Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический

университет им. В.П. Астафьева»

Факультет биологии, географии и химии

Кафедра химии

ОСНОВЫ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ ХИМИИ

М.2

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

Направление подготовки: 050100.68 Педагогическое образование Магистерская программа «Химическое образование»

Красноярск 2011 Рабочая программа составлена доц. кафедры химии, к.х.н. Бересневым В.А., асп.

Кузнецовой А.С.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры химии "8" сентября 2011 г. Протокол №1.

Заведующий кафедрой Л.М. Горностаев Одобрено научно-методическим советом факультета биологии, географии и химии "27" ноября 2011 г.

Председатель _ В.В. Виноградов Стандарт учебно-методического комплекса дисциплины в КГПУ им. В.П. Астафьева Структура учебно-методического комплекса дисциплины (Приложение 1) Титульный лист (Приложение 9) 1. Пояснительная записка 2. Организационно-методические документы 2.1. Учебная программа дисциплины 2.1.1. Рабочая модульная программа 1. Введение (Приложение 2) 2. Содержание теоретического курса 3. Технологическая карта обучения дисциплине (Приложение 3) 2.1.2. Технологическая карта внеаудиторной учебной работы студентов по дисциплине (Приложение 4) 2.1.3. Технологическая карта учебной проектно-исследовательской деятельности студентов (Приложение 5) 2.2. Учебные ресурсы 2.2.1. Карта литературного обеспечения дисциплины 2.2.2. Карта обеспеченности дисциплины средствами обучения 2.3. Мониторинг учебных достижений студентов 2.3.1. Технологическая карта рейтинга учебных достижений студентов 2.3.2. Портфолио достижений студентов в процессе обучения дисциплине 2.3.3. Контрольно-измерительные материалы 2.3.4. Анализ результатов обучения и перечень корректирующих мероприятий по учебной дисциплине 3. Дидактические рекомендации для студентов 3.1. Рекомендации по организации внеаудиторной работы студентов 3.2. Рекомендации по организации проектно-исследовательской деятельности 4. Учебные материалы 4.1. Учебные материалы на электронных носителях 4.2. Учебные материалы на бумажных носителях Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева»

факультет биологии, географии и химии Кафедра химии

ОСНОВЫ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ ХИМИИ

М.

РАБОЧАЯ МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Направление подготовки: 050100.68 Педагогическое образование Магистерская программа «Химическое образование»

Красноярск Пояснительная записка Учебно-методический комплекс (УМК) дисциплины «Основы супрамолекулярной химии» разработан для магистрантов, обучающихся по направлению 050100.68 «Педагогическое образование», магистерская программа «Химическое образование». УМК составлен с учетом требований современных стандартов высшего профессионального образования и адаптирован для магистрантов, обучающихся по направлению педагогическое образование в программе «Химическое образование».

Рабочая модульная программа учебно-методического комплекса включает входной модуль, два базовых модуля и итоговый контроль.

УМК разработан по требованиям стандарта к модульно-рейтинговой системе подготовки магистрантов и включает следующие документы:

Пояснительная записка;

Организационные документы, включающие учебную программу, карта ресурсов, рейтинг-контроль;

Методические рекомендации по различным формам работы, в том числе и самостоятельной для магистрантов и преподавателей;

РАБОЧАЯ МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

1. Введение 1.1. Место дисциплины в реализации основных задач ОПП.

Дисциплина «Основы супрамолекулярной химии» входит в профессиональный цикл дисциплин подготовки магистранта (вариативная часть, блок дисциплин по выбору).

Супрамолекулярная химия – это междисциплинарная область науки, включающая химические, физические и биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы химических систем, связанных в единое целое посредством межмолекулярных (нековалентных) взаимодействий. Изучение данного курса способствует формированию знаний о самоорганизующихся системах и их месте в биологии и химии.

Место дисциплины в обеспечении образовательных интересов личности студента, обучающегося по данной ОПП.

супрамолекулярной химии» способствует формированию новых понятий, таких как супрамолекулярные системы, биомиметика; продолжает формирование основных понятий и теоретических концепций органической, физической, биологической химии, углубляет знания о физических, химических и биологических процессах, происходящих в живых системах.

