Carmine CAPACCHIONE | CATALISI SOSTENIBILE

cod. 0522300045

CATALISI SOSTENIBILE

	0522300045
	DIPARTIMENTO DI CHIMICA E BIOLOGIA "ADOLFO ZAMBELLI"
	CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
	CHIMICA
	2024/2025

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

	ALFONSO GRASSI T Curriculum
	CARMINE CAPACCHIONE Curriculum

	Obiettivi
	Obiettivo generale Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo studente alla conoscenza dei principali processi catalitici, realizzati su scala di laboratorio o di interesse industriale, condotti secondo metodologie sostenibili che rispettano i principi della Green Chemistry. Conoscenza e capacità di comprensione Lo studente: - sarà in grado di valutare la sostenibilità di una reazione chimica e individuare le condizioni più sostenibili per la sua conduzione in presenza di catalizzatori metallici omogenei ed eterogenei; - Conoscerà le principali molecole piattaforma risultanti da processi di valorizzazione della biomassa e il loro utilizzo per la produzione di prodotti di chimica fine o materiali polimerici organici; - Conoscerà le principali metodologie sintetiche sostenibili che impiegano catalizzatori metallici per la produzione di molecole e macromolecole di interesse per l’industria chimica. Capacità di applicare conoscenza e comprensioneLe principali abilità saranno: - Discutere in modo critico dei criteri di sostenibilità per una reazione chimica o un processo industriale - Individuare le criticità e i punti di forza di protocolli per la produzione di prodotti di chimica fine o materiali polimerici organici - Suggerire nuovi ambiti di applicazione delle tecniche catalitiche e di polimerizzazione nell’ambito della green chemistry. Autonomia di giudizio Lo studente sarà in grado di: - utilizzare le conoscenze di base di chimica inorganica e metallorganica per la comprensione di processi metallo catalizzati; - comprendere i cicli catalitici e i meccanismi di reazione nei termini di una successione di reazioni elementari; - interpretare i fattori cinetici e termodinamici che determinano la attività dei catalizzatori e la selettività delle reazioni chimiche. Abilità comunicative Lo studente svilupperà capacità cognitive interdisciplinari che gli consentiranno di utilizzare le conoscenze acquisite in chimica inorganica, organica e industriale per la trattazione di reazioni chimiche complesse e illustrare i fattori che ne determinano il decorso e la selettività. Capacità di apprendimento Lo studente sarà in grado di: - reperire informazioni aggiornate relativamente alla letteratura scientifica internazionale disponibile in rete in formato elettronico-digitale; - comprendere e studiare testi complessi anche in lingua inglese.

Obiettivo generale Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo studente alla conoscenza dei principali processi catalitici, realizzati su scala di laboratorio o di interesse industriale, condotti secondo metodologie sostenibili che rispettano i principi della Green Chemistry.
Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente:
- sarà in grado di valutare la sostenibilità di una reazione chimica e individuare le condizioni più sostenibili per la sua conduzione in presenza di catalizzatori metallici omogenei ed eterogenei;
- Conoscerà le principali molecole piattaforma risultanti da processi di valorizzazione della biomassa e il loro utilizzo per la produzione di prodotti di chimica fine o materiali polimerici organici;
- Conoscerà le principali metodologie sintetiche sostenibili che impiegano catalizzatori metallici per la produzione di molecole e macromolecole di interesse per l’industria chimica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensioneLe principali abilità saranno:
- Discutere in modo critico dei criteri di sostenibilità per una reazione chimica o un processo industriale
- Individuare le criticità e i punti di forza di protocolli per la produzione di prodotti di chimica fine o materiali polimerici organici
- Suggerire nuovi ambiti di applicazione delle tecniche catalitiche e di polimerizzazione nell’ambito della green chemistry.
Autonomia di giudizio
Lo studente sarà in grado di:
- utilizzare le conoscenze di base di chimica inorganica e metallorganica per la comprensione di processi metallo catalizzati;
- comprendere i cicli catalitici e i meccanismi di reazione nei termini di una successione di reazioni elementari;
- interpretare i fattori cinetici e termodinamici che determinano la attività dei catalizzatori e la selettività delle reazioni chimiche.
Abilità comunicative Lo studente svilupperà capacità cognitive interdisciplinari che gli consentiranno di utilizzare le conoscenze acquisite in chimica inorganica, organica e industriale per la trattazione di reazioni chimiche complesse e illustrare i fattori che ne determinano il decorso e la selettività.
Capacità di apprendimento
Lo studente sarà in grado di:
- reperire informazioni aggiornate relativamente alla letteratura scientifica internazionale disponibile in rete in formato elettronico-digitale;
- comprendere e studiare testi complessi anche in lingua inglese.

