ID:
A000314
Durata (ore):
48
CFU:
6
Url:
INGEGNERIA INDUSTRIALE/Orientamento Biomateriali Anno: 3
Anno:
2023
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (25/09/2023 - 15/12/2023)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge di:
OF 1 (Conoscenza e comprensione): fornire le conoscenze di base della chimica organica e delle principali trasformazioni organiche, fondamentali per lo sviluppo di sistemi ingegneristici biocompatibili. Si vuole inoltre rendere lo studente in grado di comprendere le metodologie di progettazione di nuovi biomateriali, dal livello molecolare al livello macroscopico, per applicazioni nell’ambito della bioingegneria.
OF 2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione): sviluppare la capacità di comprensione delle conoscenze di base della chimica organica attraverso la scelta di metodi, tecniche e strumenti adeguati per la progettazione di sistemi molecolari semplici e complessi, nel corso di esercitazioni da svolgere sia individualmente che in gruppo.
OF 3 (Autonomia di giudizio): stimolare l’autonomia di giudizio e le capacità critiche su tematiche inerenti specifici argomenti del corso, attraverso l'integrazione delle conoscenze acquisite con ricerche bibliografiche, lo sviluppo di indagini, il confronto critico tra diverse possibili soluzioni, la capacità di progettazione, l‘interpretazione dei risultati ottenuti e le relative conclusioni.
OF 4 (Abilità comunicative): fornire la capacità di esporre i concetti della chimica organica in un linguaggio tecnico appropriato, anche in lingua inglese, per facilitare la comunicazione con interlocutori specialisti del proprio e di altri settori ingegneristici.
OF 5 (Capacità di apprendimento): fornire capacità di apprendimento necessarie per rendere lo studente in grado di affrontare con adeguata autonomia, ulteriori tematiche avanzate nell’abito della bioingegneria.
OF 1 (Conoscenza e comprensione): fornire le conoscenze di base della chimica organica e delle principali trasformazioni organiche, fondamentali per lo sviluppo di sistemi ingegneristici biocompatibili. Si vuole inoltre rendere lo studente in grado di comprendere le metodologie di progettazione di nuovi biomateriali, dal livello molecolare al livello macroscopico, per applicazioni nell’ambito della bioingegneria.
OF 2 (Capacità di applicare conoscenza e comprensione): sviluppare la capacità di comprensione delle conoscenze di base della chimica organica attraverso la scelta di metodi, tecniche e strumenti adeguati per la progettazione di sistemi molecolari semplici e complessi, nel corso di esercitazioni da svolgere sia individualmente che in gruppo.
OF 3 (Autonomia di giudizio): stimolare l’autonomia di giudizio e le capacità critiche su tematiche inerenti specifici argomenti del corso, attraverso l'integrazione delle conoscenze acquisite con ricerche bibliografiche, lo sviluppo di indagini, il confronto critico tra diverse possibili soluzioni, la capacità di progettazione, l‘interpretazione dei risultati ottenuti e le relative conclusioni.
OF 4 (Abilità comunicative): fornire la capacità di esporre i concetti della chimica organica in un linguaggio tecnico appropriato, anche in lingua inglese, per facilitare la comunicazione con interlocutori specialisti del proprio e di altri settori ingegneristici.
OF 5 (Capacità di apprendimento): fornire capacità di apprendimento necessarie per rendere lo studente in grado di affrontare con adeguata autonomia, ulteriori tematiche avanzate nell’abito della bioingegneria.
Prerequisiti
È richiesta la conoscenza dei principi fondamentali della Chimica Generale e Inorganica (leggi della materia e dei legami chimici) e della Fisica (grandezze e unità di misura e principi della termodinamica).
