Sistemas Químicos e Reactividade / Chemical Systems and Reactivity
6.2.1.2. Docente responsável e respectivas horas de contacto na unidade curricular (preencher o nome completo): Maria José Diogo Da Silva Calhorda - 30.15h
6.2.1.3. Outros docentes e respectivas horas de contacto na unidade curricular:
Isabel da Graça Rego dos Santos (14.85), Miguel Ângelo dos Santos Machuqueiro (30)
6.2.1.4. Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes): Aplicação de conceitos de Química Quântica e técnicas computacionais ao estudo de propriedades electrónicas,
estrutura e reactividade química de moléculas (estrutura cristalina e electrónica; propriedades); introdução à Química Supramolecular; síntese de moléculas para aplicação em medicina.
6.2.1.4. Learning outcomes of the curricular unit:
Application of Quantum Chemistry concepts and computational techniques to the study of electronic properties, structure and chemical reactivity of molecules; introduction to Supramolecular Chemistry; synthesis of molecules for medical applications.
6.2.1.5. Conteúdos programáticos:
Introdução à Química Supramolecular. Interacções electrostáticas e forças de van der Waals . Ligações de hidrogénio. Interacções π–π, catião-π e C-H...π. O efeito hidrofóbico. Receptores de catiões: síntese de alta diluição e por molde; efeito termodinâmico e cinético; éteres coroa e criptandos; constantes de ligação e selectividade; macrociclos com braços; ciclodextrinas, bases de Schiff, calixarenos, esferandos, sideróforos. Receptores de aniões: interacções electrostáticas, ligações de hidrogénio, acidez de Lewis. Receptores de aniões e catiões. Receptores de espécies neutras. Automontagem promovida por transferência de carga, coordenação a um metal, ligações de hidrogénio e aniões. Aplicações: agentes de transferência de fase, separação de misturas, sensores, dispositivos moleculares e interruptores, catálise, aplicações farmacêuticas. Síntese e estrutura de compostos inorgânicos e organometálicos de como citostáticos; complexos inactivos e radioactivos.
6.2.1.5. Syllabus:
Introduction to Supramolecular Chemistry. Electrostatic interactions and van der Waals forces. Hydrogen bonds. π–π, cation-π and C-H...π interactions. The hydrophobic effect. Cation binding (high dilution and template synthesis; thermodynamic and kinetic effects, demetallation, crown ethers and criptands, binding constants and selectivity, macrocycles with arms, cyclodextrines, Schiff bases, calixarenes, spherands, siderophores. Anion binding: electrostatic interactions, hydrogen bonds, Lewis acidity. Cation and anion receptors. Neutral molecule binding. Self-assembly promoted by charge transfer, metal template, hydrogen bonds, anions. Applications of Supramolecular Chemistry: phase transfer agents, separation, sensors, molecular devices and switches, catalysis, pharmaceuticals. Syntheses and structure of inorganic and organometallic compounds of known relevance as cytostatic agents; lability and inertia; applications in aqueous medium; inactive and radioactive complexes.
6.2.1.6. Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular.
Os conteúdos programáticos foram seleccionados tendo em conta o nível da disciplina, os fundamentos teóricos e o enquadramento experimental pertinentes aos temas a desenvolver, assim como à sua actualidade, tendo em conta o nível de conhecimentos dos alunos no início do 2º ciclo de estudos universitários. Sendo uma disciplina na área de Química Inorgânica, optou-se por abordar dois tópicos novos para os alunos (química supramolecular e compostos inorgânicos para diagnóstico e terapia) no curso teórico, complementados por aplicação de química computacional a alguns problemas concretos nas mesmas áreas (dependendo esta vertente da formação prévia dos alunos).
6.2.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.
The teaching contents were selected taking into account the advanced level of the course, the theoretical and experimental learning skills associated to the themes, as well as their actuality and the adequacy to university students in the first year of the 2nd cycle. Considering the insertion in the general area of Inorganic Chemistry, two topics, not yet addressed in previous courses, were selected (supramolecular chemistry and inorganic compounds for diagnostic and therapy) for the lectures. They were complemented by the application of computational
methodologies to specific problems (adjusted to the background formation of the students).
6.2.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída):
Os são alunos incentivados a resolver problemas, discutir artigos cientifícos e outras questões (por exemplo, escrita de uma pequena monografia) associadas à parte teórica (aulas tradicionais) durante o semestre. As aulas laboratoriais (química computacional) realizam-se semanalmente, havendo obrigatoriedade de obter resultados e responder a um questionário em que eles são necessários todas as aulas. A abordagem segue metodologias de e-learning, permitindo que os alunos evoluam ao seu ritmo.Exame escrito e trabalhos escritos ou orais (65%) e resolução on-line de problemas do curso laboratorial (35%).
6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):
The students are encouraged to participate in the learning process by solving problems, discussing scientific papers and other questions associated with the lectures during the term, namely writing a short monograph on a given theme. Laboratory sessions (computational chemistry) take place every week and the students must obtain results and answer a questionnaire every week. The methodology follows an e-learning approach, allowing the students to proceed according to their capabilities.Written exam, oral or written works (65%) and on-line problems of laboratory courses (35%).
curricular.
As metodologias de ensino e avaliação foram pensadas e implementadas tendo em conta a especificidade do tema, o grau de desenvolvimento intelectual e os conhecimentos dos alunos no 1º ano do 2º ciclo de estudos
universitários. As metodologias de ensino nas aulas teóricas incluem aulas clásicas de exposição, sendo a interrupção estimulada de modo a fomentar o diálogo, acompanhadas por resolução de problemas concretos e discussão de temas relevantes. A escrita de uma pequena monografia permite colocar os alunos numa situação em que é necessário reunir uma série de dados dispersos para dar coerência a um tema proposto. Na parte
computacional é escolhido um tema para cada aula, por ordem crescente de dificuldade, começando por moléculas orgânicas simples, e aumentando a sua complexidade, de modo a cobrir os aspectos essenciais do estudo
computacional de sistemas inorgânicos e supramoleculares. Estas aulas exigem uma adequação do tema e das metodologias ao nível dos alunos (muitas vezes a nível de iniciação).
6.2.1.8. Demonstration of the coherence between the teaching methodologies and the learning outcomes. The teaching and assessment methodologies have been thought and implemented, taking into account the
specificity of the scientific topics, the degree of intellectual development and the level of knowledge of the students in the 1st year of the 2nd cycle at the university. The teaching methodologies in the theoretical part range from classic lectures, where interruptions are welcome in order to promote dialogue, accompanied by solving specific problems and discussing relevant themes. Writing a short monograph forces the students to gather a series of facts that must be put together to present a theme consistently. In the computational lab, one given theme is chosen for each class, with increasing difficulty, starting from simple organic molecules and increasing also the complexity of the systems, until the most important aspects of inorganic and supramolecular chemistry are covered. The details of this hands-on course require an adequation of the topics, namely the starting point, to the level of knowledge of the students.
6.2.1.9. Bibliografia principal:
James B. Foresman e Æleen Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA (1993). Christopher Cramer, Essentials of Computational Chemistry, John Wiley&Sons, (2003). J.W.Steed and J.L.Atwood, Supramolecular Chemistry, John Wiley&Sons, NY (2000) Core Concepts in
Supramolecular Chemistry and Nanochemistry, J.W.Steed, D. R. Turner e K. J. Wallace, John Wiley&Sons, Chichester (2003). Metallotherapeutic Drugs & Metal-based Diagnostic Agents, Marcel Gielen e Edward R. T. Tiekink eds, John Wiley &Sons Ltd (2005). Topics in Current Chemistry, Contrast Agents- Radiopharmaceuticals – From Diagnostic to Therapeutics, W. Krause Editor, Springer-Berlin Heidelberg New York (2005).
Mapa IX - Dissertação (Química) / Thesis (Química)