Corsi di studio in
Farmacia - Chimica e tecnologia farmaceutiche

Il corso si propone di insegnare, sia dal punto di vista teorico che pratico, le strategie sintetiche classiche e avanzate insieme alle tecniche analitiche e spettroscopiche necessarie per la progettazione, l'ottenimento e la caratterizzazione chimico-fisica di farmaci noti nonché di nuovi composti biologicamente attivi. Verranno trattate tecniche di sintesi sostenibili condotte nel rispetto dei principi della Green chemistry. 

Al termine del corso gli studenti saranno in grado di discutere le moderne basi razionali di progettazione di nuovi farmaci. Sapranno ottenere in laboratorio un composto organico di interesse farmaceutico. Saranno in grado di interpretare i risultati delle analisi chimiche necessarie per confermarne la struttura e la purezza.

Le modalità di insegnamento prevederanno 32 ore di lezioni frontali e 48 ore di laboratorio.

Lezioni Frontali

Le lezioni saranno trasmesse in streaming tramite la piattaforma webex, secondo l'orario delle lezioni.

Gli studenti potranno fruire delle registrazioni in differita, che saranno disponibili liberamente su moodle appena possibile.

Qualora le circostanze lo permettano, alcune lezioni si svolgeranno in aula e saranno trasmesse in streaming per gli studenti che non possono raggiungere la sede.

Esercitazioni

Qualora sia possibile, le esercitazioni si svolgeranno in aula a piccoli gruppi. In alternativa si utilizzerà la piattaforma moodle per rendere disponibili esercizi che saranno poi corretti in diretta webex.

Laboratori

Le esercitazioni di laboratorio si svolgeranno in presenza a piccoli gruppi.

Gli studenti fuori sede concorderanno con i docenti dei laboratori del semestre i turni più agevoli per i loro spostamenti e si favorirà il minor numero possibile di trasferte.

L’esame si divide in una relazione e in una discussione orale.

1. Relazione

Verrà consegnata allo studente, il giorno dell’appello ufficiale, la struttura di un farmaco o di un potenziale farmaco.

Lo studente dovrà risalire, usando tutti gli strumenti a sua disposizione compresi quelli forniti dalla Biblioteca Icilio Guareschi e dall’Ateneo, ad una fonte originale che riporta le ricette dello schema sintetico della molecola stessa.

Quindi, lavorando per quattro interi giorni, dovrà preparare una presentazione che riporti ed illustri per ogni passaggio:

1) Schema di reazione

2) Caratteristiche dei reagenti e solventi necessari (fonte, tossicità, grado di purezza, tipo di prelievo e misura).

3) Tabella dei reagenti con PM, Bp, densità, quantità (peso o volume), moli, rapporti molari.

4) Tipo di apparecchiatura da usare (descrizione con disegno, montaggio, pericolosità, speciali provvedimenti da attuare, accorgimenti richiesti).

5) Dettagliata descrizione del procedimento fino all’isolamento del prodotto (flusso di purificazione) e alla sua caratterizzazione chimico-fisica. 

6) Riferimenti delle fonti bibliografiche che supportano le affermazioni riportate nella relazione.

2. Colloquio orale

Lo studente presenterà in dieci minuti il lavoro svolto descrivendo la ricerca bibliografica che ha portato all’ottenimento delle fonti utilizzate illustrando ogni passaggio della presentazione. Successivamente la commissione discuterà con lui alcuni passaggi peculiari di questa presentazione e poi lo interrogherà sugli argomenti del programma delle lezioni frontali e sulle sintesi effettuate in laboratorio.

Il giudizio verrà formulato in base alla capacità del candidato di esporre la relazione nei tempi assegnati, in modo chiaro e con il supporto elettronico adeguato e corretto. Peso importante nella valutazione sarà dato alla capacità del candidato di argomentare le tecniche scelte nonché alla verifica delle conoscenze acquisite.

1)    Attrezzatura di un laboratorio di sintesi organica

2)    Tecniche di riscaldamento: Bunsen, Lampada Meker, Piastre riscaldanti con o senza termostato, Bagni, Mantelli riscaldanti, Phon, Stufe.

3)    Tecniche di raffreddamento: bagni refrigeranti, criostati, frigoriferi, apparecchi per condensazione di vapori.

4)    Tecniche di agitazione: agitatori meccanici, agitatori magnetici, sonicatori.

