Miriam Melani Scienze farmaceutiche Chimica Botanica

09/07/2026

Le addizioni anti-Markovnikov: principi, meccanismi e utilizzi
La regola anti-Markovnikov descrive un particolare tipo di addizione agli alcheni in cui il prodotto finale si forma con un orientamento opposto rispetto a quello previsto dalla regola di Markovnikov. In pratica, quando un reagente si addiziona a un doppio legame carbonio-carbonio, il gruppo funzionale si lega al carbonio meno sostituito, mentre l'idrogeno si lega a quello più sostituito. Il termine anti-Markovnikov deriva proprio da questa inversione della normale distribuzione dei gruppi durante la reazione.

Uno degli esempi più noti è l'idroborazione-ossidazione. In una prima fase il borano (BH₃) si addiziona al doppio legame: il boro si lega al carbonio meno sostituito e l'idrogeno a quello più sostituito. Successivamente, l'ossidazione con perossido di idrogeno sostituisce il boro con un gruppo ossidrile (–OH), ottenendo un alcol anti-Markovnikov. Ad esempio, dal propene si ottiene 1-propanolo, anziché 2-propanolo.

Un altro esempio è l'addizione di HBr agli alcheni in presenza di perossidi. In questo caso il meccanismo procede attraverso radicali liberi e il bromo si lega al carbonio meno sostituito, producendo un composto con orientamento anti-Markovnikov.

Le reazioni anti-Markovnikov sono molto importanti nella sintesi organica moderna perché permettono di ottenere molecole che spesso non si formerebbero con i metodi tradizionali. Trovano applicazione nella preparazione di intermedi per l'industria farmaceutica, nella sintesi di composti utilizzati in chimica fine e nella produzione di materiali e sostanze impiegate nei settori delle plastiche, dei cosmetici e delle specialità chimiche. Grazie alla loro elevata selettività, rappresentano uno strumento fondamentale per i chimici nella progettazione di nuove molecole.

05/07/2026

IL PLATINO COME CATALIZZATORE PER LA RIDUZIONE DI EMISSIONE DI MONOSSIDO DI CARBONIO NEI MOTORI DIESEL

Il platino (Pt) è un metallo appartenente al gruppo dei metalli nobili ed è uno dei catalizzatori più utilizzati nei sistemi di post-trattamento dei gas di scarico dei motori Diesel. La sua funzione principale consiste nel favorire l'ossidazione del monossido di carbonio (CO), un gas tossico prodotto dalla combustione incompleta del carburante, trasformandolo in anidride carbonica (CO₂), molto meno pericolosa per la salute.

Dal punto di vista chimico, il platino non prende parte direttamente alla reazione come reagente, ma offre una superficie altamente attiva sulla quale le molecole dei gas possono adsorbirsi. Il monossido di carbonio e l'ossigeno presente nei gas di scarico si legano temporaneamente agli atomi superficiali del platino, che indebolisce i loro legami chimici facilitandone la reazione.

La trasformazione principale può essere rappresentata dalla seguente equazione:

2 CO + O₂ → 2 CO₂

La presenza del platino riduce l'energia di attivazione della reazione, consentendo che essa avvenga rapidamente anche alle temperature raggiunte dai gas di scarico del motore. Dopo la formazione della CO₂, le molecole si distaccano dalla superficie del catalizzatore, lasciando nuovamente liberi i siti attivi. Per questo motivo il platino non viene consumato durante il processo e può continuare a svolgere la propria funzione per migliaia di ore di funzionamento.

Nei motori Diesel il platino è spesso depositato, insieme al palladio, su un supporto ceramico a struttura alveolare che offre una superficie molto estesa pur occupando uno spazio ridotto. Questa configurazione aumenta il numero di siti catalitici disponibili e migliora l'efficienza dell'abbattimento degli inquinanti. Oltre al monossido di carbonio, il catalizzatore favorisce anche l'ossidazione degli idrocarburi incombusti e contribuisce alla trasformazione di parte dell'ossido di azoto (NO) in biossido di azoto (NO₂), reazione utile per la rigenerazione del filtro antiparticolato (DPF). Grazie alle sue proprietà catalitiche, il platino rappresenta ancora oggi uno dei materiali più importanti per il controllo delle emissioni nei moderni motori Diesel.

