DADES IDENTIFICATIVES 2009_10
Assignatura (*) QUÍMICA MACRO I SUPRAMOLECULAR Codi 205151103
Ensenyament
Nanociència i Nanotecnologia (2006)
Cicle 2on
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període
5 Obligatòria Primer Únic anual
Llengua d'impartició
Anglès
Departament Química Analítica i Química Orgànica
Coordinador/a
RIUS FERRÚS, FRANCISCO JAVIER
Adreça electrònica fxavier.rius@urv.cat
Professors/es
RIUS FERRÚS, FRANCISCO JAVIER
Web
Descripció general i informació rellevant Atès que la Química Supramolecular es basa en l’establiment d’interaccions “no-covalents” entre molècules es descriuran els diferents tipus de forces intermoleculars amb base a exemples de sistemes químics i biològics. Tambè s’introduiran conceptes molt utilizats en química supramolecular com reconeixement molecular, alosterisme, cooperativitat, auto-ensamblatge, llibreries dinàmiques etc. utilizant exemples tant de sistemas purament orgànics com metalo-orgànics. Es descriurà l’aplicació de la química supramolecular en el disseny i síntesi de dispositius moleculars funcionals, així com, en la preparació de materials moleculars naoestructurats.

Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
  Recerca
  AR5 Conèixer les propietats fonamentals de les forces intermoleculars i la seva importància en química, biologia i ciència dels materials.
  AR6 Saber aplicar conceptes de química supramolecular al disseny i síntesi de receptors moleculars, dispositius moleculars senzills i materials moleculars nanoestructurats.
  AR7 Saber interpretar processos químics i biològics que funcionin en base a interaccions intermoleculars.
  AR8 Conèixer els mètodes experimentals utilitzats en la caracterització de sistemes supramoleculars.
Tipus B Codi Competències Transversals
  Recerca
  BR2 Treballar de manera autònoma amb iniciativa.
  BR5 Presa de decisions.
  BR10 Critical abilities: analysis and syntesis.
Tipus C Codi Competències Nuclears
  Recerca
  CR1 Comunicar-se de manera efectiva en la pràctica professional i com a ciutadà.

Objectius d'aprenentatge
Objectius Competències
Conèixer les propietats fonamentals de les forces intermoleculars i la seva importància en química, biologia i ciència dels materials. AR5
Saber aplicar conceptes de química supramolecular al disseny i síntesi de receptors moleculars, dispositius moleculars senzills i materials moleculars nanoestructurats. AR6
BR2
BR5
Saber interpretar processos químics i biològics que funcionin en base a interaccions intermoleculars. AR7
Conèixer els mètodes experimentals utilitzats en la caracterització de sistemes supramoleculars. AR8
BR10
CR1

Continguts
Tema Subtema
Tema 1. Introducció. Des de la química molecular a la química supramolecular. Tipus d’interaccions no covalents.
Tema 2. Complementarietat, ajust induït, alosterisme, cooperativitat. Receptors i transportadors moleculars. Processos dinàmics, cinética i termodinàmica.
Tema 3. Reconeixement d’ions. Eters corona, crptands, ciclofans i altres receptors. Introducció al reconeixement quiral.
Tema 4. L’efecte hidrofòbic. Control entàlpic o entròpic. L’efecte hidrofòbic en complexes d’inlussió. Quantificació de l’efecte hidrofòbic amb l’ús de proteïnes modificades.
Tema 5. Reconeixement molecular de bio-molècules 1. Amino-ácids, pèptids i proteïnes. Interaccions ligand-proteïna i proteïna-proteïna.
Tema 6. Reconeixement molecular de biomelècules 2. Nucleobases, nucleòtids i àcid nuclèics. Interaccions ADN-ligand. Intercalació. Reconeixement de carbohidrats.
Tema 7. Catàlisi supramolecular. Principis bàsics. Acceleració i nombre de cicles. Reconeixement de l’estat de transició. Models enzimàtics.
Tema 8. Efecte del confinament molecular en la catàlisi. Micel•les, vesícules, càpusles. Anticossos catalítics i ús de motlles moleculars per la generació de cavitats dintre de polímers. Autocatàlisi: sistemes auto-replicants.
Tema 9. Auto-ensamblatge i auto-associació molecular. Exemples biològics. Aspectes termodinàmics. Assistència supramolecular a la química molecular. Topología molecular: catenans, rotaxans, nus.
Tema 10. Auto-ensamblatge utilizant enllaços de coordinació, enllaços d’hidrogen i d’altres interaccions no covalents. Cavitats auto-enssamblades.
Tema 11. Auto-ensamblatge de nanopartícules metàl•liques utilitzant enllaços d’hidrogen i altres interaccions no covalents. Utilització de aquest sistemes per el disseny de materials nano-estructurats i per “bio-labelling”.
Tema 12. Química combinatòria dinàmica (QCD). Exemples de motlles moleculars i d’amplificació de receptors supramoleculars. Llibreries dinàmiques de macrocicles. Aplicacions de la QCD per al desenvolupament de inhibidors de biomolécules. Quiralitat supramolecular en complexes i sistemes auto-ensamblats. Amplificació, transducció i inducció de quiralitat.
Tema 13. Materials Moleculars. Del reconeixement molecular a l’auto-organització. Auto-ensamblatge jeràrquic. Monocapes i multicapes. Dendrimers.
Tema 14. Dispositius Moleculars. Díades. Interruptors moleculars. Portes lògiques. Sensors. Amplificació de senyal i efecte antena.
Tema 15. Cristalls líquids. Sistemes termotròpics i liotròpics. Mesofases. Diagrams de fases. Funcionament de les pantalles de cristall liquids (LCD).
Tema 16. Sistemes de transferència de càrrega. Aïllants orgànics, semiconductos i conductors. Optica no lineal. Conceptes. Molècules dipolars i octupolars. Dispositius moleculars d’óptica no lineal (NLO).
Tema 17. Mètodes experimentals en química supramolecular. Determinació de la constant d’associació i de l’estequiometria del complexe. Valoracions utilitzant RMN de protó. Altres mètodes de valoració. Avaluació de l’agregació i del transport molecular.