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

	Contenuti
	PARTE 1. I PRINCIPI DELLA GREEN CHEMISTRY. CRITERI DI SOSTENIBILITÀ PER UNA REAZIONE CHIMICA O UN PROCESSO INDUSTRIALE (ATOM ECONOMY; FATTORE E; CARBON FOOTPRINT; LCA). (4H) CATALISI IN SOLVENTI SOSTENIBILI: I SOLVENTI BIODERIVATI; I LIQUIDI IONICI; LE MISCELE EUTETTICHE (DES); I SISTEMI BIFASICI. (4H) USO SOSTENIBILE DELL’ENERGIA: LE MICROONDE IN CATALISI. (2H) LA BIORAFFINERIA E LE NUOVE MOLECOLE PIATTAFORMA. BIOETANOLO E SUO UTILIZZO SINTETICO. I COMPOSTI FURANICI. IL GLICEROLO. SINTESI DROP-IN DELLE OLEFINE. (4H) PROCESSI CATALITICI E REAZIONI ELEMENTARI: SOSTITUZIONE NUCLEOFILA; INSERZIONE – ELIMINAZIONE; SOMMA OSSIDATIVA-ELIMINAZIONE RIDUTTIVA. REATTIVITÀ DEL LEGAME METALLO – CARBONIO. FATTORI DETERMINANTI LA CHEMOSELETTIVITÀ E STEREOSELETTIVITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE. REAZIONI TANDEM E A CASCATA. CATALISI MULTIFUNZIONALE (6H). CATALISI ACIDO-BASE MEDIATA DA COMPOSTI INORGANICI ETEROGENEI: ARGILLE E ZEOLITI; ETEROPOLIACIDI; POLIMERI ORGANICI E MATERIALI POROSI INORGANICI FUNZIONALIZZATI; IDROTALCITI. PROCESSI INDUSTRIALI CHE IMPIEGANO CATALIZZATORI ACIDO – BASE ETEROGENEI (FRIEDEL CRAFT; ESTERIFICAZIONE; CONDENSAZIONE ALDOLICA; RIARRANGIAMENTI STRUTTURALI). I CATALIZZATORI ETEROGENEI MULTIFUNZIONALI.(6H) IDROGENAZIONE E IDROGENOLISI MEDIATA DA COMPOSTI METALLICI E NANOPARTICELLE METALLICHE. LA REAZIONE DI IDROGENAZIONE OMOGENEA ED ETEROGENEA A CONFRONTO. IDROGENAZIONE ASIMMETRICA. CHEMOSELETTIVITÀ DELLA REAZIONE DI IDROGENAZIONE. I CATALIZZATORI DEL GRUPPO DEL PLATINO. (6H) IDROGENO DA FONTI RINNOVABILI. LA REAZIONE DI SPLITTING DELL’ACQUA E I FOTO -CATALIZZATORI. I RIDUCENTI ALTERNATIVI AL DIIDROGENO: ACIDO FORMICO; SILANI; IDRURI METALLICI; TRANSFER HYDROGENATION. (6H) I PROCESSI INDUSTRIALI DI IDROFORMILAZIONE, CARBONILAZIONE E OSSIDAZIONE DELLE OLEFINE.(4H) SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI NANOPARTICELLE METALLICHE. OSSIDAZIONE AEROBICA CATALIZZATA DA NANOPARTICELLE DI ORO (OSSIDAZIONE DEGLI ALCANI, ALCHENI, ALCOLI E POLIOLI BIODERIVATI). LA REAZIONE DI IDROAMMINAZIONE. (4H) PARTE 2 VALORIZZAZIONE SINTETICA DEL BIOSSIDO DI CARBONIO COME C1 BUILDING BLOCK: RIDUZIONE A METANOLO, FORMALDEIDE, ACIDO FORMICO E SUOI DERIVATI. (6H) SINTESI DI CARBONATI ALCHILICI CICLICI E POLICARBONATI ALIFATICI MEDIANTE REAZIONE DI ACCOPPIAMENTO DI CO2 CON EPOSSIDI. (6H) REAZIONI METALLO-CATALIZZATE DI CO2 CON ALCHENI, ALCHINI E BUTADIENE. SINTESI DELL’ACIDO ACRILICO E DERIVATI. (6H) POLIMERIZZAZIONE STEREOSPECIFICA ED OLIGOMERIZZAZIONE DELLE OLEFINE CATALIZZATA DA COMPOSTI SOLUBILI DEI METALLI DI TRANSIZIONE. (12 H) METATESI DELLE OLEFINE (4 H) POLIMERIZZAZIONE MEDIANTE APERTURA DI ANELLO (ROP) DI ESTERI CICLICI DA FONTI RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI POLIESTERI ALIFATICI. COPOLIMERIZZAZIONE MEDIANTE APERTURA DI ANELLO (ROCOP) DI EPOSSIDI CON ANIDRIDI ORGANICHE. (8 H). OSSIDAZIONE CON H2O2 CATALIZZATA DA COMPLESSI BIOMIMETICI DI FERRO (2H). OSSIDAZIONE SOSTENIBILE DELLO XILENE AD ACIDO TEREFTALICO. (4H)

