Número de programa: 010 Nombre de la experiencia educativa Química supramolecular Área de formación

Semestre en que se cursa

Optativa

Segundo

Valor en créditos

Período escolar

Dos créditos Tiempo de duración Quince semanas/semestre Formación disciplinaria para impartir la materia Doctorado en Ciencias con Orientación Química-Biológica Programa elaborado por Dra. Karina Mondragón Vásquez, Dr. Jorge Guillermo Domínguez, Chávez, Dra. María Guadalupe Sánchez Otero. Fecha de elaboración

11 de octubre de 2010

Fecha de aprobación

21 de octubre de 2010

Fecha de revisión

22 de octubre de 2014

PRESENTACIÓN GENERAL Importancia de la experiencia educativa, dentro de la formación profesional La química supramolecular, es un campo de investigación interdisciplinario que cubre aspectos químicos, físicos y biológicos de las especies químicas complejas, en donde las moléculas se mantienen unidas y organizadas a través de fuerzas de enlaces no covalentes. La finalidad de esta experiencia educativa es que el estudiante adquiera un conocimiento integral básico de la Química supramolecular que le permita entender una gama amplia de fenómenos biológicos y químicos, en donde las interacciones intermoleculares juegan un papel determinante, y sea capaz de aplicarlo convenientemente en su formación científica. Esta materia consta de 2 créditos y se impartirá como parte de las experiencias educativas de carácter optativo, durante el segundo o tercer semestre, o en casos particulares en los tiempos acordados por alumno con su comité tutorial. Papel que cumple la experiencia educativa dentro del área a que pertenece El curso tiene un papel fundamental en la formación del perfil de egreso del estudiante del Doctorado en Ciencias Químico-Biológicas, a través de la integración del conocimiento que se pretende que obtenga para la resolución de problemas en área de la salud o de los alimentos. El curso se enfocará al conocimiento de los principios elementales de la química supramolecular y las interacciones intermoleculares que están presentes en múltiples fenómenos de interés químico, biológico y físico, por ejemplo, en la formación de complejos

fármaco-receptor, enzima-sustrato, antígeno-anticuerpo y en la formación de la estructura de las proteínas y de la doble hélice del ADN; por lo tanto es importante que los estudiantes de postgrado relacionados con las áreas químico-biológicas adquieran los conocimientos fundamentales relacionados con la química supramolecular que le permitan un mejor entendimiento de los múltiples fenómenos presentes en diversas áreas de la química y la biología y la utilice como herramienta en el diseño y la construcción de sistemas complejos a partir de unidades perfectamente definidas, con la perspectiva de que el diseño de sistemas exprofeso pueda conducir a importantes innovaciones tecnológicas. Por tal motivo, resulta pertinente la enseñanza de ésta área de la química, con el fin de que el estudiante sea capaz de aplicarla convenientemente en la investigación científica. Materias correlacionadas Química Avanzada, Bioquímica, Química y Aplicaciones de las Macromoléculas, Biología Molecular; Investigación y Seminario I-VII. OBJETIVOS GENERALES DE LA EXPERIENCIA EDUCATIVA El estudiante adquirirá los conceptos y fundamentos que rigen la química supramolecular y las interacciones intermoleculares, que le permitan entender las bases de los procesos supramoleculares y los aplique en el diseño y la síntesis de estructuras supramoleculares. Conocerá las aplicaciones más relevantes en esta área y su relación con la química y la biología, familiarizándose con los aspectos químico-orgánicos para su aplicación en el área de la salud y de los alimentos principalmente. UNIDADES, OBJETIVOS PARTICULARES Y TEMAS UNIDAD 1

No. de horas

Introducción a la Química Supramolecular

2

Objetivos particulares Describirá el desarrollo histórico de la química supramolecular y los conceptos básicos relacionados con esta disciplina a fin de integrarlos al trabajo experimental. Temas 1.1. Contextualización 1.2. Desarrollo histórico 1.3. Conceptos básicos 1.4. Terminología UNIDAD 2

No. de horas

Enlace covalente y Enlace Iónico

3

Objetivos particulares Explicará con base a las diferentes teorías, la estructura y resonancia de los enlaces covalentes, con la finalidad de predecir propiedades químicas y fisicoquímicas de las sustancias en las que domina el carácter covalente en sus enlaces, explicando por ejemplo, su solubilidad, su polaridad, puntos de fusión y ebullición, el arreglo espacial de las moléculas, etc. Describirá los principios fisicoquímicos que dominan en el enlace iónico y los factores que lo afectan para su aplicación en Química de compuestos. Temas

2.1 Enlace covalente 2.1.1 Principios fundamentales de la formación del enlace covalente. 2.1.2 Enlace covalente: polar y no polar. Momento dipolar 2.2 Enlace Iónico 2.2.1 Formación de Iones 2.2.2 Principios fisicoquímicos involucrado en el enlace iónico 2.2.3 Factores que influyen en el enlace iónico. UNIDAD 3