Место дисциплины в удовлетворении требований заказчиков выпускниками университета по данной ОПП В курсе изучаемой дисциплины студент учится логически мыслить, сопоставлять различные научные факты, вырабатывает умение осознанно применять теоретические знания при решении задач, умение прогнозировать химические свойства соединения согласно его строению; отрабатывает навыки практической работы с литературой научного, учебного и справочного характера, вырабатывает умение излагать в устной и письменной форме результаты своих исследований при написании работы и подготовке доклада.

дисциплины в данной ОПП Дисциплина «Основы супрамолекулярной химии» изучается магистрантами на втором курсе в четвёртом семестре. Отличительной особенностью дисциплины является супрамолекулярных самостроящихся ансамблей, их роли в биологических системах.

Поэтому успешное изучение дисциплины невозможно без прочных знаний органической химии, биологической химии, физической химии, химии комплексных соединений.

Для изучения, каких дисциплин будет использоваться материал дисциплины при реализации ОПП Материал данной дисциплины может использоваться при изучении таких дисциплин как «Вопросы химии комплексных соединений с органическими лигандами», «Современные тенденции развития фармацевтической химии» и других специальных химических дисциплин, изучаемых параллельно, при подготовке к итоговой аттестации.

1.3. Цели и задачи преподавания дисциплины Цели преподавания курса:

методическая – выработка у студентов представлений о супрамолекулярных соединениях, как о самостроящихся системах; нековалентных взаимодействиях, которые способны стабилизировать комплексы.

общеобразовательная – ознакомление студентов с основами теоретических концепций и принципами биомиметики;

профессиональная подготовка – продолжение формирования у студентов целостной системы теоретических знаний в области органической химии, биологической химии, физической химии.

Задачи курса:

ознакомление с основными понятиями супрамолекулярной химии: химией «хозяин-гость», «рецептор-субстрат»; «хелатирование», «предорганизация», «комплементарность», «молекулярная форма»;

получение знаний о природе супрамолекулярных взаимодействий;

умение решать задач по биомиметике;

умение записывать и объяснять механизмы образования супрамолекулярных 1.4. Технология процесса обучения дисциплине По учебному плану магистратуры направления «Педагогическое образование»

магистерской программы «Химическое образование» дисциплина «Основы супрамолекулярной химии» изучается студентами очной формы обучения в 4 учебном семестре, курс заканчивается зачётом. При этом 30 часов составляют аудиторные занятия (30 часов – семинарские занятия) и 78 часов отводится для самостоятельной работы.

Предусмотрены следующие обязательные формы контроля знаний:

1. Краткий опрос – проверка готовности к семинарскому занятию 2. Семинары по основным разделам курса 3. Контрольная работа 4. Тестирование 5. Индивидуальное домашнее задание различного характера (решение задач, подготовка темы в виде презентации, доклад) 6. Зачёт в 4 семестре.

Выпускник направления подготовки 050100.68 Педагогическое образование магистерской программы «Химическое образование» в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности должен обладать следующими компетенциями:

Способен корректно изложить и грамотно оформить специальный текст, подготовить его к публикации (ОК-6);

Способен подготовить устное сообщение в предметной области и выступить с ним перед студентами и учениками и способен научить этому учащихся (ОК-16);

Способен применять современные методы обработки информации в решении задач предметной области (ОК-4, ОК-8);

Способен научить учащихся корректно изложить и грамотно оформить предметный текст, подготовить его к публикации (ОПК-3);

Способен использовать теоретические и практические знания предметной области в процессе обучения учащихся решению предметных, межпредметных и социальнонаправленных задач (ОПК-2.);

Способен решать олимпиадные и конкурсные задачи по предмету для всех возрастных категорий учащихся общеобразовательной школы (базовый и профильный уровень) и способен научить этому учащихся (ОПК-2.);

Осознает значимость учебной дисциплины в своей будущей профессиональной деятельности (ОПК-1.);

Способен разработать содержание предметного кружка, факультатива и элективного курса для учащихся основной и старшей общеобразовательной школы (базовый и профильный уровень) (ПК-1);

Способен поставить исследовательскую задачу для учащихся и обучать их решению таких задач в предметной области (ПК-1);

Готов самостоятельно изучать научную, учебную и популярную литературу в предметной области, используя современные способы доступа к информации и обучать этому учащихся (ПК-4);

Готов использовать предметные знания для обоснованной оценки уровня научности школьного курса дисциплины (ПК-1).