Metodi didattici
Le attività didattiche si articolano in lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Nel corso delle lezioni frontali verranno illustrati i concetti fondamentali relativi alla nomenclatura, sintesi e reattività delle principali classi di composti organici. Nel corso delle esercitazioni verranno spiegate attraverso gli esercizi, la sintesi e i meccanismi di reazione delle molecole organiche.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento consisterà in un esame finale orale sui diversi argomenti del programma, inteso ad accertare l’acquisizione delle conoscenze dei fondamenti della chimica organica, con particolare riferimento alla sua applicazione nell’ambito della bioingegneria. Sono inoltre previste due prove di verifica in itinere, una a metà e una a due terzi del corso, volte ad accertare il grado di apprendimento dello studente nel corso dell’attività didattica. La valutazione tiene conto sia delle conoscenze acquisite e della capacità di applicare i concetti studiati che dell’esposizione in un linguaggio tecnico appropriato.
Testi
PAULA YURKANIS BRUICE, Elementi di Chimica Organica, EdiSES s.r.l., Napoli, 2017
JOHN McMURRY Chimica Organica, Piccin, Padova, 2017
SOLOMON & FRYHLE, Organic Chemistry, 8th Ed., John Wiley & Sons, 2004
W. H. BROWN, C. S. FOOTE, B. L. IVERSON Chimica Organica, EdiSES, Napoli, 2006
W. H. BROWN, (B. L. IVERSON, S. A. IVERSON), Guida alla soluzione dei problemi di Chimica Organica, EdiSES, Napoli, 1997.
JOHN McMURRY Chimica Organica, Piccin, Padova, 2017
SOLOMON & FRYHLE, Organic Chemistry, 8th Ed., John Wiley & Sons, 2004
W. H. BROWN, C. S. FOOTE, B. L. IVERSON Chimica Organica, EdiSES, Napoli, 2006
W. H. BROWN, (B. L. IVERSON, S. A. IVERSON), Guida alla soluzione dei problemi di Chimica Organica, EdiSES, Napoli, 1997.
Contenuti
STRUTTURA ELETTRONICA E LEGAMI CHIMICI: Richiami sul legame chimico, strutture di Lewis, risonanza, ibridazioni sp3, sp2 e sp del carbonio. Classificazione dei composti organici e panoramica dei loro gruppi funzionali.
NOMENCLATURA IUPAC E TRADIZIONALE: Proprietà chimico fisiche delle principali classi di composti organici.
CHIRALITÀ E STEREOISOMERIA: Principi generali. Enantiomeri e diastereoisomeri. Configurazioni relative ed assolute e regole di priorità. Polarimetro ed attività ottica.
ACIDITÀ E BASICITÀ IN CHIMICA ORGANICA: Generalità. Fattori strutturali ed elettronici che influenzano l’acidità e la basicità dei composti organici.
ALCANI: Struttura, proprietà fisiche e reattività. Distillazione frazionata del petrolio: cracking e reforming.
ALCHENI: Struttura e reattività. Isomeria geometrica negli alcheni. Addizioni elettrofile ad alcheni e regioselettività.
ALCHINI: Struttura, polarizzabilità e acidità di alchini terminali. Addizioni elettrofile ad alchini.
SOSTITUZIONE NUCLEOFILA ALIFATICA E β-ELIMINAZIONI: Basicità e nucleofilicità. Meccanismi SN1, SN2, E1, E2.
AROMATICITÀ E REAZIONI DEL BENZENE: Generalità. Reazioni di sostituzioni elettrofila aromatica: alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti sulla reattività di benzeni mono- e disostituiti: gruppi attivanti e disattivanti. Fenoli.
SISTEMI ETEROCICLICI: Generalità, classificazione e nomenclatura dei principali eterocicli saturi, insaturi ed aromatici.
COMPOSTI CARBONILICI: Generalità. Addizioni nucleofile al gruppo carbonilico di aldeidi e chetoni. Addizione di reattivi di Grignard, alcoli e ammine.
ACIDI CARBOSSILICI E LORO DERIVATI FUNZIONALI: Generalità. Sostituzione nucleofila acilica: principi generali e reattività relativa dei vari derivati carbossilici. Sintesi di cloruri acilici, esteri, anidridi e ammidi.
