Scheda programma d'esame
INNOVATIVE SYNTHETIC STRATEGIES IN MEDICINAL CHEMISTRY
SIMONA RAPPOSELLI
Anno accademico2016/17
CdSCHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE
Codice260CC
CFU3
PeriodoSecondo semestre
LinguaInglese

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
INNOVATIVE SYNTHETIC STRATEGIES IN MEDICINAL CHEMISTRYCHIM/08LEZIONI21
SIMONA RAPPOSELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Lo studente potrà acquisire conoscenze sulle principali strategie di progettazione di nuovi farmaci (one target – one drug/ multitarget approach, antitargets) e sulle strategie sintetiche innovative (click chemistry, multicomponent chemistry ).

Verranno inoltre fornite informazioni relative alle tecniche applicate  alla sintesi di molecole di interesse farmaceutico (MW-assisted reactions, flow chemistry e green chemistry): discutendo eventuali vantaggi, limiti e precauzioni operative 

Knowledge

The student will be skilled on the main drug design strategies (one target – one drug/ multitarget approach, antitargets) and innovative synthetic strategies (click chemistry, chemical multicomponent).

It will include also information on new techniques applied to the synthesis of molecules of pharmaceutical interest (MW-assisted reactions, the chemistry and green chemistry flow): outlining the possible advantages, limitations and operating precautions

Modalità di verifica delle conoscenze

Per l'accertamento delle conoscenze al termine di ogni argomento trattato saranno mostrati esempi di applicazioni delle tecniche sintetiche  descritte e verranno aperte discussioni tra docente e studenti sui vantaggi e limiti del loro impiego

Assessment criteria of knowledge

At the end of the description of such tecniques or synthetic strategies, it will be open a discussion between teacher and students about benefits and/or limitation of their use in drug discovery

Capacità

obiettivo del corso è quello di ampliare le conoscenze in ambito chimico-farmaceutico. In particolare lo studente amplierà le proprie conoscenze sulle tecniche sintetiche applicate alla drug discovery

Skills

the course aims to expand knowledge in medicinal chemistry.
In particular, students will expand their knowledge of innovative synthetic techniques
applied in drug discovery

Modalità di verifica delle capacità

Le capacità acquisite dagli studenti verranno valutate in itinere con discussioni tra docente e studente con esempi applicativi delle tecniche sintetiche trattate durante le attività di didattica frontale

Assessment criteria of skills

The skills acquired by students will be evaluated with ongoing discussions
between teacher and students with the help of examples concerning the application
of synthetic tecniques presented in the course

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare un maggiore senso critico nella scelta di strategie di progettazione e sintetiche da seguire per lo sviluppo di nuove molecole a potenziale attività biologica

Behaviors

The student may acquire and / or develop a capability to choose the suitable synthetic strategies (and tecniques) to  develop new biological active molecules 

Modalità di verifica dei comportamenti

Al termine di ogni strategia sintetica discussa, verranno mostrati alcuni esempi in cui sarà richiesto agli studenti di indicare i possibili limiti, vantaggi o svantaggi

Assessment criteria of behaviors

A few examples on different synthetic strategies and their main advantages and drawbacks will be appropriately discussed

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conoscenze di base di chimica farmaceutica e farmacologia.

Conoscenza di chimica organica

Prerequisites

Knowledge of medicinal chemistry, metabolic reations and pharmacology.

Knowledge of organic chemistry

Indicazioni metodologiche
  • lezioni frontali, con ausilio di slide
  • il materiale didattico sarà disponibile sul sito elearning del corso
  • il docente sarà disponibile per colloqui ed eventuali chiarimenti. Si prega di inviare una mail per fissare un appuntamento (simona.rapposelli@farm.unipi.it)
  • Il corso sarà tenuto in lingua inglese
Teaching methods
  • lectures supported by slides
  • course materials will be available on the website of the e-learning course
  • Please send me an email for interviews and further information (simona.rapposelli@farm.unipi.it)
  •  The course will be taught in English
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Strategie multitarget: cocktails, coformulazioni e DML: principali limiti e differenze. Strategie di progettazione di un DML: coniugazione, fusione sovrapposizione e relativi esempi. Ottimizzazione del profilo farmacocinetico dei DML. Fragment combination e fragment-based approach: differenze ed effetti sull'efficienza di ligando. Limiti della strategia multitarget.

Antitargets: definizione, caratteristiche e strategie chimico farmaceutiche per superare il blocco hERG (approcci in vitro, in silico e medchem). Applicazioni di tecniche med chem: DMS (modificazioni strutturali discrete), formazione zwitterioni, variabilità logP, attenuazione pKa. Categorie di ottimizzazione e linee guida per l'applicazione delle strategie med chem.

