Ez a PTE ÁOK új honlapja.  |  Vissza a régi honlapra

« Oktatás

Elméleti kémiai szerkezetvizsgálatok

Tantárgy menü

Adatok

A Tantárgybejelentőben megadott hivatalos adatok az alábbi tanévre: 2020-2021

Tantárgyfelelős

Dr. Kunsági-Máté Sándor (sandor.kunsagi-mate@aok.pte.hu), egyetemi docens

Szerves és Gyógyszerkémiai Intézet

Tárgyadatok

Kód: OGE-GMO-T  |  2 kredit  |  Gyógyszerész |  Elektív modul  |  Minden félévben

Előfeltétel: Nincs

Óraszámok / félév

17 óra előadás + 11 óra gyakorlat + 0 óra szeminárium = összesen 28 óra

Kurzus létszámkorlát

min. 4 fő – max. 20 fő

Tematika

A kurzus során az elméleti kémia alapvető vizsgálati módszereit tekintjük át gyakorlati szempontok alapján az alábbi fejezetek szerint: A modellezés közelítő módszerei. Erőállandó, szemiempírikus, ab initio és sűrűségfunkcionál módszerek jellemzése, előnyeik és hátrányaik megismerése. A modell és a számítási módszer egyensúlyának felismerése, a megfelelő modell-számítási módszer kiválasztásának algoritmusai. Az elméleti kémia legalapvetőbb tételeinek és matematikai apparátusának bemutatását követően feldolgozásra kerülnek: Atomok és molekulák elektronszerkezetének számítása, egyensúlyi konformációk számítása, entrópia szerepe és számítása bioaktív molekulák kölcsönhatásaiban. A hőmérséklet - aktvitás összefüggésének bemutatása molekuláris szinten konkrét példákon. A molekuláris környezet elméleti figyelembevételének lehetőségei, csoportosítás explicit és implicit módszerek szerint. Konkrét vegyületekre és farmakológiai szempontból érdekes kölcsönhatásokra vonatkozó alkalmazások és példák bemutatása.

Előadások

  • 1. 1. előadás A kvantumelmélet kidolgozását követelő kísérleti eredmények, kvantáltság, kvantált mennyiségek (energia, imp. nyomaték, spin). A kvantummechanika egyszerűbb matematikai alapjai. - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 2. 1. előadás A kvantumelmélet kidolgozását követelő kísérleti eredmények, kvantáltság, kvantált mennyiségek (energia, imp. nyomaték, spin). A kvantummechanika egyszerűbb matematikai alapjai. - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 3. 2. előadás A kvantumelmélet axiomatikus tárgyalása. Atomi egységrendszer. A stacionárius Schrödinger egyenlet megoldásai: egzakt és közelítő módszerek áttekintése - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 4. 2. előadás A kvantumelmélet axiomatikus tárgyalása. Atomi egységrendszer. A stacionárius Schrödinger egyenlet megoldásai: egzakt és közelítő módszerek áttekintése - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 5. 3. előadás Közelítő módszerek, molekulamechanikai módszerek - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 6. 3. előadás Közelítő módszerek, molekulamechanikai módszerek - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 7. 4. előadás Szemiempirikus közelítő módszerek, előnyeik és hátrányaik - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 9. 5. előadás A konformációanalízis alapjai, energiaminimalizáló algoritmusok - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 11. 6. előadás Molekulák elektronszerkezete. A kémiai kötés. Kötéstipusok. Molekulák szerkezete, sztereokémia. - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 13. 7. előadás Modellezés a mérési eredmények alapján, entalpia és entrópia számítása és megfeleltetése - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 15. 8. előadás Molekulák szimmetriája. Pontcsoportok, molekularezgések szimmetriája. - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 17. 9. előadás Primycin - olajsav, ergoszterol kölcsönhatásai - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 19. 13. előadás Példák: egyszerű kémiai reakciók, gyenge komplexek stabilitásának számítása, konformációanalízis - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 21. 10. előadás Bioaktív kismolekulák és konténermolekulák kölcsönhatásainak modellezése - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 23. 14. előadás Példák: magas szimmetriájú és végtelen rendszerek modellezése. Kristályok, polimerek. - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 25. 11. előadás Atom- és molekula-spektroszkópiai szabályok kvantumkémiai alapjai. Raman és IR kiválasztási szabályok összefüggése a molekula szimmetriájával. - Dr. Kunsági-Máté Sándor
  • 27. 12. előadás Molekulakörnyezet figyelembevételére alkalmas módszerek: Onsager-modell, Polarizable Continuum Model - Dr. Kunsági-Máté Sándor

