Код: 320044

Назва:

Супрамолекулярна хімія

Анотація: Супрамолекулярна хімія - це одна з найбільш популярних сучасних галузей експериментальної хімії, котра бурхливо розвивається на протязі останніх років. Один із засновників супрамолекулярної хімії лауреат Нобелівської премії 1987 року Жан-Марі Лен визначив її як "хімію молекулярних та міжмолекулярних зв'язків". Супрамолекулярна хімія займається синтезом, аналізом будови та вивченням властивостей і поведінки в хімічних реакціях не окремих молекул, а їх ансамблів, в яких молекули зв'язані слабкими міжмолекулярними взаємодіями. Її навіть представляють як своєрідну "молекулярну соціологію", яку цікавить не окремий індивідуум, а поведінка індивідуума у складі різних колективів, а також властивості, які має колектив як певне самостійне ціле. Сфера використання супрамолекулярної хімії є надзвичайно широкою - від молекулярної електроніки ("органічні метали", напівпровідники, надпровідники, молекулярні комп'ютери і т.інш) до фармацевтичної хімії (синтез та модифікування властивостей лікарських препаратів, забезпечення їхньої адресної доставки до відповідної частини організму, лікування генетичних захворювань тощо) та моделювання біологічних процесів. Курс знайомить слухачів з фундаментальними та прикладними засадами супрамолекулярної хімії. Студенти познайомляться як з методами синтезу систем, здатних до самоорганізації, для отримання великих молекул або молекулярних угруповань, так і з їх фантастичними властивостями.

Тип дисципліни: вибірковий

Рік навчання: 1

Семестр: 2

Кількість кредитів: 3,0

Форма контролю: залік

Викладач(і): к.х.н., доцент Кострова Л.І.

Результати навчання: В результаті успішного опанування програми курсу студенти повинні:
- Знати характерні особливості природи супрамолекулярних взаємодій.
- Розуміти процес молекулярного розпізнання та зв'язування
- Знати основні проблеми та успіхи в галузі біоміметики: створенні моделей біологічних процесів та їх використання для розробки інноваційних інженерних рішень.
- Бути в загальних рисах обізнаним з процесом синтезу та використання сучасних молекулярних та супрамолекулярних пристроїв
- Аналізувати позитивні та негативні аспекти, пов'язані із синтезом і технологією сучасних матеріалів.
- Здійснювати пошук та аналіз літературних джерел для написання тез доповідей, наукових оглядів, наукових статей тощо.


Спосіб навчання: аудиторний

Необхідні обовязкові попередні й супутні модулі: загальна та неорганічна хімія, аналітична хімія, органічна хімія, координаційна хімія

