Il Corso di Metabolomica raddoppierà nei prossimi anni!
Quest’anno (anno accademico 2025/2026) sarà presente come insegnamento a scelta per gli studenti del Corso di Laurea Magistrale in Biologia (e non solo). A breve seguiranno aggiornamenti e un post dedicato!
A partire dal prossimo anno accademico, la Metabolomica sarà parte integrante del Corso di Scienze Omiche del Corso di Laurea Magistrale in Biologia – Indirizzo Biomolecolare. Attenzione: Coloro che si immatricoleranno al Corso di Laurea Magistrale in Biologia a partire da quest’anno accademicopotranno scegliere uno dei due curriculum indicati in figura, che sono stati ripensati per rispondere alle rinnovate esigenze del laureato in Biologia. Ma non finisce qui! Il corso di Metabolomica sarà inserito anche come insegnamento a scelta per coloro che, pur seguendo l’indirizzo Biosanitario, vorranno approfondire questo approccio multidisciplinare e dalle numerose applicazioni.
Per info sul corso di Metabolomica: Prof. Monica Scognamiglio (monica.scognamiglio@unicampania.it)
Stay tuned per ulteriori informazioni sul corso di quest’anno!
La meclizina è un antiemetico. Essa può essere prodotta attraverso la seguente serie di reazioni:
Scrivere i reagenti e le condizioni di reazione per tutti gli stadi A-F
Esercizio n. 2
proporre la sintesi del 4-fenil-3-buten-2-one mediante una reazione di condensazione della benzaldeide. Sintetizzare la benzaldeide a partire dal benzene.
Esercizio n. 3
L’1-(3-clorofenil)propanone è un sintone nella sintesi del buproprione, il cui sale cloridrato è l’antidepressivo Welbutrina. (a) Proporre una sintesi di questo sintone a partire dal benzene. (b) Ipotizzare una sintesi del buproprione a partire da questo sintone.
Esercizio n. 4
Di seguito è riportata la sintesi dell’antidepressivo Venlafaxina:
Scrivere i reagenti e le condizioni di reazione per tutti gli stadi A-F
Esercizio n. 5
Mostrare la sintesi del 2-amminobenzoato di metile, un agente aromatizzante al gusto di uva, a partire dal toluene.
Esercizio n. 6
Mostrare la sintesi del metilparaben, un composto ampiamente usato come conservante alimentare. Proporre la sua sintesi a partire dal toluene.
Esercizio n. 7
L’eutipina è un composto ad azione antibatterica isolato dal fungo Eutypa lata. Quetso fungo è responsabile di una malattia delle viti chiamata eutipiosi. Proporre una via sintetica che permetta di ottenere l’eutipina partendo dal composto indicato utilizzando come altri reagenti acetilene e acetone.
Esercizio n. 8
Il diazepam, più noto come Valium, è un sedativo/ipnotico del sistema nervoso centrale.
Di seguito è riportata l’analisi retrosintetica per la sintesi del diazepam. (a) Data l’analisi retrosintetica proporre una sintesi del diazepam. (b) il diazepam è chirale? Se si quanti possibili stereoisomeri si formano in questa sintesi?
Esercizio n. 9
Tra i primi farmaci antipsicotici usati per trattare la schizofrenia ci fu l’aloperidolo (Haldol), un inibitore competitivo dei recettori della dopammina nel sistema nervoso centrale.
(a) in base all’analisi retrosintetica, proporre una sintesi per l’aldoperidolo,
(b) l’aldoperidolo è chirale? Se si quanti possibili stereoisomeri si formano in questa sintesi?
Esercizio n. 10
L’erbicida trifluralina B può essere sintetizzata a partire dal para-clorotriflorometilbenzene. Proporre una sintesi per questo erbidica.
