Scheda ECTS – SUA Descrizone delle singole attività formative (Quadro B1 e sotto quadri) ECTS (in Italiano) Corso di Laurea dell’Insegnamento Chimica e Tecnologia Farmaceutiche (magistrale) ECTS (in Inglese) Degree Course : Pharmaceutical Chemistry and Technology (2nd cycle) Classe di Laurea: LM-13 SSD (Settore scientifico disciplinare): CHIM/06 – Chimica Organica Dipartimento competente: Dipartimento di Farmacia e Scienze della Salute e della Nutrizione Nome del/dei docente/i: Dott.ssa Maria Luisa Di Gioia Riferimenti del docente (e-mail, ecc.): Dip.to di Farmacia e Scienze della Nutrizione e della Salute Edificio polifunzionale I-87036 Arcavacata di Rende (CS) – Italia Tel. (studio) : +39 0984 493095 (Lab): +39 0984 493264 e-mail: [email protected] Orario di ricevimento: Martedì dalle ore 15:30 alle 17:30 presso lo studio del Docente Eventuali altri docenti coinvolti: nessuno Titolo dell'unità formativa: Chimica delle Sostanze Organiche e Laboratorio Codice dell'unità formativa: 27005028 Tipo di unità formativa (di base o caratterizzante, affine, a scelta, altro): caratterizzante Degree Class: LM-13 Scientific disciplinary Sector: CHIM/06 – Organic Chemistry Department: Department of Pharmacy and Nutritional and Health Sciences Name of the Teacher: Dott.ssa Maria Luisa Di Gioia Contact details on the teacher (e-mail, etc.): Department of Pharmacy and Nutritional and Health Sciences Building “Polifunzionale” I-87036 Arcavacata di Rende (CS)- Italy Phone (office): +39 0984 493095 (Lab): +39 0984 493264 e-mail: [email protected] Meeting schedule for students: Tuesday, 3.30-5.30 p.m., in the Teacher Office any other teachers involved: None Title of the Teaching Unit: Chemistry of Natural Organic Compounds and Laboratory Code of the Teaching Unit: 27005028 Type of teaching Unit: Advanced Propedeuticità: Chimica generale ed inorganica, chimica analitica, chimica organica I, chimica organica II, Livello dell'unità formativa (es. I, II, o III ciclo; ove pertinente, livello intermedio): Required background: General and inorganic chemistry, analytical chemistry, organic chemistry Level of the Teaching Unit: Anno di studio/corso (ove pertinente): Quarto anno Anno/Semestre/Trimestre ove l'unità formativa viene erogata: A.A. 2014/2015, primo semestre Year of study: Fourth year Year, Semester, trimester in which the teaching unit is provided Academic Year 2014-2015, first semester Periodo: dal- al: 29/09/2014 al 30/01/2015 Ore di lezioni frontali: 24 Ore studio individuali: 52 Ore di laboratorio (ove pertinente): 36 Numero di crediti formativi CFU/ECTS erogati: 6 Period: from 29/09/2014 to 30/01/2015 Hours of lectures: 24 Hours of individual study: 52 Laboratory hours (where applicable): 36 Number of Credits CFU/ECTS awarded: 6 Lingua di insegnamento: italiano. Supporto inglese per gli studenti Erasmus Teaching language: Italian. English support for Erasmus students. Organizzazione della didattica (lezioni, esercitazioni, laboratorio, ecc.): Ciclo di lezioni e attività di laboratorio Organization of teaching (lectures, tutorials, laboratory, etc.): Cycle of lectures and laboratory activities Modalità di frequenza (obbligatoria, facoltativa): obbligatoria Frequency mode (compulsory, optional): Compulsory Modalità di erogazione (frontale, a distanza, mista): frontale Mode of delivery (front, at a distance, mixed): Front Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc): gli studenti sosterranno al termine del corso: a) una prova di laboratorio basata sulla sintesi di molecole organiche. Metodi di valutazione (Prova scritta, orale, ecc): The final examination is divided in two different parts: (a) a laboratory test based on the synthesis of organic molecules. b) una prova orale finalizzata sulla conoscenza delle principali tecniche per la sintesi di peptidi e peptidomimetici si in soluzione che in fase solida. b) an oral examination based on the knowledge of the main techniques for the synthesis of peptides and peptidomimetics both in solution and on solid phase . Obiettivi formativi dell’Unità formativa (risultati d'apprendimento previsti e competenze da acquisire): Il corso si propone innanzitutto di far comprendere allo studente le metodologie sintetiche che sono alla base della chimica dei peptidi. Successivamente saranno acquisite