Scienze Chimiche

Il corso si propone di fornire una formazione avanzata nell’ambito dell’analisi chimica degli alimenti, con particolare riferimento alle principali tecniche analitiche utilizzate per la determinazione della loro composizione e qualità.L’insegnamento contribuisce agli obiettivi del CdS fornendo conoscenze teoriche e applicative sui metodi analitici impiegati per lo studio di matrici alimentari, anche in relazione ai processi produttivi, alla sicurezza alimentare e alla valutazione della autenticità e tracciabilità.

0.5 CFU - Introduzione Analisi degli alimenti: Definizione di alimento. Scienze che studiano gli alimenti. Ruolo della chimica analitica nello studio degli alimenti. Metodiche e tecniche analitiche nell’Analisi di Alimenti. Tecniche analitiche nello studio degli alimenti, loro evoluzione e sfide. Tecniche spettroscopiche e spettrometriche, tecniche cromatografiche nell’analisi di alimenti. 0.5 CFU - Campionamento e preparazione del campione nell’analisi di alimenti: Clean up: Matrix Solid Phase Extraction, Solid Phase Extraction. Tecniche classiche di estrazione: Liquid Liquid Extraction e Soxhlet. Tecniche Green di estrazione: SFE; ASE; MAE; UAE SPE Composizione degli alimenti e cenni su etichettatura e legislazione correlata. 2.5 CFU- Principi nutritivi: macronutrienti, micronutrienti; acqua. Metabolismo e alimentazione. Alimenti con attività nutritiva e fisiologica; Acqua e Sali minerali: Acqua: funzioni dell’acqua; equilibrio e fabbisogno idrico. Acqua potabile/acqua minerale Parametri nell’analisi dell’acqua e legislazione: metodi accreditati. Sali minerali: definizione, classificazione, azioni, carenze e fonti alimentari LARN, biodisponibilità. Metodi analitici per i Sali minerali Vitamine: definizioni e classificazione. Vitamine liposolubili. Vit A, D, E, K ed esempi di procedure analitiche per la loro determinazione negli alimenti. Vitamine idrosolubili: B1 (tiamina); B2 (riboflavina); B3 (niacina); B5 (acido pantotenico); B6 (piridossina); B7 (biotina); B9 (acido folico); B12 (cobalamina) Vit C con esempi di procedure analitiche per la loro determinazione. Lipidi: Classificazione dei lipidi e loro fonti alimentari: acidi grassi; gliceridi; fosfolipidi; altri lipidi saponificabili; lipidi non saponificabili. Alimenti funzionali, dietetici e integratori a base di lipidi Trasformazioni dei lipidi: irrancidimento. Analisi dei lipidi negli alimenti: esempi. Carboidrati: Carboidrati negli alimenti: I carboidrati semplici e complessi.; Trasformazioni dei carboidrati negli alimenti Metodi per l’analisi di alimenti a base di cereali. Proteine: funzioni e classificazione; Ruolo metabolico e nutrizionale. Alterazioni delle proteine negli alimenti. Reazione di Maillard. Analisi delle proteine negli alimenti. 0.5 CFU - Sostanze presenti negli alimenti diverse dai principi nutritive: Sostanze bioattive presenti negli alimenti (nutraceutici); Fattori antinutrizionali; Sostanze responsabili dei caratteri organolettici degli alimenti; Additivi Contaminanti. Metodi analitici per la determinazione degli additivi alimentari. Focus sulla Microestrazione in fase solida (SPME) nell’analisi degli alimenti 0.5 CFU- Il ruolo della chimica analitica nella autenticazione e tracciabilità degli alimenti: Autenticazione e tracciabilità. Marchi di qualità. Frodi alimentari. Analisi targeted vs untargeted. 1CFU Laboratorio – Analisi di alimenti

Sono fondamentali conoscenze di Chimica Analitica di base e delle principali tecniche analitiche strumentali

Lezioni frontali con l’ausilio di presentazioni ppt; discussioni in classe con approfondimenti su metodologie analitiche accreditate e di routine in confronto con metodologie emergenti e di frontiera riportate nella letteratura di settore; esercitazioni pratiche in laboratorio.

L’esame orale verterà sui principali argomenti del corso ed è mirato ad accertare la conoscenza delle tecniche analitiche utilizzate nell’analisi degli alimenti e la capacità di argomentare la scelta di una determinata metodologia analitica in funzione della matrice alimentare da analizzare e dello scopo da raggiungere. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: sufficiente: conoscenza basilare dei contenuti del corso e capacità basilari nella descrizione delle metodologie analitiche applicate all’analisi degli alimenti; adeguata: conoscenza adeguata dei contenuti del corso e adeguate capacità di argomentare l’applicazione di una tecnica analitica in funzione della matrice alimentare; buona: buona conoscenza dei contenuti del corso e capacità buona di argomentare l’applicazione di una tecnica analitica in funzione della matrice alimentare approfondita: ottima conoscenza dei contenuti con capacità di effettuare collegamenti anche con conoscenze derivanti da altri insegnamenti. Capacità di applicare i contenuti alla scelta della più opportuna metodologia analitica in funzione sia della matrice alimentare da analizzare che del risultato analitico atteso.​​​​​​​

• L. Mannina, M. Daglia, A. Ritieni (a cura di) La chimica e gli alimenti. Nutrienti e aspetti nutraceutici. cea Casa Editrice Ambrosiama - Materiale bibliografico fornito dal docente - slides delle lezioni

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti una preparazione avanzata e specialistica sui principi teorici, sulle strategie operative e sulle tecniche strumentali avanzate per il monitoraggio chimico degli inquinanti nelle diverse matrici ambientali (aria, acqua, suolo e sedimenti). Attraverso l'integrazione tra lezioni frontali ed esperienze pratiche di laboratorio, il corso mira a far acquisire una visione critica e completa dell'intero processo analitico-ambientale, dall'impostazione delle strategie di campionamento e conservazione del campione, alle tecniche di pretrattamento e preconcentrazione, fino alla determinazione quantitativa mediante strumentazione di ultima generazione e all'analisi dei processi di bonifica (chimici, biologici e nanotecnologici). In questo modo, l'insegnamento consente di sviluppare un'elevata autonomia nella caratterizzazione chimica di matrici complesse, nella gestione del rischio ambientale e nell'interpretazione dei dati per il controllo della qualità e della sostenibilità dell'ambiente.

Strategie di campionamento e pretrattamento del campione (1.5 CFU): Definizione delle strategie di monitoraggio ambientale per aria, acqua, suolo e sedimenti. Tecniche di campionamento per inquinanti organici volatili (VOC), semivolatili (SVOC) e non volatili. Procedure di conservazione e immagazzinamento del campione. Tecniche avanzate di pretrattamento e preconcentrazione (estrazione in fase solida SPE, microestrazione SPME, estrazione con solvente).Analisi degli inquinanti nelle matrici ambientali (2 CFU): Parametri chimico-fisici generali di qualità delle acque naturali e reflue. Determinazione di metalli e specie inorganiche mediante tecniche spettroscopiche (AAS, ICP-MS, ICP-OES). Campionamento, estrazione e caratterizzazione chimica di suoli e sedimenti contaminati.Tecnologie chimico-ambientali di bonifica e radioanalitica (1.5 CFU): Approcci chimici e biologici per la bonifica dei siti contaminati: fitorisanamento e biorisanamento. Utilizzo di adsorbenti, bio-adsorbenti e nanomateriali avanzati per il trattamento e la rimozione di metalli pesanti e contaminanti organici. Introduzione alla chimica radioanalitica: metodi radiochimici di analisi, rivelatori di radiazioni e monitoraggio della radioattività ambientale. Gestione, stoccaggio e smaltimento delle scorie nucleari.Laboratorio di chimica analitica ambientale (1 CFU): Esperienze pratiche a posto singolo o a gruppi per l'applicazione delle tecniche di campionamento, estrazione, pretrattamento e determinazione strumentale di contaminanti reali su matrici ambientali complesse.

Conoscenza dei principi di base della Chimica Analitica, della Chimica Analitica Strumentale e della Chimica dell'Ambiente

Il corso si articola in lezioni frontali dedicate all'approfondimento teorico dei metodi e in esperienze pratiche guidate nel laboratorio didattico. Durante le attività di laboratorio, gli studenti affrontano in prima persona le fasi del processo analitico su campioni reali e partecipano ad approfondimenti e discussioni in classe di casi studio applicati al monitoraggio e al risanamento ambientale.

L'esame consiste in una prova orale volta a verificare la comprensione dei principi teorici della disciplina e la capacità applicativa maturata durante le esercitazioni pratiche di laboratorio.Durante il colloquio verranno formulate domande volte a valutare:La conoscenza delle tecniche di campionamento, pretrattamento e misura degli inquinanti nelle diverse matrici ambientali;La capacità di interpretare, elaborare e discutere i dati sperimentali e le relazioni di laboratorio;Il rigore logico-scientifico, la chiarezza espositiva e la padronanza del linguaggio tecnico specialistico.L'attribuzione del voto finale rifletterà quattro livelli di preparazione:Sufficiente (18-22): Conoscenza elementare dei concetti di monitoraggio e delle tecniche di pretrattamento; descrittiva ed essenziale esposizione delle esperienze di laboratorio.Adeguata (23-25): Buona comprensione delle metodologie analitiche per matrici ambientali; capacità di spiegare correttamente le fasi analitiche e di elaborare i dati sperimentali.Buona (26-28): Conoscenza approfondita dei contenuti teorici e strumentali; buona abilità nel confrontare diverse strategie analitiche e di bonifica, con chiarezza espositiva e rigore terminologico.Approfondita / Ottima (29-30 e lode): Conoscenza eccellente, precisa e dettagliata dell'intero programma; spiccata capacità di analisi critica, autonomia nel collegare aspetti chimici e applicativi ambientali, e piena padronanza del linguaggio scientifico.

Appunti dalle lezioni e materiale didattico/articoli scientifici forniti dal docente.D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Fondamenti di Chimica Analitica, EdiSes, Napoli.F.W. Fifield, P.J. Haines, Environmental Analytical Chemistry, Blackwell Science.

Lo scopo del corso è fornire una panoramica sui metodi chemiometrici utili per la rappresentazione, l'analisi e l'interpretazione di dati chimici multivariati.

Introduzione alla chemiometria: Rappresentazione dei dati chimici multivariati. Pretrattamento dei dati. Analisi Esplorativa: Analisi delle componenti principali (PCA). Autovalori e varianza. Loadings e scores. Grafici PCA. Regressione multivariata: Regressione in Componenti Principali, Partial Least Testi in inglese Squares (PLS). Relazioni quantitative strutturaattività (proprietà), QSA(P)R. Metodi di classificazione: Metodi discriminanti e di classmodelling. Analisi discriminante lineare e quadratica. Metodo k-NN. Metodo SIMCA. Selezione delle variabili: Selezione sequenziale, Analisi VIP.

