ANALISI DEI MEDICINALI Prof.ssa Federica Vacondio FINALITA'

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1 ANALISI DEI MEDICINALI Prof.ssa Federica Vacondio Il corso, articolato in lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche, si prefigge di fornire allo studente le opportune nozioni nel campo dell analisi qualitativa di sostanze inorganiche e dell analisi quantitativa di composti di interesse farmaceutico. Norme di sicurezza ed elementi di primo soccorso in un laboratorio chimico. Introduzione all'analisi Qualitativa Inorganica Tecniche ed operazioni di base: solubilizzazione e diluizione; precipitazione, filtrazione e centrifugazione. Analisi per via secca: esame di una sostanza alla combustione, saggio alla fiamma Analisi per via umida: i gruppi analitici dei cationi, ricerca degli anioni, residuo insolubile negli acidi. Metodiche di riconoscimento di farmaci inorganici secondo la Farmacopea Ufficiale. Introduzione all Analisi Quantitativa farmaceutica. Attrezzatura e strumentazione di laboratorio: vetreria graduata e tarata, la bilancia analitica. Generalità sui metodi analitici. Procedimento analitico. Espressione dei risultati analitici e trattamento dei dati: accuratezza e precisione. Tipi di errore. Determinazione dell'esattezza e della riproducibilità di un metodo analitico. Elementi di statistica. Rette di taratura. Cifre significative. Analisi gravimetrica e volumetrica. Acidimetria ed alcalimetria. Complessometria e chelometria. Titolazioni di ossido-riduzione. Titolazioni in solventi non acquosi. Principi di analisi potenziometrica: Titolazioni potenziometriche. Strumentazione. Tipi di elettrodi. Determinazione di proprietà chimico-fisiche in sostanze di interesse farmaceutico. Il coefficiente di ripartizione e di distribuzione in n-ottanolo-acqua e altri sistemi di solventi. Determinazione delle costanti di ionizzazione di acidi e basi. L esame consisterà in una prova pratica ed in una prova orale. Saranno inoltre tenute in considerazione le esercitazioni pratiche svolte durante il corso. HOGNESS T.R., JOHNSON W.C., ARMSTRONG A., "Analisi Qualitativa ed Equilibrio Chimico", Piccin Ed. CLIFFORD A.F., "La Chimica Inorganica dell Analisi Qualitativa", Piccin Ed. HARRIS D.C., "Chimica Analitica Quantitativa", Zanichelli Ed. BARBETTI P., QUAGLIA M.G., L analisi quantitativa in chimica farmaceutica e tossicologica inorganica, Galeno Ed.

2 METODI FISICI IN CHIMICA ORGANICA Prof. Giovanni Casiraghi Scopo del corso è quello di fornire le basi per l identificazione strutturale di composti organici di media complessità attraverso l utilizzo delle moderne metodiche di analisi spettroscopica. Il corso si avvale di un testo fondamentale in lingua italiana che offre allo studente un valido ausilio sia per la parte teorica, sia per la parte esercitativa. Il corso ha come obiettivo principale quello di fornire allo studente delle linee guida generali per l identificazione spettroscopica di composti organici. Enfasi particolare viene data agli aspetti pratici della problematica, mentre più ristretta è la trattazione delle basi teoriche delle varie spettroscopie. Il corso indaga i temi della spettrometria di massa, della spettrometria infrarossa e, soprattutto, della spettrometria di risonanza magnetica nucleare 1 H e 13 C con esperimenti mono- e bidimensionali. Per ogni capitolo viene illustrata la strumentazione, la base teorica sottesa all esperimento e gli aspetti analitici ed identificativi. Opportuni esercizi guidano lo studente nell utilizzo delle varie tecniche permettendo, attraverso un analisi combinata, l identificazione della struttura molecolare di composti organici semplici e complessi nei loro aspetti configurazionali, conformazionali e stereochimici. L esame finale (prova scritta e colloquio orale) verterà su tutti gli argomenti del programma. Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso, e di essere in grado di utilizzare, i concetti fondamentali di ogni argomento. R. M. SILVERSTEIN, F. WEBSTER, "Identificazione Spettroscopica di Composti Organici", Casa Editrice Ambrosiana, Milano.

