CHIMICA METALLORGANICA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2017/2018
- Docente
- ELEONORA POLO
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Periodo Didattico
- SSD
- CHIM/03
Obiettivi formativi
- Il corso fornisce un'introduzione approfondita alla chimica metallorganica e agli strumenti per studiare i vari tipi di legame metallo-carbonio, integrando e ampliando le conoscenze acquisite nei corsi di Chimica Inorganica e Organica.
Il corso si occupa della sintesi, delle tecniche di caratterizzazione e della reattività dei metalli dei gruppi A e della transizione, del loro impiego come reagenti e/o catalizzatori nelle sintesi di laboratorio e in alcuni importanti processi industriali.
Alla fine del corso lo studente deve avere acquisito conoscenze su:
•Tipi di legame, struttura e stereochimica dei composti dei metalli di transizione e della serie principale.
•Stabilità e reattività dei composti metallorganici
•Meccanismo delle principali reazioni in chimica metallorganica e di alcuni processi catalitici comunemente usati nella sintesi di composti organici e nei processi industriali.
•Tecniche analitiche necessarie per caratterizzare i complessi metallorganici e gli intermedi di reazione.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
•Saper riconoscere e classificare (conteggio elettronico, stato di ossidazione, numero di coordinazione) i composti metallorganici.
•Essere in grado di prevedere la reattività di un composto in base ai tipi di legame M-C presenti e agli elettroni di valenza del metallo.
•Progettare la sintesi di semplici composti metallorganici.
•Saper utilizzare i composti metallorganici come reagenti e/o catalizzatori in sintesi organica e in alcuni processi industriali. Prerequisiti
- Anche se il percorso di formazione non prevede propedeuticità, per poter seguire con profitto il corso, lo studente deve possedere le conoscenze di base di chimica inorganica, organica e di coordinazione.
Contenuti del corso
- Il corso si articola in 36 ore di didattica frontale.
Introduzione (8 ore)
Definizione di composto metallorganico, energia, polarità e reattività del legame M-C. Metodi conteggio elettronico dei composti metallorganici e regola dei 18 elettroni, applicazioni e limiti.
Composti metallorganici dei metalli di transizione: tipi di reazioni (8 ore)
Meccanismi delle reazioni metalloganiche analizzati in dettaglio: sostituzione dei leganti, isomerizzazione, cambio di apticità, transmetallazione, addizione ossidativa, eliminazione riduttiva, inserzione migratoria, eliminazione, metatesi, addizione nucleofila ed elettrofila sui metalli e sui leganti.
Composti metallorganici dei metalli di transizione: reazioni di interesse per la sintesi organica e la catalisi industriale e di laboratorio (5 ore)
Sono analizzati i meccanismi e le applicazioni di alcuni processi impiegati in catalisi (reazioni di cross-coupling, idrozirconazione, idrogenazione e metatesi) e in alcuni importanti processi industriali (idroformilazione, polimerizzazione CO/alcheni, polimerizzazione di tipo Ziegler-Natta, ADMET, ROMP).
Composti metallorganici dei gruppi s e p (5 ore)
Strutture, sintesi, stabilità, reattività e applicazioni.
Composti metallorganici dei metalli di transizione: famiglie di composti metallorganici in funzione dei leganti (6 ore)
Caratteristiche generali, metodi di sintesi e reattività dei complessi metallorganici in funzione dei principali leganti sigma (alchili, alogenuri, idruri; leganti a base di ossigeno, fosforo e azoto) e pi (fosfine, carbonili, alcheni, dieni, ciclopentadieni, carbeni e areni).
Caratterizzazione (4 ore)
Descrizione delle principali tecniche di caratterizzazione dei complessi metallorganici e degli intermedi di reazione (NMR, IR, ESR, UV/Vis, diffrazione a raggi X, MS…). Metodi didattici
- Il corso è svolto mediante lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso e comprende anche esercitazioni sul conteggio elettronico.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati.
L’esame orale è diviso in 4 parti.
•Determinazione dello stato di ossidazione, del numero di coordinazione e del numero di elettroni di un composto metallorganico utilizzando tutti i metodi affrontati nel corso (ionico, covalente, CBC)
•Individuazione delle tecniche analitiche più appropriate per determinare la struttura e le proprietà del composto metallorganico appena analizzato
•Descrizione del meccanismo di un tipo di reazione metallorganica e/o di un processo catalitico affrontati durante il corso
•Descrizione, sintesi e reattività di una particolare famiglia di composti metallorganici
Per superare l’esame è necessario raggiungere un punteggio minimo di 18 su 30. Testi di riferimento
- Tutto il materiale presentato sarà messo a disposizione degli studenti che hanno frequentato il corso.
Libri di testo(che gli studenti dovrebbero già possedere dai corsi precedenti) riguardanti le conoscenze di base propedeutiche ai contenuti del corso:
D. Shriver, P. Atkins, "Inorganic Chemistry", Oxford University Press; 5th Ed (2009)
J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, "Organic Chemistry", OUP Oxford, 2001
Libri di testo specifici di Chimica Metallorganica (una copia di ciascuno è disponibile al prestito alla Biblioteca universitaria chimico-biologica S.Maria delle Grazie).
•D. Astruc "Organometallic Chemistry and Catalysis", Springer, Berlin, 2007
•C. Elschenbroich "Organometallics", 3rd Ed., Wiley-VCH, New York, 2007
•R.H. Crabtree "The Organometallic Chemistry of the Transition Metals", 5th Ed., Wiley-VCH, New York 2009
•A.F. Hill "Organotransition Metal Chemistry", The Royal Society of Chemistry, Cambridge (UK), 2002