Профессионально-профильные компетенции (ППК) магистра педагогического образования как требования к результату его подготовки по (Приводится перечень основных компетенций бакалавра в предметной области дисциплины и как проекций ОК, ОПК, и ПК ФГОС ВПО на выделенные предметные компетенции)

1. ПРЕДМЕТНЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ

ППК 1.1. Владеет базовыми предметными знаниями и методами решения базовых задач курса ППК 1.2. Способен решать межпредметные и практико-ориентированные, социальные и личностнозначимые задачи на основе использования известных базовых предметных знаний и методов ППК 1.3. Способен решать исследовательские задачи в предметной области на основе конструирования новых или реконструирования уже известных способов и приемов ППК 2.1. Способен корректно ППК 3.1. Способен научить ППК 4.1. Способен разработать изложить и грамотно оформить учащихся корректно изложить и содержание предметного кружка, специальный текст, подготовить грамотно оформить предметный факультатива и элективного курса его к публикации (ОК-6) текст, подготовить его к для учащихся основной и старшей ППК 2.2. Способен подготовить ППК 3.2. Способен использовать устное сообщение в предметной теоретические и практические ППК 4.2. Способен поставить области и выступить с ним перед знания предметной области в исследовательскую задачу для студентами и учениками и процессе обучения учащихся учащихся и обучать их решению способен научить этому решению предметных, таких задач в предметной области современные методы обработки ППК 3.3. Способен решать изучать научную, учебную и информации в решении задач олимпиадные и конкурсные задачи популярную литературу в предметной области (ОК-4, ОК- по предмету для всех возрастных предметной области, используя ППК 2.4. Готов анализировать (базовый уровень) и способен учащихся (ПК-4) историю развития основных научить этому учащихся контексте эпохи и использовать ППК 3.4. Осознает значимость обоснованной оценки уровня это в профессиональной учебной дисциплины в своей научности школьного курса деятельности (ОК-15) будущей профессиональной дисциплины (ПК-1) Протокол согласования учебной программы с другими дисциплинами направления 050100.68 Педагогическое образование, магистерская программа «Химическое образование»

Актуальные вопросы химии Без изменений Разрешить использовать Биологически активные химии Без изменений "" _201 г.

Содержание теоретического курса дисциплины «Основы

ВХОДНОЙ МОДУЛЬ

Предмет супрамолекулярной химии. История становления ее как самостоятельной междисциплинарной науки. Основные понятия и термины супрамолекулярной химии.

Примеры супрамолекулярных ансамблей. Примеры влияния нековалентных взаимодействий на структуры и свойства супрамолекулярных ансамблей и на химические реакции в конденсированных средах. Значение нековалентных взаимодействий в биологии ТЕМА 1. Типы межмолекулярных взаимодействий (4 часа).

Электростатические силы, ион-дипольные взаимодействия. Водородная связь:

природа, орбитальное рассмотрение, условия образования. Гидрофобный эффект. Вандер-ваальсовы силы. Типы, условия проявления и энергия дипольных-дипольных взаимодействий. Стэкинг-взаимодействие.

ТЕМА 2. Молекулярное распознавание (4 часа).

Распознавание, информация, комплементарность. Молекулярные рецепторы принципы дизайна. Сферическое распознавание - криптаты ионов металлов.

Тетраэдрическое распознавание макротрициклическими криптандами. Распознавание ионов аммония и родственных ему субстратов. Связывание и распознавание нейтральных молекул. Координационная химия анионов и распознавание анионных субстратов.

ТЕМА 3. Комплексы на основе молекулы - “хозяина” с двумерной полостью ( часа).