Lo studente deve conoscere i concetti basilari della statistica classica

Lezioni frontali, discussione e domande in classe al fine di valutare la conoscenza e la comprensione degli argomenti trattati. Esercitazioni al computer

L'esame orale mira a valutare : -La conoscenza dei metodi chemiometrici di base -La capacità di sapere quali approcci scegliere a seconda dei sistemi da analizzare

Roberto Todeschini: “Introduzione alla chemiometria” EdiSES, Napoli. Michele Forina: “Fondamenta per la chimica analitica”. (Disponibile gratuitamente) James N. Miller e Jane C. Miller: “Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry” Pearson-Prentice All Ed. Articoli tutorial forniti dal docente.

L'obiettivo di questo corso è quello di introdurre gli studenti alle teorie della moderna chimica bioorganica. Gran parte del corso si concentra sulla comprensione delle strategie e dei meccanismi chimici alla base della catalisi enzimatica.

Introduzione (1 CFU): catalisi, effetto di prossimità, adattamento molecolare, riconoscimento molecolare. Catalisi e cinetica enzimatica, efficienza catalitica degli enzimi e meccanismo d'azione. Enzimi in chimica organica sintetica (3 CFU): bioconversione in mezzi non convenzionali. Enzimi immobilizzati e metodi di immobilizzazione. Enzimi in sistemi supramolecolari: micelle e micelle inverse, liposomi; biocatalisi in liquidi ionici. Modelli enzimatici (2 CFU): chimica di complessazione "host-guest". Riconoscimento e catalisi chirale. Trasporto stereoselettivo. Modelli di enzimi Molti esempi di letteratura recente sono presentati e discussi.

È richiesta una buona conoscenza della chimica organica e della biochimica

Lezioni frontali

L'esame orale è costituito da 3 domande sui principali contenuti del corso e mira ad accertare la conoscenza dei principi chimici bioorganici. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: - insufficiente (˂18/30): conoscenza lacunosa dei contenuti, esposizione carente, scarsa capacità di applicare conoscenze, insufficiente capacità di valutazione critica. - sufficiente (18/30-20/30): conoscenza basilare dei contenuti, limitata capacità di valutazione critica; - adeguata (21/30-24/30): discreta conoscenza dei contenuti, capacità di analizzare i contenuti con terminologia appropriata e parziale capacità di valutazione critica; - buona (25/30-27/30): conoscenza dei contenuti completa e buona capacità di applicare le conoscenze volte alla costruzione di semplici molecole che imitano sistemi biologici; - approfondita (28/30-30 e lode): conoscenza molto solida degli argomenti del corso, capacità di collegare tra loro i vari argomenti con chiarezza, proprietà di linguaggio e con la terminologia appropriata; capacità di progettare un sistema biomimetico.

Non è richiesto alcun testo per il corso, ma si consiglia agli studenti di consultare i seguenti libri: H. Dugas, Bioorganic Chemistry: a chemical approach to enzyme action, Springer-Verlag; J.H. Fendler, Membrane mimetic chemistry”, Wiley Interscience.

L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire agli studenti le conoscenze chimico-fisiche fondamentali dei fenomeni che avvengono alle interfacce e di approfondire il ruolo della chimica delle superfici nei principali ambiti scientifici e tecnologici. In particolare, il corso si propone di:fornire le basi teoriche della chimica delle superfici e dei fenomeni di interfaccia;illustrare i principi dell'adsorbimento e delle interazioni tra superfici e ambiente;presentare i concetti di energia superficiale, bagnabilità, adesione, coesione e fenomeni capillari;introdurre i principi e le applicazioni delle principali tecniche di caratterizzazione superficiale;fornire le conoscenze fondamentali sulle tecniche di funzionalizzazione e modifica delle superfici, evidenziandone le principali applicazioni.

Gli argomenti del modulo includono: Introduzione agli stati della materia. Lo stato gassoso. Gli stati condensati: solido, liquido. La tecnica del vuoto. Livelli di vuoto: Ultra High Vacuum (UHV). Fondamenti di fenomeni superficiali. Tipi di interfase e loro caratteristiche. Tensione superficiale: determinazione in liquidi e solidi. Elementi di termodinamica di superfici e interfacce. Energia libera di superficie e stabilità. Fenomeni di adesione e coesione. Effetto di superficie: equazione di Laplace-Young. Modelli di interfase. L’approccio della fase superficiale L’approccio della superficie in eccesso: la superficie di Gibbs. Adsorbimento. Adsorbimento fisico e chimico. Modelli di adsorbimento: isoterme (BET). Chemisorbimento. Adsorbimento da soluzione. Adsorbimento anfifilico. Interazione solido-liquido. Angolo di contatto e bagnabilità: equazione di Young-Dupré. Misure di tensione superficiale. Isteresi. Rugosità delle superfici. Regime Wenzel Cassie. Tecniche di caratterizzazione delle superfici. Caratterizzazione strutturale: morfologia, difetti, spessore. Caratterizzazione microscopica. Microscopia ottica e a fluorescenza. Microscopia elettronica (TEM, SEM). Microscopia a scansione (STM). Microscopia a forza atomica (AFM). Caratterizzazione spettroscopica. Spettroscopia UV-visibile. Spettroscopia IR-Raman. Spettroscopia di fotoemissione di raggi X (XPS). Spettroscopia elettronica Auger (AES). Modifica delle superfici. Deposizione di film sottili e spessi. Physical Vapour (PVD) e Chemical Vapour Deposition (CVD). Deposizione da soluzione. Drop casting, spin coating, dip coating e film di Langmuir-Blodgett. Tecniche litografiche: fotolitografia e litografia soft. Monostrati autoassemblati (SAM). Formazione e proprietà. Difetti, stabilità e riproducibilità. SAM di tioli e silani. Pulizia e attivazione delle superfici. Gradienti chimici sulla superficie: gradienti di bagnabilità.

Conoscenza di base della Chimica Generale e Inorganica e della Termodinamica Chimica.

Lezioni frontali, esperimenti di laboratorio.

Prova orale per valutare il livello di conoscenza degli argomenti, breve relazione su un articolo di ricerca relativo ad un argomento del corso, relazione di laboratorio. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione - sufficiente: conoscenza base degli argomenti OF3, OF4 e OF5; - adeguata: acquisizione di una basilare abilità di problem solving OF1 and OF2; - buona: capacità di ragionamento rigoroso e di comunicazione OF4 e OF5; - approfondita: saper fare connessioni e leggere criticamente altri testi OF6

"An Introduction to Interfaces & Colloids: The Bridge to Nanoscience" - J. C. Berg, Publisher: World Scientific (ISBN: 978-981-4299-82-4).

Lo scopo dell'insegnamento è fornire allo studente le principali nozioni relative ai principi fondamentali della chimica industrial – dalle proprietà dei gas alla catalisi, dai bilanci di materia ed energia agli impianti chimici con una disamina sullo sviluppo dei processi, dagli aspetti concettuali ai vari stadi di sviluppo, fino al loro impatto sull’ambiente, sulla gestione economica e sulla sicurezza. Inoltre verrà presentata una panoramica delle materie prime, sia tradizionali sia rinnovabili, tracciando un ampio quadro sulle problematiche dell’energia e della sostenibilità Dopo aver superato l'esame lo studente sarà in grado di: 1) Fornire le caratteristiche distintive di ogni processo 2) Descrivere I vari tipi di processo e I catalizzatori relativi ad ogni singolo processo. 2) essere in grado di eseguire un bilancio di materia e di energia;

L’industria chimica: prodotti della chimica di base, chimica da biomassa; Principi della chimica industriale: catalisi, proprietà dei catalizzatori, attività, selettività, stabilità, catalisi omogenea ed eterogenea, catalizzatori redox, catalizzatori acido-base. Bilanci di materia e di energia: concetti di base, I principi di conservazione. Struttura di un processo chimico Materie prime per l’industria chimica: petrolio, gas naturale. Carbone, biomasse lignocellulosiche. Processi chimici nella sintesi di prodotti chimici di base: L’industria chimica: prodotti della chimica di base, chimica da biomassa; Principi della chimica industriale: catalisi, proprietà dei catalizzatori, attività, selettività, stabilità, catalisi omogenea ed eterogenea, catalizzatori redox, catalizzatori acido-base. Bilanci di materia e di energia: concetti di base, I principi di conservazione. Struttura di un processo chimico Materie prime per l’industria chimica: petrolio, gas naturale. Carbone, biomasse lignocellulosiche. Processi chimici nella sintesi di prodotti chimici di base: Testi in inglese Language Italian Objectives The purpose of the course is to provide the student with the main notions relating to the fundamental principles of industrial chemistry - from the properties of gases to catalysis, from material and energy balances to chemical plants with an examination of the development of processes, from the conceptual aspects to the various stages. development, up to their impact on the environment, economic management and safety. In addition, an overview of both traditional and renewable raw materials will be presented, tracing a broad picture of the issues of energy and Gas di sintesi Sintesi del Metanolo Sintesi dell’ammoniaca Acido nitrico Acido solforico Processo cloro soda Reforming Aromatici Olefine Processo fischer tropsch Sintesi del fenolo Sintesi del cumene Ossido di propilene e caprolattame

Sono necessarie le conoscenze di base date dai corsi di chimica generale, fisica.

Lezioni frontale con l'ausilio di presentazioni in power point

Alla fine del corso lo studente dovrebbe: - avere una profonda conoscenza dei principali processi dell’industria chimica - conoscere approfonditamente le principali tecniche di produzione - dimostrare capacità di leggere e capire testi e manuali relativi all'argomento

Fabrizio Cavani, Gabriele Centi, Martino Di Serio, Ilenia Rossetti, Antonella Salvini, Giorgio Strukul FONDAMENTI DI CHIMICA INDUSTRIALE Materie prime - Prodotti - Processi – Sostenibilità

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire agli studenti e alle studentesse una conoscenza avanzata della chimica dei metalli di transizione e degli elementi del blocco f, con particolare riferimento ai composti di coordinazione, ai composti organometallici, alla struttura elettronica, al legame metallo-legante, alle proprietà magnetiche e spettroscopiche e alla reattività dei complessi metallici.L’insegnamento contribuisce agli obiettivi formativi del Corso di Laurea Magistrale in Scienze Chimiche fornendo strumenti teorici e metodologici per interpretare struttura, proprietà e reattività di specie inorganiche complesse. Particolare attenzione è dedicata alla correlazione tra configurazione elettronica del centro metallico, geometria di coordinazione, natura dei leganti, proprietà magnetiche, spettri elettronici e comportamento chimico.Il corso mira inoltre a sviluppare la capacità di utilizzare modelli di legame, dati spettroscopici, informazioni magnetiche, principi termodinamici e cinetici e concetti di reattività organometallica per affrontare problemi di chimica inorganica avanzata. L’insegnamento fornisce anche le basi per comprendere articoli scientifici e applicazioni dei composti metallici in ambito catalitico, energetico, bioinorganico, ambientale e dei materiali.

