METODOLOGIE INNOVATIVE DI SINTESI

Il Corso intende fornire le conoscenze degli elementi di base che consentono sintesi innovative nel campo dei recettori abiotici nella Chimica Host-Guest. Saranno forniti altresì i principi e i metodi della Chimica Supramolecolare e sviluppate le conoscenze teoriche che permettono di distinguere un sistema supramolecolare sulla base di una approfondita analisi della natura e del ruolo delle interazioni non-covalenti.

Conoscenza degli argomenti sviluppati nei corsi di Chimica organica, Chimica analitica e Chimica fisica.

La frequenza del corso è obbligatoria.

Verranno fornite le seguenti conoscenze:

Principi generali della Chimica Supramolecolare. Definizioni e confini.

Il principio di complementarietà: requisiti sterici ed elettronici. L’enzima carbossipeptidase.

Le forze in gioco nella formazione di supramolecole: le interazioni non covalenti. Interazioni elettrostatiche: interazioni ione-ione, interazioni ione-dipolo, interazioni dipolo-dipolo. Legami H. Legami H tipici e atipici. Sintesi innovativa di un recettore selettivo per la complessazione di difenoli mediante legami H. Interazioni catione-p. Il ferrocene. Sintesi innovativa di un nuovo recettore per la complessazione del Pb⁺⁺ e del Hg⁺⁺. Altri esempi. Interazioni CH-p. Complesso di un calixarene rigid-cone con nitrometano. Interazioni di stacking. Le geometrie possibili. Un recettore macrociclico per il benzochinone. Forze di Van der Waals. Descrizione degli effetti idrofobici.

Formazione di complessi recettore-substrato e sistemi host-guest. Esempi di supramolecole naturali e artificiali.

Il principio di preorganizzazione: il ruolo dei parametri termodinamici. Effetto chelato ed effetto macrociclo.

Principali classi di recettori macrociclici sintetici e loro caratteristiche complessanti. Eteri corona. Selettività. Mimesi di sistemi naturali per trasporto di ioni basati su eteri corona: la sintesi di un sistema potassio canale. Catalisi per trasferimento di fase.

Criptandi. Selettività. Confronto con gli eteri corona. Gli Sferandi. Ciclodestrine. Struttura. Applicazioni. Ciclofani.

I Calixareni. Struttura, flessibilità e conformazioni. Metodi di sintesi dello scheletro dei cicli di varia dimensione. Complessazione di molecole organiche, ioni organici, zwitterioni, ioni metallici, molecole inorganiche. Sintesi di un nuovo recettore ditioammidico per la complessazione selettiva di Pb²⁺ e Hg²⁺.

I calixareni solubili in acqua e il loro ruolo nel riconoscimento molecolare in acqua.

Sintesi del calix[4]arenetetraacidosolfonico e sua salificazione: determinazione delle costanti di acidità degli ossidrili fenolici.

Riconoscimento di ioni di metilammonio. Riconoscimento di a-amminoacidi naturali. Metodi per la determinazione delle costanti di complessazione.

I calixcrown. Sintesi innovativa di nuovi recettori calixcrown per fasi stazionarie cromatografiche per la separazione di Cs⁺ e K⁺.

Separazione dei fullereni C₆₀ – C₈₀ mediante l’uso del calix[8]arene.

Complessazione di anioni. Recettori ditopici cooperativi per coppie ioniche. Ruolo del guanidinio nel riconoscimento di anioni. Recettori che riconoscono anioni solo mediante interazioni elettrostatiche.

Jean-Marie Lehn, “ Supramolecular Chemistry” Ed. VCH

Jonathan W. Steed and Jerry L. Atwood, “Supramolecular Chemistry” Ed. WILEY

Hans-Jorg Schneider and Anatoly Yatsimirsky, “Principles and Methods in Supramolecular Chemistry”, Ed. WILEY

Verranno valutate nell'esame orale le conoscenze maturate sui principi e i metodi della Chimica Supramolecolare e la capacità di distinguere un sistema supramolecolare sulla base di una approfondita analisi della natura e del ruolo delle interazioni non-covalenti.