LABORATORIO PREPARAZIONI ESTRATTIVE E SINTETICHE DEI FARMACI(LPESF)
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- DELIA PRETI
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/08
Obiettivi formativi
- CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
L’obiettivo fondamentale del corso è quello di fornire allo studente la conoscenza teorica e pratica delle metodologie che consentono di ottenere un composto di interesse farmaceutico per via sintetica o per estrazione da materie prime vegetali. Le esperienze di laboratorio costituiscono una parte essenziale del percorso formativo e saranno finalizzate allo sviluppo della necessaria manualità per l’esecuzione di sintesi/isolamento di composti bioattivi. Il corso si propone inoltre di fornire le nozioni basilari utili ad individuare il percorso sintetico ottimale per la realizzazione di una molecola organica mediante approccio retrosintetico.
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Le principali abilità acquisite dallo studente al termine dell’insegnamento saranno:
_Comprendere, discutere con linguaggio appropriato, ed applicare con senso critico procedure sintetiche/estrattive riportate in letteratura.
_Allestire e monitorare reazioni organiche.
_Isolare il prodotto atteso da miscele di reazione tramite procedure di cristallizzazione, distillazione, filtrazione, estrazione e cromatografia.
_Utilizzare in autonomia le apparecchiature base di un laboratorio sintetico.
_Progettare con senso critico la sintesi di una molecola biologicamente attiva mediante analisi retrosintetica e tramite opportune disconnessioni. Prerequisiti
- Per poter comprendere ed assimilare i contenuti del corso è indispensabile aver acquisito le conoscenze fornite dai corsi di Chimica generale ed inorganica, Chimica organica e Chimica organica avanzata. Ai fini del pieno conseguimento degli obiettivi formativi del corso sono inoltre raccomandate le conoscenze provenienti dai corsi di Chimica farmaceutica e tossicologica I, Chimica farmaceutica e tossicologica II, Metodi fisici in chimica organica e Progettazione dei farmaci. Costituiscono infine prerequisiti strettamente necessari, le abilità pratiche di laboratorio maturate nei corsi di Chimica Organica, Chimica Organica Avanzata, Analisi qualitativa e quantitativa del Farmaco.
Contenuti del corso
- LEZIONI TEORICHE (32 ore, 4 CFU):
Note introduttive: Richiamo alle norme di sicurezza generali in laboratorio; Pittogrammi di rischio chimico; Schede di sicurezza; Quaderno di laboratorio: sua compilazione e cura.
Tecniche di un laboratorio sintetico (apparecchiature e procedure): Allestimento standard reazioni a temperatura ambiente. Allestimento reazioni in atmosfera inerte e/o condizioni anidre. Tecniche di riscaldamento (mantelli e bagni ad olio/acqua); Riscaldamento a ricadere; Caratteristiche dei principali solventi organici (struttura chimica, punto di ebollizione, indice di polarità, densità e solubilità in acqua). Sistemi raffreddamento e agitazione. Cromatografia analitica su strato sottile (TLC); Purificazione di solidi mediante cristallizzazione (tecnica caldo freddo e tecnica dei due solventi); Tecniche di separazione di solidi da liquidi: sistemi di filtrazione per gravità e in depressione, uso del filtro Gooch e del filtro Buchner, filtrazione con Celite; Estrazione con solventi e uso dell’imbuto separatore; Cromatografia su colonna: cromatografia per gravità e flash chromatography, fasi operative per la realizzazione di una separazione di composti tramite cromatografia su colonna; Purificazione di liquidi: distillazione semplice di solventi, distillazione in corrente di vapore, distillazione azeotropica (separatore di Dean-Stark);
Spiegazione teorica delle principali esercitazioni di laboratorio.