I contenuti dell’insegnamento sono organizzati in moduli tematici dedicati alla chimica avanzata dei metalli di transizione e degli elementi del blocco f. La ripartizione in CFU è indicativa e potrà subire lievi variazioni in funzione dello svolgimento delle lezioni e delle esigenze didattiche. Tecniche strumentali per lo studio dei composti inorganici e dei complessi metallici, con particolare riferimento alle informazioni strutturali, spettroscopiche, magnetiche, elettrochimiche e composizionali ottenibili dalle principali metodologie analitiche. Circa 0,5 CFU.Composti di coordinazione dei metalli di transizione e degli elementi del blocco f: nomenclatura, tipologie di leganti, numeri e geometrie di coordinazione, isomeria strutturale e stereoisomeria. Circa 0,75 CFU.Struttura elettronica, legame e proprietà magnetiche dei complessi metallici: modelli di legame, teoria del campo cristallino, teoria del campo dei leganti, descrizione mediante orbitali molecolari, stabilizzazione da campo dei leganti, complessi ad alto e basso spin, distorsioni strutturali e proprietà magnetiche. Circa 0,75 CFU.Leganti e composti organometallici dei metalli di transizione: principali classi di leganti, conteggio elettronico, legame metallo-legante, backbonding, regola dei 18 elettroni ed esempi di interesse catalitico e bioinorganico. Circa 0,75 CFU.Termodinamica, cinetica e reattività dei complessi di coordinazione: stabilità dei complessi, effetto chelato e macrociclo, labilità e inerzia cinetica, meccanismi di sostituzione, effetto trans, reazioni redox e trasferimento elettronico. Circa 1 CFU.Legami metallo-metallo, cluster e specie con legami multipli metallo-metallo: aspetti strutturali, elettronici e reattivi. Circa 0,25 CFU.Sistematica dei metalli di transizione e degli elementi del blocco f: proprietà periodiche, stati di ossidazione, aspetti strutturali e reattivi, proprietà ottiche e magnetiche, con esempi rappresentativi relativi a lantanidi e attinidi. Circa 1 CFU.

Sono richieste solide conoscenze dei principi fondamentali di Chimica Generale e Inorganica, Chimica Organica e Chimica Fisica. In particolare, sono utili conoscenze pregresse relative a struttura atomica e molecolare, configurazioni elettroniche, legame chimico, termodinamica, cinetica chimica, simmetria molecolare, elementi di spettroscopia e reattività organica di base.

L’insegnamento prevede lezioni frontali, discussioni guidate in aula ed esercitazioni dedicate alla risoluzione di problemi di chimica di coordinazione e organometallica. Durante le lezioni saranno utilizzati esempi applicativi per collegare i modelli teorici alla struttura, alla spettroscopia, al magnetismo e alla reattività dei composti metallici.Le esercitazioni saranno svolte sia dal docente sia dagli studenti e dalle studentesse, con discussione critica delle strategie di risoluzione. Saranno inoltre proposti momenti di confronto in aula su casi specifici, anche attraverso l’interpretazione di dati sperimentali e l’analisi di esempi tratti dalla letteratura scientifica.

La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale.La prova scritta consiste in cinque domande a risposta multipla e tre esercizi. Le domande e gli esercizi sono finalizzati a verificare la conoscenza dei concetti fondamentali del corso e la capacità di applicarli alla risoluzione di problemi relativi a struttura elettronica, geometria, legame, proprietà magnetiche, spettroscopia e reattività dei composti di coordinazione e organometallici. Nella prova scritta sarà valutata anche la capacità di utilizzare un formalismo chimico corretto. La prova scritta si intende superata con una votazione minima di 14,5/30.La prova orale prevede la revisione e discussione della prova scritta e 2–3 domande sugli argomenti del corso. La prova orale è finalizzata a valutare la capacità dello studente di esporre i concetti in modo chiaro, rigoroso e coerente, utilizzando un linguaggio scientifico appropriato, e di collegare tra loro i diversi argomenti dell’insegnamento.Il voto finale è determinato a partire dal voto conseguito nella prova scritta. La prova orale può confermare il voto dello scritto oppure modificarlo, (aumentandolo o diminuendolo) fino a un massimo di 6 punti, in funzione della qualità della discussione, della padronanza dei contenuti, della capacità di ragionamento e della chiarezza espositiva dimostrate dallo studente. Lo studente che consegue nella prova scritta una valutazione pari a 30 e lode è esonerato dalla prova orale.Per gli studenti e le studentesse Erasmus, sia la prova scritta sia la prova orale possono essere sostenute in lingua inglese o spagnola.L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione:insufficiente: conoscenza incompleta o frammentaria dei contenuti, uso inadeguato del linguaggio scientifico, limitata capacità di applicare concetti e metodologie alla risoluzione di problemi, insufficiente capacità di analisi critica;sufficiente: conoscenza essenziale dei contenuti, capacità di applicare in modo semplice i concetti fondamentali, uso accettabile della terminologia scientifica, capacità parziale di analisi e collegamento tra gli argomenti;buono: conoscenza completa dei contenuti principali, buona capacità di applicare concetti e metodologie alla risoluzione di problemi, uso corretto della terminologia scientifica, esposizione chiara e capacità più che adeguata di analisi critica;ottimo: conoscenza ampia, approfondita e ben organizzata dei contenuti, elevata capacità di applicare i concetti a problemi complessi, eccellente capacità di analisi, sintesi e collegamento interdisciplinare, piena padronanza del linguaggio scientifico e autonomia di giudizio.

D. F. Shriver, P. W. Atkins, C. H. Langford, Inorganic Chemistry, 5th edition, Oxford University Press, Oxford, 2010, United Kingdom, or latest editions.C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry, 4th edition, Pearson Prentice Hall, Edinburgh, 2012, United Kingdom, or latest editions.M. Weller, T. Overton, J. Rourke, F. Armstrong, Inorganic Chemistry, 7th edition, Oxford University Press, 2018, or latest editions.Materiale didattico, slides ed eventuali articoli scientifici selezionati forniti dal docente.

Lo scopo dell’insegnamento è quello di fornire le basi della Chimica Supramolecolare e mettere in evidenza le applicazioni delle tecniche studiate nella caratterizzazione di questo tipo di sistemi. Dopo aver superato l’esame lo studente sarà in grado di comprendere le interazioni alla base dei sistemi supramolecolare e conoscerà le loro principali applicazioni.

chimica supramolecolare: definizione e concetti. Riconoscimento molecolare. Host-guest. Complementarietà, preorganizzazione, effetto chelato e macrociclico, effetto templato, effetto cinetico e termodinamico. Interazioni nella chimica supramolecolare. Host dendrimerici, ciclofani, calixareni, ciclodestrine come host e come sistemi enzima-mimetici, tweezers. Binding di cationi ed anioni: eteri corona, tio- e aza-corona, eteri lariati, criptandi, podandi, sferandi, calixareni, spugna idrurica, recettori ditopici e politopici, azamacrocicli, siderofori, recettori tetraedrici, recettori organometallici ed anticorona (1 CFU). Associazione e riconoscimento di molecole neutre in soluzione ed allo stato solido, rosette, nodi molecolari, clatrati, zeoliti, polimeri di coordinazione. Templati e self-assembly: self-assembly in biochimica, catenani, rotassani, macchine molecolari (2 CFU). Dalle supramolecole agli aggregati supramolecolari: effetto idrofobico, origine dei fenomeni autoaggregativi. Colloidi e tensioattivi. Fattori controllanti la forma (parametro di impaccamento, teoria delle forze opposte di Tanford). Preorganizzazione di molecole con caratteristiche tensidiche, micelle, vescicole (liposomi), strati e multistrati. Applicazione e proprietà di micelle e liposomi. Caratterizzazione ed impieghi. Self-assembled monolayers, cristalli liquidi liotropici e termotropici (2 CFU). Introduzione alle tecniche utilizzate per studiare i sistemi supramolecolari: spettroscopia di fluorescenza, dicroismo circolare, calorimetria, isoterme di Langmuir, TEM (1 CFU)

Conoscenza di concetti base di chimica generale, chimica organica e chimica analitica

Lezioni frontali seminari in aula

L’esame è costituito da una prova orale tesa ad accertare la preparazione teorica sulle proprietà e le applicazioni dei diversi sistemi supramolecolari e sulle tecniche maggiormente usate per la loro caratterizzazione. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: - sufficiente: conoscenza basilare dei principi della chimica supramolecolare, dei sistemi host-guest e self-assembly; conoscenza dei principi di base delle più importanti tecniche affrontate a lezione - adeguata: saper descrivere le basi della chimica supramolecolare, dei sistemi host-guest e self-assembly e spiegare le differenze tra questi e le tecniche usate per la loro caratterizzazione - buona: saper descrivere con buona padronanza i prinicipi della chimica supramolecolari e le proprietà dei sistemi supramolecolari e le loro applicazione; saper discutere le sintesi descritte a lezione e saper presentare le basi delle tecniche d’indagine comunemente usate con spirito critico in relazione allo studio di questi sistemi - approfondita: saper analizzare criticamente (sia da un punto di vista delle proprietà che della sintesi, quando descritta a lezione) i sistemi supramolecolari host-guest e self-assembly e saper argomentare le basi delle differenze tra essi e delle loro applicazioni; saper spiegare quali vantaggi e quali informazioni si possono ottenere studiando ciascun sistema con le principali tecniche di indagine utilizzate per la loro caratterizzazione

Supramolecular Chemistry, (autori: J. W. Steed, J. L. Atwood)

scopo dell'insegnamento: presentare i principali quadri teorici sviluppati in didattica della chimica, le metodologie e le tecniche di trasposizione didattica; - discutere la relazione pedagogica esistente tra i concetti fondanti della chimica a livello macroscopico (sostanza semplice, sostanza composta, stato fisico, ecc.), microscopico (atomo, molecola, ecc.) e simbolico (formula chimica, formula di struttura, ecc.) e la loro trasposizione didattica; - approfondire una contestualizzazione storica-epistemologica dei concetti fondanti della chimica ed evidenziarne l'efficacia didattica -discutere il rapporto della chimica con le altre discipline, - presentare e discutere esempi di didattica laboratoriale della chimica - presentare e discutere metodi di autovalutazione e valutazione delle conoscenze e delle competenze maturate; - fornire criteri e strumenti per la progettazione di attività didattiche relative alla chimica in funzione degli obiettivi formativi ​​​​​​​

