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.
.
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.
.
Processi Termochimici di Matrici Vegetali non Edibili
Persona di contatto: Ornella Ursini
La cinetica di decomposizione termica delle biomasse è un elemento fondamentale per la progettazione di processi termochimici efficienti utili alla conversione della biomassa in energia e prodotti chimici.
Attraverso la pirolisi, la biomassa è trasformata in composti: gassosi a basso peso molecolare (volatili), liquidi (tars) e restante char. L’analisi cinetica è essenziale per progettare e stabilire processi pirolitici efficienti e sicuri. I parametri cinetici di reazione sono necessari per una precisa predizione del comportamento di reazione, l’ottimizzazione del processo durante il degrado pirolitico e per la valutazione della biomassa come materia prima per la produzione di carburanti e composti chimici. Gli obiettivi della ricerca sono lo studio e il calcolo dei parametri cinetici per biomasse ligno‐cellulosiche di scarto da lavorazioni primarie attraverso i modelli di iso‐conversione Kissinger‐Akahira‐Sunose (KAS), di Ozawa‐Flynn‐ Wall (OFW) e metodo Coats‐Redfern.
.
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 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 organocatalizzatori o metallocatalizzatori con attività di tipo esterasi, peptidasi e nucleasi artificiali attive in scissioni sequenza-selettive.
Sviluppo di catalizzatori bifunzionali per l’introduzione di fluoro radioattivo in traccianti per PET.
Preorganizzazione di siti di riconoscimento e siti catalitici:
- su piattaforme molecolari convenzionali
- in sistemi multivalenti nanostrutturati
.
Personale di ricerca coinvolto:
Mauro Bassetti
Roberta Cacciapaglia
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
.
.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
- Dalla Cort, A., Rissanen, K., Leoni, L., Putreddy, R., Jurček, O., Giannicchi, I., Yafteh Mihan, F., Mele, A. “Solution and Solid State Studies on Anion-π Interaction Enhanced Halide Binding with a Perfluorophenyl armed Uranyl Salophen Receptor” Chem. Eur. J. 2016, 22, 18714-18717