Carmine CAPACCHIONE | CATALISI SOSTENIBILE

cod. 0522300045

CATALISI SOSTENIBILE

	0522300045
	DIPARTIMENTO DI CHIMICA E BIOLOGIA "ADOLFO ZAMBELLI"
	CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
	CHIMICA
	2020/2021

CURRICULUM CHIMICA SOSTENIBILE

	OBBLIGATORIO
	ANNO CORSO 1
	ANNO ORDINAMENTO 2016
	SECONDO SEMESTRE

MODULI

	SSD	CFU	ORE	ATTIVITÀ	TIPO DI ATTIVITÁ FORMATIVA
	CHIM/03	12	96	LEZIONE	CARATTERIZZANTE

DOCENTI

	CLAUDIO PELLECCHIA T Curriculum
	CARMINE CAPACCHIONE Curriculum
	ALFONSO GRASSI Curriculum

	Obiettivi
	OBIETTIVI: L’INSEGNAMENTO PREVEDE LEZIONI FRONTALI IN AULA. LO STUDENTE SARÀ INTRODOTTO AI PRINCIPI GENERALI DELLA GREEN CHEMISTRY E AI CRITERI DI SOSTENIBILITÀ PER REAZIONI CHIMICHE CONDOTTE SU SCALA DI LABORATORIO ED IN AMBITO INDUSTRIALE. SARANNO PRESENTATI I PRINCIPALI PROCESSI CATALITICI, OMOGENEI ED ETEROGENEI, CHE OPERANO IN CONDIZIONI SOSTENIBILI E CONSENTONO L’UTILIZZO DI MOLECOLE PIATTAFORMA DERIVANTI DALLA BIOMASSA. PARTICOLARE ATTENZIONE SARÀ RIVOLTA ALLA SINTESI DI MATERIALI POLIMERICI RISULTANTI DA MONOMERI DA FONTI RINNOVABILI E CHE CONSENTONO UNA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI CO2 IN ATMOSFERA. LE PRINCIPALI CONOSCENZE ACQUISITE NELL’AMBITO DEL CORSO: •CRITERI DI SOSTENIBILITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE. •METODI PER LA SINTESI DI CATALIZZATORI METALLICI OMOGENEI ED ETEROGENEI E IL LORO RUOLO NELLE PRINCIPALI REAZIONI CHIMICHE (OSSIDAZIONE, RIDUZIONE, ACIDO-BASE, FORMAZIONE DEL LEGAME C-C). •PRINCIPALI PROCESSI CATALITICI ETEROGENEI ED OMOGENEI CHE CONSENTONO LA SINTESI DI MOLECOLE PIATTAFORMA E PRODOTTI CHIMICI DI INTERESSE INDUSTRIALE. LE PRINCIPALI ABILITÀ SARANNO: •PROGETTARE LA SINTESI IN MODO SOSTENIBILE DI MOLECOLE PIATTAFORMA DI INTERESSE PER L’INDUSTRIA CHIMICA. •VALUTARE L’IMPATTO AMBIENTALE DI UNA TRASFORMAZIONE CHIMICA. •INDIVIDUARE NUOVE STRATEGIE SINTETICHE PER UNA CHIMICA SOSTENIBILE.

OBIETTIVI:
L’INSEGNAMENTO PREVEDE LEZIONI FRONTALI IN AULA. LO STUDENTE SARÀ INTRODOTTO AI PRINCIPI GENERALI DELLA GREEN CHEMISTRY E AI CRITERI DI SOSTENIBILITÀ PER REAZIONI CHIMICHE CONDOTTE SU SCALA DI LABORATORIO ED IN AMBITO INDUSTRIALE. SARANNO PRESENTATI I PRINCIPALI PROCESSI CATALITICI, OMOGENEI ED ETEROGENEI, CHE OPERANO IN CONDIZIONI SOSTENIBILI E CONSENTONO L’UTILIZZO DI MOLECOLE PIATTAFORMA DERIVANTI DALLA BIOMASSA. PARTICOLARE ATTENZIONE SARÀ RIVOLTA ALLA SINTESI DI MATERIALI POLIMERICI RISULTANTI DA MONOMERI DA FONTI RINNOVABILI E CHE CONSENTONO UNA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI CO2 IN ATMOSFERA.