01/07/2026

MOLECOLE PROGETTATE DALL'INTELLIGENZA ARTIFICIALE: QUANDO LA CHIMICA INCONTRA GLI ALGORITMI

Negli ultimi anni l’intelligenza artificiale è diventata uno strumento sempre più centrale nella progettazione di nuove molecole, soprattutto in ambito farmaceutico e dei materiali avanzati. L’idea di base è semplice, ma potente: usare modelli computazionali per esplorare lo spazio chimico in modo molto più rapido di quanto possa fare un laboratorio tradizionale.
Il processo parte da enormi database di molecole già note, con informazioni su struttura, proprietà chimico-fisiche e attività biologica. Su questi dati vengono addestrati modelli di machine learning, spesso reti neurali generative, capaci non solo di riconoscere pattern, ma anche di proporre nuove strutture molecolari con caratteristiche desiderate.
In pratica, l’IA non “inventa” dal nulla: apprende le regole implicite della chimica e le usa per generare candidati molecolari che rispettano vincoli di stabilità, sintesi possibile e attività target. Alcuni sistemi funzionano in modo simile a un processo evolutivo digitale, ottimizzando molecole attraverso cicli successivi di generazione e valutazione.
I vantaggi sono significativi. Il primo è la velocità: ciò che in chimica farmaceutica tradizionale richiede anni di sintesi e screening può essere anticipato da simulazioni computazionali. Il secondo è la capacità di esplorare regioni dello spazio chimico che non sono intuitive per il ricercatore umano, aumentando la probabilità di scoprire strutture innovative.
Un altro punto cruciale è la riduzione dei costi iniziali di ricerca, poiché si possono filtrare migliaia di molecole prima ancora di sintetizzarle fisicamente. Questo approccio è già stato utilizzato in progetti reali di drug discovery, dove molecole candidate generate o ottimizzate da IA sono arrivate fino alla fase preclinica.
Tuttavia, i limiti restano importanti. La qualità delle molecole generate dipende fortemente dai dati su cui il modello è stato addestrato: dati incompleti o distorti portano a previsioni meno affidabili. Inoltre, una molecola “valida su carta” non è automaticamente sintetizzabile in laboratorio, e la chimica reale introduce vincoli molto più complessi di quelli computabili.
Un’altra criticità riguarda la spiegabilità: molti modelli generativi funzionano come scatole nere, rendendo difficile comprendere il perché di una determinata proposta molecolare. Questo limita il controllo completo da parte del chimico e rallenta l’adozione in contesti regolati come quello farmaceutico.
Le prospettive future si concentrano su modelli sempre più integrati, capaci di combinare chimica quantistica, simulazioni fisiche e apprendimento automatico. L’obiettivo non è sostituire il chimico, ma amplificarne le capacità, creando un flusso continuo tra generazione computazionale e validazione sperimentale.

Walters, W. P., et al. Applications of artificial intelligence in chemistry

01/07/2026

ESTRATTO DI PINO MARITTIMO: CHIMICA DEI POLIFENOLI E POTENZIALE BIOLOGICO (ANTIOSSIDANTI E MICROCIRCOLO)
L’estratto ottenuto dalla corteccia del pino marittimo (Pinus pinaster) è un fitocomplesso ricco di molecole appartenenti alla famiglia dei polifenoli, in particolare proantocianidine. Questi composti sono lunghe catene di flavonoidi che possiedono una struttura chimica ricca di gruppi fenolici, responsabili della loro elevata reattività redox.
Dal punto di vista chimico, la loro efficacia è legata alla capacità di stabilizzare radicali liberi attraverso la delocalizzazione elettronica: in pratica, “spengono” specie ossidanti potenzialmente dannose per lipidi, proteine e DNA.
La pianta stessa produce queste molecole come strategia di sopravvivenza. Il pino marittimo cresce spesso in ambienti difficili, con forte esposizione a luce UV, vento e suoli poveri: condizioni che favoriscono la sintesi di metaboliti secondari con funzione protettiva.
Una delle aree più studiate riguarda l’interazione tra questi polifenoli e il sistema vascolare. Alcune evidenze suggeriscono che possano modulare la funzione endoteliale, influenzando la disponibilità di ossido nitrico, una molecola chiave nella regolazione del tono dei vasi sanguigni.
Parallelamente, diversi studi sperimentali e clinici hanno osservato una riduzione di marker associati allo stress ossidativo e all’infiammazione sistemica, anche se con variabilità legata a dosaggio, durata del trattamento e popolazione analizzata.

