Syllabus del corso
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
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introduzione alla chimica supramolecolare e la chimica host/guest
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le interazioni non covalenti tra molecole: il legame ad idrogeno, i polimeri supramolecolari
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metodologie analitiche per studiare le interazioni supramolecolari: NMR, massa, fluorescenza, calorimetria, SPR ed altre tecniche
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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.
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macchine molecolari: i rotaxani di Stoddart, i muscoli molecolari di Sauvage, i rotori molecolari di Feringa
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le macchine molecolari a movimento unidirezionale: i cricchetti molecolari
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approfondimenti degli studenti
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
13 lezioni da 2 ore in presenza, Didattica Erogativa
3 lezioni da 2 ore in presenza, didattica mista, esposizioni degli studenti di approfondimenti di letteratura scientifica
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 escusivamente orali in presenza.
Orario di ricevimento
Su appuntamento via email
Sustainable Development Goals
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
Contents
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, hydrogen bond, supramolecular polymers
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) Rotaxanes of Stoddart, the molecular muscles of Sauvage, the molecular rotors of Feringa
- molecular ratchets: the undirectional movement
7) works of students
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.
Teaching form
13 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics
3 seminars of 2 hours in person, hybrid didactics
Textbook and teaching resource
slides (on Moodle)
articles of scientific journals (on Moodle)
textbooks
Semester
second semester
Assessment method
Oral examinations in presence.
Office hours
by email appointment
Sustainable Development Goals
Staff
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Laura Legnani
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Francesco Peri
