C8885 Supramolecular Chemistry

Faculty of Science
Autumn 2007 - for the purpose of the accreditation
Extent and Intensity
2/0/0. 2 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Recommended Type of Completion: zk (examination). Other types of completion: k (colloquium).
Teacher(s)
doc. RNDr. Ctibor Mazal, CSc. (lecturer)
Guaranteed by
doc. RNDr. Ctibor Mazal, CSc.
Department of Chemistry – Chemistry Section – Faculty of Science
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives
An introduction to supramolecular chemistry is focused on its basic concepts and principles. Important kinds of intermolecular interactions are presented as well as typical compounds important in study of recognition of ions and neutral molecules. The basic principles of the supramolecular chemistry are demonstrated on reactivity and catalysis, transport processes, self-assembly processes, liquid crystals, as well as on design of supramolecular devices.
Syllabus (in Czech)
  • 1. Vymezení předmětu supramolekulární chemie, základní pojmy a principy. Povaha supramolekulárních interakcí. (Iontové interakce, dipolární interakce, vodíková vazba, kation-pí interakce, pí-pí stacking, van der Waalsovy síly, Hydrofobní efekt.
  • 2. Rozpoznávaní molekul. Rozpoznávání a selektivita. Termodynamická a kinetická selektivita. Molekulární receptory. Chelátový a makrocyklický efekt. Preorganizace a komplementarita. Základní typy rozpoznávání, kationty, anionty, neutrální molekuly.
  • 3. Rozpoznávání kationtů. Crown ethery. Cryptandy. Sferandy. Selektivita komplexace kationtů. Komplexace organických kationtů, vazba amoniového kationtu.
  • 4. Calix[n]areny. Struktura a konformace kalixarenů, jednoduché chemické transformace kalixarenů. Komplexace kationtů, aniontů a neutrálních molekul kalixareny.
  • 5. Rozpoznávání aniontů. Biologické receptory aniontů. Rozpoznávání aniontu a kationtu v závislosti na pH. Guadiniové, organometalické a neutrální receptory. Komplexace hydridového aniontu.
  • 6. Rozpoznávání neutrálních molekul. Anorganické a organické klatráty (zeolity, močovina, dianin ad.). Cyklodextriny. Supramolekulární chemie fullerenů.
  • 7. Struktura a stabilita molekulárních komplexů. Definice komplexační konstanty. Určení stechiometrie komplexu. Nejčastěji používané metody studia komplexů.
  • 8. Dendrimery. Příprava a vlastnosti dendrimerů. Supramolekulární aplikace dendrimerů.
  • 9. Supramolekulární syntéza, krystalové inženýrství. Mezimolekulové interakce. Růst krystalu. Strategie designu. Využití H-vazby, pí-pí stackingu a dalších interakcí.
  • 10. Samovolná organizace (self-assembly, SA). Biochemická SA. SA v syntéze. Katenany a rotaxany. Helikáty, Programované supramolekulární syntézy. Uspořádávání
  • 11. Supramolekulární reaktivita a katalýza. Příklady receptorů uplatňujících se v katalýze. Biologická mimika. Různé modely enzymových systémů.
  • 12. Supramolekulární interakce v transportních procesech. Nosiče využívané v jednotlivých typech transportů. Povrchově aktivní látky. Micely, vesikuly. Preorganizace surfaktantů.
  • 13. Supramolekulární "zařízení". Přenos informace, semiochemie. Supramolekulární fotochemie. Fotonická zařízení. Supramolekulární elektronická zařízení - přepínače, vodiče a polovodiče, usměrňovače. Nelineární optické materiály.
  • 14. Kapalné krystaly. Povaha a struktura kapalných krystalů. Chemické struktury uplatňující se při konstruci kapalných krystalů. Aplikace kapalných krystalů.
Literature
  • LHOTÁK, Pavel and Ivan STIBOR. Molekulární design. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 1997, [267] s. ISBN 80-7080-294-4. info
  • Steed, Jonathan, W. - Atwood, Jerry L. Supramolecular Chemistry. Chichester: Wiley, 2000
  • LEHN, Jean-Marie. Supermolecular chemistry :concepts and perspectives. Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 1995, 271 s. ISBN 3-527-29311-6. info
  • VÖGTLE, Fritz. Supramolecular chemistry : an introduction. Translated by Michel Grognuz. Chichester: John Wiley & Sons, 1991, viii, 337. ISBN 0471940615. info
Assessment methods (in Czech)
Přednáška zakončená ústní zkouškou, případně kolokviem.
Language of instruction
Czech
Further Comments
The course is taught annually.
The course is taught: every week.
The course is also listed under the following terms Spring 2011 - only for the accreditation, Spring 2000, Spring 2001, Spring 2002, Spring 2003, Spring 2004, Spring 2005, Autumn 2006, Autumn 2007, Autumn 2008, Spring 2010, Spring 2011, Spring 2012, spring 2012 - acreditation, Spring 2013, Spring 2015, Spring 2016, Spring 2017, spring 2018, Spring 2020, Spring 2021, Spring 2022, Spring 2023, Spring 2024, Spring 2025.