Chimica Supramolecolare

Anno accademico 2012/2013

Obiettivi formativi del corso

Conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire conoscenze di base volte a comprendere l'impostazione teorica e la conseguente realizzazione sperimentale di ricerche volte alla sintesi di nuovi recettori molecolari, allo studio dell'efficienza e selettività nella complessazione di specie molecolari ed alla realizzazione di "devices" che sfruttano le interazioni deboli intermolecolari. Sviluppo della capacità di comprendere più approfonditamente i fenomeni di riconoscimento molecolare in ambito biomolecolare.

Risultati dell'apprendimento

Applicazione di conoscenze e capacità di comprensione:  Capacità di analizzare la struttura supramolecolare tra un recettore e un substrato e delle interazioni e forze responsabili della stabilità del complesso. Capacità di utilizzare le conoscenze acquisite per progettare nuovi recettori e materiali molecolari con proprietà innovative.

Note

Le date definitive degli appelli sono indicative e devono essere concordate col docente che è disponibile a modificarle a seconda delle esigenze dello studente.

Programma

I vari aspetti della Chimica Supramolecolare. Il riconoscimento molecolare. Forze intermolecolari. Metodi per la determinazione delle stechiometrie dei complessi e delle costanti di complessazione (NMR, UV, Fluorescenza, Calorimetria, Potenziometria, ...). Percentuali di estrazione e coefficienti di distribuzione. Metodologie per la sintesi dei composti macrociclici (crown e aza-crown, calixareni, resorcinareni, ciclodestrine). Modificazioni sintetiche di macrocicli. Eteri corona, criptandi e ciclofani nella complessazione cationica: metodi di sintesi e di studio dei complessi (Ka - variazioni di energia libera di Gibbs, entalpia e entropia). Applicazioni nel campo dell'imaging (MRI, Sonde luminescenti, radiolabeling), dei composti radioterapici, della disintossicazione da metalli e del trattamento di rifiuti radioattivi. Complessazione di molecole neutre con eteri corona, ciclodestrine e ciclofani: studio dei complessi-parametri termodinamici e cinetici, effetto della struttura del "guest" e del solvente. Complessazione anionica. Self-assembly. Catalisi Supramolecolare. Cavitandi da ciclotriveratrilene e da resorcina e loro utilizzo nel riconoscimento molecolare. Calix[n]areni come piattaforme molecolari per la sintesi di recettori per cationi, anioni e molecole neutre. Discussione di esempi applicativi del riconoscimento molecolare: elettrodi iono selettivi (ISE), membrane ionoselettive, cromoionofori, sensori piezoelettrici e di fluorescenza.

Testi consigliati e bibliografia

Supramolcular Chemistry, P.D. Beer, P. A. Gale, D.K. Smith, Oxford University Primers, OUP, 1999. Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives. J.-M. Lehn, VCH Ed., Weinheim, 1985. Aspects de la Chimie des Composes Macrocycliques. B. Dietrich, P. Viout, J.-M. Lehn, InterEdition/Editions du CNRS, Paris, 1991. Comprehensive Supramolecular Chemistry. Executive editors Jerry L. Atwood...[et al.] ; chairman of the editorial board Jean Marie Lehn. - [Oxford] : Pergamon, 1996. - 11v. Calixarenes Revisited. C.D. Gutsche, J.F. Stoddart Ed., Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1998. Container molecules and their guests. D.J. Cram and J.M. Cram. - London : Royal Society of Chemistry, 1994. Crown ethers and cryptands. G.W. Gokel. - London : Royal Society of Chemistry, 1991. Cyclophanes. F. Diederich. - London : Royal Society of Chemistry, 1991.