Metodologie sintetiche avanzate: Livelli di ossidazione di carbonio, azoto e zolfo nei composti organici. Concetti ed esempi di chemoselettività, regioselettività, stereoselettività e stereospecificità di reazione. Agenti riducenti (applicazioni, selettività, e aspetti stereochimici di idrogenazione catalitica, riduzione via idruri e dissolving metals; reazione pinacolica, riduzione di Wolff-Kishner). Agenti ossidanti (ossidazioni di aldeidi e alcoli: ossidazione di Jones, KMnO4, Piridinio dicromato, piridinio clorocromato, reattivo di Collins, tetrapropylammoniumperruthenate, periodinani, Dess-Martin e IBX, ossidazione di Swern); Principi della green chemistry; Concetti di E-factor; Impiego di solventi alternativi: liquidi ionici, fluidi supercritici; Concetto di atom economy. Reazioni domino e reazioni multicomponente; Concetto di sintesi telescopica. Reazioni di accoppiamento mediate da Palladio (reazioni di Stille, Heck, Sonogashira, Suzuki, Negishi, Buchwald-Hartwig); Metatesi olefinica; Concetti base relativi alla progettazione di una metodica sintetica mediante approccio retrosintetico.
ESERCITAZIONI PRATICHE (60 ore per turno di laboratorio, 5 CFU):
Separazione di una miscela di composti mediante estrazione; Sintesi dell’isoniazide; Sintesi dell’acido acetilsalicilico; Sintesi del Paracetamolo; Riduzione enzimatica di un beta-cheto estere con Baker's yeast; Riduzione chimica di un beta-cheto estere con NaBH4; Riduzione del paranitrobenzoato di metile; Saponificazione del paranitrobenzoato di metile; Estrazione del limonene dalle bucce di arancia; Estrazione dell’eugenolo dai chiodi di garofano. Sintesi della Fenacetina. Reazione tipo Claisen tra acetofenone e dietil ossalato. Sintesi di un derivato isossazolico. Metodi didattici
- Parte del corso consiste in lezioni teoriche per un totale di 32 ore (4 CFU), le cui prime 13, propedeutiche per le attività pratiche, verranno erogate in modalità videoregistrata attraverso la classroom dell'insegnamento prima dell'inizio dei laboratori. Le restanti 19 ore si terranno come lezioni frontali in aula. A queste verranno affiancate esercitazioni pratiche di laboratorio che richiederanno un impegno complessivo di 60 ore. Le lezioni teoriche si avvarranno di ausili informatici e verranno strutturate in modo da fornire agli studenti i prerequisiti conoscitivi delle metodiche da applicare a livello pratico nel corso delle esperienze.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- La verifica dell’apprendimento terrà conto delle competenze acquisite sia dal punto di vista pratico che da quello teorico e si strutturerà come segue:
1) Un esame orale che prevede tre domande: a) una domanda riguardante una delle esperienze affrontate in laboratorio volta ad accertare il conseguimento delle adeguate conoscenze delle tecniche di base da applicare alla sintesi ed estrazione di molecole organiche; b) una domanda riguardante una delle classi di reazione affrontate durante il corso teorico; c) l’ultimo quesito consiste nell’analisi retrosintetica di una molecola. (da 0 a 22 punti)
2) Contestualmente alla prova orale verrà valutata la corretta compilazione del quaderno di laboratorio (da 0 a 3 punti, lo studente è tenuto a consegnare il quaderno al docente con almeno una settimana di anticipo rispetto alla data prevista per l’esame orale, condizione necessaria per poter sostenere la prova finale).
3) Il docente e il personale di supporto alla didattica monitoreranno e valuteranno costantemente l’impegno, l’autonomia e le attitudini dimostrati dallo studente durante lo svolgimento delle attività pratiche di laboratorio (da 0 a 8 punti; la frequenza del laboratorio è condizione necessaria per poter sostenere la prova orale).
Un punteggio complessivo di 33 corrisponde alla valutazione finale di 30/30 e lode. Un punteggio compreso tra 30 e 32 porta ad una valutazione finale di 30/30. La prova viene considerata superata con punteggi superiori a 18. Testi di riferimento
- Per eventuali approfondimenti si consigliano i seguenti testi:
1) Costantino L, Barlocco D. Laboratorio di preparazione estrattiva e sintetica dei farmaci. Aracne editrice 2017.
2) Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren. Organic Chemistry.
3) Stuart Warren, Paul Wyatt. Organic synthesis: The disconnection approach. Second edition. Wiley 2008. (FACOLTATIVO)
