Sintesi e caratterizzazione di nuovi liquidi ionici derivati da carboidrati e loro impiego in sintesi organiche, inorganiche ed organometalliche.

Progetto: Research project

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Description

I liquidi ionici (ILs), definiti usualmente come sali con punto di fusione inferiore alla temperatura di ebollizione dell'acqua, trovano impiego come solventi, catalizzatori, solventi/catalizzatori in molte classi di reazioni della chimica organica, inorganica ed organometallica. Essi presentano vantaggi rispetto ai solventi tradizionali come l'avere una trascurabile tensione di vapore, bassa infiammabilità, stabilità termica e chimica; inoltre è possibile modulare le loro caratteristiche chimiche allo scopo di ottimizzare le suddette proprietà nei confronti di specifiche reazioni chimiche.
Gli ILs sono generalmente formati da cationi derivati principalmente da reazioni di quaternizzazione di derivati amminici (e.g. imidazolo, piridina, chinolina, ecc.) e da anioni poliatomici inorganici ed entrambe queste componenti contribuiscono alle proprietà chimico-fisiche dei sali ottenuti. In questo contesto, la sintesi della componente cationica degli ILs è spesso un passaggio fondamentale nella progettazione di ILs di caratteristiche specifiche.
I liquidi ionici sono stati ad oggi applicati come solventi o intermedi per la sintesi di carboidrati o, al contrario, i carboidrati trovano impiego anche come precursori di cationi per la sintesi di ILs. Di contro, la sintesi e l'impiego di liquidi ionici a base di carboidrati (CaBILs) è un campo ancora poco esplorato. Trattandosi di una classe molto versatile di composti, sia dal punto di vista strutturale che funzionale, i carboidrati e loro derivati appaiono quindi dei plausibili candidati come unità modulatrici delle proprietà chimico-fisiche degli ILs quando impiegati come agenti quaternizzanti.
I CaBILs così ottenuti si preparano ad essere testati come solventi o catalizzatori in reazioni organiche, inorganiche ed organometalliche.

Layman's description

La ricerca proposta, nell' ottica di ottenere solventi e/o catalizzatori a basso costo, si articola in due fasi principali:

i) Sintesi e caratterizzazione chimico-fisica di liquidi ionici, con particolare enfasi alla sintesi della componente cationica ottenuta dalla quaternizzazione di imidazolo-derivati con una serie di carboidrati. In questa prima fase ci si porrà l'obiettivo di studiare l'influenza dei carboidrati, impiegati come agenti quaternizzanti, sulle proprietà chimico fisiche dei ILs ottenuti. Per la componente anionica si farà uso di anioni standard quali lo ione triflato, il tetrafluoroborato, il tetracloroalluminato. Particolare attenzione verrà mostrata verso l'implementazione di protocolli di sintesi a basso costo e massima resa.


ii) I liquidi ionici a base di carboidrati (CaBILs) così ottenuti verrano testati come solventi e/o catalizzatori di sintesi verso reazioni organiche, inorganiche ed organometalliche, in funzione delle loro caratteristiche chimico-fische.

La ricerca sperimentale verrà affiancata da studi computazionali condotti tramite le metodologie della Dinamica Molecolare classica. Oltre alle simulazioni, utili per determinare le caratteristiche strutturali del liquido ionico in termini di funzioni di correlazione, data la natura originale dei sistemi studiati si prevede anche la necessità di costruire force field atomistici da unire ai già noti potenziali AMBER.
La sintesi dei Liquid Ionici (ILs) verrà effettuata inizialmente partendo da strutture mono e disaccaridiche semplici, come glucosio e lattosio. Verranno effettuate reazioni di protezione/deprotezione selettive, con protocolli standard, atte alla differenziazione delle funzioni ossigenate. Successivamente si procederà alla funzionalizzazione dell'ossidrile primario al C-6 con un opportuno frammento azotato: imidazolo nel caso dell'ottenimento di sali di imidazolidinio o ammine terziarie per ottenere sali di alchilammonio quaternari.
La caratterizzazione strutturale dei composti ottenuti, sia liquidi ionici che relativi complessi con metalli o unità organometalliche, verrà effettuata tramite spettroscopia NMR in soluzione mediante protocolli standard di indagine. Tramite spettroscopia NMR verranno inoltre studiate le dinamiche di riorentazione molecolare basandosi su misure dei tempi di rilassamento longitudinale. Le rispettive temperature di transizione solido-liquido, importanti per la definizione dell'intervallo di esistenza della fase liquida degli ILs, verrano misurate tramite di differential scanning calorimetry (DSC). Verrano inoltre determinate proprietà importanti per la caratterizzazione dei liquidi ionici, quali densità; viscosità, sia con viscosimetri convenzionali che a rotazione; polarità attraverso lo studio dello spostamento di picchi di assorbimento spettrofotometrici (effetto solvatocromico) secondo la relazione di Kamlet-Taft
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/07 → …

Fingerprint

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