Scheda programma d'esame
CHIMICA FARMACEUTICA E DEI PRINCIPI ATTIVI NATURALI
ANNA MARIA MARINI
Anno accademico2019/20
CdSSCIENZE DEI PRODOTTI ERBORISTICI E DELLA SALUTE
Codice274CC
CFU6
PeriodoSecondo semestre

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
MODULO 1CHIM/08LEZIONI21
ANNA MARIA MARINI unimap
MODULO 2CHIM/06LEZIONI21
VALERIA DI BUSSOLO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Lo studente potrà acquisire conoscenze sui meccanismi chimici coinvolti nella sintesi di alcuni classi di principi attivi naturali.

MODULO di Chimica Farmaceutica: Il corso ha lo scopo di fornire allo studente le nozioni di base  del percorso che porta, partendo da sostanze di interesse biologico o di origine naturale, al farmaco.  Saranno  fornite allo studente le nozioni chimiche relative alle strutture di alcune classi di farmaci, focalizzando l’attenzione sul meccanismo d’azione dei farmaci in relazione alla loro struttura molecolare.

 

Knowledge

Organic Natural Products:  The student who successfully completes the course will be aware of the chemical processes involved in the principal biosynthetic pathways. She/He will be able to apply her/his knowledge of organic chemistry to understand the basis of the synthetic processes of many organic compounds.

Medicinal Chemistry: The course has the purpose to provide students with the chemical knowledge of several therapeutic agents’classes. The course has the objective of correlating the actions and uses of drugs with their structures, also in the light of their biological transformations and, principally, of a rational approach for their interactions with endogenous macromolecules.

 

Modalità di verifica delle conoscenze

MODULO dei Principi Attivi Naturali: La verifica delle conoscenze acquisite avverrà in relazione alla prova d’esame.

MODULO di Chimica Farmaceutica:Valutazione finale mediante una prova d’esame.

 

Assessment criteria of knowledge

Organic Natural Products: The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology.

Medicinal Chemistry: The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology.

 

Capacità

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Al termine della parte di corso relativa ai principi attivi naturali, lo studente saprà individuare il tipo di trasformazione chimica coinvolta nella sintesi di alcune classi di prodotti naturali, anche sulla base delle caratteristiche strutturali dei prodotti stessi.

MODULO di Chimica Farmaceutica:Per le classi di composti trattati sarà individuato l'uso terapeutico e il meccanismo d’azione, con riferimento ai requisiti strutturali necessari per l’interazione tra farmaco e macromolecola endogena.

 

Skills

Organic Natural Products: The course provides the necessary tools to understand the chemical processes involved in the biosynthetic pathways  and the way they are put together by living organisms.

Medicinal Chemistry: The course provides the fundamental concepts of Medicinal Chemistry connected to design and discovery of drugs. Moreover the course provides  the necessary tools to the acquisition of the knowledges about the structure, the physicochemical properties, the structure-activity relationships, and the therapeutic uses of the considered drugs' classes.

 

Modalità di verifica delle capacità

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Le capacità acquisite verranno verificate durante lo svolgimento dell’esame.

 MODULO di Chimica Farmaceutica: Valutazione finale

 

Assessment criteria of skills

Organic Natural Products: Final oral examination.

Medicinal Chemistry: Final oral examination

 

Comportamenti

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Lo studente potrà acquisire la sensibilità a comprendere come la chimica organica fornisca un’ importante e pratica chiave di lettura per lo studio della formazione dei principi attivi naturali.

MODULO di Chimica Farmaceutica: Lo studente dovrà imparare a correlare la struttura chimica del farmaco con le modalità di interazione del target biologico e con le indicazioni terapeutiche.

 

Behaviors

Organic Natural Products: The student will be able to predict how and why intermediates might be elaborated and transformed. The information should be reduced to a concept that can be deduced, rather than remembered.

Medicinal Chemistry: The course will emphasize experimental approaches to know the different classes of drugs and their employment,  their SAR studies,  aimed to increase their therapeutic effects and to avoid toxicological effects.

