Твердотельный синтез материалов (новое окно)

Правительство Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
учебной дисциплины
Твердотельный синтез материалов
Solid-State Synthesis of Materials
Язык(и) обучения
_______________________русский________________________
Трудоёмкость (границы трудоёмкости) в зачетных единицах: __2______
Регистрационный номер рабочей программы: _041600___
Санкт-Петербург
2014
Раздел 1.
1.1.
Характеристики учебных занятий
Цели и задачи учебных занятий
Цель курса: освоение студентами теоретических и экспериментальных знаний в области
твердотельного синтеза материалов путем химического модифицирования поверхности
твердых тел.
Задачи курса:
изложение основных закономерностей твердотельного синтеза
органических соединений, включая биополимеры, а также привитие студентам навыков
их практического использования при синтезе сорбентов и гетерогенных катализаторов,
биоматериалов, носителей для адресной доставки лекарственных препаратов.
1.2. Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания
учебных занятий (пререквизиты)
Данная дисциплина опирается на курсы органической химии, неорганической химии,
химии высокомолекулярных соединений, химии твердого тела и химии поверхности.
1.3.
Перечень результатов обучения (learning outcomes)
Для успешного освоения курса аспиранты должны изучить основные методы синтеза
органических и неорганических матриц, методы химического модифицирования их
поверхности, методы матричного синтеза пептидов и олигонуклеотидов, ознакомиться с
использованием этих методов для получения гетерогенных биокатализаторов на основе
иммобилизованных ферментов и модельных систем, аффинных сорбентов и носителей
для адресной доставки лекарственных препаратов, а также овладеть техникой
эксперимента в области матричного синтеза на поверхности твердого тела, включая
автоматизированный твердофазный синтез пептидов.
1.4.
Перечень активных и интерактивных форм учебных занятий
Семинары и практические занятия
Раздел 2.
2.1.
Организация, структура и содержание учебных занятий
Организация учебных занятий
2.1.1 Основной курс
Самостоятельная работа
Трудоёмкость
Контактная работа обучающихся с преподавателем
Объём
активных и
интерактивных
форм учебных
занятий
Период
обучения
(модуль)
Трудоёмкость, объёмы учебной работы и наполняемость групп обучающихся
итоговая аттестация
(сам.раб.)
промежуточная аттестация
(сам.раб.)
текущий контроль (сам.раб.)
сам.раб. с использованием
методических материалов
итоговая аттестация
под руководством
преподавателя
в присутствии
преподавателя
промежуточная
аттестация
текущий контроль
коллоквиумы
контрольные работы
лабораторные работы
консультации
практические
занятия
семинары
лекции
ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ
очная форма обучения
24
4
6
2
32
4
220
220
220
2-20
1-1
1-1
24
4
6
2
32
4
1 год
ИТОГО
10
2
10
2
Формы текущего контроля успеваемости, виды промежуточной и итоговой аттестации
Период обучения (модуль)
Формы текущего
контроля
успеваемости
Виды итоговой аттестации
Виды промежуточной
аттестации
(только для программ итоговой
аттестации и дополнительных
образовательных программ)
ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ
очная форма обучения
1 год обучения
зачет
2.2. Структура и содержание учебных занятий
Основной курс
Основная траектория
Очная форма обучения
Период обучения (модуль): 1 год
№
п/п
Наименование темы (раздела, части)
Введение
1
Вид учебных
занятий
лекции
1.1. Твердотельный (твердофазный, матричный)
семинары
синтез органических соединений.
Основные принципы матричного синтеза
органических соединений, его особенности и
области применения. Достижения матричного
по методическим
синтеза биополимеров. Проблема выбора
материалам
оптимальной матрицы. Классификация матриц.
Количество
часов
6
4
12
1.2. Органические матрицы. Синтез линейных
полимеров.
Синтез
сшитых
полимеров.
Структура, морфология и свойства сшитых
полимеров.
Получение
полимеров
с
функциональными
группами
методом
сополимеризации. Химическая модификация
линейных
полимеров.
Химическая
модификация сшитых полимеров.
1.3. Неорганические матрицы. Неорганические
матрицы на основе кремнезема. Геометрическое
модифицирование неорганических матриц.
Гидротермальная
обработка
силикагелей.
Конструирование пористой структуры из
порошков силикагелей. Метод молекулярного
наслаивания как метод регулирования пористой
структуры неорганических матриц. Химическое
модифицирование кремнезема. Классификация
реакций, используемых для химического
модифицирования
кремнезема.
Синтез
органических функциональных групп на
кремнеземе методом химической сборки и
методом иммобилизации.
1.4. Свойства матриц. Эффекты, обусловленные
влиянием матрицы и микроскопического
окружения. Влияние диффузии на скорость
реакций на матрицах. Влияние соседних групп
на реакционную способность. Зависимость
реакционной
способности
привитых
органических функциональных групп от
химической
природы
поверхности
неорганических
матриц.
Взаимодействие
активных центров поверхности матриц и их
изолирование.
2
2.1 Матричный синтез пептидов.
Матричный синтез пептидов по Меррифилду.
Контролирование реакций при матричном синтезе
пептидов. Побочные реакции, типы и источники
ошибок. Твердофазный синтез с использованием
конденсации фрагментов. Синтез пептидов на
растворимых полимерах. Синтез пептидов с
использованием
нерастворимых
полимерных
реагентов. Твердофазные методы определения
последовательности аминокислот в пептидах и
белках. Автоматизированный синтез пептидов.
Матричный синтез пептидов и биосинтез белков; их
сходства и различия.
2.2 Матричный синтез олигонуклеотидов.
Биологическая роль фосфатных макромолекул.
Строение и основные химические свойства
компонентов
нуклеиновых
кислот.
Методы
Лекции
10
Семинары
4
по методическим
материалам
12
образования
межнуклеотидных
Особенности
матричного
олигонуклеотидов.
связей.
синтеза
3.1 Синтез гетерогенных биокатализаторов на
основе
иммобилизованных
ферментов
и
модельных систем. Методы иммобилизации
ферментов. Влияние матрицы на активность
иммобилизованных ферментов. Иммобилизация
ферментов на неорганических матрицах с
использованием
твердотельного
синтеза.
Моделирование ферментов. Ферментоподобные
полимеры. Матричный синтез модельных систем на
основе кремнезема.
3.2 Синтез аффинных сорбентов. Аффинная
хроматография, ее особенности и области
применения.
Методы
получения
аффинных
сорбентов. Особенности использования матричного
синтеза пептидов при получении аффинных
сорбентов.
3.3 Синтез материалов для наномедицины.
Применение
твердофазного
синтеза
при
модифицировании наночастиц, предназначенных
для адресной доставки лекарственных препаратов.
3
Раздел 3.
3.1.
Лекции
8
Семинары
4
по методическим
материалам
12
Обеспечение учебных занятий
Методическое обеспечение
3.1.1 Методические указания по освоению дисциплины
1 .Постнов В.Н. Матричный синтез сорбентов и катализаторов. Учебное пособие. СПб.,
1995. 77с.
2. Постнов В.Н.
Гетерогенные катализаторы. Учебное пособие. СПб., 2014. 120с.
3.1.2 Методическое обеспечение самостоятельной работы
1. Вихров С.П., Холомина Т.А.,
материаловедение. М., 2006, 383 с.
Бегун
П.И.,
Афонин
П.Н.
Биомедицинское
2. Нанотехнологии в биологии и медицине . Под ред. Е.В. Шляхто. СПб. 2009. 320с.
3. Дюга Г., Пенни К., Биоорганическая химия. М., Мир, 1983
3.1.3 Методика проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации и критерии оценивания
Текущий контроль проводится в виде устного опроса по вопросам лекционного курса и
докладов аспирантов на семинарах.
Промежуточная аттестация проводится в виде устного зачета по билетам (3 теоретических
вопроса). Оценка "зачет" ставится, если студент делает полный развернутый ответ (50100%) ответ на вопросы, изложенные в билете, и дополнительные вопросы. Оценка
"незачет" ставится, если студент дает неполный (менее 50 %) ответ на вопросы,
изложенные в билете, и дополнительные вопросы.
3.1.4 Методические материалы для проведения текущего контроля успеваемости и
промежуточной аттестации (контрольно-измерительные материалы, оценочные средства)
Вариант билета на зачете:
1) Методы иммобилизации ферментов.
2) Твердофазный синтез с использованием конденсации фрагментов.
3) Аффинная хроматография.
3.1.5 Методические материалы для оценки обучающимися содержания и качества
учебного процесса
Не предусмотрены.
3.2.
Кадровое обеспечение
3.2.1 Образование и (или) квалификация преподавателей и иных лиц, допущенных к
проведению учебных занятий:
Занятия проводит к.х.н., доцент Постнов В.Н.
3.2.2 Обеспечение учебно-вспомогательным и (или) иным персоналом
Подготовку материалов для демонстрации обеспечивает инженер, к.х.н. Крохина О.А
3.3.
Материально-техническое обеспечение
3.3.1 Характеристики аудиторий (помещений, мест) для проведения занятий
Занятия проводятся в аудитории площадью 50 кв. метров
3.3.2 Характеристики аудиторного оборудования, в том числе неспециализированного
компьютерного оборудования и программного обеспечения общего пользования
В аудитории имеются компьютер, проектор, экран, предназначенные для общего
пользования
3.3.3 Характеристики специализированного оборудования
Установка для химического
органическими радикалами.
модифицирования
Установка для автоматического синтеза пептидов.
поверхности
твердых
веществ
3.3.4 Характеристики специализированного программного обеспечения
Визуализатор молекулярной и кристаллической структуры Diamond.
3.3.5 Перечень и объёмы требуемых расходных материалов
Защищенные аминокислоты 20г.
Конденсирующие реагенты 20г.
Деблокирущие реагенты
Растворители
200 г.
1000г.
Органические матрицы
50г.
Неорганические матрицы
50г.
3.4.
Информационное обеспечение
3.4.1 Список обязательной литературы
1. Реакции на полимерных подложках в органическом синтезе / под ред. П. Ходжа,
Д. Шеррингтона. М., Мир,1983
2. Полимерные реагенты и катализаторы / под ред. У. Форда. М., Мир,1991
3. Дюга Г., Пенни К., Биоорганическая химия. М., Мир, 1983
4. Тертых В. А., Белякова Л. А. Химические реакции с участием поверхности
кремнезема. Киев, Наукова думка,1991
5. Постнов В. Н. Матричный синтез сорбентов и катализаторов., С-Пб, СПбГУ,
1995.
6. Постнов В. Н, Методы синтеза гетерогенных каталитических систем. С-Пб. ,
СПбГУ, 1997., 62с.
.
7. Химия привитых поверхностных соединений. /Под ред. Г.В. Лисичкина.
Москва.2003,592 с.
8. Постнов В. Н. Гетерогенные катализаторы. С-Пб. , СПбГУ, 2014, 120 с.
.
9. .Нанотехнологии в биологии и медицине. Под ред. Е.В.Шляхто.СПб. 2009. 320с.
3.4.2 Список дополнительной литературы
1) Пептиды: основные методы образования пептидных связей / под ред. Э. Гросса, И.
Майенхофера. М.,Мир,1983.
2) Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии под ред. Г.
В. Лисичкина. М., Химия, 1986.
3) Алесковский В. Б. Курс химии надмолекулярных соединений. Л., ЛГУ, 1990.
4) Шабирова З.А., Богданов А. А., Золотухин А. С. Химические основы генетического
материаловедения. М., 2006, 383 с.
5) А.А.Гершкович, В.К.Кибирев, Синтез пептидов. Реагенты и методы., Киев:
наук.думка, 1987, 264 с.
6) Химия твердого тела.Химические проблемы создания новых материалов:сб.статей,
под ред. И.В.Мурина, СПб: СПбГУ, 2003, 315 с.
3.4.3 Перечень иных информационных источников
www.scopus.com
Раздел 4.
Разработчики программы
К.х.н., доцент кафедры химии твердого тела СПбГУ Постнов В.Н.