Краун-эфиры. Основные пути синтеза. Комплексы на основе краун-эфиров.

Примеры двухмерных циклических лигандов и комплексов на их основе. Комплексы с трехмерной полостью. Представления о криптандах, подандах, сферандах, кавитандах, примеры синтеза и комплексы на их основе. Молекулы типа трехмерного “хозяина”, формирующие полость непосредственно при комплексообразовании, использование самосборки трехмерной полости в синтезе надмолекулярных структур (катенаны).

Основные пути и примеры использования комплексов типа “гость-хозяин” в органическом синтезе.

ТЕМА 4. Клатратные соединения (4 часа).

Кристалл как супрамолекулярный ансамбль. Строение кристаллических алюмосиликатов — цеолиты и глины. Твердые и слоистые материалы и их интеркаляты.

Классификация клатратов. Наиболее частое их применение.

ТЕМА 5 Самопроцессы – запрограммированные супрамолеулярные системы.

(4 часа).

Молекулярная сборка “снизу вверх” и “сверху вниз”. Самоорганизация.

Запрограммированные супрамолекулярные наноразмерные системы. Самосборка неорганических структур. Самосборка двойных и тройных геликатных комплексов металлов: геликаты. Многокомпонентная самосборка. Супрамолекулярные мотивы ионов металлов. Этажерки, лесенки, решетки. Самосборка органических супрамолекулярных структур. Самосборка за счет водородных связей. Сборка организованных фаз, направляемая молекулярным распознаванием. Супрамолекулярные материалы.

Нанохимия.

ТЕМА 6. Супрамолекулярная химия нуклеиновых кислот (6 часов).

Понятие о структурах биополимеров. Взаимодействие между комплементарными полинуклеотидными цепями как пример специфического взаимодействия. Укладка нуклеиновых кислот в спиральные и глобулярные структуры. Конформационная лабильность нуклеиновых кислот. Нативное и денатурированное состояния структуры.

Суперспирализованные нуклеиновые кислоты и неканонические структуры ДНК.

Множественность функционально значимых состояний структур нуклеиновых кислот.

Способность биополимеров к узнаванию и самоорганизации. Многоточечность и кооперативность специфических взаимодействий. Комплексы белков с нуклеиновыми кислотами — нуклеопротеиды. Самосборка вирусов и рибосом. Роль молекулярного узнавания в функционировании белково-нуклеиновых комплексов. Технологии, основанные на супрамолекулярных структурах, построенных из нуклеиновых кислот.

Системы для молекулярной гибридизации и аффинной хроматографии.

Олигонуклеотидные чипы. Системы детекции, основанные на использовании антител и аптамеров. Самособирающиеся системы на основе олигонуклеотидов для получения новых материалов, сборки микроэлектронных устройств и для вычислительных операций.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение. Молекулярная селекция, библиотеки олигонуклеотидов. Аптамеры, их получение и применения. Каталитические РНК и ДНК, их получение, применения. Принципы получения пептидных библиотек. Ген направленные биологически активные вещества на основе олигонуклеотидов.

ТЕМА 7. Молекулярные устройства (2 часа).

Супрамолекулярная фотохимия. Молекулярные электронные устройства.

Молекулярная протоника. Молекулярные магнитные устройства. Ионно-чувствительные монослои. Ионные и молекулярные сенсоры. Переключающие устройства. Сигналы.

Семиохимия. Фотопереключающие устройства. Молекулярные машины. Материалы для нелинейной оптики. Дендримеры.

Технологическая карта обучения дисциплине «Основы супрамолекулярной химии»

по очной форме обучения Входной модуль.

Введение.

Тема № Тема № Тема № Супрамолекулярная (0,16) работы в химической ПК-4 - способен использовать вопросам Тема № Итоговый модуль ИТОГО 3.2.1.2. Технологическая карта внеаудиторной учебной работы по дисциплине по очной форме обучения 3.2.1.3. Технологическая карта учебной проектно-исследовательской деятельности по дисциплине по очной форме обучения

ОСНОВЫ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ ХИМИИ

050100 Педагогическое образование, магистерская программа «Химическое образование»

по очной форме обучения 1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: учебник/ Н. С. Ахметов. - 7-е изд., стереотип.. - М.: Высшая школа, 2009. - ЧЗ(1), АНЛ(2), 2. Леенсон И. А. Как и почему происходят химические реакции. Элементы химической термодинамики и кинетики: ЧЗ(1), АНЛ(3), учебное пособие/ И. А. Леенсон. - Долгопрудный: ИД Интеллект, 2010. - 224 с.