Un altro aspetto interessante riguarda la biodisponibilità: le proantocianidine ad alto peso molecolare vengono in parte metabolizzate dalla flora intestinale in composti fenolici più piccoli, che risultano più facilmente assorbibili e potenzialmente biologicamente attivi.

Negli ultimi anni la ricerca ha ampliato l’interesse verso possibili effetti indiretti su funzioni cognitive e affaticamento mentale, ipotizzando un ruolo della riduzione dello stress ossidativo sistemico sulla performance neuronale. Tuttavia, in questo ambito le evidenze restano ancora iniziali e non conclusive.

È importante sottolineare che non si tratta di un principio attivo farmacologico in senso stretto: gli effetti osservati derivano da un insieme complesso di molecole e non da una singola sostanza isolata, e la risposta biologica può variare notevolmente tra individui.

01/07/2026

PERCHE' IL SODIO POTREBBE RIVOLUZIONARE IL FUTURO DELLE BATTERIE
Quando si parla di batterie, il pensiero corre quasi sempre al litio. Eppure, negli ultimi anni un altro elemento della tavola periodica sta attirando l'attenzione della comunità scientifica e dell'industria: il sodio. Sebbene sia spesso associato al comune sale da cucina, questo elemento potrebbe diventare uno dei protagonisti della prossima generazione di sistemi per l'accumulo di energia.

Il funzionamento di una batteria al sodio è basato sullo stesso principio elettrochimico che caratterizza le batterie agli ioni di litio. Durante la carica e la scarica, gli ioni sodio si spostano tra due elettrodi attraversando un elettrolita, mentre gli elettroni percorrono il circuito esterno, producendo l'energia necessaria ad alimentare un dispositivo. La differenza non risiede quindi nel meccanismo, ma nelle proprietà chimico-fisiche dello ione coinvolto.

Rispetto al litio, il sodio è molto più abbondante in natura e può essere ottenuto da risorse ampiamente distribuite sul pianeta. Questa caratteristica riduce la dipendenza da materie prime concentrate in poche aree geografiche e apre la strada a una produzione potenzialmente più stabile e meno costosa. Inoltre, l'impiego di materiali più comuni potrebbe contribuire a rendere l'intera filiera produttiva più sostenibile.

Naturalmente, ogni vantaggio porta con sé nuove sfide. Lo ione sodio possiede dimensioni maggiori rispetto allo ione litio e questo rende più difficile il suo inserimento all'interno dei materiali che costituiscono gli elettrodi. Per i chimici dei materiali ciò significa progettare strutture capaci di accogliere ripetutamente gli ioni senza perdere stabilità o prestazioni nel corso dei cicli di utilizzo.

Negli ultimi anni la ricerca ha compiuto progressi significativi nello sviluppo di nuovi materiali per anodi e catodi, migliorando sia la durata sia l'efficienza di queste batterie. Sebbene la loro densità energetica rimanga generalmente inferiore a quella delle migliori batterie al litio, esse offrono caratteristiche molto interessanti per applicazioni in cui il peso rappresenta un fattore meno critico.

Per questo motivo, le batterie al sodio sono considerate particolarmente promettenti nei sistemi di accumulo destinati alle reti elettriche alimentate da fonti rinnovabili, dove affidabilità, sicurezza e costi contenuti risultano spesso più importanti della massima autonomia. Anche alcuni veicoli elettrici di piccole dimensioni potrebbero beneficiare di questa tecnologia.