Insegnamento/apprendimento con didattica per competenze (2 CFU): - criteri e metodologie per la realizzazione di contesti di insegnamento/apprendimento autentico che implicano un ruolo attivo dello studente, con riferimento alle principali teorie pedagogico-didattiche per l'insegnamento delle Scienze; - approccio alla valutazione delle competenze di cittadinanza e di ambito disciplinare. - Unità Didattiche di Apprendimento (UDA): presentazione di possibili strutturazioni. Cenni di epistemologia (2 CFU): - la natura della scienza e lo statuto epistemologico del sapere scientifico; - specificità della Chimica a confronto con le altre discipline; - valore didattico dell'epistemologia della Chimica; - ruolo della modellizzazione nella costruzione del sapere scientifico; - La struttura logica della chimica e il ruolo dei modelli: - i tre livelli di Jensen (macroscopico, microscopico atomico-molecolare, microscopico nucleo-elettronico); - le propedeuticità concettuali della chimica (dal macro al micro, la struttura particellare della materia, atomi e molecole, il concetto di struttura molecolare, le relazioni struttura-funzione); - le implicazioni didattiche di tale struttura in termini di propedeuticità concettuali e costruzione di percorsi didattici verticali tra i diversi gradi di istruzione; - ruolo della modellizzazione nell'insegnamento della Chimica; - Presentazione e discussione di esempi di trasposizione didattica di concetti di natura chimica. Le competenze nei contesti formativi (2 CFU): - cenni alla progettazione didattica per competenze in ambito scientifico; - la valutazione e la certificazione delle competenze nell'insegnamento della chimica, problematiche e specificità; - Il ruolo del laboratorio: - la didattica laboratoriale nell'apprendimento della chimica (metodologie, applicabilità ai diversi contesti, analisi e discussione di esempi pratici); - i processi di insegnamento e di apprendimento della chimica mediante strumenti e tecnologie digitali, analisi della loro efficacia in relazione al ruolo dell'insegnante, al grado di istruzione e alle specificità della disciplina; - Esempi di trasposizione didattica: dalla progettazione per competenze alla realizzazione di un percorso didattico integrato teorico-pratico con valutazione delle competenze acquisite.

Conoscenza di concetti base di chimica generale, chimica organica e chimica analitica

Lezioni frontali seminari in aula

L’esame è articolato in due prove. Agli studenti sarà richiesto di progettare e presentare un'attività didattica in ambito chimico su un argomento concordato con la professoressa; l'altra prova consiste in un esame orale sugli argomenti affrontati durante il corso. Il voto finale è calcolato considerando il peso delle diverse parti: esame orale (50%), presentazione dell'attività didattica progettata (50%). L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: - sufficiente: conoscenza basilare delle principali teorie dell’apprendimento, delle strategie didattiche attive, delle basi della didattica laboratoriale, della didattica inclusiva e della valutazione; la presentazione deve contenere almeno qualche spunto degli approcci presentati durante il corso - adeguata: saper descrivere in maniera adeguata le teorie dell’apprendimento, le strategie didattiche attive, una discussione critica della didattica laboratoriale e di quella inclusiva, la valutazione (diversi tipi e organizzazione); la presentazione deve contenere riferimenti almeno ad una delle strategie attive discusse a lezione - buona: discreta conoscenza dei concetti legati all’organizzazione della scienza chimica e delle comuni misconcezioni ad essa associate, delle principali teorie dell’apprendimento e delle strategie attive dimostrando piena comprensione delle loro differenze e peculiarità, della didattica inclusiva e delle misure compensative e dispensative, della complessità della valutazione e dei modi in cui essa possa essere strutturata; la presentazione deve contenere contenere riferimenti almeno ad una delle strategie attive discusse a lezione ed esempi di verifica - approfondita: padronanza della struttura logica della chimica, del ruolo dei modelli, della storia della chimica, delle strategie di apprendimento attivo e delle teorie dell’apprendimento, del ruolo della didattica laboratoriale in tutte le sue sfaccettature, della didattica inclusiva e di tutti gli aspetti riguardanti valutazione e verifica. La progettazione dell’attività didattica deve prevedere un percorso integrato teorico-pratico con valutazione delle competenze acquisite ed una mappa concettuale adeguata

Insegnare e apprendere la chimica (autore Valentina Dominici, Ed. Mondadori)

Al completamento del modulo lo studente dovrebbe: - Avere una profonda conoscenza di un ampio numero di concetti di base ed avanzati sulla chimica sostenibile; - Avere conoscenza di concetti fondamentali e specialistici della green chemistry, compresa sostenibilità, analisi del ciclo di vita, catalisi, solventi di reazione, chimica ambientale; - Capire e spiegare le attuali sintesi chimiche industriali e gli approcci sintetici alternativi basati sulle nozioni di sviluppo sostenibile; - Identificare e comprendere le relazioni struttura/gruppi funzionali rispetto alle proprietà chimiche, e all'attività biologica. Essere in grado di classificare metodi sintetici competitivi sulla base dei dodici principi della Green Chemistry e delle unità di misura ad essa correlate.

Il modulo include i seguenti argomenti: - Principi e concetti della Green Chemistry; - Rifiuti: produzione problemi e prevenzione; - Nuovi metodi sintetici: Catalisi e green chemistry; Biocatalisi; - Solventi organici: solventi benigni per l'ambiente; - Tecnologie sostenibili emergenti e fonti energetiche alternative; - Progettazione di processi sostenibili.

La conoscenza delle nozioni base di Chimica organica è un requisito fondamentale.

Lezioni ed esercizi.

Discussione Tesina scritta + piccola presentazione. La tesina assegnata dovrà essere un documento di circa 20 pagine in cui agli studenti viene richiesto di valutare e criticare secondo i principi della Green Chemistry almeno due piani sintetici relativi alla sintesi si una molecola scelta in una lista di prodotti farmaceutici, cosmetici, additivi alimentari, fragranze, prodotti dell'agricoltura o altri prodotti dell'industria.

• Green Chemistry: an introductory text. M. Lancaster. RSC Paperbacks (2015); - Green Chemistry and Engineering. D. Mukesh; K. Anil. Academic Press (2007); - Handbook of Green Chemistry and Technology. J. Clark; D. Macquarrie. Blackwell (2002).

Il corso mira a:acquisire le competenze necessarie e capacità di ricezione e produzione, orale e scritta; arricchire il patrimonio lessicale; consolidare abitudini grammaticali corrette; stimolare l’interesse e la partecipazione attiva degli studenti.

Vocabulary, con specifiche attività per il consolidamento del lessico utilizzato nella descrizione di grafici;Grammar, che propone il rinforzo delle strutture morfosintattiche più ricorrenti nel linguaggio tecnico; Skills, che offre testi e attività di consolidamento dei contenuti appresi per sviluppare le attività di Listening, Speaking e Writing.

Conoscenza lingua inglese livello B1 (CEFR)

Lezioni frontali, risorse multimediali

Esame finale (idoneità, superato/non superato) su una prova scritta. Le modalità di verifica possono essere adeguate sulla base di eventuali indicazioni della Commissione di Ateneo per la disabilità. L’accertamento delle conoscenze linguistiche prevede un test scritto (writing) inteso a verificare le conoscenze funzionali, strutturali e lessicali per descrivere grafici, tabelle o diagrammi di processo.

Le dispense ed altro materiale utile per lo studio e le esercitazioni saranno messe a dispozione degli studenti all'inizio del corso.

L'insegnamento concorre all'obiettivo formativo del Corso di Laurea Magistrale in Scienze Chimiche di consolidare e approfondire le conoscenze teoriche e pratiche nell'area della chimica organica fisica e avanzata. L'insegnamento si propone di fornire agli studenti e alle studentesse gli strumenti concettuali, metodologici e sperimentali necessari per formulare e validare ipotesi meccanicistiche plausibili su reazioni chimico-organiche, integrando l'analisi cinetica con metodologie spettroscopiche ed extracinetiche.

1. Reattività chimica e fondamenti teorici: Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura e parametri di attivazione. Costante cinetica. Teoria dello stato di transizione (TST). Postulato di Hammond. 2. Metodi cinetici per lo studio dei meccanismi: Integrazione delle leggi cinetiche di 1° e 2° ordine. Reazioni reversibili. Reazioni parallele e discriminazione tra controllo cinetico e termodinamico. Reazioni consecutive. Preequilibri. Intermedi reattivi e approssimazione dello stato stazionario (SSA). Principio di Curtin-Hammett. Relazione tra profili energetici computazionali e costanti di velocità in cicli catalitici. 3. Metodi non cinetici ed extracinetici: Trappolamento e isolamento di intermedi. Identificazione spettroscopica di intermedi (in situ, operando). Marcatura isotopica ed esperimenti di crossover. Stereochimica: stereoselettività, stereospecificità e determinazione del decorso stereochimico. 4. Effetti cinetici isotopici (KIE): Origine vibrazionale del KIE. KIE primari, secondari (alfa, beta) e del solvente (SKIE). Interpretazione della struttura dello stato di transizione. 5. Correlazioni quantitative struttura-reattività (QSRR): Superfici di energia libera. Equazione di Hammett, parametri sigma e costanti di reazione rho. Equazione di Taft (separazione di fattori polari e sterici). Effetti elettronici e sterici dei sostituenti. 6. Acidi, basi e parametri di solvatazione: Funzioni di acidità (H0, HA, HR, ecc.) e basicità (H-) in solventi non acquosi. Superacidi. Teoria HSAB e reattività nucleofila/elettrofila dura e morbida. Descrittori quantitativi di nucleofilicità ed elettrofilicità: equazioni di Swain-Scott e Mayr. Effetti del solvente e parametri di solvatazione. 7. Effetti ionici, solvente e sostituzioni nucleofile: Effetto sale ed effetto dello ione comune; coppie ioniche (intime e separate dal solvente) e loro implicazioni cinetiche. Equazione di Winstein-Grunwald. Nucleofilicità ed effetto del gruppo uscente. Sostituzioni nucleofile viniliche. 8. Attività laboratoriale ed esercitazioni applicate: Applicazione di metodologie analitiche e strumentali per lo studio e la determinazione sperimentale di meccanismi di reazione organici.

Solide conoscenze e competenze nei concetti fondamentali della chimica organica (struttura, stereochimica, reattività e meccanismi di base) e della chimica fisica (termodinamica chimica e cinetica) acquisite durante la laurea triennale.

• Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni multimediali e discussioni alla lavagna. - Sessioni di problem-solving e discussioni partecipate in aula incentrate su casi studio tratti dalla letteratura scientifica. - Esercitazioni pratiche e dimostrazioni strumentali. - Compiti di autoverifica e problem-set individuali e di gruppo.

