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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2020/2021
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 091672 - CATALISI OMOGENEA IN SINTESI ORGANICA
Docente Parmeggiani Fabio
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (347) INGEGNERIA CHIMICA*AZZZZ091672 - CATALISI OMOGENEA IN SINTESI ORGANICA

Obiettivi dell'insegnamento

Fornire allo studente le conoscenze base della catalisi in fase omogenea applicata ai più importanti processi industriali attraverso lo studio delle proprietà e della reattività dei catalizzatori. In particolare veranno trattati i processi catalizzati da complessi metallo-organici dei metalli di transizione. Al termine del corso lo studente sarà in grado di interpretare dal punto di vista meccanicistico i processi base della catalisi omogenea nella sintesi di molecole organiche e di proporre in maniera autonoma un ciclo catalitico.


Risultati di apprendimento attesi

DdD 1: conoscenza e comprensione

DdD 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione

DdD 4: abilità comunicative


Argomenti trattati

Introduzione: metalli di transizione (MT), legame metallorganico, composti di coordinazione dei MT, numeri di coordinazione (CN), isomeria, chiralità, teoria del campo cristallino, conteggio degli elettroni, tipologie di ligandi.

Struttura, reattività e meccanismi base della Catalisi Omogenea: scambio di ligandi, addizione ossidativa, eliminazione riduttiva, inserzioni migratorie, transmetallazione, cicli catalitici base, calcolo del TON e del TOF.

Applicazioni industriali: (a) Reazioni che coinvolgono CO: idroformilazioni, carbonilazioni di alcol ed esteri (processi Monsanto e Cativa per la sintesi dell’acido acetico); (b) Idrogenazioni (riduzione di olefine, acidi grassi e dell’adiponitrile per la produzione del nylon, processo Tagasako per la produzione del Mentolo); (c) Reazioni di accoppiamento carbonio-carbonio (C-C coupling); (d) Reazioni di metatesi, produzione di “light olefines” (processo SHOP); (e) Formazione del legame C-O attraverso ossidazioni (KA Oil, processo Wacker per la sintesi dell'acetaldeide, epossidazione e diidrossilazione); (f) Polimerizzazione di Ziegler-Natta; (g) Copolimerizzazioni CO/olefine: polichetoni.

Ricerca bibliografica: ricerca sui principali database (Scopus, Web of science, Google Scholar) 

Laboratorio sperimentale: al termine del corso saranno eseguite 2-3 esperienze di laboratorio, e verranno forniti i principi base per disegnare i cicli catalitici con il software ChemDraw.


Prerequisiti

I prerequisiti per il corso di Catalisi Omogenea in Sintesi Organica riguardano argomenti di chimica generale e organica:

  • Struttura molecolare, teoria del legame chimico, strutture di Lewis
  • Termodinamica ed equilibrio chimico
  • Cinetica e meccanismi di reazione
  • Principali gruppi funzionali e trasformazioni della chimica organica
  • Principi base di stereochimica
  • Fondamenti di chimica industriale

Questi argomenti sono trattati nei corsi di Chimica Generale e Chimica Organica A e nel corso di Chimica Industriale. E' previsto un breve modulo di ripasso nella parte introduttiva del corso.


Modalità di valutazione

La prova finale consiste in un esame orale volto a valutare le conoscenze teoriche sui contenuti del corso. Allo studente viene fornita della letteratura su un argomento specifico di un processo. Lo studente deve ampliare la letteratura fornita con una ricerca bibliografica attraverso i principali database. Al termine della ricerca deve sviluppare una presentazione di circa 20 minuti illustrando il processo industriale e lo stato dell'arte. In particolare lo studente deve proporre un ciclo catalitico, illustrare il rate determining step e calcolare il TOF del processo. Richiami alla struttura e ai meccanismi di reazione coinvolti nel processo saranno elementi base per la valutazione finale.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaG. P. Chiusoli, P. M. Maitlis, Metal-catalysis in Industrial Organic Processes, Editore: RSC, Anno edizione: 2006, ISBN: 9780854048625
Risorsa bibliografica facoltativaS. Bhaduri, D. Mukesh, Homogeneous Catalysis: Mechanisms and Industrial Applications, Editore: John Wiley, Anno edizione: 2000, ISBN: 9781118139257
Risorsa bibliografica facoltativaJ. Hartwig, Organotransition Metal Chemistry: From Bonding to Catalysis, Editore: University Science Book, Anno edizione: 2009, ISBN: 9781891389535

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
35:00
52:30
Esercitazione
5:00
7:30
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
10:00
15:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.8 / 1.6.8
Area Servizi ICT
18/09/2021