L'interesse crescente da parte dell'industria dimostra che la ricerca non si limita più ai laboratori universitari. Diverse aziende stanno investendo nella produzione su scala industriale, con l'obiettivo di affiancare, e non necessariamente sostituire, le batterie agli ioni di litio. La transizione energetica, infatti, difficilmente sarà sostenuta da un'unica tecnologia.

Le batterie al sodio rappresentano un esempio concreto di come la chimica continui a offrire nuove soluzioni a problemi globali. Comprendere il comportamento degli elementi, progettare materiali innovativi e ottimizzare le reazioni elettrochimiche significa contribuire direttamente allo sviluppo di sistemi energetici più accessibili, resilienti e sostenibili. È la dimostrazione che, talvolta, il futuro non dipende dall'elemento più raro, ma da quello che abbiamo sempre avuto a disposizione e che solo oggi stiamo imparando a sfruttare nel modo migliore.
Hwang, J.-Y., Myung, S.-T., & Sun, Y.-K. (2017).

28/06/2026

La chimica della visione: perché la natura riesce a far ruotare un doppio legame

La visione nei vertebrati ha origine da un processo fotochimico estremamente rapido che coinvolge la rodopsina, una proteina presente nei bastoncelli della retina. La rodopsina è costituita dall'opsina, una proteina di membrana, e dal suo cromoforo, l'11-cis-retinale, una molecola derivata dalla vitamina A. Quando un fotone di luce viene assorbito dal retinale, si verifica un evento fondamentale: il doppio legame tra i carboni C11 e C12 passa dalla configurazione cis a quella trans, trasformando la rodopsina nella sua forma attiva, detta metarodopsina II.
A prima vista questo fenomeno può sembrare fantascienza, poiché un doppio legame carbonio-carbonio non può ruotare liberamente. Infatti, in condizioni normali, la rotazione è impedita dalla presenza del legame π, la cui rottura richiederebbe un'elevata quantità di energia. In laboratorio, ottenere l'isomero di un alchene mantenendo intatto il doppio legame è molto difficile: sarebbe necessario rompere temporaneamente il legame π oppure ricorrere a condizioni fotochimiche controllate, con rese spesso limitate e la formazione di miscele di isomeri.
In natura, invece, la luce stessa rende possibile questa trasformazione. L'assorbimento del fotone porta il retinale in uno stato elettronico eccitato, nel quale il carattere di doppio legame tra C11 e C12 diminuisce temporaneamente. In questo stato la barriera energetica alla rotazione si abbassa drasticamente, consentendo alla molecola di ruotare in pochi centinaia di femtosecondi. Quando il retinale ritorna allo stato fondamentale, il doppio legame si riforma nella configurazione all-trans.
La proteina opsina svolge inoltre un ruolo decisivo: il suo sito attivo mantiene il retinale in una conformazione estremamente precisa e dirige la rotazione esclusivamente verso il prodotto biologicamente utile, evitando la formazione di altri isomeri. L'energia immagazzinata nella nuova configurazione induce un cambiamento conformazionale della proteina, generando la metarodopsina II, che attiva la proteina G transducina e avvia la cascata di segnali responsabile della percezione della luce.

Un dettaglio interessante
Esiste invece un enzima coinvolto nel ripristino del sistema visivo. Dopo che il retinale è diventato all-trans, deve essere riconvertito in 11-cis-retinale attraverso il cosiddetto ciclo visivo. In questo processo interviene l'enzima RPE65, una isomerasi presente nell'epitelio pigmentato della retina, che permette la rigenerazione del cromoforo necessario per formare nuova rodopsina.
Quindi è importante distinguere due fasi:
• Rodopsina → metarodopsina: nessun enzima; è la luce a fornire l'energia per la fotoisomerizzazione.
• Rigenerazione dell'11-cis-retinale: avviene grazie a enzimi del ciclo visivo, tra cui RPE65.

