CHIMICA BIOINORGANICA E CATALISI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ALESSANDRA MOLINARI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/03
Obiettivi formativi
- Il corso si propone di fornire gli strumenti e le conoscenze utili a comprendere come la chimica sia disciplina fondamentale anche per la medicina, la biologia ecc. Al termine dell’insegnamento lo studente avrà compreso il ruolo dei metalli in molti sistemi biologici e saprà individuare le forti affinità tra i catalizzatori enzimatici e quelli prettamente inorganici eterogenei.
In particolare, le abilità acquisite dallo studente, consisteranno nel:
- saper collegare le caratteristiche e le proprietà di un catalizzatore (bio)inorganico con la tipologia di reazione che esso catalizza
- saper scegliere la tipologia di catalizzatore necessaria per una data reazione
- collegare le conoscenze sui siti catalitici enzimatici con quelle dei catalizzatori eterogenei, sapendone analizzare gli aspetti comuni
- applicare ai sistemi catalitici (bio)inorganici le competenze acquisite in corsi precedenti quali concetti di chimica di coordinazione, metodi chimico-fisici di caratterizzazione superficiale, metodi spettroscopici Prerequisiti
- Per la comprensione dei contenuti del corso sono richieste competenze di chimica di coordinazione, di biochimica e di cinetica chimica. Inoltre, è richiesta la conoscenza dei principi di base dei principali metodi spettroscopici.
Contenuti del corso
- Il corso prevede 36 ore di didattica frontale in aula. I principali argomenti trattati sono:
CHIMICA BIOINORGANICA E BIOCATALISI (18 ore)
• Concetti fondamentali di cinetica chimica e di cinetica enzimatica.
• Chimica di coordinazione di interesse nei sistemi biologici: leganti di interesse biologico, aspetti termodinamici e cinetici, proprietà spettroscopiche e magnetiche. Effetti della catena polipetidica: controllo della geometria, del potenziale redox e dell'ambiente di reazione.
• Catalisi acido-base: zinco enzimi
• Catalisi legata all’O2: Cu-Zn superossido dismutasi, gruppi prostetici con attività catalitica e loro sistemi modello. Metalloporfirine e composti analoghi, catalisi biomimetica, catalasi, perossidasi, citocromo P450.
• Fosforilazione ossidativa: centri per il trasferimento elettronico. Citocromo c, proteine ferro-zolfo, citocromo c ossidasi.
• Clorofille, vitamina B12, cianocobalamina
• Biocatalisi: principi generali ed analisi del processo di produzione di acrilamide, di penicilline e di farmaco antitumorale
CATALISI ETEROGENEA (15 ore)
• Catalisi eterogenea: concetti e principi generali. Metodiche per la caratterizzazione di una superficie. Allumina, silice, silice mesoporosa.
• Zeoliti: sintesi, struttura e applicazioni. Zeoliti come catalizzatori acidi (reazioni di sostituzione elettrofila aromatica) e basici (condensazione aldolica, reazione di Knoevenagel). Zeoliti contenenti ioni di metalli di transizione (Sn e Ti)
• Argille, silici e nafion solfonati come catalizzatori acidi: preparazione, proprietà ed applicazioni
• Layered double hydroxides come catalizzatori basici: preparazione, proprietà ed applicazioni
• Catalisi bifasica: solventi fluorurati
RISONANZA PARAMAGNETICA ELETTRONICA (3 ore)
basi teoriche, impiego della tecnica spettroscopica per studiare composti di coordinazione di metalli con elettroni spaiati e per evidenziare la formazione di radicali in meccanismi di reazione. Metodi didattici
- L’insegnamento verrà erogato in modalità video registrata. Le video lezioni sono caricate nella Classroom dedicata.
Nel periodo settembre-dicembre si calendarizzeranno degli incontri in presenza o via Meet per attività di focus group. Sono incontri di spiegazione e approfondimento dei contenuti delle video lezioni.
Lo studente che sceglie questo insegnamento deve iscriversi alla Classroom utilizzando il codice bgatgcb
Lo stream della Classroom serve anche per lo scambio di informazioni tra il docente e tutti gli studenti iscritti. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame consiste di un colloquio orale che consta di una serie di domande riguardanti argomenti del corso che appartengono all’area della chimica bioinorganica/biocatalisi e della catalisi eterogenea. Una volta verificata la conoscenza di un argomento, si approfondirà l’esame in modo da valutare come lo studente è in grado di applicare dette competenze a casi ed esempi.
L’esame è superato se si dimostra conoscenza degli argomenti in almeno il 50% delle domande effettuate. Il livello di valutazione dipende dal grado di conoscenza dimostrato e dalla capacità di applicare le conoscenze acquisite e si basa sia sulla padronanza che lo studente ha degli argomenti del corso e sia sulla sua capacità di collocare i contenuti in un quadro formativo più ampio. Testi di riferimento
- Di seguito sono riportati alcuni testi che sono stati utilizzati per le video lezioni e che rappresentano un utile supporto allo studio.
Questi testi sono presenti nella biblioteca universitaria e sono consultabili nell’ufficio del docente:
- Chimica bioinorganica: Bertini, Gray, Lippard, Valentine, “Bioinorganic Chemistry”, University Science Books, 1995
- Catalisi eterogenea e sistemi bifasici: Rothenberg, “Catalysis”, Wiley VCH 2008
- Zeoliti: Sheldon, Arends, Hanefeld, “Green chemistry and catalysis”, Wiley-VCH
- Sn- e Ti-silicaliti: Clerici, Kholdeeva, “Liquid phase oxidation via heterogeneous catalysis”, Wiley-VCH 2013