Esercizio n. 11
Proporre la sintesi dell’1,3-diesilbenzene a partire dal benzene
Quando si progetta una sintesi, il primo passaggio è confrontare il reagente con il prodotto. In particolare, bisogna:
contare gli atomi di carbonio nello scheletro carbonioso della molecola target. Determinare come ottenere la catena carboniosa dai materiali dipartenza disponibili è la parte più impegnativa della sintesi. Se necessario aggiungere atomi di carbonio, bisogna considerare le reazioni che permettono di formare i legami carbonio-carbonio
analizzare i gruppi funzionali. Quali sono e come possono essere modificati per facilitare la formazione della catena di atomi di carbonio? Come possono essere modificati aggiunti o eliminati per ottenere i gruppi funzionali del prodotto? la posizione dei gruppi funzionali è cambiata? La regiospecificità e la stereospecificità possono essere fattori da prendere in considerazione.
Procedere a ritroso. Spesso è più facile individuare l’ultimo passaggio di una sintesi che tentare di partire dalla reazione iniziale (analisi retrosintetica). L’analisi retrosintetica è una strategia fondamentale in chimica organica utilizzata per progettare la sintesi di molecole complesse, partendo da precursori più semplici. Questo approccio si basa sull’idea di lavorare all’indietro, partendo dal prodotto finale desiderato e identificando le sequenze di reazioni necessarie per raggiungerlo. L’idea è di partire dalla struttura del prodotto finale e di procedere a ritroso, uno stadio alla volta, fino a che non si individua la sequenza che permette di preparare il prodotto desiderato dai reagenti disponibili. Se non si riesce a raggiungere il risultato al primo tentativo, è necessario ripetere l’analisi retrosintetica usando una diversa sequenza di reazioni
ANALISI RETROSINTETICA
La freccia ⇒ indica la retrosintesi
A ⇒ B
la molecola B è la molecola più semplice che mediante una reazione porterà alla formazione della molecola A.
Nella progettazione della sintesi è fondamentale padroneggiare un gran numero di reazioni organiche: più reazioni si conoscono, più è probabile realizzare una sintesi con successo. Il principio guida nella pianificazione è semplificarla il più possibile. Un progetto di sintesi semplice ha una maggiore possibilità di avere esito positivo.
Disconnessione: La disconnessione implica la rottura di un legame all’interno della molecola target per generare due frammenti più semplici che potrebbero costituire i precursori della sintesi desiderata. Questo concetto aiuta a semplificare la complessità della sintesi, consentendo ai chimici di identificare i punti chiave di rottura per ottenere i precursori desiderati.
Sintoni: I sintoni sono frammenti ideali generati attraverso la disconnessione di un legame. Sono considerati ideali poiché rappresentano unità strutturali che facilitano la progettazione della sintesi. I sintoni possono essere utilizzati come guida per individuare i precursori necessari per la sintesi della molecola bersaglio.
Equivalenti Sintetici: Gli equivalenti sintetici sono specie chimiche effettive che svolgono la stessa funzione dei sintoni durante il processo di sintesi. Poiché i sintoni sono spesso specie ideali o transitorie e non possono essere impiegati direttamente, gli equivalenti sintetici vengono utilizzati al loro posto. Essi sono capaci di partecipare attivamente alle reazioni chimiche, generando gli intermedi di sintesi necessari per la formazione del prodotto finale.
Reagenti: I reagenti sono i composti chimici effettivi che reagiscono con gli equivalenti sintetici per avviare le reazioni di sintesi. Essi forniscono gli atomi o i gruppi funzionali necessari per la formazione degli intermedi di sintesi o della molecola bersaglio stessa. I reagenti sono fondamentali per la trasformazione dei precursori in prodotti desiderati durante il processo di sintesi.
INTERCONVERSIONE DI GRUPPI FUNZIONALI
Quando si progetta una sintesi, il primo passaggio è comparare, tra il reagente e il prodotto, sia lo scheletro di atomi di carbonio sia la posizione dei gruppi funzionali. Se essi non variano, si deve semplicemente capire come convertire il gruppo funzionale del reagente in quello del prodotto.