6. Пул Ч. Нанотехнологии: монография/ Ч. Пул, Ф. Оуэнс ; пер. Ю. И. Головин. - 3-е изд., доп.. - М.: Техносфера, 2007. - 376 ОБИМФИ(1) 7. Грибов Л. А.. Квантовая химия: учебник/ Л. А. Грибов, С. П. Муштакова. - М.: Гардарики, 1999. - 390 с. ЧЗ(1), АНЛ(2)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА РЕЙТИНГА УЧЕБНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ СТУДЕНТОВ

Предшествующие: Современные проблемы органической химии, химия гетероциклических соединений Последующие: Вопросы химии комплексных соединений с органическими лигандами, актуальные вопросы химии высокомолекулярных соединений

ВХОДНОЙ МОДУЛЬ

БАЗОВЫЙ МОДУЛЬ

БАЗОВЫЙ МОДУЛЬ

ИТОГОВЫЙ МОДУЛЬ

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО НАБРАННЫХ БАЛЛОВ СООТВЕТСТВИЕ РЕЙТИНГОВЫХ БАЛЛОВ

АКАДЕМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ

ФИО преподавателя: Береснев В.А., Кузнецова А. С.

Утверждено на заседании кафедры «8 » сентября 2011 г. Протокол № Зав. кафедрой Л.М. Горностаев 3.2.2.2. Карта обеспеченности дисциплины средствами обучения магистерская программа «Химическое образование»

по очной форме обучения Средства Форма Потребность Форма доступа Альтернативные Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева»

ОСНОВЫ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ ХИМИИ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

(ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ)

Направление подготовки: 050100 Педагогическое образование Магистерская программа «Химическое образование»

Индивидуальное домашнее задание № 1. Дайте краткое определение термина «супрамолекулярная химия».

Объясните разницу между молекулярными и супрамолекулярными взаимодействиями. Проиллюстрируйте свой ответ примерами супрамолекулярных взаимодействие и сравните их важность.

2. Сколько существует структурных изомеров дибензо-15-краун-5?

Нарисуйте их.

3. Свободная энергия гидратации анионов уменьшается с ростом их радиусов. Несмотря на это, самые маленькие, наиболее сильно сольватированные анионы связываются большинством хозяев прочнее других. Объясните это наблюдение.

4. Укажите основные особенности, характерные для сильных, средних и слабых водородных связей. Как вы думаете, какие водородные связи будут наиболее полезными при конструированиии кристаллов?.

1. Используя хронологию, выскажите предположение о том, какие открытия наиболее важны для супрамолекулярной химии. Как вы думаете, почему понадобилось столько времени, чтобы эта область превратилась в отдельную дисциплину.

2. Дайте определение термину «константа связывания». Логарифмы констант связывания для комплексообразования Na+ различными изомерами дициклогексил-18-краун-6, синтезированным на сегодня, равны 4.08, 3.68, 2.99 и 2.52 для цис-син-цис-, цис-анти-цис-, транссин-транс-, и транс-анти-транс-измеров соответственно (МеОН, 25оС). Что, по-вашему, служит причиной столь большой разницы?

Соответствующая константа связывания для 18-краун-6 равна 4.32. Как это соотносится с Вашими представлениями?

3. Наибольшие константы связывания для гостей любого типа часто наблюдаются у жестких хозяев и хозяев, предорганизованных для связывания гостя. Объясните, почему эти особенности не проявляются при связывании анионов белками и ферментами. Как это соотносится с применением [24]ан-N6O2 в качестве искусственного фермента ATPазы?

