Chimica verde

Il termine chimica verde o chimica sostenibile indica un approccio che incoraggia lo sviluppo di processi chimici sostenibili, quindi processi che rendano minimi l’uso e la produzione di sostanze con impatto negativo sull’ambiente, o processi che utilizzino scarti per la produzione di sostanze ad alto valore aggiunto.
Tale visione è complementare agli approcci “di fine ciclo”, quali l’abbattimento di emissioni da parte di processi di per sé inquinanti o la bonifica di situazioni ambientali già compromesse.
L’attività di ricerca dell’IMC nell’ambito della chimica verde ha la finalità di individuare ed ottenere, con metodi bio-sostenibili, specie utili ad ulteriori processi chimici, quali quelli relativi al biorimedio e alla sintesi chimica.

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Sviluppo di processi chimici sostenibili catalizzati da complessi dell’ottavo gruppo
Persone di contatto: Mauro Bassetti, Stefano Di Stefano

L’attività di ricerca è rivolta allo sviluppo di processi sostenibili e alla loro comprensione a livello molecolare, mediante progettazione e studi di reattività di sistemi catalitici innovativi. Essi riguardano l’attivazione del legame C-H di substrati organici saturi o insaturi, con enfasi nell’utilizzo di complessi dell’ottavo gruppo tra cui sali di ferro, di grande interesse in catalisi e sintesi organica per il basso costo e minima tossicità.
L’ossidazione di legami C-H idrocarburici viene realizzata mediante ossidanti e catalizzatori sostenibili, H2O2 e Fe(II) rispettivamente, generando complessi imminici non-eme per autoassemblaggio in situ di reagenti a basso costo. Il triplo legame C-C può essere attivato verso l’addizione di acqua con formazione di composti carbonilici o in processi di accoppiamento C-C in ambiente misto di solvente protico e acqua.

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Matrici Vegetali non Edibili: Valorizzazione dei prodotti di a estrazione primari e dei residui di lavorazione
Persona di contatto:
Ornella Ursini

La ricerca di fonti rinnovabili di energia nasce dalla necessità di ridurre la dipendenza delle attività umane dal petrolio. Nella letteratura scientifica sono presenti alcuni lavori recenti che  riguardano lo studio della reazione di trans-esterificazione dell’olio di jojoba per la produzione di biodiesel. La possibilità di utilizzare direttamente l’olio di jojoba puro come bio-carburante, senza sottoporlo alla reazione di trans-esterificazione è stata debolmente esplorata poiché l’utilizzo sembra essere limitato da parametri come l’alto valore di viscosità, il pour point, la temperatura di flash point.
L’attività di ricerca mira a i) sviluppare processi di trasformazione dell’olio di jojoba per l’ottenimento di prodotti da utilizzare come bio-carburante e ii) valorizzare i residui di estrazione.
L’attività di ricerca è così articolata:

  • sviluppo del processo di sintesi degli Estolidi a partire da acidi grassi puri. Sviluppo dei sistemi di determinazione dei parametri chimico-fisici utili per la valutazione dell’efficienza dei bio-carburanti
  • studio di processi di sintesi di Estolidi come metodo innovativo ed alternativo alle reazioni di transesterificazione per l’utilizzo dell’olio di jojoba come biocarburante
  • indagine per la valorizzazione del jojoba meal ottenuto dopo estrazione dell’olio dal seme di jojoba in termini di proteine, simmondsina e indagine delle proprietà biochimiche del meal e dei suoi componenti.

Finanziamento: La attività di ricerca è finanziata dal Progetto Premiale 2015 “Green Chemistry”.
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CHIMICA SUPRAMOLECOLARE

Riconoscimento molecolare/chirale in ambiente biomimetico
Persona di contatto: Roberta Cacciapaglia

Sviluppo di leganti per specie neutre, anioniche o per coppie ioniche in mezzi acquosi (es. sviluppo di leganti idrosolubili basati sull’unità metallo-salofen);
sviluppo di specie leganti mediante ricorso ad effetti template in sistemi chimici dinamici (reversibili), covalenti o noncovalenti (DCC: Chimica Dinamica Combinatoria).

Catalisi supramolecolare
Persona di contatto: Roberta Cacciapaglia

Sviluppo di catalizzatori (organocatalizzatori o metallocatalizzatori) con attività di tipo esterasi, peptidasi e nucleasi artificiali attive in scissioni sequenza-selettive.
Sviluppo di catalizzatori bifunzionali per l’introduzione efficiente di fluoro radioattivo in traccianti per PET.
Preorganizzazione di siti di riconoscimento e siti catalitici:

  • su piattaforme molecolari convenzionali (es. sull’unità calix[4]arenica)
  • in sistemi multivalenti nanostrutturati

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Personale di ricerca coinvolto:

Mauro Bassetti
Roberta Cacciapaglia
Francesca D’Acunzo
Antonella Dalla Cort (associato)
Stefano Di Stefano (associato)
Osvaldo Lanzalunga
Giovanna Mancini
Luigi Mandolini (associato)
Paolo Mencarelli (associato)
Riccardo Salvio (associato)
Ornella Ursini
Fabrizio Carnevaletti
Laura Lilla

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.Pubblicazioni rilevanti:

  • Olivo G., Giosia S., Barbieri A., Lanzalunga O., Di Stefano S. “Alcohol oxidation with H2O2 catalyzed by a cheap and promptly available imine based iron complex” Org. Biomol. Chem. 2016, 14, 10630-10635.
  •  Bassetti M., D’Annibale A. “Metathetic Synthesis of Common and Medium-Size Lactones: The State of the Art” Book Chapter, Topics in Heterocyclic Chemistry (2017), 47: 57-110, Springer International Publishing Switzerland 2015.
  •  Bassetti M., Ciceri S., Lancia F., Pasquini C. “Hydration of Aromatic Terminal Alkynes Catalyzed by Iron(III) Sulfate Hydrate under Chlorine-free Conditions” Tetrahedron Letters 2014, 55, 1608-1612.
  • Salvio R., Volpi S., Cacciapaglia R, Sansone F., Mandolini L., Casnati A. “Phosphoryl Transfer Processes Promoted by a Trifunctional Calix[4]arene Inspired by DNA Topoisomerase I” Org. Chem. 2016, 81, 9012-9019
  • Salvio R., Volpi S., Cacciapaglia R, Sansone F., Mandolini L., Casnati A. “Upper Rim Bifunctional cone-Calix[4]arenes Based on a Ligated Metal Ion and a Guanidinium Unit as DNAase and RNAase Mimics” Org. Chem. 2016, 81, 4728-4735
  • Salvio R., Volpi S., Cacciapaglia R., Casnati A., Mandolini L., Sansone F. “Ribonuclease activity of an artificial catalyst that combines a ligated CuII ion and a guanidinium group at the upper rim of a cone-calix[4]arene platform” Org. Chem. 2015, 80, 5887-5893
  • Salvio R. “The guanidinium unit in the catalysis of phosphoryl transfer reactions: from molecular spacers to nanostructured supports” Eur. J. 2015, 21, 10960-10971
  • Bedini, E., Forte G., De Castro C., Parrilli M., Dalla Cort A. “A Route to Oligosaccharide-Appended Salicylaldehydes: Useful Building Blocks for the Synthesis of Metal−Salophen Complexes” Org. Chem. 2013, 78, 7962-7969