RICERCA ITALIANA     

Radicali Liberi in Chimica e Biologia: Processi Radicalici nella Sintesi, nella Catalisi e nelle Scienze della Vita

Università degli Studi di Bologna

Abstract

Questo progetto di ricerca sulla reattività e sulle applicazioni dei radicali liberi riunisce i sei maggiori gruppi che, nelle Università italiane, si interessano del ruolo di queste importanti specie in chimica e biologia. Il programma è orientato verso lo studio dei processi radicalici che avvengono in natura e di quelli che possono essere indotti in laboratorio. A tale scopo verranno presi in considerazione alcuni aspetti fondamentali, ancora non sufficientemente chiariti, della chimica dei radicali liberi e numerosi aspetti applicativi. Per quel che riguarda i primi, verranno effettuate misure termodinamiche, cinetiche e spettroscopiche su alcuni sistemi modello di interesse generale e verranno eseguiti studi meccanicistici su alcune reazioni particolarmente importanti. Gli aspetti applicativi riguardano lo studio di alcune ossidazioni enzimatiche e biomimetiche, delle ossidazioni di idrocarburi ed altri derivati organici con ossigeno molecolare o acqua ossigenata mediante catalizzatori che permettano di lavorare in condizioni blande, l'utilizzo di reazioni radicaliche per effettuare ciclizzazioni e anellazioni a cascata per la sintesi di derivati eterociclici, la sintesi e lo studio di nuovi antiossidanti da poter utilizzare sia in campo biologico sia in numerosi settori industriali, gli effetti sinergici tra antiossidanti. Verranno inoltre studiati gli effetti di radicali tiili e perossili su sistemi biologici. Molte di queste indagini verranno affrontate in modo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Gian Franco PEDULLI Università degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'obiettivo del presente programma di ricerca è quello di incrementare le conoscenze sulla reattività dei radicali liberi da poter utilizzare nella sintesi organica e per poter controllare gli effetti deleteri di questi sulla durata di manufatti e sull'invecchiamento dei prodotti naturali, includendovi gli organismi viventi.
Per svolgere tale programma si sono mantenute le 6 unità del precedente progetto che figurano tra i gruppi più autorevoli che, nelle Università italiane, si occupano di radicali liberi nei settori della chimica e della biologia. Tra queste unità si sono instaurati numerosissimi contatti e collaborazioni ed esse, nel loro insieme, oramai costituiscono una struttura di ricerca integrata nella quale si ritrovano esperienze e capacità complementari e tutte però necessarie ad affrontare con successo problemi di natura scientifica la cui complessità è in continuo aumento. Troviamo così esperti di sintesi organica, di elettrochimica e di chimica delle radiazioni ad alta energia, di cinetica e di meccanismi di reazione, di termochimica e di tecniche spettroscopiche, di biochimica e fotochimica. Leggendo i programmi delle singole unità locali potranno essere rilevati i numerosi collegamenti fra di esse riguardo a specifiche linee di ricerca. Il presente programma di ricerca è rivolto allo studio dei processi radicalici che, più di altri utilizzati tradizionalmente nell'industria chimica, possiedono la caratteristica di poter avvenire in condizioni di >>>

Risultati parziali attesi

Messa a punto di reazioni di ossidazione di alcani ed altri substrati con ossigeno ed acqua ossigenata utilizzando radicali nitrossidi e metalli come catalizzatori.
Miglioramento di alcune metodologie sintetiche e delle caratteristiche di mezzi di reazione non inquinanti.
Produzione di derivati eterociclici azotati.
Determinazione di parametri cinetici e termodinamici di antiossidanti.
Chiarificazione del ruolo cooperativo tra ossidrili in antiossidanti polifenolici e dell'effetto sinergico tra diversi antiossidanti contenuti in miscele.
Avanzamenti nella comprensione dei meccanismi di catalisi enzimatica della lignina perossidasi e della catalasi.
Avanzamenti nella comprensione della chimica dell'ossido d'azoto e delle specie ad esso collegate.
Sintesi di nuovi nitrossidi e nitroni idrosolubili.Completamento del programma di ricerca per quel che riguarda gli aspetti sintetici.
Completamento delle misure sperimentali progettate per arrivare a chiarire il ruolo dei mediatori nella catalisi enzimatica della laccasi.
Sintesi di nuovi antiossidanti e completamento delle misure progettate per chiarire le ragioni degli effetti sinergici tra antiossidanti.
Completamento degli studi sulla isomerizzazione cis-trans di fosfolipidi.
Completamento delle misure progettate per chiarire la dipendenza dal pH del mezzo di reazione del potere antioosidante di deivati polifenolici.

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La comprensione degli aspetti quantitativi della chimica dei radicali liberi e dei radicali ioni nonché dell'importanza del ruolo che essi giocano in diverse aree scientifiche di grande interesse quali biologia, medicina e ambiente, ha compiuto avanzamenti spettacolari nel corso degli ultimi anni (1). Sono state così ideate nuove strategie di sintesi che hanno reso possibile l'ottenimento di prodotti difficilmente accessibili in precedenza o la sostituzione di metodologie di sintesi scarsamente efficaci o altamente inquinanti con processi ad alta resa e a basso impatto ecologico. Le possibilità offerte da tali metodologie sintetiche devono ancora essere in buona parte esplorate e ciò rappresenta uno degli obiettivi del progetto (2).
L'imponente sviluppo della conoscenza della chimica delle specie radicaliche ha anche aperto nuovi interrogativi su molti aspetti riguardanti la loro reattività e in particolare l'influenza che su di essa hanno fattori esterni quali la natura e l'organizzazione supramolecolare del mezzo in cui essi reagiscono (3). Ciò è particolarmente vero in sistemi biologici costituiti da zone idrofobiche a bassa polarità e da zone idrofile fortemente polari. Tale disomogeneità può indurre variazioni di reattività rilevanti, dipendentemente dalla collocazione delle specie radicaliche all'interno del mezzo di reazione. Aspetti molto interessanti degni di essere approfonditi riguardano il ruolo del mezzo sia sulla reazione di autossidazione, che riveste >>>