LE PRINCIPALI CONOSCENZE ACQUISITE NELL’AMBITO DEL CORSO:
•CRITERI DI SOSTENIBILITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE.
•METODI PER LA SINTESI DI CATALIZZATORI METALLICI OMOGENEI ED ETEROGENEI E IL LORO RUOLO NELLE PRINCIPALI REAZIONI CHIMICHE (OSSIDAZIONE, RIDUZIONE, ACIDO-BASE, FORMAZIONE DEL LEGAME C-C).
•PRINCIPALI PROCESSI CATALITICI ETEROGENEI ED OMOGENEI CHE CONSENTONO LA SINTESI DI MOLECOLE PIATTAFORMA E PRODOTTI CHIMICI DI INTERESSE INDUSTRIALE.

LE PRINCIPALI ABILITÀ SARANNO:
•PROGETTARE LA SINTESI IN MODO SOSTENIBILE DI MOLECOLE PIATTAFORMA DI INTERESSE PER L’INDUSTRIA CHIMICA.
•VALUTARE L’IMPATTO AMBIENTALE DI UNA TRASFORMAZIONE CHIMICA.
•INDIVIDUARE NUOVE STRATEGIE SINTETICHE PER UNA CHIMICA SOSTENIBILE.

	Prerequisiti
	AVERE UNA BUONA CONOSCENZA DELLA CHIMICA DI INORGANICA E DELLA CHIMICA DI COORDINAZIONE

	Contenuti
	PARTE 1 ( PROF. A. GRASSI) • PRINCIPI DELLA GREEN CHEMISTRY. VALUTAZIONE DELLA SOSTENIBILITÀ DI UN PROCESSO CATALITICO: ATOM ECONOMY; E-FACTOR; CARBON FOOTPRINT; LIFE CYCLE ASSESSMENT. CATALISI IN SOLVENTI SOSTENIBILI: ACQUA, SISTEMI ACQUOSI BIFASICI, SISTEMI MULTIFASICI, I LIQUIDI IONICI. MICROONDE IN CATALISI. BIORAFFINERIA. BIOMASSA DI PRIMA, SECONDA E TERZA GENERAZIONE E MOLECOLE PIATTAFORMA DA FONTI RINNOVABILI. BIOETANOLO. COMPOSTI FURANICI. GLICEROLO. LA SINTESI DROP IN DELLE OLEFINE. (10H) • CATALISI ACIDA E BASICA ETEROGENEA. ARGILLE E ZEOLITI, POLIMERI SOLFONATI, IDROTALCITI E ZEOLITI BASICHE, CATALIZZATORI BASICI SUPPORTATI SU SILICE MODIFICATA. PROCESSI INDUSTRIALI SOSTENIBILI CHE UTILIZZANO CATALIZZATORI ACIDI E BASICI ETEROGENEI. (6H) • RIDUZIONI CATALIZZATE DA METALLI SUPPORTATI SU MATRICI INORGANICHE E POLIMERICHE ORGANICHE. SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI NANOPARTICELLE METALLICHE. REZIONE DI IDROGENAZIONE E IDROGENOLISI. IDROGENO DA FONTI RINNOVABILI. FOTOCATALIZZATORI E REAZIONE DI SPLITTING DELL’ACQUA. HYDROGEN BORROWING. RIDUZIONE CON SISTEMI ALTERNATIVI ALL’IDROGENO. (8H) • NANOPARTICELLE DI METALLI NOBILI E LORO APPLICAZIONI IN CATALISI SOSTENIBILE. OSSIDAZIONE DI ALCANI. REAZIONE DI EPOSSIDAZIONE DELLE OLEFINE IN CONDIZIONI SOSTENIBILI. OSSIDAZIONE DI ALCOLI E POLIOLI. IDROAMMINAZIONE. RIDUZIONE DI NITROARENI. (8H) PARTE 