Зміст дисципліни: Визначення та розвиток супрамолекулярної хімії. - Розвиток уявлень від молекулярної до супрамолекулярної хімії. - Класифікація супрамолекулярних сполук господар-гість. - Рецептори, координація та аналогія замок-ключ. - Хелатний і макроциклічний ефекти. - Термодинамічна та кінетична селективність. Молекулярне розпізнання. - Розпізнання і комплементарність. - Сферичне розпізнання - криптати лужних металів. - Тетраедричне розпізнання макротрициклічнии криптандами. - Розпізнання іонів амонію та споріднених йому субстратів. Природа супрамолекулярних взаємодій. - Іон - іонні, іон - дипольні та диполь - дипольні взаємодії. - Водневі зв'язки. - Катіон - ?- взаємодії. - ? - ? - Стекінг взаємодії. - Сили Ван-дер-Ваальса - Гідрофобні взаємодії. Зв'язування і розпізнання катіонів. - Селективність катіонного комплексоутворення. - Макроциклічний, макробіциклічний та темплатний ефект. - Термодинамічні, кінетичні та динамічні ефекти. - М'які ліганди для м'яких іонів металів. - Утворення комплексів з органічними катіонами. Координаційна хімія аніонів та розпізнання аніонних субстратів. - Біологічні рецептори аніонів. - Концепції конструювання "господарів" для аніонів. - Металорганічні рецептори. - Нейтральні рецептори. - Координаційні взаємодії при зв'язуванні аніонів. Зв'язування нейтральних молекул. - Неорганічні твердофазні клатратні сполуки. - Цеоліти. Тверді шарові матеріали та їх інтеркаляти. - Тверді клатрати органічних "господарів". - Внутрішньопорожнинні комплекси нейтральних молекул. - Ковалентні порожнини: карцеранди та напівкарцеранди. - Супрамолекулярна хімія фуллеренів. Супрамолекулярна реакційна здатність і каталіз. - Каталіз реакційноздатними макроциклічними молекулами - рецепторами катіонів. - Каталіз реакційно здатними молекулами - рецепторами аніонів. - Супрамолекулярні металокаталізатори. - Сокаталіз: каталіз процесів синтезу - Біомолекулярний та абіотичний каталіз. - Утворення комплексів з органічними катіонами. Процеси переносу та створення носіїв. - Транспорт за посередництва носіїв. - Перенос катіонів. Носії катіонв. - Перенос аніонів. Носії аніонів. - Сполучені процеси переносу. - Перенос крізь трансмембральні канали. Темплати і самоскладання. - Біохімічне самоскладання. - Самоскладання в синтетичних системах:кінетичні та термодинамічні ефекти. - Самоскладання координаційних сполук. Супрамолекулярна хімія в біологічних системах. - Катіони лужних металів в біологічних системах. Мембранний транспорт. - Порфиринові та тетрапіррольні макроцикли.. - Супрамолекулярні особливості фотосинтезу в рослинах. - Зв'язування і транспорт кисню гемоглобіном. - Нейротрансміттери і гормони. - ДНК Біоміметика . - Характеристика біологічних моделей. - Характеристика ферментів. Механізми ферментативних реакцій. - Супрамолекулярні імітатори ферментів. - Металобіоцентри. - Аналоги гемів. Моделі цитохромів. Молекулярні та супрамолекулярні пристрої. - Супрамолекулярна фотохімія. Молекулярні та супрамолекулярні фотонні пристрої. - Молекулярні та супрамолекулярні електронні пристрої. - Молекулярні та супрамолекулярні іонні пристрої. - Семіохімія: інформація та сигнали. - Супрамолекулярні електроперемикаючі пристрої. - Дендримери. Фотохімічні пристрої на основі дендримерів. Можливості та перспективи хімії запрограмованих систем.


Рекомендована література: 1. Ж.-М. Лен. "Супрамолекулярная химия. Концепции и перспективы". - 1998. - Наука. - 334 с.
2. Джонатан В. Стид, Джерри Л. Этвуд. "Супрамолекулярная химия" . Том 1. - 2007. - 480 с.
3. Джонатан В. Стид, Джерри Л. Этвуд. "Супрамолекулярная химия" . Том 2. - 2007. - 416 с.


Форми та методи навчання: загальна кількість годин - 90 год.; аудиторні години -32 год.; лекції - 16 год.; лабораторно-практичні заняття - 16 год.; самостійна робота - 58 год.

Методи й критерії оцінювання: Перевірка та оцінювання знань студентів здійснюється за рейтинговою (стобальною) системою. Результати складання диференційованого заліку оцінюються паралельно як за національною шкалою, так і за шкалою ЄКТС. Види контролю: - поточний контроль: усне та тестове опитування з використанням онлайн платформи DistEdu, письмові колоквіуми, підготовка реферату на обрану студентом тему та його публічна презентація перед студентами групи; - підсумковий контроль: диференційований залік у письмовій формі з використанням тестових питань, а також включенням відкритих питань по темі обраного реферату. Критерієм оцінювання є правильна відповідь (усна чи письмова) на питання в тестах та колоквіумах. Окремо оцінюється зміст та логічність викладення матеріалу в рефераті та його презентація, зокрема, вміння чітко і зрозуміло донести матеріал до аудиторії, відповідати на питання слухачів, дискутувати, задавати питання іншим доповідачам. що свідчить про опанування студентом програми курсу і досягнення очікуваних результатів навчання.

Мова навчання: українська