Summary of Supramolecular Chemistry

Course Syllabus

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Obiettivi

Gli obiettivi sono descritti secondo gli indicatori di Dublino D1-5

D1 - CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di leggere un articolo scientifico che tratti della sintesi e caratterizzazione di sistemi supramolecolari (chimica host-guests, sensori, sistemi autoassemblanti e biomimetici, macchine molecolari). Per raggiungere questo scopo durante il corso vengono analizzati una serie di articoli molto recenti che spiegano ed esemplificano gli argomenti trattati. Il corso fornisce allo studente conoscenze specifiche nei seguenti ambiti:

1 Metodi spettroscopici (NMR, UV, IR, microcalorimetria, Surface Plasmon Resonance, Massa) per la determinazione delle interazioni molecolari

2 Metodi di sintesi dei principali sistemi host (cavitandi, sferandi, macrocicli)

3 Principali applicazioni della chimica host-guest, uso delle interazioni non-covalenti per la costruzione di sistemi supramolecolari

D2 - CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:

1 Disegnare una molecola host dato un guest

2 Immaginare sistemi host-guest in diversi ambiti applicativi

3 Immaginare la tecnica analitica più indicata a studiare un sistema host-guest

D3 - AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di leggere criticamente un articolo scientifico, analizzarne i contenuti, giudicare eventuali debolezze e punti di forza dell’articolo, prevedere possibili limitazioni sperimentali ed applicative, immaginare in modo creativo ulteriori sviluppi della tecnica presentata dall’articolo. Il docente stimola la discussione critica degli articoli presentati in classe in modo da abituare lo studente a questo tipo di analisi della letteratura scientifica.

Alcuni studenti potranno presentare approfondimenti di argomenti specifici che sono poi discussi insieme in classe.

D4 - CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Risultati attesi:
1 Raccogliere e comprendere le nuove informazioni utili per razionalizzare le proprietà di nuovi sistemi host-guest pubblicati nella letteratura scientifica
2 Raccogliere e comprendere le informazioni circa l'evoluzione dei sistemi supramolecolari e delle loro proprietà

Contenuti sintetici

Concetti di base in chimica supramolecolare, metodi analitici per studiare le inetrazioni supramolecolari.

Esempi su articoli recenti di letteratura di: host/guest chemistry, sensori, macchine molecolari, sistemi autoassemblanti, sistemi biomimetici

Programma esteso

1) introduzione alla chimica supramolecolare e la chimica host/guest

2) le interazioni tra molecole

3) metodologie analitiche per studiare le interazioni supramolecolari: NMR, massa, fluorescenza, calorimetria, SPR ed altre tecniche

4) evoluzione delle strutture degli hosts: dai crown ethers ai cavitandi: analisi della chimica host/guest e delle applicazioni in vari ambiti di: crown ethers, criptandi, sferandi, lariat ethers, calixareni, cucurbiturili, ciclodestrine.

5) sensori molecolari

6) macchine molecolari

7) conoscenze di base di chimica di coniugazione (click chemistry)

Prerequisiti

Il Corso è inteso per studenti che abbiano una solida formazione in chimica, con una conoscenza avanzata della chimica organica. E’ inoltre necessaria una buona conoscenza dei metodi analitici in chimica organica, in particolare la spettroscopia NMR.

Modalità didattica

Modalità mista: parziale presenza e lezioni videoregistrate sincrone

Materiale didattico online su piattaforma Moodle: lucidi delle lezioni, articoli scientifici e review

Elaborazione di un progetto personale

L'insegnamento verrà tenuto in lingua italiana

Materiale didattico

slides (su Moodle)

articoli di riviste scientifiche (su Moodle)

libri di testo

Periodo di erogazione dell'insegnamento

secondo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

Esami in presenza o da remoto.

La verifica del raggiungimento degli obiettivi viene effettuata utilizzando:

per l’accertamento dei risultati di apprendimento previsti ai campi D1 e D2: esame finale orale;

per l’accertamento dei risultati di apprendimento previsti al campo D3 la discussione critica in classe di articoli scientifici;

per l’accertamento dei risultati di apprendimento previsti al campo D4 la presentazione di un elaborato personale su un nuovo farmaco

Orario di ricevimento

Su appuntamento via email

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Aims

D1 - KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING ABILITY

At the end of this training activity, the student must demonstrate to be able to read a scientific article dealing with the synthesis and characterization of supramolecular systems (host-guest chemistry, sensors, self-assembling and biomimetic systems, molecular machines). To achieve this goal during the course a series of very recent articles are analyzed that explain and exemplify the topics covered. The course provides the student with specific knowledge in the following areas:

1 Spectroscopic methods (NMR, UV, IR, microcalorimetry, Surface Plasmon Resonance, Mass) for the determination of molecular interactions

2 Synthesis methods of the main host systems (cavitands, spherands, macrocycles)

3 Main applications of host-guest chemistry

D2 - CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

At the end of this training activity, the student must demonstrate that he is able to:

1 Draw a host molecule given a guest

2 Imagine host-guest systems in different application areas

3 Imagine the best analytical technique for studying a host-guest system

D3 - JUDGMENT AUTONOMY

At the end of this training activity, the student must demonstrate to be able to critically read a scientific article, analyze its contents, judge any weaknesses and strengths of the article, foresee possible experimental and application limitations, imagine creatively further developments of the technique presented by the article. The teacher stimulates the critical discussion of the articles presented in class in order to accustom the student to this type of analysis of scientific literature.

Some students will present insights on specific topics that are then discussed together in the classroom.

D4 - LEARNING SKILLS

Expected results:

1 Collect and understand the new information needed to rationalize the properties of new host-guest systems published in the scientific literature

2 Collect and understand information about the evolution of supramolecular systems and their properties

Basic concepts in supramolecular chemistry. methods for binding studies. Analysis and study of recent scientific papers on: host/guest chemistry, sensors, molecular devices, auto-assembling systems, biomimetic systems

Detailed program

1) introduction to supramolecular chemistry and host/guest chemistry

2) molecular interactions

3) Analytical methods to study molecular interactions: NMR. mass, fluorescence. ITC, SPR, others...

4) host structures: crown ethers, cryptands, spherands, lariat ethers, calixarenes, cucurbiturils, cyclodextrins

5) molecular sensors

6) molecular devices

7) conjugation chemistry and click chemistry

Prerequisites

The course is intended for students who have a solid background in chemistry, with an advanced knowledge of organic chemistry. A good knowledge of the analytical methods in organic chemistry is also needed, in particular NMR spectroscopy.