informazioni sulla tossicità, infiammabilità e pericolosità dei composti organici, nonché abilità nella loro manipolazione. Saranno, inoltre, acquisite competenze pratiche sull’uso di apparecchiature di comune utilizzo nel laboratorio di chimica organica: apparecchiature per fare il vuoto, per condurre reazioni organiche, per riscaldare e dell’evaporatore rotante. Al termine del corso gli studenti saranno in grado di separare miscele incognite di composti organici nonché di condurre una reazione per la preparazione di composti organici di interesse biologico e farmaceutico. Gli studenti saranno in grado di sintetizzare amminoacidi e peptidi protetti sulle diverse funzionalità. Learning outcomes: Peptide synthesis will be the first important target of the course. In the second part of the course the student will acquire information on the toxicity, flammability and hazardous organic compounds, as well as skill in their manipulation. Students will also acquire practical skills on the use of equipment commonly used in the laboratory of organic chemistry such as equipment for vacuum, to conduct organic reactions, to heat and the rotary evaporator. At the end of the course, students will be able to separate mixtures of unknown organic compounds as well as to conduct a reaction for the preparation of organic compounds of biological and pharmaceutical interest. Furthermore, students will be able to synthesize protected amino acids and peptides. The subsequent focus of this course is understanding and using processes by which peptides are obtained, in order to design new bioactive peptides. Prerequisiti e co-requisiti: Prerequisities/Co-requsities: Conoscenza di base dei fondamenti di chimica generale ed inorganica, chimica Basic knowledge of the fundamentals of general and inorganic organica. chemistry, organic chemistry. Unità formative opzionali consigliate: Other optional Teaching Units: nessuna None Contenuti del corso/programma: Content of the Program/Course: Parte I: Part I: La chimica degli amminoacidi e degli oligopeptidi: Struttura, proprietà e stereochimica degli -amminoacidi; Proprietà acido-basiche degli amminoacidi; Sintesi di -amminoacidi; Gruppi protettori derivati da alcoli; meccanismi di deprotezione; formazione di carbocationi; preparazione di derivati; gruppi protettori fotolabili. - Amminoacidi: ionizzazione e pKa; The chemistry of amino acids and oligopeptides: Structure, properties and stereochemistry of α-amino acids, acid-base properties of amino acids; Synthesis of α-amino acids; Protection/Deprotection - protecting groups; mechanisms of deprotection; carbocation formation; preparation of derivatives; protezione temporanea, ortogonalità. Formazione del legame peptidico; formazione di ossazoloni; i carbammati come protettori. Strategie per evitare lépimerizzazione. Metodi di attivazione e di coupling - Forme attivate: per amminoacidi N-protetti; per segmenti peptidici N-protetti. Sintesi peptidica in fase solida (SPPS) - Concetti fondamentali. Sistemi ortogonali; supporti polimerici; fissaggio del primo residuo; i linkers. Confronto fra metodologia t-Boc e metodologia Fmoc; metodi di coupling. Isomerizzazione durante la SPPS: eliminazione dellépimerizzazione; sintesi di peptidi ciclici. Reattività delle catene laterali, - Fattori che influenzano la reattività e la stabilità; strategie per la minima e la massima protezione; singoli gruppi funzionali. Láspartimide: sua formazione e sua soppressione; Formazione della diossopiperazina. Parte II : Norme di comportamento e sicurezza in laboratorio. Rischio di tipo fisico e chimico. Tossicità, infiammabilità, altre proprietà pericolose di composti organici. Corretta manipolazione di reagenti organici, smaltimento dei residui; Pericoli dei solventi utilizzati nel laboratorio di chimica organica;dispositivi di sicurezza e protezione; procedure di primo soccorso. Attrezzatura di uso comune nel laboratorio di chimica organica. Vetreria, riscaldamento, sistemi di filtrazione, agitazione, pompe da vuoto, evaporatori rotanti, assemblaggio di apparecchiature. Estrazione con solventi: solubilità delle sostanze organiche e coefficiente di ripartizione. Estrazione liquido-liquido. Separazione di miscele di sostanze organiche per estrazione. Estrazione con imbuto separatore. Emulsioni. Agenti