Click chemistry: definizione, cicloaddizione 1,3-dipolare (CuAAC), Staudinger ligation e apertura eterocicli a 3-termini. Condizioni di reazione:caratteristiche starting material, solventi e catalizzatore. Applicazioni della CuAAC in campo chimico farmaceutico: esempi di bioconiugazione, applicazione alla fragment-based drug discovery alla chimica combinatoriale alla sintesi di DMLs e a tecniche di imaging (PET, SPECT). Click chemistry in situ. Principali limiti della CuAAC Epossidi, aziridine, ioni aziridinio ed episolfonio come building blocks nella chimica farmaceutica e potenziali precursori per la CuAAC. Fattori che favoriscono l'impiego di aziridine nella click chemistry. Esempi di applicazioni della Staudinger ligation: labeling glicani e proteine, applicazione nella Active binding protein profile (ABPP),applicazioni biomediche (prodrug)

One-pot multicomponent reactions (MCRs): Definizione, vantaggi rispetto alla reazione multi-step. Sistemi di classificazione delle MCRs (meccanismo di reazione, componenti coinvolti e variabilità intrinseche). Efficienza di legame, variabilità e convergenza delle reazioni MCRs Reazioni MCRs sequenziali, domino e tandem:vantaggi, svantaggi e relativi esempi.

IMCRs: Reazione di Passerini: meccanismo, reagenti, effetto solvente e controllo stereochimica. (Simona Rapposelli) Reazione di Ugi: meccanismo, reagenti, effetto solvente e controllo stereoselettività. Variabilità chimica della P-3CR e della U-4CR. Applicazione della IMCR per la sintesi di gruppi farmacoforici importanti in campo farmaceutico. Impiego della IMCR nella drug discovery (fragment-based drug design), nella chimica combinatoriale, sintesi in fase solida, preparazione di fasi stazionarie chirali e applicazione nella ESR spin label. Esempi di reazioni IMCRs tandem: Homo-Ugi;Asinger/Ugi, Passerini/Ugi

Microwave-assisted organic synthesis (MAOS): principi su cui si basa il microonde, confronto tra riscaldamento convenzionale e microonde e vantaggi di applicazione nella sintesi organica. Meccanismo del riscaldamento a microonde: definizione di bulk temperature (Tb) e di temperatura istantanea (Ti). Efficienza di assorbimento ed efficienza di conversione dell'energia in calore. Definizioni Perdita dielettrica e di tangente dielettrica. Tecnologie multi- e single-mode:differenze e impieghi. Reazioni in sealed-vessel e open-vessel. Reazioni a microonde Dry-media e con solventi organici (liquidi ionici come additivi). Esempi di reazioni a microonde (reaz di Heck, Mannich, Suzuki, Sonogashira) applicazioni nella click chemistry e nelle MCRs. Applicazioni biochimiche, in fase solida, nella sintesi su supporti polimerici solubili

Flow Chemistry: principi e strumenti impiegati. Microreattore: materiali impiegati e campo di applicazione. Esempi di reazioni condotte tramite la flow chemistry e confronto con il batch process: Vantaggi e principali limiti della flow chemistry.

Green Chemistry: definizione e principi alla base della green chemistry. Applicazione della Green chemistry in campo farmaceutico. Esempi di reazioni comunemente impiegate nell'industria farmaceutica e loro ottimizzazione per realizzare processi sintetici "green". Metodi di greenchem;

Syllabus

Multitarget strategies and antitargets.:

Click chemistry:  1,3-dipolar cycloaddition (CuAAC), Staudinger ligation . Starting material, solvents and catalysts.  CuAAC applicationzione,  fragment-based drug discovery Click chemistry in situ. Staudinger ligation: labeling glicans and proteins,  Active binding protein profile (ABPP)

One-pot multicomponent reactions (MCRs)

IMCRs: Passerini Reaction: and  Ugi reaction: Chemical variability of P-3CR and U-4CR. Applications of IMCR in drug discovery (fragment-based drug design), Examples IMCRs tandem: Homo-Ugi;Asinger/Ugi, Passerini/Ugi

Microwave-assisted organic synthesis (MAOS):  bulk temperature (Tb)  multi- e single-mode technologies.  sealed-vessel and open-vessel reactions. Example of MW application:  Heck reaction, Mannich, Suzuki, Sonogashira. Click chemistry and MCRs with MW.

Flow Chemistry: application

Green Chemistry:  greenchem methods. Definition and application;

 

Bibliografia e materiale didattico

Il materiale bibliografico e didattico sarà reso disponibile sul sito elearning relativo al corso.

Bibliography

all materials concerning the course will be available on e-learning site of the course.

 

Modalità d'esame

 

  • La prova orale consiste in  un colloquio tra il candidato e il docente (nella lingua madre del candidato) che verterà su un argomento a scelta dello studente tra quelli trattati durante il corso.
  • Durante la prova orale potrà essere richiesto al candidato di rispondere a domande relative alle conoscenze acquisite durante il corso
  • La prova orale non è superata se il candidato mostra di  non essere in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta.

 

Assessment methods
  • The final examination will be an interview between the candidate and the teacher (in the applicant's native language) which will focus on a topic chosen by the student among those treated during the course.
  • During the final examination  the candidate should be able to answer questions related to the main topics of the course
  • The final examination is not passed if the candidate shows  to not be able to express himself clearly and to use the correct terminology.
Ultimo aggiornamento 18/05/2017 14:09