No. de horas

FUERZAS INTERMOLECULARES

5

Objetivos particulares Describirá la naturaleza de las interacciones intermoleculares, la formación y su función o participación en procesos físicos, químicos y biológicos fundamentales. Temas 3.1. Fundamentos de las interacciones intermoleculares 3.2. Interacciones de largo alcance(Electrostáticas, de inducción, de dispersión) 3.3. Interacciones de corto alcance 3.4. Interacciones de van der Walls 3.5. El efecto hidrofóbico 3.6. Papel de las interacciones intermoleculares en procesos químicos y biológicos fundamentales UNIDAD 4 No. de horas RECONOCIMIENTO MOLECULAR EN RECEPTORES DE 5 TOPOLOGÍA BÁSICA Objetivos particulares Describirá los conceptos básicos del reconocimiento molecular de cationes, aniones y moléculas neutras a fin de utilizarlos en Química general. Temas 4.1. Desarrollo histórico y conceptos fundamentales del reconocimiento molecular 4.2. Complejación de cationes metálicos, moléculas orgánicas catiónicas, aniones y moléculas orgánicas neutras. 4.3. Discriminación central, lateral y quiral. RECURSOS DIDÁCTICOS • • • • • • •

Pizarrón. Equipo de computo Cañón. Biblioteca Archivos multimedia. Material impreso Material didáctico: o Textos o Revistas científicos o Modelos TÉCNICAS DIDÁCTICAS Y ASPECTOS METODOLÓGICOS

Organización y planeación del aprendizaje. Búsqueda de fuentes de información. Lectura y análisis de artículos de revistas arbitradas e indexadas. Consulta en fuentes de información en la red. Solución de Problemas Aprendizaje basado en problemas Interrogatorio por medio de preguntas dirigidas EQUIPO NECESARIO • Computadora. • Cañón. • Archivos multimedia. • Material impreso • Material didáctico: o Textos o Revistas científicos o Modelos BIBLIOGRAFÍA • Vögtle F., Weber E., (Eds.), “Host-Guest Complex Chemistry. Macrocycles, Synthesis, Structures, Applications”, Springer Verlag, 1985. • Dugas H., (Ed.), “Bioorganic Chemistry Frontiers”, Springer Verlag, 1990. • Chadwick D. J., Widdows K., Eds., “Host-guest Molecular Interactions: From Chemistry to Biology, John Wiley & Sons, 1991. • Scheneider, H-J.; Dürr, H. (eds.): Frontiers in Supramolecular Organic Chemistry and Photochemistry. VCH 1991. • Vögtle F., “Supramolecular Chemistry”, Wiley, 1991. • Lehn J. M., “Supramolecular Chemistry”, VCH, 1995. • Atwood, J. L.; Davies, J. E. D.; Macnicol, D. D.; Vögtle F.; Lehn J.M. (eds.): Comprehensive Supramolecular Chemistry . Pergamon 1996. • Beer P.D., Gale P.A., Smith D.K., “Supramolecular Chemistry”, Oxford University Press, 1999. • R. Ungaro, E. Dalcanale “Supramolecular Science: Where it is and where it is going” Kluwer, Dordrecht, 1999. • Lindoy L.F., Atkinson I.M., “Self-Assembly in Supramolecular Systems”. “Monographs in Supramolecular Systems”, Stoddart J.F. (Ed), Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2000. • Steed J.W., Atwood J.L., “Supramolecular Chemistry”, John Wiley & Sons, Ltd., 2000. • Scheneider, H.-J.; Yatsimirsky, A. K. Principles and Methods in Supramolecular Chemistry. Wiley 2000. • Feringa B.L. (Ed), “Molecular Switches”, Wiley Interscience, 2001. V. Balzani, M. Ventura, A. Credi: Molecular Machines, Wiley-VCH, 2003. • T. Scharader, A.D. Hamilton: Functional Synthetic Receptors, Wiley-VCH, 2005. REFERENCIAS ELECTRÓNICAS (Última fecha de acceso:)

Otros Materiales de Consulta: Artículos de revistas indexadas o S. C. Peacock, L. A. Domeier, F. C. A. Gaeta, R. C. Hegelson, J. M. Timko, D. J. Cram “Host-guest complexation.13. High chiral recognition of amino esters by dilocular hosts containing extended steric barriers” J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 8190. o Lehn J.M., “Supramolecular Chemistry: Scope and Perspectives. Molecules, Supermolecules and Molecular Devices”, (Nobel Lecture) Angew. Chem. Int. Ed. 1988, 27, 89-112. o D. J. Cram , “The Design of Molecular Hosts, Guests and Their Complexes” (Nobel Lecture), Angew. Chem. Int. Ed. 1988, 27, 1009-1020. o K. S. Jeong, A. V. Muehldorf, J. Rebek Jr. “Molecular Recognition. Asymmetric complexation of diketopiperazines” J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6144. o Beer P.D., Gale P.A., “Anion Recognition and Sensing: The State of the Art and Future Perspectives”, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 486-516. o X. X. Zhang, J. S. Bradshaw, R. M. Izatt “Enantiomeric Recognition of Amine Compounds by Chiral Macrocyclic Receptors” Chem. Rev. 1997, 97, 3313. o T. H. Webb, C. S. Wilcox “Enantioselective and Diastereoselective Molecular Recognition of Neutral Molecules” Chem. Soc. Rev. 1993, 22, 383. o L. Fabrizzi L., A. Poggi, “Sensors and Switches from Supramolecular Chemistry”, Chem. Soc. Rev., 1995, 197-202. EVALUACIÓN FORMATIVA Capacidad de observación, razonamiento, análisis, capacidad de integrar lo leído y analizado en el contexto de la explicación del fenómeno estudiado. Profundidad en el análisis de los fenómenos químicos. Respeto, responsabilidad y ética en sus actitudes cotidianas y profesionales SUMATIVA Concepto Porcentaje

FORMA DE EVALUACIÓN

Presentación de resúmenes análisis de casos y artículos Dos exámenes parciales teóricos

de

Total

20 % 80 %

100 % Mínima aprobatoria 80