Gyakorlatok

  • 4. 4. gyakorlat Geometria optimalizálás és konformációanalízis. Geometriaoptimalizáció során leggyakrabban alkalmazott energiaminimalizáló algoritmusok.
  • 5. 5. gyakorlat Kémiai reakciók statikus potenciálfelületének számítása. Az átmeneti állapot meghatározási módszerei. Aktiválási energiák.
  • 6. 6. gyakorlat Molekuladinamikai számítási módszerek. Monte-Carlo módszer és Langevin modell. A molekulakörnyezet implicit figyelembe vétele.
  • 7. 7. gyakorlat Elemi kémiai reakciók modellezése. Dinamikai számítások. Reakciósebesség meghatározása direkt trajektoriaszámítási módszerrel.
  • 8. 8. gyakorlat Az oldószer figyelembevételére használatos módszerek. Onsager-modell. A Polarizable Continuum Model, PCM. Az oldószermolekulák explicit figyelembe vétele (TIP3P).
  • 9. 9. gyakorlat A gyakorlati szempontból fontos molekuláris paraméterek számítása, QSAR. Molekuláris hasonlóság-analízis.
  • 10. 10. gyakorlat Példák : konformációanalízis : kötéshosszak, kötésszögek és torziós szögek, a bipiridil és tionin molekulák. Kalixarének, sztereoizomerek. A hidrogénkötések stabilizáló szerepe.
  • 11. 11. gyakorlat Példák : molekulák kölcsönhatása: Host-guest kölcsönhatások számítása, kalixarének és semleges molekulák pi-pi kölcsönhatásának számítása
  • 12. 12. gyakorlat Példák : elemi disszociációs reakciók: vinil-halogenidek disszociációs reakciói. A reakciósebesség függése a molekulakörnyezettől.
  • 13. 13. gyakorlat Példák: Primycin és olajsav kölcsönhatása. A kölcsönhatási energiák számítása nagy elektronszámú rendszerek esetében.
  • 14. 14. gyakorlat Példák: dinamikus folyamatok. Kristálynövekedés modellezése és kvantumkémiai számítása

Szemináriumok

A tananyag elsajátításához szükséges segédanyagok

Kötelező irodalom

"Veszprémi Tamás: Elméleti kémia, Műegyetemi kiadó, Budapest, 1996.
P.W. Atkins: Fizikai kémia II., Tankönyvkiadó, Budapest, 2002.

Saját oktatási anyag

Előadás diasor,
Kunsági-M.S: Kvantumkémiai szerkezetvizsgálatok, elektronikus jegyzet, 2006.

Jegyzet

Kunsági-M.S: Kvantumkémiai szerkezetvizsgálatok, elektronikus jegyzet, 2006.

Ajánlott irodalom

Kapuy Ede, Török Ferenc: Az atomok és molekulák kvantumelméle"

A félév elfogadásának feltételei

Maximum 15 % hiányzás elfogadható

Félévközi ellenőrzések

Két zárthelyi dolgozat eredménye legalább elégséges

Távolmaradás pótlásának lehetőségei

A zárthelyi dolgozat írásakor igazoltan hiányzó hallgatók a félév végén pótzárthelyit írnak. Az elégséges zárthelyiátlagot el nem érő hallgatók összefoglaló zárthelyit írnak a félév végén.

Vizsgakérdések

Elméleti kémiai módszerek csoportosítása
Modellek és módszerek kiválasztása
A modellezés elméleti kémiai módszereinek csoportosítása
Kémiai kötések, kötéstípusok és számítási módszereik
Molekulák konformációszámításának módszerei
UV - vis spektrumok számítása
Infravörös spektrumok számítása
Entrópia számítása a molekularezgések felhasználásával
Molekulaszimmetria és a számítási módszerek.
A molekularezgések szimmetriája.
Reaktivitás számítása, kémiai egyensúlyok elméleti számításának módszerei
A molekuláris környezet figyelembe vételének módszerei
Primicyn és olajsav kölcsönhatások, membrán fluiditás
Ergosterol gyenge kölcsönhatásai
Gyógyszermolekulák csomagolása, termodinamikai és kinetikai folyamatokon alapuló rendszerek modellezése

Vizsgáztatók

Gyakorlatok, szemináriumok oktatói

  • Dr. Kunsági-Máté Sándor