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’ISB 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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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.

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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 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

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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)
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 Cu^II 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