Contenuti

PARTE 1. I PRINCIPI DELLA GREEN CHEMISTRY. CRITERI DI SOSTENIBILITÀ PER UNA REAZIONE CHIMICA O UN PROCESSO INDUSTRIALE (ATOM ECONOMY; FATTORE E; CARBON FOOTPRINT; LCA). (4H)
CATALISI IN SOLVENTI SOSTENIBILI: I SOLVENTI BIODERIVATI; I LIQUIDI IONICI; LE MISCELE EUTETTICHE (DES); I SISTEMI BIFASICI. (4H)
USO SOSTENIBILE DELL’ENERGIA: LE MICROONDE IN CATALISI. (2H)
LA BIORAFFINERIA E LE NUOVE MOLECOLE PIATTAFORMA. BIOETANOLO E SUO UTILIZZO SINTETICO. I COMPOSTI FURANICI. IL GLICEROLO. SINTESI DROP-IN DELLE OLEFINE. (4H)
PROCESSI CATALITICI E REAZIONI ELEMENTARI: SOSTITUZIONE NUCLEOFILA; INSERZIONE – ELIMINAZIONE; SOMMA OSSIDATIVA-ELIMINAZIONE RIDUTTIVA. REATTIVITÀ DEL LEGAME METALLO – CARBONIO. FATTORI DETERMINANTI LA CHEMOSELETTIVITÀ E STEREOSELETTIVITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE. REAZIONI TANDEM E A CASCATA. CATALISI MULTIFUNZIONALE (6H).
CATALISI ACIDO-BASE MEDIATA DA COMPOSTI INORGANICI ETEROGENEI: ARGILLE E ZEOLITI; ETEROPOLIACIDI; POLIMERI ORGANICI E MATERIALI POROSI INORGANICI FUNZIONALIZZATI; IDROTALCITI. PROCESSI INDUSTRIALI CHE IMPIEGANO CATALIZZATORI ACIDO – BASE ETEROGENEI (FRIEDEL CRAFT; ESTERIFICAZIONE; CONDENSAZIONE ALDOLICA; RIARRANGIAMENTI STRUTTURALI). I CATALIZZATORI ETEROGENEI MULTIFUNZIONALI.(6H)
IDROGENAZIONE E IDROGENOLISI MEDIATA DA COMPOSTI METALLICI E NANOPARTICELLE METALLICHE. LA REAZIONE DI IDROGENAZIONE OMOGENEA ED ETEROGENEA A CONFRONTO. IDROGENAZIONE ASIMMETRICA. CHEMOSELETTIVITÀ DELLA REAZIONE DI IDROGENAZIONE. I CATALIZZATORI DEL GRUPPO DEL PLATINO. (6H)
IDROGENO DA FONTI RINNOVABILI. LA REAZIONE DI SPLITTING DELL’ACQUA E I FOTO -CATALIZZATORI. I RIDUCENTI ALTERNATIVI AL DIIDROGENO: ACIDO FORMICO; SILANI; IDRURI METALLICI; TRANSFER HYDROGENATION. (6H)
I PROCESSI INDUSTRIALI DI IDROFORMILAZIONE, CARBONILAZIONE E OSSIDAZIONE DELLE OLEFINE.(4H)
SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI NANOPARTICELLE METALLICHE. OSSIDAZIONE AEROBICA CATALIZZATA DA NANOPARTICELLE DI ORO (OSSIDAZIONE DEGLI ALCANI, ALCHENI, ALCOLI E POLIOLI BIODERIVATI). LA REAZIONE DI IDROAMMINAZIONE. (4H)