экспериметнально установить различие между связями X-H в алканах, спиртах и аминах, которые: а) являются свободными; б) участвуют в агостическом связывании; б) участвуют в межмолекулярном псевдоагостическом взаимодействии.

Индивидуальное домашнее задание № Изобразите относительную шкалу сил супрамолекулярных взаимодействий, используя информацию из лекций. Сопоставьте ее со второй шкалой важности этих взаимодействий в супрамолоекулярном дизайне хозяина для металлических катионов, принимая во внимание такие факторы, как направленность, легкость встраивания в каркас хозяина и склонность к усилению связывания за счет многоцентровых сконструировать хозяина для анионов или нейтральных молекул. Какие взаимодействия могли быть важны при конструировании хозяина для следующих соединений: метан, бензол, метанол, фенол, аммоний.

Дайте краткие объяснение следующим понятиям: 1) темплатный эффект; 2) хелатный и макроциклеческий эффекты; 3) метод высокого разбавления в макроциклическом синтезе; г) предорганизация и комплементарность.

связывающих катионы, тогда как расширенные порфирины, например, больше подходят для связывания анионов.

Объясните тот факт, что бензол кристаллизуется в «ёлочной»

форме, тогда как высшие ароматические спиртыуглеводороды предпочитают структуры типа: или графита.

1. Дайте краткое определение термина «супрамолекулярная химия».

Объясните разницу между молекулярными и супрамолекулярными взаимодействиями. Проиллюстрируйте свой ответ примерами супрамолекулярных взаимодействие и сравните их важность.

2. Сколько существует структурных изомеров дибензо-15-крау-5? Нарисуйте 3. Предложите экспериментальные методики для определения сродства хозяина и отдельно взятого аниона в растворе. Какие из этих методик могут подойти для: поданда; хозяев, содержащих два атома бора, таких как «гидридная губка», цвиттер-ионов.

4. Методом рентгеновской дифракции установлено, что при 298 К OH-связь имеет длину 0.85 А'. При 100 К такая связь в структуре этого же соединения имеет длину 0.92 А'. Объясните это, а также, используя элементарную тригонометрию, оцените угол, на который отклоняется OHсвязь при мятниковых колебаниях и 298 К. (Колебаниями при 100 К можно пренебречь). Как можно точно измерить длину этой связи?

1. Используя хронологию, выскажите предположение о том, какие открытия наиболее важны для супрамолекулярной химии. Как вы думаете, почему понадобилось столько времени, чтобы эта область превратилась в отдельную дисциплину.

2. Анионы связываются такими катаппинадными хозяевами, как диазабицикло[9.9.9]нонакозан, гораздо слабее, чем родственными азакриптандом бис(треном). Какое отношение это наблюдение имеет к явлению in- и out-изомеризации?

3. Свободная энергия гидратации анионов уменьшается с ростом их радиусов. Несмотря на это, самые маленькие, наиболее сильно сольватированные анионы связываются большинством хозяев прочнее других. Объясните это наблюдение.

4. Укажите основные особенности, характерные для сильных, средних и слабых водородных связей. Как вы думаете, какие водородные связи будут наиболее полезными при конструированиии кристаллов?.

Индивидуальное домашнее задание № 1. Дайте краткое определение термина «супрамолекулярная химия».

Объясните разницу между молекулярными и супрамолекулярными взаимодействиями. Проиллюстрируйте свой ответ примерами супрамолекулярных взаимодействие и сравните их важность.

2. Сколько существует структурных изомеров дициклогексил-18краун-6? Нарисуйте их 3. Предложите искусственные системы, имитирующие некоторые из свойств природных ионофоров и особенности трансмембранных ионных каналов.

4. редложите способы, при помощи которых можно экспериметнально установить различие между связями X-H в алканах, спиртах и аминах, которые: а) являются свободными; б) участвуют в агостическом связывании; б) участвуют в межмолекулярном псевдоагостическом взаимодействии.

1. Ион-ионное взаимодействие.

2. Ион-дипольное взаимодействие.

3. Диполь-дипольные взаимодействие.

4. Водородная связь.

5. Катион--взаимодействие.

