Studio sperimentale e teorico di catalizzatori di Au(I)

1) Studio sperimentale e teorico di catalizzatori di Au(I)

Descrizione argomento: La catalisi di reazioni di addizione nucleofilica mediante complessi di Au(I) rappresenta uno degli argomenti pu' studiati nell'ambito della catalisi organometallica. I complessi di Au(I) sono acidi di Lewis capaci di attivare legami multipli C-C (alchini, alcheni ed alleni) verso l'attacco di un nucleofilo sia a base di ossigeno (es. H2O o CH3OH) che di azoto (es. NH3). Tra le reazioni catalizzate dai complessi di Au(I), e' stata osservata una efficienza catalitica sorprendente nel caso dell'addizione di metanolo o acqua ai tripli legami C-C (alchini) in condizioni operative blande. Questa nuova strategia di sintesi ha ricevuto una attenzione considerevole quale alternativa ai sali di mercurio, inizialmente usati per la produzione industriale di acetali e chetoni a partire dagli alchini, fino alla scoperta della loro tossicita'.Tuttavia, i meccanismi delle reazioni di addizione nucleofilica catalizzate dai complessi di Au(I) non sono stati ancora chiariti. Ad esempio, il ruolo del legante di Au(I), del controione del complesso e/o del solvente costituiscono aspetti ancora da esplorare.

Descrizione attività: In questo ambito, l'attivita' di una tesi di laurea, sia triennale che magistrale, si puo' articolare in una attivita' di laboratorio volta alla sintesi dei complessi di Au(I) e alla loro caratterizzazione mediante spettroscopia NMR e/o in una attivita' al computer basata sull'utilizzo dei programmi di calcolo piu' diffusi (ad esempio ADF o Gaussian) volti allo studio teorico di tali complessi e dei loro meccanismi di reazione.

Relatori: Prof. Francesco Tarantelli , Prof.ssa Paola Belanzoni

Co-relatori: Dott. Leonardo Belpassi, Dott. Gianluca Ciancaleoni

2) Studio teorico di catalizzatori per la reazione di ossidazione dell'acqua.

Descrizione argomento: L'energia rappresenta senza dubbio l'argomento di interesse piu' importante del nostro secolo, in campo socio-politico-economico e, ovviamente, scientifico. Le tecnologie sviluppate negli ultimi decenni allo scopo di utilizzare l'energia luminosa proveniente dal Sole per la produzione di energia pulita e inesauribile sono svariate e tra queste la tecnologia basata sulla “fotosintesi artificiale”. Per la sua realizzazione lo studio di catalizzatori in grado di scindere H2O in O2 e H2 riveste un ruolo di primo piano per ottenere sistemi fotosintetici artificiali in grado di produrre energia mimando il meccanismo della fotosintesi clorofilliana. Ad oggi sono stati sintetizzati un vasto numero di complessi basati su diversi metalli di transizione e leganti  che possono essere considerati efficienti catalizzatori della reazione di ossidazione dell'acqua ad ossigeno molecolare. Tuttavia molto spesso l'efficienza catalitica e' limitata dalla tendenza dei leganti a degradarsi e il loro meccanismo catalitico non e' ancora del tutto chiarito.

Descrizione attività: In questo ambito, l'attivita' di una tesi di laurea, sia triennale che magistrale, viene svolta al computer ed e' basata sull'utilizzo dei programmi di calcolo piu' diffusi (ad esempio ADF o Gaussian) per lo studio di complessi di metalli di transizione con diversi tipi di leganti e del loro meccanismo di reazione. L'indagine teorica sulla relazione struttura elettronica-reattivita' e' di fondamentale importanza allo scopo di progettare nuovi complessi in grado di operare con elevata efficienza catalitica.

Relatore: Prof.ssa Paola Belanzoni