CdSCHIMICA
Codice210CC
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
Il Corso di Stereochimica completerà la formazione degli studenti sulla stereochimica organica. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito un’approfondita conoscenza:
- del corretto lessico;
- della stereochimica dei composti lineari e ciclici;
- dei metodi sperimentali per l’analisi conformazionale;
- dei principi base che soprintendono alle reazioni stereoselettive e stereospecifiche;
- degli aspetti teorici di base delle spettroscopie chiroottiche e dei relativi metodi sperimentali per la determinazione della configurazione assoluta:
- dell’impiego delle spettroscopie chiroottiche per la risoluzione di problematiche strutturali diverse
The student who successfully completes the course will have the ability to: a) predict conformational distributions of organic molecules and critically evaluate the outcome of geometry optimization through computational tools; b) understand kynetics and thermodynamics of the course of stereodefined reactions: c) devise reslution strategies for racemates and for stereoisomeric mixtures; d) understand and critisize protocols for stereochemical (absolute/relative configurations, conformation) assignments based on IR; NMR, Circular Dichroism
Gli studenti verranno continuamente stimolati all’intervento critico durante le lezioni frontali, per verificare la comprensione degli argomenti trattati in tempo reale.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression at the board. The oral exam consists in a broad discussion, possibly covering most fundamental concepts of organic stereochemistry. Usually the student will be asked to suggest a topic of their choice, which will start the following discussion. Typically the oral exam will last 40'.
Methods:
- Final oral exam
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
- Avanzare ipotesi sulla conformazione più stabile di porzioni di molecole organiche;
- Interpretare i dati relativi alla stereo selettività delle reazioni organiche;
- Proporre esperimenti per l’analisi conformazionale e discuterne i risultati;
- Interpretare a livello qualitativo gli spettri di dicroismo circolare di semplici molecole organiche;
- Pianificare esperimenti necessari alla determinazione della configurazione assoluta.
The student will be able to:
predict most stable conformations of organic molecules
Interpret data on organic reaction stereoselectivity
Suggest experiments for conformational analysis and discuss the relative results
Qualitatively interpret circular dichroism spectra
Devise methods for assigning absolute configuration of organic molecules.
Durante le lezioni si discuterà di casi presi dalla recente letteratura.
Open discussion of cases taken from recent literature.
Lo studente acquisirà un atteggiamento critico e consapevole nei confronti della letteratura di stereochimica organica. Di fronte a una rappresentazione bidimensionale di una struttura molecolare, lo studente sarà in grado di individuare i punti di maggiore rilevanza per comprendere la struttura tridimensionale sia in senso statico (conformero più abbondante) sia dinamico (distribuzione conformazionale e barriere energetiche). Di fronte ad una struttura molecolare chirale, lo studente sarà in grado di pianificare le modifiche e gli esperimenti da mettere in atto per assegnarne la configurazione assoluta.
Critical attitude vs. stereochemistry literature. The student will learn which are the key points affecting the 3D structure of a molecule (most stable conformation, conformational distributions).
Durante le esercitazioni in aula e i ricevimenti si potrà valutare la maturazione degli strumenti critici.
It will be followed thanks to the open discussions during classes.
Conoscenza di struttura e reattività organica di base; fondamenti della stereochimica; interazioni non covalenti; principali concetti di termodinamica dell’equilibrio e di cinetica chimica.
Fundaments of structure and reactivity of organic compounds. Basic stereochemical analysis of simple compounds (alkanes and cycloalkanes). basic physical chemistry (thermodynamics, kynetics, molecular orbitals)
Il corso consiste in lezioni frontali alla lavagna e con l’uso di videoproiettore. La discussione e l’intervento degli studenti sono continuamente stimolati.
Delivery: face to face
Learning activities:
- attending lectures
- participation in seminar
Attendance: Advised
Teaching methods:
- Lectures
- Seminar
Sterochimica classica dei composti organici aciclici e ciclici. Considerazioni termodinamiche e cinetiche Entalpie conformazionali.
Metodi cromatografici per l’analisi di miscele stereoisomeriche. Cromatografia diastereoselettiva ed enantioselettiva. Isomerizzazione in colonna e analisi dei profili dinamici.
Metodi di risoluzione di miscele di enantiomeri: cristallizzazione e risoluzioni cinetiche.
Richiamo dei principali metodi NMR per lo studio conformazionale (NOE e costanti di accoppiamento). Metodi basati sull’anisotropia magnetica: correnti d’anello. NMR paramagnetica: spostamenti di contatto, pseudocontatto e velocità di rilassamento.
Dicroismo circolare elettronico (ECD): Definizioni e principi di funzionamento. Il concetto di cromoforo e di perturbatore. Significato dei momenti di dipolo di transizione e loro relazione con la simmetria. Principali approcci interpretativi degli spettri ECD: metodi empirici, semiempirici, non empirici. Metodo degli oscillatori accoppiati: descrizione e caratterizzazione delle transizioni elettroniche nei principali cromofori organici; scelta dei cromofori usati come sonde chiroottiche. Cenni sul CD vibrazionale (VCD) e sulle altre tecniche chiroottiche. Principi ed applicazione dell’ECD in problemi di stereochimica supramolecolare.
Covalent and non covalent forces: polarization effects and bond strength; electrostatic interactions (H-bonds, charge-dipole, dipole-dipole, quadrupolar). Stereochemistry of acyclic and cyclic molecules. Stereochemical manifolds and reactivity (Curtin-Hammett and Winstein Holness principles). Separation techniques (chromatography, crystallization). Configurational assignments through Circular Dichroism
Eliel, Wilen, Doyle, Basic Organic Stereochemistry Wiley, 2001
Anslyn, E. V.; Dougherty, D. A. Modern Physical Organic Chemistry University Science Books, 2006.
Vasta letteratura e slide del corso disponibili sulla piattaforma Moodle.
Eliel, Wilen, Mander: Stereochemistry of Organic Compounds (II edition) Wiley 1994. Eliel, Wilen, Doyle, Basic Organic Stereochemistry Wiley 2001 Lecture slides and further reading material available at the elearning site: https://www.dcci.unipi.it:7443/index.php
L’esame consiste in una prova orale, cui partecipano i docenti del corso, possibilmente coadiuvati da colleghi e cultori della materia. Viene chiesto di esporre un argomento del corso a scelta, che costituisce la base per una discussione su tutto il programma. Lo studente deve proporre soluzioni ad almeno un caso pratico, quale ad esempio: come determinare la configurazione di un composto; come stimare la distribuzione conformazionale; come conseguire la risoluzione di una miscela di stereoisomeri.
Oral exam