 

 

Modalità di verifica dei comportamenti

MODULO dei Principi Attivi Naturali: I comportamenti acquisiti verranno verificati durante la prova d’esame.  

MODULO di Chimica Farmaceutica: Valutazione finale

 

Assessment criteria of behaviors

Organic Natural Products: In the final oral exam, the student must demonstrate his/her knowledge of the whole course material and to organize effective and correct replies.

 Medicinal Chemistry: Final oral examination

 

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Propedeuticità consigliate: Chimica Organica.

 MODULO di Chimica Farmaceutica: Per una migliore comprensione degli argomenti trattati, è necessaria l’acquisizione preventiva delle basi di chimica generale e di chimica organica; si consiglia inoltre la frequenza dei corsi di Fisiologia, Chimica biologica, Farmacologia e Chimica dei prodotti per la salute.

 

Prerequisites

Organic Natural Products:  Students attending the course must have given the Organic Chemistry exam.

Medicinal Chemistry: Students attending the course should have  appropriately good  bases of Inorganic and Organic Chemistry, Physiology, Biochemistry.

 

Indicazioni metodologiche

MODULO dei Principi Attivi Naturali e MODULO di Chimica Farmaceutica: Il corso si svolge mediante lezioni teoriche frontali con proiezione di slides e spiegazioni alla lavagna relative ai principali argomenti discussi.

Teaching methods

Organic Natural Products: The course consists in the explanation of the fundamental chemical principles of the biosynthetic pathways and in the individuation of the relationships between the diverse structures encountered in nature using power point slides and whiteboard.

Medicinal Chemistry: The course consists in the illustration of the theoretical elements, by means of computer aided methods (slides). In some cases practical description of the  elements could be possible.

 

Programma (contenuti dell'insegnamento)

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Il corso inizia con una breve analisi dei principali building blocks utilizzati per la costruzione dei metaboliti secondari. Viene quindi proposto lo studio di alcune classi di metaboliti secondari (polichetidi, terpeni, derivati dell’ acido scikimico) sulla base della comprensione dei meccanismi chimici coinvolti nei processi biosintetici, allo scopo di evidenziare come la chimica organica fornisca un’ importante e pratica chiave di lettura per lo studio della formazione dei principi attivi naturali.

Programma dettagliato: Differenze fra metabolismo primario e metabolismo secondario. Esempi di sostanze organiche naturali. Principali building blocks per la costruzione dei metaboliti secondari. AcetilCoA: il building block dei polichetidi. Caratteristiche e reattività dei tioesteri e confronto con gli esteri.

Polichetidi: chimica della sintesi delle catene polichetometileniche. Formazione del malonilCoA a partire dall'AcetilCoA. Ciclizzazione delle catene lineari. I tetrachetidi e i pincipali modi di ciclizzazione: floracetofenone, acido orsellinico e acido 6-metilsalicilico. Processo di coupling ossidativo dei fenoli in vivo ed in vitro. Radicale fenato, strutture di risonanza e possibilità di accoppiamento. Formazione dell’acido usnico. Metaboliti secondari derivanti dall'acido 6-metil salicilico: acido penicillico e patulina. Tossicità della patulina. Metaboliti secondari derivati dalla ciclizzazione di pentachetidi (isocumarine, diidroisocumarine). Metaboliti secondari derivati dalla ciclizzazione di pentachetidi: citrina; eptachetidi: griseofulvina; ottachetidi: endocrocina. Starter diversi dall’acetil CoA: cinnamoil CoA. Formazione della naringenina e del resveratrolo. Starter diversi dall’acetil CoA: esanoil CoA (formazione dei cannabinoidi e delle aflatossine). Tossicità delle aflatossine mediante trasformazione in epossido-aflatossine ed apertura nucleofila a carico di basi del DNA. Metaboliti derivanti da nonachetidi (tetracicline). Sintesi della 7-clorotetraciclina. Amminazione riduttiva: biological pathway e chemical pathway. Metaboliti derivanti da decachetidi (antracicline), biosintesi dell’aglicone di alcune antracicline. Antibiotici macrociclici (eritromicine), biosintesi dell’Eritromicina A e sua instabilità in ambiente acido. Antibiotici polieterei (Monensina A), biosintesi mediante meccanismo di ciclizzazione a cascata.