PARTE 2
VALORIZZAZIONE SINTETICA DEL BIOSSIDO DI CARBONIO COME C1 BUILDING BLOCK: RIDUZIONE A METANOLO, FORMALDEIDE, ACIDO FORMICO E SUOI DERIVATI. (6H)
SINTESI DI CARBONATI ALCHILICI CICLICI E POLICARBONATI ALIFATICI MEDIANTE REAZIONE DI ACCOPPIAMENTO DI CO2 CON EPOSSIDI. (6H)
REAZIONI METALLO-CATALIZZATE DI CO2 CON ALCHENI, ALCHINI E BUTADIENE. SINTESI DELL’ACIDO ACRILICO E DERIVATI. (6H)
POLIMERIZZAZIONE STEREOSPECIFICA ED OLIGOMERIZZAZIONE DELLE OLEFINE CATALIZZATA DA COMPOSTI SOLUBILI DEI METALLI DI TRANSIZIONE. (12 H)
METATESI DELLE OLEFINE (4 H)
POLIMERIZZAZIONE MEDIANTE APERTURA DI ANELLO (ROP) DI ESTERI CICLICI DA FONTI RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI POLIESTERI ALIFATICI. COPOLIMERIZZAZIONE MEDIANTE APERTURA DI ANELLO (ROCOP) DI EPOSSIDI CON ANIDRIDI ORGANICHE. (8 H).
OSSIDAZIONE CON H2O2 CATALIZZATA DA COMPLESSI BIOMIMETICI DI FERRO (2H). OSSIDAZIONE SOSTENIBILE DELLO XILENE AD ACIDO TEREFTALICO. (4H)

	Metodi Didattici
	IL CORSO È EROGATO IN AULA IN DUE SEGMENTI O PARTI, PER UN COMPLESSIVO MONTE DI 92 ORE DI LEZIONI FRONTALI COADIUVATE DA 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 (FACOLTATIVE) AL TERMINE DI OGNI SEGMENTO CHE, OVE SUPERATE POSITIVAMENTE, ESONERANO DALL'ESAME FINALE. L'ESAME FINALE CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA COSTITUITA DA CINQUE QUESITI (DOMANDE APERTE) INERENTI GLI ARGOMENTI TRATTATI A CUI RISPONDERE IN DUE ORE: LA PROVA SI RITIENE SUPERATA NEL CASO IN CUI ALMENO TRE DEI QUESITI SIANO TRATTATI IN MODO ESAURIENTE. IN CASO DI INSUFFICIENZA, LO STUDENTE PUO' ESSERE INVITATO A SOTENERE UN ESAME ORALE INTEGRATIVO.

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 (FACOLTATIVE) AL TERMINE DI OGNI SEGMENTO CHE, OVE SUPERATE POSITIVAMENTE, ESONERANO DALL'ESAME FINALE. L'ESAME FINALE CONSISTE IN UNA PROVA SCRITTA COSTITUITA DA CINQUE QUESITI (DOMANDE APERTE) INERENTI GLI ARGOMENTI TRATTATI A CUI RISPONDERE IN DUE ORE: LA PROVA SI RITIENE SUPERATA NEL CASO IN CUI ALMENO TRE DEI QUESITI SIANO TRATTATI IN MODO ESAURIENTE. IN CASO DI INSUFFICIENZA, LO STUDENTE PUO' ESSERE INVITATO A SOTENERE UN ESAME ORALE INTEGRATIVO.

	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: 2024-11-18]

Carmine CAPACCHIONE | CATALISI SOSTENIBILE