Modalità: Esame orale finale.Articolazione della prova: Il colloquio orale si articola in una serie di domande teorico-pratiche volte ad accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi (LO). In particolare, la prova comprende la discussione critica dei fondamenti del programma (verifica di LO1 e LO4) e la risoluzione guidata di un problema meccanicistico basato su dati cinetici e/o extracinetici forniti in sede d'esame (verifica di LO2 e LO3).Criteri di graduazione del voto: - 18–22: Conoscenza elementare dei principi di cinetica e chimica organica fisica; esposizione sufficiente con limitata padronanza del lessico formale; capacità basilare di interpretare dati sperimentali semplici. - 23–26: Buona conoscenza della materia; comprensione chiara dei metodi cinetici ed extracinetici; capacità di impostare correttamente l'analisi di un meccanismo di reazione con discreta autonomia critica. - 27–29: Conoscenza approfondita e organica del programma; solida padronanza metodologica nella combinazione di dati cinetici, spettroscopici e QSRR; linguaggio scientifico preciso e rigoroso. - 30 / 30 e lode: Conoscenza eccellente ed esaustiva di tutti gli argomenti; piena padronanza nell'integrazione di dati complessi per la deduzione di meccanismi di reazione; brillante capacità critica, autonomia di giudizio e proprietà di linguaggio scientifico.

Testo di riferimento: Carey, Francis A., and Richard J. Sundberg. Advanced Organic Chemistry - Part A: Structure and Mechanisms. Springer, 2007.Materiale didattico integrativo: Diapositive delle lezioni, articoli scientifici e dispense di approfondimento fornite dal docente sulla piattaforma e-learning di Ateneo.

Lo scopo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente le basi per affrontare un problema scientifico, irrisolvibile per via analitica, trasformandolo in un algoritmo, quindi in un codice originale scritto in Python

• Introduione al linguaggio di programmazione Python - richiami di termodinamica e termodinamica statistica - codici python pet problemi di euilibrio e cinetica

Conoscenza dalla laurea di primo livello di: - chimica generale e chimica fisica - meccanica - analisi matematica - algebra lineare e matriciale

Lezioni frontali; Esercitazioni in aula

Lo studente dovrebbe scrivere ed applicare un codice Python Votazione: - Codice scritto ed apliccato senza errori (28-30) - Codice scritto ed applicato ma dopo aver corretto degli erroi con il docente (da 18 a 27 a seconda del tipo di errori)

IL materiale didattico verrà forito dal docente

Lo scopo dell’insegnamento è quello di fornire allo studente le basi per affrontare un problema scientifico, irrisolvibile per via analitica, trasformandolo in un algoritmo, quindi in un codice originale scritto in Python

• Introduione al linguaggio di programmazione Python - richiami di termodinamica e termodinamica statistica - codici python pet problemi di euilibrio e cinetica

Conoscenza dalla laurea di primo livello di: - chimica generale e chimica fisica - meccanica - analisi matematica - algebra lineare e matriciale

Lezioni frontali; Esercitazioni in aula

Lo studente dovrebbe scrivere ed applicare un codice Python Votazione: - Codice scritto ed apliccato senza errori (28-30) - Codice scritto ed applicato ma dopo aver corretto degli erroi con il docente (da 18 a 27 a seconda del tipo di errori)

IL materiale didattico verrà forito dal docente

------------------------------------------------------------ Modulo: DF0055 - SPETTROMETRIA DI MASSA ------------------------------------------------------------ L’insegnamento si propone di fornire allo studente una conoscenza approfondita dei fondamenti e delle tecniche avanzate della spettrometria di massa per la delucidazione strutturale di molecole organiche e biologiche. Il corso affronta i principali metodi di ionizzazione, gli analizzatori di ioni e le strategie di interpretazione degli spettri di massa, nonché le applicazioni della spettrometria di massa in ambito chimico, biologico e nelle scienze omiche. ------------------------------------------------------------ Modulo: DF0056 - RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE ------------------------------------------------------------ --

------------------------------------------------------------ Modulo: DF0055 - SPETTROMETRIA DI MASSA ------------------------------------------------------------ Introduzione al corso. Definizioni di massa (monoisotopica, massa esatta, massa media) Abbondanze isotopiche nella determinazione della formula bruta. Importanza dei pattern isotopici nell'interpretazione dello spettro. (0.5CFU) Spettrometria di massa per Ionizzazione Elettronica (EI-MS). Lo spettro di massa ottenuto per ionizzazione elettronica: ione molecolare e frammenti. Interpretazione degli spettri EI: studio avanzato. Principi della frammentazione ionica in fase gassosa (sigma-bond dissociation;alfa-cleavage; inductive cleavage; frammentazione di molecole cicliche), riarrangiamenti scheletrali. (2.5 CFU) Spettri di massa delle più importanti classi di composti chimici. Esercizi di interpretazione spettri e esercitazioni sullo strumento. (1CFU) Spettrometria di massa avanzata per lo studio di molecole polari e di grandi dimensioni. Ruolo della spettrometria di massa e applicazioni. Scienze "omiche": proteomica, metabolomica, fluxomica, petroleomica, lipidomica. Tecniche di ionizzazione soft: elettronebulizzazione (ESI) e Matrix Assisted Laser Desorption Ionization MALDI. Cenni ad altre tecniche a pressione atmostferica (APCI, APPI), di Ionizzazione ambiente (DESI, DART, EESI) e di imaging. (0.5 CFU) Tecniche di frammentazione accoppiate a sorgenti soft: CID, ETD, ECD, UVPD, IRMPD ed interpretazione dei relativi spettri. Frammentazioni di peptidi. (0.5 CFU) Analizzatori di ioni: Quadrupoli e settore magnetico, trappole ad alta e bassa risoluzione, tempo di volo (TOF) e ASTRAL. Cenni sui detector. (0.5 CFU) Spettrometria di mobilità ionica (IMS): drift tube, TIMS, FAIMS, TWIMS. Tecniche di MS/MS (MS tandem) e scansioni legate (SIM, SRM, MRM, PRM). Metodi di acquisizione (DIA, DDA, targeted) in relazione alla cromatografia liquida, la mobilità ionica, la complessità del campione, velocità, potere risolutivo e range dinamico dell’analizzatore di massa. (0.5 CFU) ------------------------------------------------------------ Modulo: DF0056 - RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE ------------------------------------------------------------ --

------------------------------------------------------------ Modulo: DF0055 - SPETTROMETRIA DI MASSA ------------------------------------------------------------ Lo studente deve conoscere le nozioni fondamentali di Fisica generale, Chimica generale, Chimica organica, metodi di base per le indagini sulla struttura molecolare. ------------------------------------------------------------ Modulo: DF0056 - RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE ------------------------------------------------------------ --

------------------------------------------------------------ Modulo: DF0055 - SPETTROMETRIA DI MASSA ------------------------------------------------------------ Lezioni frontali con l’ausilio di presentazioni ppt e lavagna, discussioni in classe ed esercitazioni, dimostrazioni sugli strumenti; compiti a casa, test. ------------------------------------------------------------ Modulo: DF0056 - RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE ------------------------------------------------------------ --

------------------------------------------------------------ Modulo: DF0055 - SPETTROMETRIA DI MASSA ------------------------------------------------------------ Esame orale con risoluzione di esercizi di interpretazione di spettri di massa ottenuti con ionizzazione elettronica e con tecniche di ionizzazione "soft". L'esame avrà lo scopo di verificare il raggiungimento da parte dello studente della capacità di applicare le conoscenze acquisite alla delucidazione strutturale di molecole organiche attraverso l'interpretazione dei loro spettri di massa. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: sufficiente: conoscenza basilare dei contenuti del corso e capacità basilari nella interpretazione guidata degli spettri di massa; adeguata: conoscenza adeguata dei contenuti del corso e adeguate capacità di interpretare spettri di massa in maniera parzialmente autonoma; buona: buona conoscenza dei contenuti del corso e capacità buona di interpretare spettri di massa autonomamente approfondita: ottima conoscenza dei contenuti con capacità di effettuare collegamenti anche con conoscenze derivanti da altri insegnamenti. Capacità di applicare i contenuti all’interpretazione completamente autonoma di spettri di massa. ------------------------------------------------------------ Modulo: DF0056 - RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE ------------------------------------------------------------ --

------------------------------------------------------------ Modulo: DF0055 - SPETTROMETRIA DI MASSA ------------------------------------------------------------ - R. M. Silverstein, “Identificazione spettroscopica di composti organici”. Ambrosiana editrice. - D.H. Williams, I Fleming, “Spectroscopic Methods in Organic Chemistry”. McGraw-Hill Co., London. -J. H. Gross Spettrometria di Massa Edizione Italiana a cura di Enrico Davoli e Claudio Medana EDiSES ------------------------------------------------------------ Modulo: DF0056 - RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE ------------------------------------------------------------ --

Lo scopo dell’insegnamento è fornire le conoscenze fondamentali di statistica e le loro applicazioni nell’ambito della valutazione della qualità dei dati analitici, nella validazione dei metodi, nell’ottimizzazione mediante metodi di disegno sperimentale e della superficie di risposta e nel campionamento.

Statistica univariata (1,5 CFU): Test d'ipotesi per confrontare valori medi e varianze. Analisi della varianza. Test per la normalità. Trattazione di casi anomali. Calibrazione univariata. Applicazioni della statistica univariata ai metodi analitici. Parametri di qualità del metodo analitico e validazione (2 CFU): selettività, limite di rivelabilità e quantificazione, Intervallo di linearità, esattezza, precisione, incertezza di misura e robustezza. Validazione dei metodi analitici Ottimizzazione di metodi analitici mediante il disegno sperimentale (2 CFU): Ottimizzazione multivariata. Ottimizzazione sequenziale Simplex. Disegno sperimentale multivariato. Disegni esplorativi. Metodo della superficie di risposta. Il campionamento in chimica analitica (0,5 CFU): Criteri e statistica.

Lo studente deve conoscere i concetti basilari della statistica per la chimica analitica ed i fondamenti dei metodi analitici convenzionali e strumentali.

Lezioni

Esame orale La prova orale verterà su domande relative a tre argomenti del programma con la finalità di verificare la comprensione critica e la capacità di discussione degli argomenti dell’insegnamento nonché l’utilizzo di un’appropriata terminologia. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: - insufficiente (˂18/30): conoscenza lacunosa dei contenuti, esposizione carente, scarsa capacità di applicare conoscenze, insufficiente capacità di valutazione critica. - sufficiente (18/30-20/30): conoscenza basilare dei contenuti, limitata capacità di valutazione critica; - adeguata (21/30-24/30): discreta conoscenza dei contenuti, capacità di analizzare i contenuti con terminologia appropriata e parziale capacità di valutazione critica; - buona (25/30-27/30): conoscenza dei contenuti completa e buona capacità di applicare le conoscenze volte alla valutazione della qualità di dati analitici; - approfondita (28/30-30 e lode): conoscenza molto solida degli argomenti del corso, capacità di collegare tra loro i vari argomenti con chiarezza, proprietà di linguaggio e con la terminologia appropriata; capacità di progettare una procedura per la validazione di un metodo analitico.