6. - -Стэкинг – взаимодействия 7. Силы Ван-дер-Ваальса.

8. Плотная упаковка в твердом состоянии.

9. Гидрофобные эффекты.

10. Супрамолекуляное конструирование хозяина 1. Сферическое распознавание.

2. Устойчивость комплексов и селективность их образованивания.

3. Макроциклический эффект.

4. Криптатный эффект.

5. Распознавание ионов переходного металла.

6. Тэтраэдрическое распознавание.

7. Распознавание ионов аммония и родственных ему субстратов.

8. Связывание и распознавание нейтральных молекул.

9. Координационная химия.

10. Распознавание анионных субстратов.

11. Карбоксилаты и фосфаты.

12. Связывание анионов каскадного типа.

2. Открытие и область применения.

3. Синтез краун-эфиров.

4. Поданды. Концепция жесткой концевой группы. Хромоинофоры.

5. Лариат-эфиры. Темплатный кинетический эффект.

6. Криптанды. Сферическое распознавание ионов. Сепулькраты.

7. Сферанды. Модели Кори-Полинга-Колтуна.

8. Номенклатура краун-эфиров.

9. Растворимость краун-эфиров.

10. Применение растворов краун-эфиров.

11. Макроциклические эффекты.

1. Клатраты. Образованивание. Структуры. Применение. Свойства.

2. Цеолиты. Состав и структура. Синтез. Применение.

3. MFI-цеолиты в нефтяной промышленности.

4. Графитовые интеркаляты.

5. Клатраты Хофмана и Вернера.

6. Твердые клатраты органических хозяев.

7. Клатраты мочевины. Изучение фактов: алканоны и алкандионы.

8. Спиральные тубуланды.

9. Пергидротрифенилен.

10. Гидрохинон, фенол и соединение Дианина: стратегия шести хозяев.

1. Самосборка. Молекулярная самосборка. Самоорганизация.

2. Самосборка неорганических структур.

3. Самосборка двойных и тройных геликатных комплексов металлов:

геликаты.

4. Многокомпонентная самосборка.

5. Супрамолекулярные мотивы ионов металлов. Этажерки, лесенки, решетки.

6. Самосборка органических супрамолекулярных структур.

7. Самосборка за счет водородных связей. Янус-молекулы.

8. Сборка организованных фаз, направляемая молекулярным распознаванием.

9. Супрамолекулярная химия полимеров.

10. Самосборка упорядоченных кристаллических структур, направляемая молекулярным распознаванием.

11. Нанохимия.

1. Понятие о структурах биополимеров.

2. Взаимодействие между комплементарными полинуклеотидными цепями как пример специфического взаимодействия.

3. Конформационная лабильность нуклеиновых кислот.

4. Способность биополимеров к узнаванию и самоорганизации.

5. Строгая самосборка. Самосборка с ковалентной модификацией.

6. Роль молекулярного узнавания в функционировании белковонуклеиновых комплексов.

7. Системы для молекулярной гибридизации и аффинной хроматографии.

8. Системы детекции, основанные на использовании антител и аптамеров.

9. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение.

10. Молекулярная селекция, библиотеки олигонуклеотидов.

11. Аптамеры, их получение и применения.

12. Каталитические РНК и ДНК, их получение, применения.

13. Принципы получения пептидных библиотек.

14. Ген направленные биологически активные вещества на основе олигонуклеотидов.

Вопросы к семинару по теме 7:

1. Молекулярные и супрамолекулярные фотонные устройства.

2. Фоточувствительные молекулярные рецепторы.

3. Фотоиндуцированные реакции в супрамолекулярных ансамблях.

4. Супрамолекулярная электрохимия.

5. Электропроводящие устройства.

6. Молекулярные магнитные устройства.

7. Молекулярные и супрамолекулярные ионные устройства.

8. Ионно-чувствительные монослои.

9. Молекулярная протоника.

10. Переключающие устройства. Сигналы и информация.

11. Фотопереключающие устройства.

1. Перечислите сходства и отличия при конструировании селективных супрамолекулярных хозяев для анионов и катионов. Что наиболее важно в каждом случае? На основании этих соображений1 предположите, каковы причины более медленного развития супрамолекулярной химии анионов, чем катионов.

