Supramolekulární chemie je multidisciplinární obor zabývající se studiem fungování nekovalentních interakcí a jejich využitím při návrhu a syntéze molekulárních systémů s definovanými vlastnostmi a funkcemi (nanomachinery). Při studiu využívá poznatky organické chemie a biochemie, doplněné o chemii anorganickou, fyzikální, analytickou popř. výpočetní. O významu oboru svědčí i nedávno udělená (již druhá) Nobelova cena (2016) za rozvoj této oblasti. Doménou supramolekulární chemie je design a syntéza receptorů pro selektivní komplexaci vybraných iontů či neutrálních molekul („host-guest“ komplexy), spontánní tvorba definovaných agregátů (principy samoskladby„self-assembly“), molekulární rozpoznání, popř. syntéza a využití tzv. topologických izomerů (katenany, rotaxany, knotany). V rámci předmětu budou probrány základní koncepty supramolekulární chemie a představeny nejčastěji využívané třídy vysoce preorganizovaných sloučenin (crownethery, calixareny, cyklodextriny, kryptofany, porfyriny, resorcinareny, cucurbiturily, fullereny, dendrimery a pod.). V rámci předmětu budou diskutovány možnosti, které tento obor nabízí. Studenti mohou předmět absolvovat v češtině nebo v angličtině.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Supramolecular chemistry is a multidisciplinary discipline dealing with the study of noncovalent interactions and their application in the design and synthesis of molecular systems possessing defined properties and functions (nanomachinery). It combines the knowledge of organic chemistry and biochemistry with other chemical branches, such as inorganic, physical, analytical and theoretical chemistry. The significance of supramolecular chemistry was currently underlined by the second Nobel Prize (2016) awarded for the development of this field. The domain of supramolecular chemistry is the design of novel receptors for selective complexation of selected ions and/or neutral molecules (host-guest chemistry), spontaneous formation of well-defined aggregates (self-assembly), molecular recognition, the synthesis and application of topological isomers (catenanes, rotaxanes, knotanes). The basic concepts of supramolecular chemistry together with the most frequently used families of highly preorganised compounds (crownethers, calixarenes, cyclodextrins, cryptophanes, porphyrins, resorcarenes, cucurbiturils, fullerenes, dendrimers etc.) are discussed as well.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Studenti budou umět:
• rozpoznat nevazebné interakce působící v daném systému
• využít znalosti nevazebných interakcí k návrhu receptoru pro komplexaci kationtů nebo aniontů
• navrhnout 3D strukturu receptoru pro komplexaci neutrální molekuly
• vybrat analytické postupy vhodné pro studium daného komplexu
• navrhnout způsoby určení konstant stability a termodynamických veličin pro "host-guest" interakci
• aplikovat principy "self-assembly" při syntéze různých topologických izomerů
• využít principy supramolekulární chemie v pokročilé organické syntéze
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Students will be able to:
• recognise the noncovalent interactions acting in a specific system
• use the knowledge of noncovalent interactions for design of receptor suitable for the complexation of cations and/or anions)
• design the 3D structure/shape of receptor for the complexation of neutral molecule
• choose analytical methods suitable for the study of a given complex
• suggest methods for the evaluation of the stability constants and thermodynamic parameters of the host-guest interaction
• apply the principals of "self-assembly" for the synthesis of topological isomers
• use the concepts of supramolecular chemistry in the advanced organic synthesis
Literatura -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
(Z) J. W. Steed, J. L. Atwood: Supramolecular Chemistry, 2nd Edition, Wiley 2009. ISBN 9780470512340
• What is supramolecular chemistry? Basic definitions and concepts.
• Complexation of cations, anions and neutral compounds, chiral recognition.
• Noncovalent interactions and their applications.
• Structure determination, stability constant assignment and the evaluation of thermodynamic parameters of the corresponding supramolecular phenomenon (host-guest chemistry).
• Overview of the most frequently used families of macrocyclic compounds.
• Modular approach - the coordination chemistry of pyridines and bipyridines.
• Biochemical applications of supramolecular chemistry
• Pricipals of self-assembly and their applications.