Michele Forina: “Fondamenta per la chimica analitica”. Disponibile gratuitamente previa richiesta all'autore. David Harvey: ”Modern Analyticsl Chemistry”. McGraw-Hill Higher Education Articoli tutorial forniti dal docente.

L’obiettivo del corso è di introdurre lo studente alla teoria ed agli aspetti pratici della simulazione atomistica classica. A fine corso lo studente avrà le conoscenze e le capacità per condurre piccoli esperimenti di dinamica molecolare classica al calcolatore.

Struttura di proteine ed acidi nucleici. Campi di forza per biomolecole. Dinamica Molecolare. Meccanica statistica delle simulazioni. Ottimizzazione di geometrie. Algoritmi integratori. Simulazioni a temperatura e pressione costante. Sistemi periodici ed interazioni a lungo raggio. Equazione di Poisson-Boltzmann e applicazioni. Metodi di campionamento dello spazio delle fasi. Esercitazioni al calcolatore.

Elementi di Matematica, Chimica Fisica e Biochimica.

Lezioni frontali supportate dall'utilizzo di diapositive. Esercitazioni al calcolatore con software gratuito.

Esame orale sugli argomenti svolti a lezione. Presentazione e valutazioni delle esercitazioni svolte durante il corso.

L. Stryer, Biochemistry, Freeman 2002. HUA - K. Huang, Statistical mechanics, John Wiley & Sons, 1987. W. Greiner, Classical Mechanics, Springer-Verlag, New York, 2003. T. Schlick, Molecular Modelling and Simulation, Springer-Verlag, New York, 2002. F-S - D. Frenkel & B. Smit, Understanding Molecular Simulations, Academic Press 2002. A.R. Leach, Molecular Modelling Principles and Applications, Addison Wesley Longman 2001, 2nd edition.

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire agli studenti e alle studentesse conoscenze teoriche e competenze sperimentali avanzate relative alla progettazione, sintesi, manipolazione e caratterizzazione di composti inorganici, di coordinazione e organometallici, con particolare riferimento ai complessi dei metalli di transizione e al loro impiego in catalisi.Il corso integra una parte teorica, dedicata ai principi della chimica organometallica e della reattività dei complessi metallici, con una parte sperimentale di laboratorio, finalizzata all’acquisizione di competenze pratiche nella sintesi e caratterizzazione di complessi sensibili all’aria e all’umidità. L’insegnamento contribuisce pertanto agli obiettivi formativi del Corso di Laurea Magistrale in Scienze Chimiche, sviluppando la capacità di collegare struttura, legame, stabilità, reattività e dati analitico-spettroscopici.Particolare attenzione è dedicata alla comprensione del ruolo del centro metallico e dei leganti nella determinazione della reattività dei complessi, alla progettazione di trasformazioni organometalliche e catalitiche, e all’interpretazione critica dei dati sperimentali ottenuti in laboratorio. Il corso mira inoltre a sviluppare autonomia operativa, capacità di analisi critica della letteratura scientifica e competenze comunicative nella presentazione di risultati sperimentali e articoli scientifici.

L’insegnamento è articolato in una parte teorica e una parte sperimentale di laboratorio. La ripartizione in CFU è indicativa e potrà subire lievi variazioni in funzione dello svolgimento delle lezioni e delle esigenze didattiche.Fondamenti di chimica di coordinazione e organometallica: richiami alla teoria di Werner, teoria HSAB, stati di ossidazione, configurazione elettronica, numero e geometria di coordinazione, neutralità elettronica, regola dei 18 elettroni e conteggio elettronico nei complessi e nelle reazioni organometalliche. Circa 0,5 CFU.Legame, stabilità e classi di leganti nei complessi dei metalli di transizione: leganti alchilici, arilici, idruri, diidrogeno, carbonili, nitrosili, fosfine, carbeni N-eterociclici e leganti π. Verranno discussi aspetti strutturali, elettronici e reattivi, inclusi backbonding, effetti sterici ed elettronici e stabilità dei complessi. Circa 0,75 CFU.Reazioni fondamentali dei complessi organometallici: addizione ossidante, eliminazione riduttiva, inserzione, eliminazione, sigma-bond metathesis, coupling ossidativo, scambio di leganti e trasformazioni che coinvolgono specie metallo-alchile, metallo-idruro e complessi π. Circa 0,75 CFU.Catalisi omogenea e applicazioni dei complessi organometallici: principi generali dei cicli catalitici e casi rappresentativi di trasformazioni catalizzate da metalli di transizione, inclusi isomerizzazione, scambio H/D, idrogenazione, transfer hydrogenation e reazioni di formazione di legami C–C. Circa 0,5 CFU.Metodi di caratterizzazione e manipolazione di composti organometallici: tecniche per composti sensibili all’aria e all’umidità, uso di atmosfera inerte, spettroscopia IR e NMR di complessi organometallici, interpretazione di dati spettroscopici, purezza, resa e composizione delle miscele di reazione. Circa 0,5 CFU.Laboratorio sperimentale: sintesi e caratterizzazione di complessi di nichel con leganti fosfinici, preparazione di reattivi organometallici in atmosfera inerte, reazioni di transmetallazione, scambio di leganti e applicazione dei complessi preparati in reazioni catalitiche di cross-coupling. Le esperienze includono analisi spettroscopiche, elaborazione dei dati sperimentali, determinazione di conversione, resa e purezza dei prodotti, e redazione di una relazione scientifica. Circa 3 CFU.

Sono richieste conoscenze solide di Chimica Inorganica, Chimica Organica e dei principali metodi di caratterizzazione strutturale e spettroscopica. Sono particolarmente utili conoscenze pregresse relative a chimica di coordinazione, legame chimico, struttura molecolare, reattività organica di base, spettroscopia IR e NMR, stati di ossidazione e principi generali di sicurezza in laboratorio chimico.

L’insegnamento prevede lezioni frontali, esercitazioni in aula e attività sperimentali di laboratorio.Le lezioni frontali introducono i principi teorici della chimica organometallica, della sintesi inorganica e della catalisi omogenea, con esempi applicativi e discussione di problemi. Le esercitazioni in aula sono dedicate al conteggio elettronico, alla determinazione di stati di ossidazione e configurazioni elettroniche, all’analisi della reattività e all’interpretazione di dati spettroscopici.La parte di laboratorio prevede esperienze guidate di sintesi, manipolazione e caratterizzazione di complessi metallici. Durante le attività sperimentali gli studenti e le studentesse applicano procedure di laboratorio, tecniche in atmosfera inerte, metodi di caratterizzazione spettroscopica e strategie di analisi dei dati. Particolare attenzione è dedicata alla sicurezza, alla corretta gestione delle sostanze chimiche e alla registrazione accurata dei risultati sperimentali.

La verifica dell’apprendimento si basa su tre attività: presentazione di un articolo scientifico, relazione di laboratorio e prova orale.La presentazione individuale di un articolo scientifico, relativo alla chimica organometallica, alla sintesi inorganica o alla catalisi omogenea, valuta la capacità dello studente di comprendere la letteratura scientifica, individuare gli aspetti chimici più rilevanti e presentarli con linguaggio appropriato e spirito critico.La relazione di laboratorio valuta la capacità di descrivere in modo chiaro le esperienze svolte, interpretare i dati sperimentali, discutere resa, purezza e caratterizzazione dei composti sintetizzati, e collegare i risultati ottenuti ai principi teorici del corso.La prova orale riguarda gli argomenti teorici e teorico-pratici dell’insegnamento e include la discussione della relazione di laboratorio. Essa è finalizzata a verificare la padronanza dei contenuti, la capacità di ragionamento, l’uso corretto della terminologia scientifica e la capacità di collegare teoria, esperimenti e dati di caratterizzazione.Il voto finale è calcolato attribuendo un peso del 25% alla presentazione dell’articolo scientifico, del 25% alla relazione di laboratorio e del 50% alla prova orale.Per gli studenti e le studentesse Erasmus, la relazione di laboratorio, la presentazione dell’articolo scientifico e la prova orale possono essere svolte in lingua inglese o spagnola.L’attribuzione del voto terrà conto del livello di conoscenza dei contenuti, della capacità di applicare concetti e metodologie alla risoluzione di problemi teorici e sperimentali, della qualità dell’elaborazione dei dati, dell’uso corretto della terminologia scientifica, della capacità di analisi critica e dell’autonomia nel collegare i diversi argomenti del corso.

R. H. Crabtree, The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 7th edition, Wiley, 2019, or latest editions.Materiale didattico, protocolli di laboratorio, slides ed eventuali articoli scientifici selezionati forniti dal docente.

L’insegnamento si propone di estendere le competenze degli studenti dalla chimica analitica alla chimica bioanalitica, evidenziando il ruolo delle proprietà delle biomolecole nello sviluppo e nell’applicazione dei metodi analitici.Il corso fornisce conoscenze avanzate sui metodi e dispositivi bioanalitici per l’analisi di molecole di interesse biologico e biomedico (in particolare proteine e acidi nucleici), considerando sia il loro ruolo come analiti sia come reagenti per analisi selettive.Il corso contribuisce agli obiettivi del CdS introducendo sia metodologie classiche sia tecniche innovative, quali biosensori e applicazioni delle nanotecnologie in chimica analitica.