2. Ниже показан ряд структурных субъединиц, предположите структурные модификации или соответствующие функциональные группы, которые можно добавить, для того чтобы хозяин каждого типа мог служить хозяином (1) для катионов металлов и (2)для ионов «предорганизация», «сольватация», «энтольпийный и энтропийный эффекты», а также «комплементарность», расположите в ряд хозяева в соответствии с их селективностью по отношению к гостям следующих структур:

В каждом случае рассмотрите, будет ли комплексообразование гостя капсулярного типа, типа «гнездо», или «насет», а может быть и какогонибудь другого типа. Используйте эту информацию для качественной оценки скорости образования и диссоциации комплекса в каждом случае.

3. Почему водородные связи в супрамолекулярной химии рассматривают как «универсальные взаимодействия»? Составьте перечень характеристик, при помощи которых можно отличить водородные связи от других нековалентных.

4. Укажите причины особой популярности циклодекстринов при получении искуственных имитаторов ферментов. Попытайтесь применить другие ядерные системы-хозяева в качестве имитаторов ферментов для реакций, катализируемых производными циклодекстринов.

жидкокристаллическую фазу для лиотропной системы. Почему при нагревании термотропного жидкого кристалла нематическая фаза обычно предшествует образованию изотропного расплава?

6. Исходя из Вашего понимания нековалентных взаимодействий, предложите механизм образования монослоев на поверхности воды, мицелл и других упорядоченных структур в жидкости. Как это соотносится с образованием гидрофобных молекулярных комплексов циклофанов типа «хозяин-гость».

Дополнения и изменения в учебной программе на 2013/14 учебный год В рабочую программу вносятся следующие изменения:

1. Переработана карта литературного обеспечения.

Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры "27" августа 2013 г., протокол № 1.

Внесенные изменения утверждаю "_"_ 201г.

внеаудиторной учебной работы студентов Модульная программа разработана для студентов факультета биологии, географии и химии.

Выполнение всех рабочих модулей программы подразумевает набор определенного количества баллов в течение рабочего семестра. Набор удовлетворительному уровню знаний и подразумевает дальнейший переход студента к сдаче экзамена. В случае недобора баллов необходимо выполнение дополнительного модуля с последующим выходом студента на зачет. При условии набора максимального количества баллов (100), что соответствует отличному усвоению учебного материала, студент освобождается от сдачи экзамена.

*СООТВЕТСТВИЕ РЕЙТИНГОВЫХ БАЛЛОВ И АКАДЕМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

Методические рекомендации для студентов Аудиторная работа подразумевает посещение студентами всех лекций и конспектирование основного материала в тетради. На семинарских занятиях студенты обязаны приносить тетради и рейтинговые книжки.

Основная форма работы на семинарских занятиях – тренинг, который подразумевает решение задач и упражнений.

Дополнительный модуль включает в себя выполнение ИДЗ №1 и 2, а также подготовка докладов и презентаций.

ИДЗ включает в себя ряд заданий, которые необходимо выполнить дома, с использованием различных источников информации.

Создание электронной презентации по теме в Power Point включает теоретическую разработку материала. Основные идеи должны быть представлены в виде электронной презентации, изложены логично и ясно, иллюстрированы примерами и графическим сопровождением.

Вопросы к зачету по дисциплине «Основы супрамолекулярной химии»

1. Понятия и язык супрамолекулярной химии.

2. Классификация и синтез супрамолекулярных соединений.

3. Молекулярное распознавание.

4. Связывание ионов и нейтральные молекулы.

5. Супрамолекулярная реакционная способность и катализ.

6. Процессы переноса и создание носителей.

7. Супрамолекулярные ансамбли.

8. Молекулярные и супрамолекулярные устройства.

9. Самопроцессы. Самосборка. Самоорганизация.

10. Супрамолекулярная биохимия.

11. Биомиметика.

12. Молекулярные устройства.

13. Типы межмолекулярных взаимодействий.

14. Комплексы но основе молекулы «хозяина».