Супрамолекулярная химия

Аннотация рабочей программы

дисциплины “Супрамолекулярная химия”

 

Дисциплина «Супрамолекулярная химия» является частью цикла ОПД по направлению подготовки «Химия». Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук Национального исследовательского университета Новосибирский государственный университет кафедрой химии твердого тела.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с химией за пределами молекул, рассматривается роль нековалентных взаимодействий в химии и биологии. Студенты знакомятся с основными концепциями и направлениями исследований в области супрамолекулярной химии, с основными объектами, методами и перспективами развития супрамолекулярной химии.

Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-2, ОК-8, ОК-14, ОК-17, ОК-27, профессиональных компетенций ПК-2, ПК-9, ПК-11, ПК-16, ПК-29, ПК-32, ПК-36 выпускника.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, самостоятельная работа студента.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий контроль посещаемости, промежуточный контроль в форме дифференцированного зачета. Формы рубежного контроля определяются решениями Ученого совета, действующими в течение текущего учебного года.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 70 академических часов вместе с дифференцированным зачетом. Программой дисциплины предусмотрены 20 часов лекционных занятий, 20 часов самостоятельной работы студентов. Остальное время – контроль в форме дифференцированного зачета.

 


1. Цели освоения дисциплины

Основной целью освоения курса является получение студентами знаний о химии за пределами молекул, о роли нековалентных взаимодействий в химии и биологии.

В данном курсе рассматриваются основные понятия и термины супрамолекулярной химии, история становления ее как самостоятельной междисциплинарной науки, основные виды межмолекулярных взаимодействий, основные методы исследования нековалентных взаимодействий, нековалентные взаимодействия в органической химии, влияние среды на протекание химических реакций, супрамолекулярные системы на основе “гость-хозяин”, роль нековалентных взаимодействий в химических реакциях в кристаллах, влияние кристаллического окружения на внутримолекулярные превращения, нековалентные взаимодействия в биохимических системах, структура и супрамолекуляр­ные системы на основе белков и нуклеиновых кислот, основные принципы устройства и работы биологических макромолекулярных машин.

 

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Супрамолекулярная химия» является частью цикла ОПД по направлению подготовки «химия».

Дисциплина «Супрамолекулярная химия» опирается на следующие дисциплины данной ООП:

  • Физическая химия;
  • Неорганическая химия;
  • Органическая химия;
  • Химия твердого тела;
  • Молекулярная биология.

Результаты освоения дисциплины «Супрамолекулярная химия» используются в следующих дисциплинах данной ООП:

  • Общая химическая технология;
  • Специальные дисциплины.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Супрамолекулярная химия»:

  • общекультурные компетенции: ОК-2, ОК-8, ОК-14, ОК-17, ОК-27;
  • профессиональные компетенции: ПК-2, ПК-9, ПК-11, ПК-16, ПК-29, ПК-32, ПК-36.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

  • знать основные понятия супрамолекулярной химии, теорию в рамках представленной программы, перспективы развития супрамолекулярной химии;
  • уметь проводить литературный поиск, поиск в базах структурных данных, анализировать информацию, выделяя основные проблемы из области супрамолекулярной химии;
  • владеть навыками поиска в базах структурных данных.

4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц, 70 часов.

№ п/п

Раздел дисциплины

Семестр

Неделя  семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость

 (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости
(по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Лекция

Лабор. работа

Самост. работа

 

Зачет

1.1

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

7

1

2

2

1.2

Основные виды нековалентных взаимодействий. Обзор методов их исследования. Применение высоких давлений и низких температур.

7

2

2

2

1.3

Нековалентные взаимодействия в органической химии. Основные классы органических супрамолекулярных структур и их компонентов. Строение, методы синтеза, применение.

7

3

2

2

1.4

Поверхностные структуры: самоорганизующиеся слои. Пленки Лэнгмюра-Блоджетт. Самоорганизация амфифильных молекул.

7

4

2

2

1.5

Методы исследования супрамолекулярных систем в растворе и на поверхности слоев.

7

5

2

2

2.1

Кристалл как супрамолекулярный ансамбль. Влияние кристаллического окружения на внутримолекулярные превращения. Супрамолекулярные системы на основе соединений “гость-хозяин”.

7

6

2

2

2.2

Реакции в кристаллах – примеры самоорганизации, молекулярного распознавания, кооперативные эффекты, роль нековалентных взаимодействий.

7

7

2

2

2.3

Нековалентные взаимодействия в биохимических системах. Структура биополимеров (нуклеиновых кислот и белков). Методы исследования структуры биополимеров.

7

8

2

2

2.4

Специфические взаимодействия нуклеиновых кислот. Методы конструирования биополимеров с заданными свойствами.

7

9

2

2

2.5

Молекулярные машины и устройства. Супрамолекулярные устройства в живых системах. Искусственные супрамолекулярные системы на основе органических соединений. Супрамолекулярная химия и нанотехнологии.

7

10

2

2

7

11

30

Дифференцированный зачет

20

 

20

 

30

 

5. Образовательные технологии

Основные образовательные технологии: лекционная система обучения, а также обучение на основе опыта.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Рекомендуемый режим работы: лекционные занятия – 2 часа в неделю; а также самостоятельные занятия с обязательной и дополнительной литературой.

Промежуточная аттестация по итогам освоения дисциплины проводится в виде дифференцированного зачета. Вопросы к зачету и материалы лекций в виде презентаций представлены на сайте ФЕН НГУ: http://fen.nsu.ru/fen.phtml?topic=meth.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

  1. Горячие точки супрамолекулярной химии: Материалы учебно-методической конференции “Опыт введения новейших достижений супрамолекулярной химии в программы средних и высших учебных заведений”. Под. Ред. Е. В. Болдыревой. Новосибирск: Новосиб. Гос. Ун-т, 2002.
  2. Обзоры в научных периодических изданиях «Успехи химии», «Соросовский образовательный журнал», «Chemical Reviews», «Accounts of Chemical Research», «Angewandte Chemie».

б) дополнительная литература:

  1. Лен Жан-Мари. Супрамолекулярная химия: Концепции и перспективы. Пер. с англ. Новосибирск: Наука. Сиб. Предприятие РАН, 1998.
  2. Reactivity of Molecular Solids. Ed. By E. Boldyreva, V. Boldyrev, The Molecular SolidState Series Vol. 3, Wiley, Chichester, 1999.
  3. Crystallography of Supramolecular Compounds. Ed. by G. Tsoucaris, J.L. Atwood, J. Lipkowski, NATO ASI Series, C: Mathematical and Physical Sciences, vol. 480, Kluwer, Dordrecht, 1996.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

  1. Сайт Кембриджского банка данных ССDC http://www.ccdc.cam.ac.uk/.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

  • Ноутбук, медиа-проектор, экран.
  • Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Химия» и профилю подготовки «Химия».

Авторы:                                                                         Болдырева Елена Владимировна

д.х.н., профессор ФЕН НГУ

гл.н.с. ИХТТМ СО РАН

Хлесткин Вадим Камильевич

к.х.н.

Малыгин Алексей Аркадиевич

к.х.н.