00. Introduzione (0.1CFU) Definizioni e ambiti della chimica bioanalitica. Contenuti del corso. 01. Tecniche Cromatografiche (1CFU) Cenni sulla purificazione delle proteine. Tecniche cromatografiche per la purificazione di proteine FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography): Cromatografia a scambio ionico (IEX); Cromatografia per interazione idrofobica (HIC); Cromatografia di Affinità (AC) e Dynabeads; Cromatografia per gel filtrazione (SEC o GPC): SEC-Multi Angle Light Scattering (MALS); Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) 02. Mass Photometry (0.2CFU) 03. Tecniche elettroforetiche (1CFU) Elettroforesi: definizioni e principi. Classificazione delle tecniche elettroforetiche Elettroforesi zonale: Elettroforesi su gel di poliacrilammide PAGE: SDS- PAGE; IsoElectro Focusing (IEF); Elettroforesi bidimensionale (2D-electrophoresis); Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA. Elettroforesi su gel di agarosio AGE: Elettroforesi a intermittenza di campo (PFGE, Pulsed-Field Gel Electrophoresis) Elettroblotting Elettroforesi Capillare CZE 04. Tecniche immunochimiche (0.6CFU) Introduzione sul sistema immunitario. Gli anticorpi Saggi immunologici: Test basati su precipitazione/agglutinazione; Metodi con marcatura di Ag o Ab: Metodi radioimmunologici (RIA); Metodi Immunoenzimatici: ELISA; Lateral Flow immunoassay LFIA – test rapidi Immunoelettroforesi: Semplice; Rocket; Western Blotting Cromatografia di immunoaffinità 05. Analisi degli acidi Nucleici (1.5CFU) Struttura degli acidi nucleici. Isolamento degli acidi nucleici. DNA e Southern blotting. RNA e Northern blotting - cenni Polimerase Chain Reaction (PCR): Quantitative o Real Time PCR (qPCR); Reverse Trascription PCR DNA Microarrays DNA sequencing: Sanger sequencing; Next generation sequencing; Illumina sequencing; Ion Torrent sequencing; Nanopore sequencing 06. Biosensori (1CFU) Biosensori: definizione, applicazioni e time line essenziale Classificazione e caratteristiche dei biosensori Immobilizzazione di biomolecole: Intrappolamento Fisico all'interno delle membrane di dialisi; Adsorbimento fisico di biomacromolecole; Adsorbimento elettrostatico; Intrappolamento fisico all'interno di un polimero; Intrappolamento degli enzimi nella struttura polimerica durante la polimerizzazione chimica; Intrappolamento degli enzimi in film elettropolimerizzati; Intrappolamento di enzimi con la tecnica sol-gel; Intrappolamento degli enzimi in matrici polimeriche saccaridiche: sol-gel non covalente; Intrappolamento in polimeri polielettrolitici; Intrappolamento in membrane lipidiche a doppio strato; Adsorbimento bio-specifico; Cross-linking con reagenti polifunzionali; Formazione di legami covalenti Funzionalizzazione delle superfici dei trasduttori: Self-assembled monolayers; Silanizzazione; Funzionalizzazione delle superfici con sali diazonio; Molecular imprinting polymerization Evoluzione dei Biosensori per il glucosio: Il biosensore amperometrici enzimatici per il glucosio: la reazione della Glucosio Ossidasi, Prima generazione, Seconda generazione, Terza generazione; Biosensori per il glucosio commerciali: Sensori di glucosio a singola strip; Monitoraggio Continuo del Glucosio (CGM); Monitoraggio del glucosio non invasivo (NIGM) Immunobiosensori: Enzyme Labelled ElectroChemical (ELEC) Immunosensors; Immunosensori Label free: SPR: Surface Plasmon Resonance (SPR), QCM: Quartz crystal microbalance 07. Applicazioni dei nanomateriali in Chimica Bioanalitica (0.4CFU) Definizione e caratteristiche peculiari dei nanomateriali. Classificazione dei nanomateriali: 0D, 1D, 2D, 3D. Cenni sulle strategie di sintesi dei nanomateriali e sulla loro Funzionalizzazione Applicazioni bioanalitiche dei nanomateriali: Sers assay for DNA denaturation; Sensori DNA –AuNP; Determinazione colorimetrica di proteine con NP Nano-biosensori Elettrochimici: NEA - NanoElectrodeArray

Sono fondamentali conoscenze di Chimica Analitica di base e delle principali tecniche analitiche strumentali

Lezioni frontali con l’ausilio di presentazioni ppt; discussioni in classe con approfondimenti su metodologie analitiche accreditate e di routine in confronto con metodologie emergenti e di frontiera riportate nella letteratura di settore.

L’esame orale verterà sui principali argomenti del corso ed è mirato ad accertare la conoscenza delle tecniche analitiche utilizzate nell’analisi delle biomolecole e la capacità di argomentare la scelta di una determinata metodologia analitica in funzione della biomolecola da analizzare, della matrice biologica da cui deriva e dello scopo analitico da raggiungere. L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione: Sufficiente: conoscenza basilare dei contenuti del corso e capacità basilari nella descrizione delle metodologie analitiche applicate all’analisi delle biomolecole; Adeguata: conoscenza adeguata dei contenuti del corso e adeguate capacità di argomentare l’applicazione di una tecnica analitica in funzione della matrice biologica e della biomolecola da analizzare; Buona: buona conoscenza dei contenuti del corso e capacità buona di argomentare l’applicazione di una tecnica analitica in funzione della matrice biologica e della biomolecola da analizzare; Approfondita: ottima conoscenza dei contenuti con capacità di effettuare collegamenti anche con conoscenze derivanti da altri insegnamenti. Capacità di applicare i contenuti alla scelta della più opportuna metodologia analitica in funzione sia della matrice biologica da analizzare che del risultato analitico atteso.

• Materiale bibliografico fornito dal docente; - Slides delle lezioni; - M. Maccarrone, Metodologie biochimiche e biomolecolari - Strumenti e tecniche per il laboratorio del nuovo millennio, Zanichelli - P.Ugo, P.Marafini, M.Meneghello Bioanalytical Chemistry - From Biomolecular Recognition to Nanobiosensing, De Gruyter

L’obiettivo del corso è fornire le basi per la comprensione delle metodologie avanzate per la Chimica Fisica teorica e sperimentale.In particolare, verranno gettate le basi teoriche per le metodologie in uso nella Chimica Computazionale. Verranno introdotte la teoria Hartree-Fock e del Funzionale di Densità come metodi approssimati per risolvere il problema elettronico in sistemi molecolari. In seguito, saranno discussi diversi metodi per introdurre gli effetti della correlazione elettronica.Per quanto riguarda la Chimica Fisica sperimentale, verranno introdotte agli studenti nozioni su tecniche spettroscopiche avanzate, sia laboratoriali (spettroscopie tempo-risolte) sia legate all’utilizzo di grandi apparati sperimentali (sincrotroni per soft e hard X-rays).Lo studente / La studentessa alla fine del corso avrà le basi teoriche per comprendere le differenze qualitative e quantitative tra le diverse teorie in uso. Sarà inoltre in grado di applicarle allo studio computazionale di piccoli sistemi molecolari.Lo studente / La studentessa avrà inoltre i mezzi per interpretare dati sperimentali provenienti da misure si spettroscopia avanzata e applicare le teorie di studio computazionale all’interpretazione di tali dati.

Chimica Computazionale (5 CFU):-Richiami di Meccanica Quantistica. Approssimazione di Born-Oppenheimer.- Superfici di energia potenziale. Set di base. Il metodo di Hertree-Fock. Metodi con correlazione elettronica.- La Teoria del Funzionale Densità. Teoremi di Hohemberg e Kohn. Equazioni di Kohn-Sham. Dinamica molecolare da principi primi.- Calcoli di proprietà molecolari e spettroscopiche.Metodologie spettroscopiche avanzate (2 CFU):- Principi di funzionamento di un sistema laser e sue applicazioni. Laser pulsati. Effetti non lineari.- Principio di funzionamento di grandi apparati sperimentali (sincrotroni).- Spettroscopia di assorbimento e/o emissione di raggi-X (hard X-rays, XAS/XES).- Spettroscopia di assorbimento e/o emissione di raggi-X (soft X-rays, NEXAFS).Esercitazioni al calcolatore (2 CFU).

Conoscenze di base di Meccanica Quantistica e Chimica Fisica.

Lezioni frontali. Esercitazioni al calcolatore con software gratuito.

Esame orale sugli argomenti svolti a lezione. Valutazione delle esercitazioni svolte.L’attribuzione del voto rifletterà i seguenti livelli di preparazione:carente;18 – 20: Conoscenze dei contenuti sufficienti ma generali, esposizione semplice, incertezze nell’applicazione di concetti teorici;21 – 23: Conoscenze dei contenuti appropriate ma non approfondite, capacità di applicare i concetti teorici, capacità di presentare i contenuti in modo semplice;24 – 25: Conoscenze dei contenuti appropriate ed ampie, discreta capacità di applicazione delle conoscenze, capacità di presentare i contenuti in modo articolato;26 – 27: Conoscenze dei contenuti precise e complete, buona capacità di applicare le conoscenze, capacità di analisi, esposizione chiara e corretta;28 – 29: Conoscenze dei contenuti ampie, complete ed approfondite, buona applicazione dei contenuti, buona capacità di analisi e di sintesi, esposizione sicura e corretta;30-30 e lode: Conoscenze dei contenuti molto ampie, complete ed approfondite, capacità ben consolidata di applicare i contenuti, ottima capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari, padronanza di esposizione.

• Essentials of Computational Chemistry,Theories and Models, J. Cramer, Wiley 2004- Introduction to Computational Chemistry, Third Edition, Frank Jensen, John Wiley and Sons Ltd., 2017.- Computational Chemistry. Introduction to the Theory and Applications of Molecular and Quantum Mechanics, E.G. Lewars, Springer 2016.- Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, A. Szabo, Dover 1996.- XAFS for Everyone, S. Calvin, Taylor&Francis, 2013.- X-Ray Absorption and X-Ray Emission Spectroscopy: Theory and Applications, J. A. van Bokhoven and C. Lamberti, Wiley 2016.

Aquisire una conoscenza avanzata delle tematiche riguardanti lo sviluppo sostenibile nell'ambito della chimica organica e della catalisi.

Analisi dei principali processi tradizionali di produzione delle materie prime organicheAttivazione dell'anidride carbonica Depolimerizzazione delle materie plastiche ed utilizzo delle biomasseFotosintesi artificialeFissazione dell’azoto Materiali per la desalinazione dell’acquaMateriali organici per celle solari.

Chimica Organica I e II della laurea triennale

Lezioni frontali con diapositive e lavagna.

Esame orale.

Il materiale didattico sarà fornito dal professore

Al termine del corso, lo studente dovrebbe aver acquisito competenze sull’industria per la produzione di prodotti organici. In particolare, conoscere le principali tecnologie per la produzione in modo efficiente di prodotti organici ad alto valore aggiunto nei settori farmaceutico, delle fragranze e degli aromi, dei prodotti per l'agricoltura. Dovrebbe, inoltre, essere in grado di proporre in modo critico sintesi organiche industriali che tengano in considerazione anche gli aspetti di ecocompatibilità e sostenibilità.