REAZIONI DI ALFA-SOSTITUZIONE AL GRUPPO CARBONILICO: Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica e reattività degli enoli.
REAZIONI DI CONDENSAZIONE DEI COMPOSTI CARBONILICI: Reazioni di condensazione aldolica e condensazione di Claisen. Addizioni nucleofile a composti carbonilici α,β-insaturi.
AMMINE: Basicità. sintesi e reazioni delle ammine.
CARBOIDRATI: Struttura, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche dei più comuni aldosi e chetosi.
BIOPOLIMERI: Generalità. Struttura e classificazione di proteine, acidi nucleici e carboidrati. Biomasse vegetali e possibili processi di conversione energetica. Proteine fibrose.
POLIMERI SINTETICI DI INTERESSE BIOMEDICO: Classi generali. Polimeri a crescita a catena e polimeri a crescita a stadi. Copolimeri. Proprietà fisiche dei polimeri.
NOMENCLATURA IUPAC E TRADIZIONALE: Proprietà chimico fisiche delle principali classi di composti organici.
CHIRALITÀ E STEREOISOMERIA: Principi generali. Enantiomeri e diastereoisomeri. Configurazioni relative ed assolute e regole di priorità. Polarimetro ed attività ottica.
ACIDITÀ E BASICITÀ IN CHIMICA ORGANICA: Generalità. Fattori strutturali ed elettronici che influenzano l’acidità e la basicità dei composti organici.
ALCANI: Struttura, proprietà fisiche e reattività. Distillazione frazionata del petrolio: cracking e reforming.
ALCHENI: Struttura e reattività. Isomeria geometrica negli alcheni. Addizioni elettrofile ad alcheni e regioselettività.
ALCHINI: Struttura, polarizzabilità e acidità di alchini terminali. Addizioni elettrofile ad alchini.
SOSTITUZIONE NUCLEOFILA ALIFATICA E β-ELIMINAZIONI: Basicità e nucleofilicità. Meccanismi SN1, SN2, E1, E2.
AROMATICITÀ E REAZIONI DEL BENZENE: Generalità. Reazioni di sostituzioni elettrofila aromatica: alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Effetto dei sostituenti sulla reattività di benzeni mono- e disostituiti: gruppi attivanti e disattivanti. Fenoli.
SISTEMI ETEROCICLICI: Generalità, classificazione e nomenclatura dei principali eterocicli saturi, insaturi ed aromatici.
COMPOSTI CARBONILICI: Generalità. Addizioni nucleofile al gruppo carbonilico di aldeidi e chetoni. Addizione di reattivi di Grignard, alcoli e ammine.
ACIDI CARBOSSILICI E LORO DERIVATI FUNZIONALI: Generalità. Sostituzione nucleofila acilica: principi generali e reattività relativa dei vari derivati carbossilici. Sintesi di cloruri acilici, esteri, anidridi e ammidi.
REAZIONI DI ALFA-SOSTITUZIONE AL GRUPPO CARBONILICO: Acidità degli idrogeni in α al gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica e reattività degli enoli.
REAZIONI DI CONDENSAZIONE DEI COMPOSTI CARBONILICI: Reazioni di condensazione aldolica e condensazione di Claisen. Addizioni nucleofile a composti carbonilici α,β-insaturi.
AMMINE: Basicità. sintesi e reazioni delle ammine.
CARBOIDRATI: Struttura, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche dei più comuni aldosi e chetosi.
BIOPOLIMERI: Generalità. Struttura e classificazione di proteine, acidi nucleici e carboidrati. Biomasse vegetali e possibili processi di conversione energetica. Proteine fibrose.
POLIMERI SINTETICI DI INTERESSE BIOMEDICO: Classi generali. Polimeri a crescita a catena e polimeri a crescita a stadi. Copolimeri. Proprietà fisiche dei polimeri.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Laurea
3 anni
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Persone
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