2 (PROF. C. PELLECCHIA) • REAZIONI ELEMENTARI DEI CICLI CATALITICI: REAZIONI DI SOSTITUZIONE NUCLEOFILA; REAZIONI DI INSERZIONE - ELIMINAZIONE; REAZIONI DI ADDIZIONE OSSIDATIVA - ELIMINAZIONE RIDUTTIVA. PARAMETRI DI EFFICIENZA DEL CICLO CATALITICO (TO, TOF, TON). PRINCIPI DI CATALISI ASIMMETRICA. MECCANISMI DELLA CATALISI ENANTIOSELETTIVA: REGIME DI CURTIN-HAMMET. REATTIVITÀ DEL LEGAME METALLO-CARBONIO. (7 H) • ESEMPI SELEZIONATI DI REAZIONI CATALIZZATE DA COMPLESSI METALLICI, CON RIFERIMENTI AI PIÙ RECENTI STUDI PER LO SVILUPPO DI CATALIZZATORI "SOSTENIBILI" (USO DI METALLI NON-PREZIOSI, USO DI SOLVENTI "GREEN", USO DI FONTI RINNOVABILI, ETC.): • IDROGENAZIONE E REAZIONI CORRELATE (IDROSILILAZIONE, IDROCIANURAZIONE). (7 H) • IDROFORMILAZIONE. (3 H) • CARBONILAZIONE. OSSIDAZIONE WACKER DI OLEFINE. (3 H) • METATESI; (2 H) • POLIMERIZZAZIONE E OLIGOMERIZZAZIONE DI OLEFINE E ALTRI MONOMERI IDROCARBURICI INSATURI. POLIMERIZZAZIONE STEREOSPECIFICA. CATALIZZATORI METALLOCENICI E POST-METALLOCENICI. (7 H) • POLIMERIZZAZIONE PER APERTURA D'ANELLO (ROP) DI ESTERI CICLICI PER LA PRODUZIONE DI POLIESTERI ALIFATICI DA FONTI RINNOVABILI. (2 H) • CO-POLIMERIZZAZIONE (ROCOP) DI EPOSSIDI E ANIDRIDI ORGANICHE. (1 H) • ATTIVAZIONI DI ALCANI. CATALIZZATORI DI SHILOV PER LA SINTESI DEL METANOLO DA METANO E REAZIONI CORRELATE. (2 H) PARTE 3 (PROF. C. CAPACCHIONE) • VALORIZZAZIONE DEL BIOSSIDO DI CARBONIO. RIDUZIONE DEL BIOSSIDO DI CARBONIO: SINTESI DEL METANOLO, DELLA FORMALDEIDE E DELL'ACIDO FORMICO E DEI SUOI DERIVATI PER RIDUZIONE DEL CO2. • SINTESI DI CARBONATI E POLICARBONATI DEL CO2 PER REAZIONE DEL REAZIONE DEL CO2 CON GLI EPOSSIDI. • REAZIONE DEL CO2 CON DOPPI E TRIPLI LEGAMI: SINTESI DELL’ACIDO ACRILICO E DEGLI ACRILATI. POLIMERI PER REAZIONE DEL CO2 CON IL BUTADIENE. • ALTRE REAZIONI CON L'ANIDRIDE CARBONICA • OSSIGENO MOLECOLARE O H2O2 COME AGENTE OSSIDANTE. • CATALIZZATORI BIOMIMETICI DI FERRO PER L’OSSIDAZIONE DI MOLECOLE ORGANICHE CON H2O2. • UN CASO DI GREEN CHEMISTRY INDUSTRIALE: L’OSSIDAZIONE DELLO XYLENE AD ACIDO TEREFTALICO. • CATALISI CON METALLI ABBONDANTI SULLA CROSTA TERRESTRE. • FORMAZIONE DI LEGAMI C-C E C-ETEROATOMO DAL PALLADIO ALLA CATALISI CON METALLI ABBONDANTI SULLA CROSTA TERRESTRE: FE, CU, AL, TI.