Terpeni: classificazione. Individuazione delle reali unità isopreniche biologicamente attive. Formazione dell'acido mevalonico e sua trasformazione in isopentil pirofosfato (IPP). Isomerizzazione dell'IPP a dimetilallil pirofosfato (DMAPP). Formazione dei monoterpeni a partire dalle unita' isoprene attive IPP e DMAPP: biosintesi del geranil pirofosfato (GPP) e dei suo isomeri neril pirofosfato (NPP) e linalil pirofosfato (LPP). Esempi di monoterpeni lineari derivati da GPP, NPP e LPP. Reattività dei sistemi allilici con buoni LG e formazione dell'alfa terpinil catione per SN2' intramolecolare dall' LPP. Principali elaborazioni dell'alfa terpinil catione. Formazione degli enantiomeri del limonene e conseguenze biologiche. Famiglia dei mentoli. Elaborazioni dell'alfa terpinil catione a sistemi biciclici. Formazione dei pineni, del borneolo e isoborneolo, del fencone, del terpinene e terpineolo, dei fellandreni. Monoterpeni con scheletro irregolare: unione irregolare di DMAPP. Iridoidi.

Via metabolica dell'acido scichimico: formazione del DAHP. Ciclizzazione del DAHP e Formazione dell’Acido Shikimico. Elaborazioni dell’Acido 3-deidroshikimico. Formazione dell’Acido Corismico. Elaborazioni dell’Acido Corismico. Trasformazione dell’Acido Corismico in Acido Prefenico. Trasformazione dell’ Acido Prefenico in L-Phe e L-Tyr. Formazione dell'acido cinnamico e cumarico dalla fenilalanina e tirosina. Metaboliti contenenti Acidi Cinnamici. Fenilpropanoidi (Ar-C3). Formazione delle cumarine dagli acidi cinnamici.

MODULO di Chimica Farmaceutica: Per le classi di farmaci trattate sono illustrati: meccanismo d’azione, relazioni fra struttura e attività, con particolare riferimento alle metodiche di progettazione dei farmaci e ai requisiti strutturali necessari per l’interazione tra farmaco e macromolecola endogena.  INTRODUZIONE: La Chimica farmaceutica, Progettazione di un farmaco, Bersagli dei farmaci e modalità di interazione, profilo di attività. ANESTETICI LOCALI: Meccanismo d’azione, tipi di anestesia locale; Cocaina, (estrazione) relazioni struttura-attività; Struttura Generale, (Procaina, Benzocaina) Lidocaina, Mepivacaina, (Pramoxina, Diclonina). ANALGESICI NARCOTICI: Generalità; Alcaloidi dell’oppio: Morfina, Codeina, (Tebaina), Meccanismo di azione, recettori e peptidi endogeni. (Eroina). SAR della morfina. Derivati strutturalmente correlabili alla morfina: Ossimorfone. Semplificazione della struttura della morfina, derivati del morfinano: Levorfanolo, derivati del benzomorfano: Fenazocina, derivati fenilpiperidinici: Meperidina, derivati fenilpropilamminici: Metadone, Fentanile. Derivati oripavinici (Buprenorfina). Derivati vari: Loperamide. Derivati con attività antagonista: Naloxone, Naltrexone. IPNOTICI, SEDATIVI, ANSIOLITICI: Generalità. Melatonina, agonisti ML1/ML2, (Ramelteon). GABA, complesso recettoriale. Benzodiazepine: meccanismo d’azione, rapporti attività-struttura, metabolismo; Diazepam, Ossazepam, Lorazepam, Triazolam. PSICOLETTICI: Generalità, meccanismo d’azione, Fenotiazine: formula generale, rapporti struttura-attività, (Promazina, Clorpromazina), Butirrofenoni: Aloperidolo, (Droperidolo). PSICOANALETTICI: Generalità. (Analettici: Xantine). Timolettici: meccanismo d’azione, formula generale, rapporti attività-struttura, (Imipramina, Desipramina). SSRI meccanismo d’azione, (Fluoxetina, Paroxetina). SIMPATOMIMETICI: Generalità; Recettori adrenergici; Noradrenalina e Adrenalina: biogenesi, relazioni attività-struttura, Ossedrina, Fenilefrina, (Orciprenalina), Isoprenalina, Salbutamolo, Amfetamine, Efedrina, (Smart drugs). Recettori b3, cenni. ANTAGONISTI a -ADRENERGICI e ANTAGONISTI b -ADRENERGICI: Cenni. (Reserpina) PARASIMPATOMIMETICI: Generalità. Recettori nicotinici e muscarinici. Agonisti muscarinici: Acetilcolina, Metacolina, Carbacolo, Betanecolo. Inibitori di acetilcolinesterasi, meccanismo d’azione, reversibili, Neostigmina, Piridostigmina, irreversibili, Esteri organofosforici (Diisopropilfluorofosfato), terapia dell’avvelenamento, (Morbo di Alzheimer, cenni uso di agonisti M1). ANTIMUSCARINICI: Generalità. Atropina.