L'industria dei composti organici. Collocazione nel mercato internazionale e rilevanza economica. Le diverse fasi della sintesi dei composti organici nell'industria. Lo sviluppo di processo: la sintesi in laboratorio, lo scale up, l'impianto pilota, la produzione. Approcci allo sviluppo di processo. Le operazioni unitarie nella sintesi industriale dei composti organici. Considerazioni sulla sicurezza. Definizione e importanza dei margini temporali dello sviluppo. Criteri per il progetto e la selezione di una via sintetica per l'ottenimento di composti organici nell'industria. Caratteristiche di una via sintetica industriale. Economicità e stima dei costi. Green chemistry. Green Metrics. Selezione dei reagenti per la sintesi industriale di composti organici. Caratteristiche dei reagenti per lo scale up. Famiglie di reagenti utilizzabili su scala. Selezione dei solventi per la sintesi industriale dei composti organici. Selezione in base alle caratteristiche fisiche del solvente. Impurezze dei solventi. Possibili applicazioni dei solventi nell'industria di sintesi organica. Alternative ai solventi classici. Esecuzione della reazione di sintesi organica nell'industria. Determinare la sicurezza della reazione. Selezionare la scala della reazione. Determinare le quantità di reagenti, solventi, catalizzatori. L'impiego di condizioni inerti in industria. Il caricamento di reagenti e solventi nel reattore. Selezionare la temperatura della reazione. Selezionare durata e temperatura delle aggiunte di reagenti. Scelta della sequenza di aggiunta dei reagenti e dei solventi. Scelta della pressione della reazione. Condizioni di agitazione. Monitoraggio della reazione. Controlli di Processo (IPCs). Importanza degli IPCs per la registrazione presso gli enti certificatori. Scelta deli IPCs adeguati. Riproducibilità dei dati ottenuti dagli IPCs. Minimizzazione delle impurezze nelle sintesi industriali di composti organici. Stadi dell'ottimizzazione delle reazioni industriali. Ottimizzazione della Temperatura. Ottimizzazione degli equivalenti di reagenti utilizzati; ottimizzazione delle modalità di aggiunta; ottimizzare l'uso di solventi e co-solventi; ottimizzazione delle concentrazioni. Il cambiamento di reagenti ed intermedi; ottimizzazione di catalizzatori; ottimizzazione dell'agitazione; importanza della estensione dei tempi della reazione. Metodologie per la identificazione delle impurezze nelle sintesi industriali di composti organici; Cenni di "design of experiment"; cenni di robotica e automazione delle reazioni organiche. Ottimizzazione delle reazioni catalitiche industriali. Il "work up" delle reazioni di sintesi organica nell'industria. Il quench; l'estrazione; il trattamento con carboni attivi; la filtrazione. La concentrazione delle soluzioni e il cambiamento di solvente; deionizzazione e rimozione dei metalli; trattamento dei reflui di reazione; derivatizzazione. Metodi per la purificazione dei prodotti da sintesi organiche industriali. Metodi cromatografici nell'industria. Cristallizzazioni. Morfologia dei solidi. Selezione dei Sali. Lavaggio ed essicamento. Il "reslurrying". Preparazione ed implementazione delle reazioni su scala. Anticipare i possibili problemi. Identificare gli obiettivi dello scale-up. Identificare i punti critici del processo. Determinare i limiti delle apparecchiature a disposizione. Utilizzare un robusto sistema di IPCs. Sviluppare piani di contingenza in caso di reazioni incomplete o fuori controllo. Determinare l'effetto di tempi reazioni prolungati o interrotti. Qualificare i componenti della reazione. Determinare le tolleranze. Definire il "knowledge transfer" nei dettagli Flipped classroom: Esercitazioni su vari casi di studio da sviluppo di processi reali.

Conoscenza dei programmi della chimica organica di base ed avanzata. In particolare, sintesi e reattività dei principali gruppi funzionali della chimica organica, i composti aromatici e loro reattività. È consigliato aver superato gli esami dello stesso corso di laurea: Chimica Organica Superiore e Sintesi Organica con Laboratorio

Il corso si articola in lezioni frontali accompagnate da esercizi di applicazione delle nozionipresentate.

Esame a risposta multipla e eventuale discussione orale per accertare l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità. L’esame sarà parzialmente svolto tramite prova in itinere (flipped classroom). Una settimana prima della data dell’esame, un articolo di letteratura, su cui verterà principalmente l’esame, è messo a disposizione. - Insufficiente: conoscenza lacunosa dei contenuti, esposizione carente, scarsa capacità di applicare conoscenze e metodologie, insufficiente capacità di valutazione critica. - Sufficiente: conoscenza superficiale degli argomenti trattati nel corso, incertezze nell’esposizione, capacità di applicare le conoscenze acquisite appena sufficiente, limitata autonomia di valutazione critica. - Discreta: conoscenza discreta dei contenuti dell’insegnamento, capacità limitata di applicare le conoscenze acquisite, terminologia accettabile, parziale autonomia di valutazione critica. - Buona: adeguata conoscenza dei diversi argomenti trattati nel corso, buona capacità di applicare le conoscenze acquisite, proprietà di linguaggio appropriata e buona autonomia di valutazione critica. - Approfondita: eccellente conoscenza degli argomenti trattati, padronanza della materia con spiccata capacità di sintesi e di collegamento, ottima proprietà di linguaggio e autonomia di valutazione critica.

"Practical Process Research & Development" - ed. Anderson - Academic Press, 2012

L'insegnamento concorre all'obiettivo formativo del Corso di Laurea Magistrale in Scienze Chimiche di ampliare e specializzare le competenze nell'interfaccia tra la chimica organica e le scienze della vita. L'insegnamento si propone di fornire agli studenti e alle studentesse i principi concettuali e metodologici necessari per comprendere e progettare strategie di modificazione covalente mirata di biomolecole per scopi farmaceutici, diagnostici e di indagine analitico-strutturale. In particolare, il corso si focalizza sull'ingegnerizzazione chimica di proteine e peptidi in condizioni native e denaturanti, sull'uso di gruppi reattivi bio-ortogonali e warhead selettivi, e sull'acquisizione delle nozioni teorico-pratiche alla base delle moderne tecnologie di proteomica chimica (es. drug discovery covalente e cross-linking chimico).

1. Introduzione alla proteomica chimica e applicazioni fondamentali (1 CFU): Definizione, scopi e panoramica delle metodologie di proteomica chimica. Farmaci covalenti e chemical probe: meccanismi di inibizione irreversibile. Principi e applicazioni del cross-linking chimico nello studio delle interazioni e della topologia macromolecolare.2. Reattività amminoacidica e strategie di funzionalizzazione mirata (1 CFU): Microambiente proteico e reattività intrinseca dei residui amminoacidici (Cys, Lys, Tyr, Trp, His, acidi carbossilici) in condizioni native e denaturanti. Reazioni bio-ortogonali e chimie "click". Warhead e sonde chemoselettive: progettazione, cinetica di reazione, stabilità e spettro di selettività.3. Attività laboratoriale e caratterizzazione strumentale (1 CFU): Funzionalizzazione covalente controllata di un modello proteico in condizioni native. Monitoraggio sperimentale e caratterizzazione analitico-strumentale del prodotto di coniugazione. Analisi critica dei risultati ottenuti.

Solide nozioni di chimica organica (struttura, gruppi funzionali, meccanismi di reazione e stereochimica) e conoscenze generali di base sulla struttura e funzione delle macromolecole biologiche (proteine e amminoacidi).

• Lezioni frontali interattive con supporto di presentazioni multimediali e discussione critica alla lavagna. - Sessioni partecipate di problem-solving e discussione di articoli scientifici e casi studio recenti. - Attività pratiche di laboratorio dedicate alla funzionalizzazione covalente di biomolecole e dimostrazioni strumentali avanzate. - Esercitazioni applicative e compiti di autoverifica.

Modalità: Esame orale finale.Articolazione della prova: Il colloquio orale consiste in una serie di domande teorico-pratiche focalizzate sui contenuti del programma per accertare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi (LO). La prova valuterà sia la comprensione dei principi teorici della proteomica chimica e della reattività dei residui (LO1 e LO4), sia la capacità critica di proporre strategie di marcatura/coniugazione e di interpretare dati analitici e sperimentali (LO2 e LO3), inclusi quelli relativi alle attività svolte in laboratorio.Criteri di graduazione del voto: - 18–22: Conoscenza basilare dei concetti del corso; capacità elementare di descrivere le principali warheads e reattività; esposizione sufficiente con limitata proprietà di linguaggio scientifico. - 23–26: Conoscenza adeguata e corretta dei contenuti; buona comprensione dei metodi di coniugazione e delle differenze tra condizioni native e denaturanti; discreta capacità di commentare dati analitici. - 27–29: Conoscenza approfondita e ben articolata; solida padronanza metodologica nella selezione di sonde chemoselettive; ottima proprietà di linguaggio e rigore formale. - 30 / 30 e lode: Conoscenza eccellente ed esaustiva di tutti gli argomenti; elevata capacità di istituire collegamenti interdisciplinari, progettare autonomamente esperimenti complessi di proteomica chimica e interpretare criticamente dati di bio-coniugazione.

Testi di riferimento: - Drewes, G., & Bantscheff, M. (Eds.). (2012). Chemical Proteomics: Methods and Protocols. Humana Press. - Hermanson, G. T. (2013). Bioconjugate Techniques. Academic Press.Materiale didattico integrativo: Diapositive delle lezioni, protocolli di laboratorio e articoli scientifici di rassegna/ricerca forniti dal docente sulla piattaforma e-learning di Ateneo.

L'obiettivo dell'insegnamento è di fornire conoscenze approfondite riguardanti le strategie e le metodologie sintetiche di molecole organiche complesse da applicare nella sintesi con un approccio generale che tenga conto delle possibili variabili nella programmazione di una sintesi. Sulla base delle conoscenze acquisite lo studente sarà in grado di prevedere il comportamento reattivo dei sistemi organici e di pianificare idonee strategie sintetiche. Lo studente avrà una buona conoscenza teorico-pratica delle norme di sicurezza in laboratorio.

Norme sulla sicurezza, compilazione di un esperimento di laboratorio. Letteratura e brevetti Reaxys e ricerca bibliografica di metodologie di sintesi. Sintesi organica e sintoni, disconnessioni, retrosintesi, forward synthesis. Coupling reactions Catalisi e processi catalitici in industria: introduzione Biocatalisi nella sintesi di API Sintesi asimmetrica Organocatalisi Flipped classroom su classics in total and steroselective synthesis Esercitazioni pratiche su alcune delle reazioni illustrate nel corso.

Buona/ottima conoscenza di tutti gli insegnamenti precedenti e, in particolare, di quelli di chimica organica.

Lezioni frontali Esercizi per applicare la teoria

Esame orale con relazione di laboratorio volto a valutare la comprensione e l’apprendimento generale, la capacità critica di connessione fra le varie tematiche e il saper pianificare una sintesi. L’esame sarà parzialmente svolto tramite prova in itinere (flipped classroom). - Insufficiente: conoscenza lacunosa dei contenuti, esposizione carente, scarsa capacità di applicare conoscenze e metodologie, insufficiente capacità di valutazione critica. - Sufficiente: conoscenza superficiale degli argomenti trattati nel corso, incertezze nell’esposizione, capacità di applicare le conoscenze acquisite appena sufficiente, limitata autonomia di valutazione critica. - Discreta: conoscenza discreta dei contenuti dell’insegnamento, capacità limitata di applicare le conoscenze acquisite, terminologia accettabile, parziale autonomia di valutazione critica. - Buona: adeguata conoscenza dei diversi argomenti trattati nel corso, buona capacità di applicare le conoscenze acquisite, proprietà di linguaggio appropriata e buona autonomia di valutazione critica. - Approfondita: eccellente conoscenza degli argomenti trattati, padronanza della materia con spiccata capacità di sintesi e di collegamento, ottima proprietà di linguaggio e autonomia di valutazione critica.

Dispense fornite dal docente