Supramolekularna chemia strukturalna

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli:

Wykład: 20 godzin

Ćwiczenia:20 godzin

Konsultacje z nauczycielem: 12 godzin

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta: (przygotowanie do zajęć, przygotowanie do egzaminu) 48 godzin

W1: Posiada rozszerzoną wiedzę z zakresu chemii supramolekularnej (roztwór, ciało stałe).

W2: Zna i rozumie zależności między budową związków chemicznych oraz oddziaływaniami.

W3: Posiada wiedzę na temat rodzajów oddziaływań międzycząsteczkowych.

W4: Posiada wiedzę na temat metod modyfikacji strukturalnej cząsteczek związków organicznych oraz ich wpływu na właściwości kompleksów w tym oddziaływania z cząsteczkami aktywnymi biologicznie.

U1: Potrafi korzystać z podstawowych działów chemii supramolekularnej.

U2: Potrafi wyszukiwać informacje o możliwościach oddziaływań międzycząsteczkowych związków chemicznych.

U3: Jest w stanie, stosując odpowiednie metody, analizować możliwości oddziaływań międzycząsteczkowych oraz wskazać ich rodzaje w strukturze krystalicznej.

U4: Potrafi, za pomocą wybranych metod instrumentalnych, badać strukturę kompleksów organicznych.

K1: Potrafi formułować i przedstawiać opinie na temat napotkanych problemów na polu chemii supramolekularnej (ciecz, ciało stałe).

K2: Zna ograniczenia stosowanych metod badawczych jakie można użyć w badaniach kompleksów.

K3: Potrafi analizować dane pochodzące z pomiarów instrumentalnych wykonanych dla kompleksów.

Wykład konwencjonalny, ćwiczenia – metoda poszukująca

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa

Celem przedmiotu jest:

a) zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami jakie stosuje się w chemii supramolekularnej cieczy i ciała stałego

b) zapoznanie z siłami międzycząsteczkowymi w roztworach oraz krysztale

c) omówienie wpływu rodzaju, liczby i charakteru podstawników na stabilność kompleksów supramolekularnych

d) przedstawienie wpływu oddziaływań międzycząsteczkowych na takie pola zastosowania ich jak, diody OLED, biochemia, kataliza, inżynieria krystaliczna

e) zapoznanie studentów z oprogramowaniem umożliwiającym wizualizację struktur molekularnych/krystalicznych, identyfikację sił międzycząsteczkowych stabilizujących strukturę krystaliczną oraz obliczenia energii sieci krystalicznej.

Wykład

I część - supramolekularna chemia strukturalna - roztwór:

1. Właściwości geometryczne związków organicznych oraz konsekwencje istnienia równowag konformacyjnych. Opis rotametrii, tautomerii i izomerii w świetle oddziaływań międzycząsteczkowych oraz samoorganizacji cząsteczek związków organicznych.

2. Rodzaje oddziaływań stabilizujących oraz destabilizujących kompleksy supramolekularne. Liczba i charakter wiązań wodorowych, oddziaływań drugiego rzędu na trwałość kompleksów.

3. Wpływ struktury związków organicznych na tworzone przez nie kompleksy – równowagi konformacyjne, przeniesienie protonu, liczba wiązań wodorowych a liczba i charakter oddziaływań drugiego rzędu.

4. Zastosowanie kompleksów supramolekularnych w wybranych gałęziach chemii.

5. Metody eksperymentalne i obliczeniowe badania asocjacji związków organicznych.

6. Praca z literaturą naukową oraz krytyczne podejście do danych

II część – supramolekularna chemia strukturalna – ciało stałe:

1. Pojęcie struktury molekularnej oraz krystalicznej oraz krótkie wprowadzenie do oprogramowania umożliwiającego wizualizację struktur molekularnych/krystalicznych.

2. Siły międzycząsteczkowe stabilizujące struktury krystaliczne.

3. Energia sieci krystalicznej i jej znaczenie w formowaniu

i przewidywaniu struktur krystalicznych.

4. Układy typu gospodarz-gość w ciele stałym (klatraty, MOFy).

5. Dynamika w monokryształach a siły międzycząsteczkowe.

6. Wprowadzenie do inżynierii krystalicznej.

1. Wyszukiwanie cząsteczek w bazie danych (Reaxys) pod kątem ich właściwości związanych z występowaniem wiązań wodorowych.

2. Wyszukiwanie cząsteczek posiadających wewnątrzcząsteczkowe wiązania wodorowe oraz korelowanie parametrów geometrycznych z właściwościami.

3. Projektowanie cząsteczek mających tworzyć kompleksy stabilizowane wiązaniami wodorowymi oraz halogenowymi.

4. Projektowanie wpływu dodatkowych grup znajdujących się w cząsteczce związku organicznego na jej oddziaływania międzycząsteczkowe.

5. Zapoznanie się z programem Mercury umożliwiającym wizualizację struktury molekularnej/krystalicznej.

6. Identyfikacja sił międzycząsteczkowych występujących w krysztale z zastosowaniem analizy danych strukturalnych oraz programu CrystalExplorer.

7. Obliczenia energii sieci krystalicznej z zastosowaniem programu CrystalExplorer.

8. Porównanie oddziaływań międzycząsteczkowych w fazach krystalicznych wyodrębnionych podczas indukowanych transformacji strukturalnych w monokrysztale.

1. „Wybrane aspekty chemii supramolekularnej” red. Grzegorz Schroeder

2. „Wstęp do chemii supramolekularnej” H. Dodziuk

3. „Kompleksy typu gość-gospodarz” red. Grzegorz Schroeder

4. „Comprehensive Supramolecular Chemistry” J. Atwood

5. "Supramolecular Chemistry" Jonathan W. Steed

6. „Core concepts in supramolecular chemistry and nanochemistry” Jonathan W. Steed, David R. Turner, Karl J. Wallace

Egzamin/zaliczenie:

niedostateczny – 2 (<50%)

dostateczny – 3 (>50%)

dostateczny plus – 3+ (>60%)

dobry – 4 (>65%)

dobry plus – 4+ (>75%)

bardzo dobry – 5 (>80%)

nie przewiduje się praktyk zawodowych