5)    Sistemi di produzione e misura del vuoto.  Pompe: a fluido motore, meccaniche, a condensazione, ad adsorbimento. Vacuometri: a misura diretta (manometro Bourdon, manometro a Hg), a misura indiretta: a resistenza, a termocoppia, a ionizzazione.

6)    Purificazione ed essiccamento dei solventi. Agenti essicanti. Distillazione in continuo. Sotto pressione per filtrazione su allumina ad opera di gas inerti. Essiccamento si solventi di uso comune.

7)    Purificazione, essiccamento e manipolazione di reagenti. Reagenti stabili non tossici. Reagenti stabili ma tossici o con odore sgradevole. Reagenti che si decompongono a contatto con l’umidità o l’aria. Reagenti che decompongono in modo esplosivo o piroforico a contatto con l’umidità o l’aria. Tecniche per anidrificare e purificare i reagenti (liquidi e solidi). Tecniche di manipolazione e misura reagenti in atm inerte. Stoccaggio e trasferimento di un liquido o di un solido in atm inerte.

8)    Gas: trasporto, immagazzinamento, prelievo, preparazione in laboratorio (H₂S, CO₂, HCl), misura.

9)    Conduzione della reazione.

10) Monitoraggio della reazione TLC, HPLC, GS, UV, NMR.

11) Procedure sintetiche particolari. Controllo di parametri fisici che possono influenzare la reazione: uso di equilibri sfavoriti (Dean Stark). Reazioni sotto pressione (idrogenazioni). Reazioni fotochimiche. Reazioni sensibili all’aria.

12) Spegnimento della reazione.

13) Elaborazione ed isolamento del prodotto grezzo (work up). Filtrazione. Estrazione (normale ed in continuo). Liofilizzazione.

14) Purificazione del prodotto: Cristallizzazione.

15) Purificazione del prodotto: Distillazione. Distillazione semplice a pressione atmosferica. Distillazione frazionata. Distillazione azeotropa. Distillazione a pressione ridotta. Distillazione in corrente di vapore.

16) Purificazione del prodotto: Tecniche cromatografiche a fini preparativi (flash cromatografia, MPLC, HPLC preparativo).

17) Caratterizzazione del composto grezzo attraverso le principali tecniche spettroscopiche e di analisi elementare

18) Procedure sintetiche in assenza di solvente o in acqua. 

19) Irraggiamento ad Ultrasuoni e microonde in protocolli sintetici in cui  i tempi di reazione e le rese sono ottimizzati in presenza di condizioni di reazione non convenzionali. 

20) Meccanochimica: sintesi in mulino planetario e vibrazionale. 

21) Utilizzo di catalizzatori di ultima generazione per sviluppo di protocolli sintetici a basso impatto ambientale. utilizzo di catalisi in omogeneo o in fase eterogenea.

22) La letteratura chimica e la ricerca bibliografica.

23) La registrazione dei dati di un esperimento.

Esercitazioni pratiche:

Sintesi e caratterizzazione chimico-analitica di una serie di farmaci e loro precursori (benzidrolo, benzoino, benzile, 5,5-difenilidantoina, p-nitroacetanilide, p-nitroanilina, adipato dietilico, ciclopentanoncarbossilato di etile, aspirina, estrazione della caffeine dal the, cicloesanone, modafinil e suoi precursori).

Testi consigliati:

1. I. Vogel. Chimica Organica Pratica. C. Ed. Ambrosiana, Milano.
2. J. Leonard, B. Lygo, G. Procter. Advanced practical organic chemistry. second edition Ed. Blackie Academic & Professional, London, 1995.
3. M. C. Pirrung, The Synthetic Organic Chemist’s Companion, Ed. Wiley, Hoboken,  2007.

 

Testi di consultazione:

1. Pavia, G. Lampman, G. Kriz Il Laboratorio di Chimica Organica, Ed. Italiana a cura di P. Grunanger, D. Pocar; Sorbona.
2. M. D’Ischia La Chimica Organica in Laboratorio, Piccin.
3. G. L. Patrick, Introduzione alla Chimica Farmaceutica, II edizione, EdiSES, Napoli (2010).
4. R. M. Silverstain, F. X. Webster, D. J. Kiemle, Identificazione spettroscopica di composti organici II edizione C. Ed. Ambrosiana, Milano,2006.
5. C. G. Wermuth, The Practice of Medicinal Chemistry, 3 edition, Academic Press (2008)