essiccanti. Cromatografia. Teoria. Metodi cromatografici. Fasi stazionarie. Fasi mobili e serie eliotropica. Cromatografia su strato sottile (TLC): tecnica di esecuzione e metodi di rilevazione. Cromatografia su colonna. Cristallizzazione. Principi teorici. Scelta del solvente. Tecnica di cristallizzazione. Recupero dei cristalli: filtrazione sotto vuoto. Essiccamento photolabile protecting groups. Principles of Peptide Synthesis - Amino acids: ionization and pKa's; temporary protection, orthogonality. Peptide-bond formation; oxazolone formation; urethane-type protectors. Strategies to avoid epimerisation. Coupling Methods/Activation - Activated forms: for N-protected amino acids; for protected peptide segments. Solid Phase Peptide Synthesis - Fundamentals; orthogonal systems; polymeric supports; loading of first residue; sensitized/stabilized linkers; Boc vs. Fmoc-chemistry; coupling methods. Isomerization during SPPS; suppression of epimerization; preparation of cyclic peptides. Side-Chain Reactivity, Protection, and Side Reactions - Factors affecting reactivity and stability; minimum/maximum protection strategies; individual functional groups; aspartimide formation and suppression; dioxopiperazine formation; Part II: Physical and chemical risks. Toxicity, flammability, other hazardous properties of organic compounds. Proper handling of organic reagents, waste disposal, hazards of the solvents used in the organic chemistry lab, safety and protection, first aid procedures. Equipment commonly used in the organic chemistry lab. Glassware, heating, filtration systems, agitation, vacuum pumps, rotary evaporators, assembly of equipment. Solvent extraction: solubility of organic substances and partition coefficient. Liquid-liquid extraction. Separation of mixtures of organic substances by extraction. Extraction using a separating funnel. Emulsions. Drying agents. Chromatography. Theory. Chromatographic methods. Stationary phases. Mobile phases and heliotropic series. Thin layer chromatography (TLC): execution technique and detection dei cristalli. Parte integrante del corso sono le esercitazioni in cui alcune metodologie sintetiche saranno applicate alla preparazione di alcuni aminoacidi o peptidi trattati durante le lezioni. Letture consigliate o richieste: methods. Column chromatography. Crystallization. Theoretical principles. Choice of solvent. Technique of crystallization. Recovery of crystals: vacuum filtration. Drying the crystals. An integral part of the course are exercises in which some synthetic methodologies will be applied to the preparation of some amino acids or peptides presented in the lectures. Suggested texts: Peter G. M. Wuts, Theodora W. Greene Greene's Protective Groups in Organic Synthesis, 4th Edition - Wiley V. Santagada - G. Caliendo "Peptidi e Peptidomimetici"-Ed. Piccin Peter G. M. Wuts, Theodora W. Greene Greene's Protective Groups in Organic Synthesis, 4th Edition - Wiley V. Santagada - G. Caliendo "Peptidi e Peptidomimetici"-Ed. Piccin M. D’Ischia , La Chimica Organica in Laboratorio, Piccin (2002) R. M. Roberts, J.C. Gilbert, S.F. Martin, Chimica Organica Sperimentale, Zanichelli (1999) Attività di apprendimento previste e metodologie didattiche: Le lezioni saranno articolate da una sessione teorica con lezioni frontali alla lavagna ed approfondimenti con presentazioni video proiettate. In una seconda parte saranno effettuate esercitazioni in laboratorio .E’ fondamentale prendere appunti. Metodi e criteri di accertamento del profitto: svolgimento di una prova di laboratorio basata sulla preparazione di un composto organico e svolgimento di una prova orale al termine del corso M. D’Ischia , La Chimica Organica in Laboratorio, Piccin (2002) R. M. Roberts, J.C. Gilbert, S.F. Martin, Chimica Organica Sperimentale, Zanichelli (1999) Planned learning activities and teaching methods: lessons will be based on a theoretical session with lectures on the board and in-depth presentations with video projected. In a second part laboratory exercises will be performed. It 'important to take notes. Methods and assessment criteria: performance of a laboratory test based on the preparation of an organic compound and conducting an oral test at the end of the course Tirocini/o: nessuno Internships/placements: None