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe Hores fora de classe (**) Hores totals
Activitats Introductòries
1 0 1
 
Sessió Magistral
20 40 60
Treballs
10 20 30
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
10 10 20
 
Atenció personalitzada
8 0 8
 
Proves de desenvolupament
3 0 3
Proves objectives de tipus test
4 0 4
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries Una sessió de presentació de l’assignatura i dues sessions magistrals introductòries per poder treballar els tipus de forces intermolèculars i d’altres conceptes fonamentals per aquesta temàtica.
Sessió Magistral Sessions de classe magistral on s’exposaran els continguts dels temes que componen l’assignatura. Les classes magistrals es realitzaran amb el recolzament de medis audiovisuals. Presentacions « power-point » amb videos i animacions. Els alumnes disposaran d’un document pdf de cada classe en un cd recopilatori de l’assignatura que també inclourà els treballs d’investigació que composen la lectura recomenada.
Treballs Per tal de poder afavorir els aprenentatges, no només de les competències específiques sinó també de les generals i de les transversals, s’ha planificat la realització d’un treball en grup. Tant el món laboral com el de la recerca s’articulen al voltant de grups d’activitat en moltes ocasions interdisciplinars i transnacionals. Cada grup haurà de lliurar un document del treball realitzat i realitzarà una presentació oral del mateix. La temàtica del treball haurà de ser consensuada amb els professors de l’assignatura.
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària Formulació, anàlisi, resolució i debat de problemes o exercicis. L'alumne els ha treballat prèviament i la discussió és a classe.

Atenció personalitzada
 
Atenció personalitzada
Descripció
Reunions amb els alumnes bé individualment o en petits grups per tal de resoldre dubtes, indicar punts de millora i orientar en el desenvolupament general de l'assignatura.

Avaluació
  Descripció Pes
Treballs Treball en profunditat d'un tema per part de l'alumne.
Aquests treballs tenen una relació directa amb els continguts impartits en les sessions magistrals.
25
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària Formulació, anàlisi, resolució i debat de problemes o exercicis. L'alumne els ha treballat prèviament i la discussió és a classe. 10
Proves de desenvolupament Proves en les que l’alumne ha de desenvolupar temes en les seves diverses vessants: teòriques i pràctiques.

35
Proves objectives de tipus test Preguntes tipus test per comprovar que s'han assolit alguns coeneixements específics 10
Altres

Assistència, interès i participació a classe

20
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Fonts d'informació

Bàsica STEED, J. W.; ATWOOD, J. L., Supramolecular Chemistry, John Wiley & Sons, 2000

Complementària SCHNEIDER, H.-J.; YATSIMIRSKY, A. K., Principles and methods in Supramolecular Chemistry, John Wiley & Sons, 2000
LEHN, J.-M., Supramolecular Chemistry Concepts and Perspective, VCH, 1995
VÖGTLE, F., Supramolecular Chemistry, John Wiley & Sons, 1991
, Comprehensive Supramolecular Chemistry (11 volums), Elsevier,

Recomanacions


 
Altres comentaris
Aquesta assignatura introdueix a l’alume/a en l’estudi de les interaccions intermoleculars i en la seva aplicació en el desenvolupament de receptors moleculars, dispositius moleculars i materials moleculars. Es tracta per tant de conceptes nous o poc tractats en altres assignatures. S’espera que l’alumne/a tingui una bona predisposició per la lectura del treballs d’investigació recomanats i per la realització del exercissis proposats.
(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent