMENTI DI CHIMICA SUPRAMOLECOLARE
Anno accademico 2017/2018 - 1° annoCrediti: 6
SSD: CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 103 di studio individuale, 35 di lezione frontale, 12 di esercitazione
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
Durante il corso saranno presentati i principi primi (le forze, le interazioni ed i processi) che sono 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 delle applicazioni attinenti alla chimica dei materiali
Prerequisiti richiesti
Sono richieste conoscenze in Chimica inorganica, Chimica Organica e Chimica Fisica
Frequenza lezioni
Così come stabilito dal Regolamento didattico del Corso di Studi
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
Chimica host-guest
-Recettori di anioni. Recettori di cationi. Recettori di molecole neutre.
Autoassemblaggio
-Architetture supramolecolari, cenni di crystal engineering.
-Stereochimica supramolecolare. Chiralità intrinseca e chiralità indotta. Memoria chirale.
-Catalisi e reattività supramolecolare. Self-replication.
La supramolecolare al lavoro: le Nanotecnologie.
Nanomedicina.
-Imaging (MRI, Sonde luminescenti, radiolabeling), composti radioterapici
Sensori
-Elettrodi iono selettivi (ISE), membrane ionoselettive, cromoionofori, sensori piezoelettrici e di fluorescenza, naso elettronico
Interruttori supramolecolari.
-Interruttori ottici e chirottici.
-Logic gates (YES, NOT, AND, OR, XOR) da sistemi supramolecolari.
Applicazioni future: nanomacchine
-Strategie "top-down" e "bottom-up" per la costruzione di nanostrutture.
-Le macchine molecolari nel mondo biologico. Macchine molecolari artificiali.
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 | * | Introduzione alla chimica supramolecolare: i presupposti della sintesi non covalente | Appunti, Lucidi e testi suggeriti dal Docente |
| 2 | * | La sintesi non covalente e la sintesi covalente | Appunti, Lucidi e testi suggeriti dal Docente |
| 3 | * | Autoassemblaggio | Appunti, Lucidi e testi suggeriti dal Docente |
| 4 | * | Sensori Interruttori supramolecolari | Appunti, Lucidi e testi suggeriti dal Docente |
| 5 | Nanomedicina. | Appunti, Lucidi e testi suggeriti dal Docente | |
| 6 | Applicazioni future: nanomacchine | Appunti, Lucidi e testi suggeriti dal Docente |
N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame 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
Self-assembly
Chiralità
trasferimento di energia ed elettronici
chimica delle porfirine