FUNZIONALIZZAZIONE DI UN CARBONIO
Può essere effettuata mediante una reazione radicalica
MODIFICA DELLA POSIZIONE DI UN GRUPPO FUNZIONALE
Se lo scheletro di atomi di carbonio non è modificato ma la posizione del gruppo funzionale è diversa, si devono prendere in considerazione le reazioni che modificano la posizione del gruppo funzionale.
MODIFICA DELLO SCHELETRO DI ATOMI DI CARBONIO
Se lo scheletro di atomi di carbonio è modificato, ma il numero di atomi di carbonio è lo stesso, si devono prendere in considerazione le reazioni che portano alla formazione di intermedi carbocationici.
AGGIUNTA DI UN CARBONIO ALLO SCHELETRO DELLA MOLECOLA
Le reazioni con cui è possibile introdurre un atomo di carbonio allo scheletro della molecola sono diverse. Il metodo che si sceglie dipende dal gruppo funzionale che si desidera avere nel prodotto.
AGGIUNTA DI PIÙ DI UN CARBONIO ALLO SCHELETRO DELLA MOLECOLA
Le reazioni con cui è possibile introdurre Più un atomo di carbonio allo scheletro della molecola sono diverse. Ioni acetiluro, epossidi, reattivi di Grignard, addizione aldolica, reazione di Wittig e reazioni di accoppiamento sono alcuni esempi.
Per una visione d’insieme delle reazioni che possono essere utilizzate nel progettare una sintesi organica è possibile consultare il post “Mappe delle reazioni in Chimica Organica“
Esempio 3
POSIZIONE RELATIVA DI DUE GRUPPI FUNZIONALI PER PROGETTARE UNA SINTESI
Se un composto contiene due gruppi funzionale, la loro posizione relativa può formìnire un buon suggerimento su come affrontare la sintesi.
Formazione di un composto 1,2-diossigenato
Formazione di un composto 1,3-diossigenato
Formazione di un composto 1,4-diossigenato
Formazione di un composto 1,5-diossigenato
Formazione di un composto 1,6-diossigenato
Esempio 1.
Sintetizzare il 3-esanone a partire dall’1-butino
Contando i carboni dei due composti, è evidente che bisogna aggiungere 2 carboni. In questo caso, dovendo partire dal butino, sfruttiamo l’acidità dell’idrogeno terminale per formare uno ione acetiluro da utilizzare come nucleofilo in una reazione SN2.
L’idratazione del 3-esino porta alla formazione di un enolo che tautomerizza immediatamente a chetone, quindi l’analisi retrosintetica è la seguente:
Per individuare i reagenti necessari, si parte dalle disconnessioni:
Per il primo passaggio dobbiamo disconnettere il legame C-C tra il C2 e il C3 del 3-esino:
Pertanto, lo schema sintetico è:
Esempio n. 2
Sintetizzare l’acido cicloesancarbossilico a partire dal bromocicloesano:
Partendo dalle disconnessioni possiamo avere due possibilità:
Le analisi retrosintetiche sono:
Gli schemi di sintesi sono:
Esempio n. 3
Sintetizzare l’1-metil-1-cicloesene a partire dal bromocicloesano
IN questo caso il prodotto da sintetizzare ha un carbonio in più e una insaturazione. Il doppio legame si può formare attraverso una reazione di disidratazione:
Il cicloesanone si può ottenere dall’ossidazione del cicloesanolo che si può ottenere dal bromocicloesano attraverso una reazione SN2
Argomenti messi in evidenza nei questionari compilati, ma che, per motivi di tempo, molto probabilmente non saranno trattati: rappresentazioni strutturali e acidi e basi. Gli studenti che hanno indicato questi argomenti sono invitati ad usare il ricevimento per chiarire i propri dubbi, soprattutto in virtù del fatto che si tratta di argomenti di base la cui mancata comprensione inficia la comprensione di numerosi altri argomenti
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