ĶOS730 Fizikālā organiskā ķīmija

Kods ĶOS730
Nosaukums Fizikālā organiskā ķīmija
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles
Līmenis un tips Augstākā līmeņa, Akadēmiskais
Tematiskā joma Ķīmija un ķīmijas tehnoloģija
Struktūrvienība Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultāte
Mācībspēks Māris Turks
Kredītpunkti 4.0 (6.0 ECTS)
Daļas 1
Anotācija Studiju kurss parāda, kā piemērot termodinamikas un kinētikas teorētiskos pamatprincipus, lai noteiktu un izprastu organisko savienojumu reakciju mehānismus, reakcijas rezultātu un selektivitāti. Studiju kursā tiek apskatīti pamati kvantu ķīmiskajiem aprēķiniem, kurus lieto vielu konformēru līdzsvara un reakcijas pārejas stāvokļu noteikšanai. Tāpat studiju kurss sniedz ieskatu nekovalentās saistīšanās noteikšanai, kas ir pamatā liganda-proteīna dokingam medicīnas ķīmijas vajadzībām..
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
1.Ievads. Ķīmiskais līdzsvars un termoķīmija. Saišu disociācijas enerģija. Molekulāro grupu termodinamisko parametru inkrementi, to summēšanas likumi organisko savienojumu iegūstamības paredzēšanai. 2 4 0 0
2. Termodinamika organiskajā ķīmijā I. Entalpijas, entropijas un Gibsa brīvās enerģijas ietekme uz reakciju līdzsvaru. Reakcijas līdzsvara konstanšu aprēķins. 2 5 0 0
3. Termodinamika organiskajā ķīmijā II. Entropija kā sintēzes rīks. Līdzsvara reakcijas fizikālo parametru aprēķins un eksperimentāla noteikšana ar KMR. 4 6 0 0
4. Kinētika organiskajā ķīmijā I. Ķīmisko pārvērtību realizēšanai nepieciešamās enerģijas izvērtēšana. Vairāku stadiju ķīmisko pārvērtību kinētika. 4 6 0 0
5. Kinētika organiskajā ķīmijā II. Reakcijas kinētikas eksperimentāla noteikšana ar spektroskopiskajām metodēm. Ātrumu noteicošās stadijas atrašana. 4 6 0 0
6. Reakcijas kinētika un tās mehānisma izpēte I. Kinētiskie izotopu efekti, krusteniskās reakcijas, radikāļu pulksteņi. 4 6 0 0
1. Kontroldarbs. 2 0 0 0
7. Reakcijas kinētika un tās mehānisma izpēte II. Katalīzes veidi organiskajā ķīmijā. Mazstabilu intermediātu pētīšanas metodes. Katalīzes mehānisma izpēte. 4 6 0 0
8. Kinētikas un termodinamikas principu mijiedarbība I. Hamonda postulāts, Kērtina-Hameta princips, Bella-Evansa- Polanī princips. 3 6 0 0
9. Kinētikas un termodinamikas principu mijiedarbība II. Lineārās brīvās entalpijas korelācijas: Hameta vienādojums. Maira nukleofīlu un elektrofīlu klasifikācija. 4 6 0 0
10. Stereoelektroniskie efekti: konformāciju līdzsvari, anomērais efekts, Boldvina likumības. Reakcijas spējas atkarība no konformācijas. 4 6 0 0
11. Vides efekti. Solvatācija. Skābju bāzu līdzsvari neūdens vidēs. Šķīdinātāja ietekme uz ķīmiskā līdzsvara attiecību un reakcijas ātrumu. 3 6 0 0
2. Kontroldarbs. 2 0 0 0
12.Ab initio kvantu ķīm. aprēķinu pamatprincipi I. Gaussian, Schroedinger un Gamess darbības pamatprincipi, uzdevumu sastādīšana/rezultātu apstrāde. Org.vielu konformāciju lokālie un globālie minimumi 8 12 0 0
13. Ab initio kvantu ķīm. aprēķinu pamatprinc. II. Reakciju pārejas stāvokļi. Infrasarkano frekvenču aprēķini. Lādiņu sadalījums molekulā. HOMO un LUMO orbitāļu enerģiju aprēķināšana un vizualizēšana. 8 12 0 0
14. Nekovalentās saistīšanās veidi. Liganda un proteīnu dokinga aprēķinu pamati. “Autodock” darbības pamatprincipi. 6 9 0 0
Kopā: 64 96 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs 		Studiju kursa mērķis ir radīt izpratni par fizikālās ķīmijas pamatprincipu un organisko savienojumu stereoelektronisko efektu saistību ar organisko sintēzi. Studiju kursa uzdevumi ir: 1) iemācīt novērtēt organisko savienojumu pārvērtības termoķīmisko iespējamību, 2) skaidrot kinētisko un termodinamisko parametru mijiedarbību un ietekmi uz reakcijas iznākumu, 3) sniegt priekšstatu par kvantu ķīmiskajiem aprēķiniem reakciju mehānismu noteikšanā, 4) sniegt priekšstatu par liganda-proteīna dokingu.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana 		Pārzina organiskajai ķīmijai nepieciešamos termodinamikas un kinētikas konceptus, stereoelektroniskos un vides efektus, to kopējo ietekmi uz reakcijas reģio- un stereoselektivitāti. - Praktisko darbu ieskaites, kontroldarbi, eksāmens.
Prot apkopot pieejamos eksperimentālos datus un/vai ieteikt eksperimentus, lai noteiktu līdzsvara procesu parametrus, daudzpakāpju reakcijas ātrumu limitējošo stadiju. Prot noteikt termodinamisko un kinētisko produktu. - Praktisko darbu ieskaites, kontroldarbi, eksāmens.
Prot sastādīt ab initio kvantu ķīmisko aprēķinu uzdevumu nosacījumus un sagatavot ligandu-proteīnu saistības ievadfailus. Izprot mūsdienu zinātniskajā literatūrā aprakstītos reakciju mehānismu noskaidrošanai veltītos eksperimentus un teorētiskos aprēķinus. - Praktisko darbu ieskaites, kontroldarbi, eksāmens.
Spēj ieteikt risinājumus no preparatīvas organiskās sintēzes izrietošām problēmām: teorētiski un praktiski nosaka reakcijas mehānismu, iesaka risinājumus iznākuma, reģio- un stereoselektivitātes uzlabošanai. Iesaka nepieciešamās modifikācijas liganda struktūrā, tā labākai saistībai ar mērķproteīnu. - Praktisko darbu ieskaites, kontroldarbi, eksāmens.
Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji
1. Kontroldarbs - 20%
2. Kontroldarbs - 20%
Praktisko darbu ieskaite - 20%
Eksāmens - 40%
 
Priekšzināšanas Organiskā ķīmija, fizikālā ķīmija.
Studiju kursa plānojums
Daļa KP EKPS Stundas Pārbaudījumi
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs
1 4.0 6.0 2.0 2.0 0.0 *
Pieteikties uz šo kursu
[Kursa apraksts PDF formātā]