Contenuti

PARTE 1 ( PROF. A. GRASSI)
• PRINCIPI DELLA GREEN CHEMISTRY. VALUTAZIONE DELLA SOSTENIBILITÀ DI UN PROCESSO CATALITICO: ATOM ECONOMY; E-FACTOR; CARBON FOOTPRINT; LIFE CYCLE ASSESSMENT. CATALISI IN SOLVENTI SOSTENIBILI: ACQUA, SISTEMI ACQUOSI BIFASICI, SISTEMI MULTIFASICI, I LIQUIDI IONICI. MICROONDE IN CATALISI. BIORAFFINERIA. BIOMASSA DI PRIMA, SECONDA E TERZA GENERAZIONE E MOLECOLE PIATTAFORMA DA FONTI RINNOVABILI. BIOETANOLO. COMPOSTI FURANICI. GLICEROLO. LA SINTESI DROP IN DELLE OLEFINE. (10H)
• CATALISI ACIDA E BASICA ETEROGENEA. ARGILLE E ZEOLITI, POLIMERI SOLFONATI, IDROTALCITI E ZEOLITI BASICHE, CATALIZZATORI BASICI SUPPORTATI SU SILICE MODIFICATA. PROCESSI INDUSTRIALI SOSTENIBILI CHE UTILIZZANO CATALIZZATORI ACIDI E BASICI ETEROGENEI. (6H)
• RIDUZIONI CATALIZZATE DA METALLI SUPPORTATI SU MATRICI INORGANICHE E POLIMERICHE ORGANICHE. SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI NANOPARTICELLE METALLICHE. REZIONE DI IDROGENAZIONE E IDROGENOLISI. IDROGENO DA FONTI RINNOVABILI. FOTOCATALIZZATORI E REAZIONE DI SPLITTING DELL’ACQUA. HYDROGEN BORROWING. RIDUZIONE CON SISTEMI ALTERNATIVI ALL’IDROGENO. (8H)
• NANOPARTICELLE DI METALLI NOBILI E LORO APPLICAZIONI IN CATALISI SOSTENIBILE. OSSIDAZIONE DI ALCANI. REAZIONE DI EPOSSIDAZIONE DELLE OLEFINE IN CONDIZIONI SOSTENIBILI. OSSIDAZIONE DI ALCOLI E POLIOLI. IDROAMMINAZIONE. RIDUZIONE DI NITROARENI. (8H)

PARTE 2 (PROF. C. PELLECCHIA)
• REAZIONI ELEMENTARI DEI CICLI CATALITICI: REAZIONI DI SOSTITUZIONE NUCLEOFILA; REAZIONI DI INSERZIONE - ELIMINAZIONE; REAZIONI DI ADDIZIONE OSSIDATIVA - ELIMINAZIONE RIDUTTIVA. PARAMETRI DI EFFICIENZA DEL CICLO CATALITICO (TO, TOF, TON). PRINCIPI DI CATALISI ASIMMETRICA. MECCANISMI DELLA CATALISI ENANTIOSELETTIVA: REGIME DI CURTIN-HAMMET. REATTIVITÀ DEL LEGAME METALLO-CARBONIO. (7 H)

• ESEMPI SELEZIONATI DI REAZIONI CATALIZZATE DA COMPLESSI METALLICI, CON RIFERIMENTI AI PIÙ RECENTI STUDI PER LO SVILUPPO DI CATALIZZATORI "SOSTENIBILI" (USO DI METALLI NON-PREZIOSI, USO DI SOLVENTI "GREEN", USO DI FONTI RINNOVABILI, ETC.):
• IDROGENAZIONE E REAZIONI CORRELATE (IDROSILILAZIONE, IDROCIANURAZIONE). (7 H)
• IDROFORMILAZIONE. (3 H)
• CARBONILAZIONE. OSSIDAZIONE WACKER DI OLEFINE. (3 H)
• METATESI; (2 H)
• POLIMERIZZAZIONE E OLIGOMERIZZAZIONE DI OLEFINE E ALTRI MONOMERI IDROCARBURICI INSATURI. POLIMERIZZAZIONE STEREOSPECIFICA. CATALIZZATORI METALLOCENICI E POST-METALLOCENICI. (7 H)
• POLIMERIZZAZIONE PER APERTURA D'ANELLO (ROP) DI ESTERI CICLICI PER LA PRODUZIONE DI POLIESTERI ALIFATICI DA FONTI RINNOVABILI. (2 H)
• CO-POLIMERIZZAZIONE (ROCOP) DI EPOSSIDI E ANIDRIDI ORGANICHE. (1 H)
• ATTIVAZIONI DI ALCANI. CATALIZZATORI DI SHILOV PER LA SINTESI DEL METANOLO DA METANO E REAZIONI CORRELATE. (2 H)

PARTE 3 (PROF. C. CAPACCHIONE)

• VALORIZZAZIONE DEL BIOSSIDO DI CARBONIO. RIDUZIONE DEL BIOSSIDO DI CARBONIO: SINTESI DEL METANOLO, DELLA FORMALDEIDE E DELL'ACIDO FORMICO E DEI SUOI DERIVATI PER RIDUZIONE DEL CO2.
• SINTESI DI CARBONATI E POLICARBONATI DEL CO2 PER REAZIONE DEL REAZIONE DEL CO2 CON GLI EPOSSIDI.
• REAZIONE DEL CO2 CON DOPPI E TRIPLI LEGAMI: SINTESI DELL’ACIDO ACRILICO E DEGLI ACRILATI. POLIMERI PER REAZIONE DEL CO2 CON IL BUTADIENE.
• ALTRE REAZIONI CON L'ANIDRIDE CARBONICA
• OSSIGENO MOLECOLARE O H2O2 COME AGENTE OSSIDANTE.
• CATALIZZATORI BIOMIMETICI DI FERRO PER L’OSSIDAZIONE DI MOLECOLE ORGANICHE CON H2O2.
• UN CASO DI GREEN CHEMISTRY INDUSTRIALE: L’OSSIDAZIONE DELLO XYLENE AD ACIDO TEREFTALICO.
• CATALISI CON METALLI ABBONDANTI SULLA CROSTA TERRESTRE.
• FORMAZIONE DI LEGAMI C-C E C-ETEROATOMO DAL PALLADIO ALLA CATALISI CON METALLI ABBONDANTI SULLA CROSTA TERRESTRE: FE, CU, AL, TI.

	Metodi Didattici
	IL CORSO È EROGATO IN AULA IN TRE SEGMENTI DA 32 ORE, PER UN COMPLESSIVO MONTE DI 92 ORE DI LEZIONI FRONTALI ADIUVATE DA PRESENTAZIONI CON SUPPORTI AUDIOVISIVI.

	Verifica dell'apprendimento
	IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO È VERIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME FINALE CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI. SONO PREVISTE PROVE INTERCORSO AL TERMINE DI OGNI SEGMENTO (FACOLTATIVE) CHE, OVE SUPERATE POSITIVAMENTE, ESONERANO DALL'ESAME FINALE. L'ESAME FINALE CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA, CHE IN CASO SIA RITENUTO OPPORTUNO, A GIUDIZIO DELLA COMMISSIONE, SARA' INTEGRATA DA UN ESAME ORALE.

Verifica dell'apprendimento

IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO È VERIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME FINALE CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI. SONO PREVISTE PROVE INTERCORSO AL TERMINE DI OGNI SEGMENTO (FACOLTATIVE) CHE, OVE SUPERATE POSITIVAMENTE, ESONERANO DALL'ESAME FINALE. L'ESAME FINALE CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA, CHE IN CASO SIA RITENUTO OPPORTUNO, A GIUDIZIO DELLA COMMISSIONE, SARA' INTEGRATA DA UN ESAME ORALE.

	Testi
	R.A SHELDON, I. ARENDS, U. HANEFELD “GREEN CHEMISTRY AND CATALYSIS” WILEY-VCH ED. P.T. ANASTS “GREEN CATALYSIS” - WILEY-VCH ED. J.F. HARTWIG "ORGANOTRANSITION METAL CHEMISTRY -UNIVERSITY SCIENCE BOOKS REVIEWS AGGIORNATE FORNITE DAI DOCENTI SU ASPETTI SPECIFICI TRATTATI A LEZIONE

	Altre Informazioni
	LINGUA DI INSEGNAMENTO: ITALIANO ALTRE INFORMAZIONI: ULTERIORI INFORMAZIONI POSSONO ESSERE RICHIESTE VIA E-MAIL: CPELLECCHIA@UNISA.IT

BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-05-23]

Carmine CAPACCHIONE | CATALISI SOSTENIBILE