3 CHIMICA FISICA Prof.ssa Emilia Fisicaro E obiettivo del corso di Chimica Fisica stabilire e sviluppare i principi atti a spiegare ed a interpretare le reazioni e le trasformazioni chimiche, tramite l impiego di "modelli", peculiarità della Chimica Fisica. Lo studente dovrà acquisire nozioni fondamentali e rigorose di termodinamica classica, statistica e di nonequilibrio, di quantomeccanica, spettroscopia e cinetica con particolare riferimento allo studio e all interpretazione dei processi biologici e biochimici e le basi teoriche di chimica computazionale. 1. Termodinamica applicata a sistemi chimici e biologici Principi della termodinamica. Variabili e funzioni di stato. Funzioni ausiliarie. Dipendenza delle grandezze termodinamiche da pressione e temperatura. Alcuni esempi numerici. Significati sperimentali e molecolari della termodinamica. Concetti introduttivi di termodinamica statistica. Funzione di partizione molecolare. Relazioni di Maxwell. Termochimica. Calorimetria. 2. Equilibri di fase nelle sostanze pure Diagrammi di fase. Equazione di Clapeyron e di Clausius-Clapeyron. Calorimetria differenziale a scansione. Liquefazione dei gas e fenomeni critici. Equazione degli stati corrispondenti. Regola delle fasi. 3. Proprietà termodinamiche delle soluzioni e loro applicazioni Sistemi aperti e quantità molari parziali. Soluzioni ideali e soluzioni reali. Legge di Raoult e legge di Henry. Soluzioni regolari. Funzioni eccesso. Equilibrio fra le fasi nei sistemi binari. Distillazione frazionata. Azeotropo, eutettico, lacuna di miscibilità, formazione di composti. Diagrammi di stato composti. Il potenziale chimico del solvente. Proprietà colligative. Soluzioni di macromolecole.interpretazione statistica molecolare della denaturazione di una proteina. Equilibri di membrana: equilibrio di dialisi ed effetto Donnan. Pressione osmotica nelle soluzioni di macromolecole. Determinazione del peso molecolare. Fenomeni di trasporto: trasporto attivo e passivo. 4. Equilibrio in una reazione chimica Condizioni di equilibrio in una reazione chimica. Energia libera e costante di equilibrio. Attività e forza ionica. Termodinamica statistica applicata all'interpretazione degli equilibri in soluzione. La funzione n di Bjerrum. Diagrammi di distribuzione. Curve di binding. La cooperatività. 5. Elettrochimica Potenziali normali. Celle elettrochimiche. Elettrodi. Equazione di Nernst. Il potenziometro. Pile di concentrazione. Lo stimolo nervoso. 6. Bioenergetica Processi passivi e processi attivi. Pompe ioniche e sorgenti di energia. Reazioni endoergoniche. Trasmissione dell'energia. Reazioni accoppiate. Composti ad alta energia. Scala dei potenziali di trasferimento. 7. Termodinamica di non-equilibrio e fenomeni di trasporto Forze e flussi. Equazioni fenomenologiche. Teorema di Curie. Teorema di Prigogine. Legge di Onsager. La funzione dissipazione. Concetto di stato stazionario. Mobilità degli ioni in soluzione. Elettroforesi. La diffusione e le sue leggi. Sedimentazione. Reologia. 8. Forze intermolecolari: modelli interpretativi ed energie potenziali Legami di Van der Waals. Dipoli permanenti e indotti. Energia potenziale. Distanza di legame. Legame di idrogeno. Manifestazioni macroscopiche delle forze di coesione. Interazioni idrofobiche. Coefficiente di ripartizione. 9. Sistemi colloidali, interfasi e biopolimeri Classificazione. Forze intermolecolari nei sistemi colloidali. Teoria DLVO. Interfasi solido-gas, liquido-gas, liquido-liquido, solido-liquido. Tensione superficiale e sua determinazione. Lavoro di adesione e di

4 coesione. I tensioattivi: struttura e classificazione. Sistemi micellari in fase acquosa. Microemulsioni. Emulsioni. Cristalli liquidi. Films di Langmuir-Blodgett. Membrane biologiche e artificiali. 10. Quantomeccanica Il fallimento della meccanica classica. La quantizzazione dell energia. La rodopsina ed il meccanismo della visione; dualismo onda-corpuscolo. Assunzioni di base della quantomeccanica. La funzione d onda. Gli operatori. L equazione di Schrodinger. Risoluzione di un problema quantomeccanico: la particella in una scatola. L oscillatore armonico e le molecole biatomiche. Il rotatore rigido. Gli atomi e le molecole. 11. Spettroscopia Modello generale dei moti oscillatori. Generalità sulla radiazione. Onda longitudinale e onda trasversa. Polarizzazione. Composizione di onde. Interazione fra un'onda e un oggetto illuminato: assorbimento, emissione, scattering. Limite di Lorentz: assorbimento e dispersione. Limite di Rayleigh e limite di Thomson: scattering. Indice di rifrazione. Lo spettro elettromagnetico. Livelli energetici e fotoni. Effetto dell intorno: la visione a colori. Scala dei tempi e velocità delle transizioni spettroscopiche. Momento dipolare indotto. Interpretazione classica e quantistica. Spettroscopia ultravioletta. Spettri infrarossi e Raman. Dicroismo circolare e dispersione ottica rotatoria. Il laser. 12. Cinetica La velocità delle reazioni ed i fattori che la influenzano. Reazioni del I e del II ordine. Stechiometria, ordine di una reazione e sua molecolarità. Equazione di Arrhenius. Catalisi. Cinetica enzimatica. Durante il corso sono previste 3 prove scritte, a scadenza mensile, il cui esito positivo comporta il superamento dell esame. In alternativa, l esame è scritto, con possibilità di verifica orale. P. W. Atkins, Physical Chemistry, last edition, Oxford University Press, Oxford. A.G. Marshall, Biophysical Chemistry, Wiley & sons, New York, 1978 P. W. Atkins, R.S. Friedman, Meccanica Quantistica Molecolare, Zanichelli, Bologna, 2000 K.E. Van Holde, Physical Biochemistry, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1971 Laidler, Meiser, Chimica Fisica, Editoriale Grasso, Bologna, 1999

5 LABORATORIO DI INFORMATICA Prof. Gianluigi Vaona Lo scopo del corso è quello di dare i concetti base dell'hardware e fornire adeguate conoscenze dei programmi applicativi maggiormente utilizzati. Architettura di un sistema di elaborazione dati. Codifica ed organizzazione dei dati. Elementi di Hardware: unità centrale, memoria centrale, memorie di massa, unità periferiche di I/0. Elementi di Software: principali sistemi operativi e loro caratteristiche. Interfacce grafiche e a carattere. Cenni ai principali programmi applicativi e loro utilizzo. Le reti di trasmissione dati. Posta elettronica. Utilizzo di Internet. MODALITA' DI VERIFICA Il corso prevede un test finale relativo agli argomenti trattati che verrà eseguito direttamente sul computer. D.P.CURTIN:Informatica di Base, II Ed., McGraw-Hill, Milano, 2002 ECDL - La Guida McGraw-Hill alla patente Europea del Computer - McGraw-Hill, Milano, 2002