15/03/2026

https://www.farmacovigilanza.eu/content/eventi-avversi-da-prodotti-cosmetici-la-nuova-dashboard-della-fda

news / Venerdì, Ottobre 31, 2025 Venerdì, Ottobre 31, 2025 Eventi avversi da prodotti cosmetici: la nuova dashboard della FDA Principio attivo: cosmeticiReazione: eventi avversiLo scorso 12 settembre, la Food and Drug Administration (FDA) ha annunciato il lancio della FAERS Public Dashboard for ...

11/05/2025

SAPONI E MICELLE: COSA SONO E A COSA SERVONO. PILLOLE DI CHIMICA ORGANICA

Quando un grasso oppure un olio vengono riscaldati con NaOH (idrossido di sodio.aq) la struttura tipica del trigliceride si sfalda e si liberano le sue parti. Questo processo chimico prende il nome di idrolisi alcalina, che non è altro che una saponificazione. In chimica, il sapone è il sale di sodio (o potassio) degli acidi grassi a catena lunga.
La funzione detergente dei saponi è dovuta proprio alla struttura chimica; in acqua si dissociano in ioni sodio e ioni carbossilato e sono proprio questi ultimi che in acqua, invece di disperdersi si riuniscono in particolari strutture dette micelle. Ricordiamo che gli ioni carbossilato sono molecole anfipatiche, cioè possiedono una coda apolare (rivolte all'interno della micella) e la testa idrofila (rivolta verso l'acqua).
Perché i saponi levano lo sporco? Le code idrofobe delle micelle interagiscono con il grasso (apolare anch'esso) e lo disperdono. Ancora più efficace è il sapone se l'acqua è poco dura (basso contenuto di calcio e magnesio), perché al contrario allontanerebbe il sapone. Per ovviare a questo problema, le industria producono tantissimi detergenti sintetici che hanno struttura simile al sapone; questi hanno la proprietà di ridurre la tensione superficiale dell'acqua ed è per questo che prendono il nome di tensioattivi (ionici, cationici ecc). La dicitura è riportata sulle etichette dei prodotti in commercio, noti con la sigla LAS). In Europa se ne producono almeno 350 mila tonnelate all'anno!! Salvaguardiamo l'ambiente smaltendoli nel modo giusto

01/05/2025

LA LU**CA DI MARE VERDE SFRUTTA I GENI VEGETALI PER VIVERE ALLA LUCE DEL SOLE: META' PIANTA META' ANIMALE

Potrebbe sembrare un titolo da tabloid o addirittura fantascienza ma questa particolare creatura è in grado di produrre in modo autotrofo la clorofilla, infatti contiene geni algini nel suo sistema vitale e cloroplasti per la fotosintesi. La sua scoperta potrebbe avere riscontri interessanti nell'ambito dell'ingegneria genetica e in terapia.
Vediamo come questo sia possibile.
Gli scienziati hanno scoperto che in realtà sono sempre esistite lumache in grado di svolgere fotosintesi, ma affinché ciò avvenga devono nutrirsi di alghe e conservare i cloroplasti durante il processo digestivo. I cloroplasti sono quegli organelli che consentono di durante il processo di fotosintesi si convertire l'energia radiante in energia chimica.
Ricercatori dell' Università della Florida hanno individuato una specie di lu**ca di mare in grado di produrre la propria clorofilla grazie all'incorporamento dei geni della pianta nel proprio organismo, trasferendoli poi alla progenie. Le lumachine appena nate non conoscono ancora le istruzioni per far funzionare questo sistema, per ottenerle e assimilarle devono iniziare a nutrirsi di quantità notevole di alghe. Una volta che i cloroplasti sono stati assimilati nel sistema, le lumache inizieranno a produrre il proprio nutrimento senza più bisogno di dover ricorrere alle alghe.
Il biologo e professore universitario americano K. Pierce ha commentato "Questa grande idea di trasferimento genetico è di fondamentale importanza nella scienza, un grande passo in avanti nella terapia genica"