 

 

 

Syllabus

Organic Natural Products: The course provides notions on the construction of the secondary metabolites. The course will also deal with a chemical approach to study poliketides, terpenes and metabolites of the Schikimic acid. Moreover, natural products that are currently used in medicine or with significant biological activity will be also discussed.

Medicinal Chemistry: The course will cover the fundamental concepts of Medicinal Chemistry, including the design and discovery of drugs.  Moreover the course is aimed to describe the therapeutic activity/uses,  the structures, the physicochemical properties, the structure-activity relationships and  of some drugs' classes. (Analgesic drugs acting at sinaptic and neuroeffector junctional sites, drugs acting on the central and periferic nervous systems, drugs affecting cardiovascular function).

 

Bibliografia e materiale didattico

Testi consigliati:

MODULO dei Principi Attivi Naturali:

  • Paul M. Dewick: Chimica, Biosintesi e Bioattivita' delle Sostanze Naturali- Edizione italiana a cura del Prof. E. Fattorusso, Piccin, 2001-ISBN 88-299-1554-8.
  • Materiale didattico a disposizione: Articoli scientifici della letteratura recente e materiale power-point sugli argomenti trattati saranno forniti durante lo svolgimento delle lezioni.

MODULO di Chimica Farmaceutica:

  • W.O.Foye, T.L.Lemke, D.A.Williams, Principi di chimica farmaceutica, Piccin, Padova.
  • A. Gasco, F. Gualtieri, C. Melchiorre, Chimica Farmaceutica, Casa Editrice Ambrosiana.

 

Bibliography

Organic Natural Products:

  • Paul M Dewick: Medicinal Natural Products A BiosyntheticApproach  - 2nd Edition, JohnWiley&Sons, Ltd, London, W1P 9HE, UK, 2002. [ISBNs: 0471496405 (Hardback); 0471496413 (paperback); 0470846275 (Electronic)

Medicinal Chemistry:

  • T.L. Lemke, D.A. Williams. Foye's Principles of Medicinal Chemistry,  Piccin, Padova.
  • A. Gasco, F. Gualtieri, C. Melchiorre, Chimica Farmaceutica, Casa Editrice Ambrosiana.

 

Modalità d'esame

MODULO dei Principi Attivi Naturali: Colloquio orale.

MODULO di Chimica Farmaceutica: Colloquio orale.

 

Assessment methods

Organic Natural Products: Final oral examination.

Medicinal Chemistry: Final oral examination

 

Ultimo aggiornamento 05/09/2019 11:21