Forma výučby: prednášky a semináre

Odporúčaný rozsah výučby (v hodinách):

Týždenný: 3 hodiny prednášok a 1 hodina seminára Za obdobie štúdia: 39 h / 13 h

Metóda štúdia: prezenčná (v prípade potreby dištančná)

Základná literatúra: Š. Toma, M. Putala: Štruktúra a reaktivita organických zlúčenín, Univerzita

Komenského, Bratislava 2015 alebo 2018.

Doplnková literatúra:

1) E. V. Anslyn, D. A. Dougherty: Modern Physical Organic Chemistry, University Science Book,

California 2006.

2) I. Fleming: Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions, Student ed., John Wiley & Sons,

2009.

3) J. Clayden, N. Greeves, S. Warren: Organic Chemistry, 2nd ed., Oxford University Press, 2012.

4) F. A. Carey, R. J. Sundberg: Advanced Organic Chemistry, Part A: Structure and Mechanisms, 5th

ed., Springer, 2007.

5) March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 7th ed., M. B. Smith, John Wiley & Sons, 2013.

6) E. L. Eliel, S. H. Wilen, M. P. Doyle: Basic Organic Stereochemistry, John Wiley & Sons, 2001.

aktívna účasť na seminároch a úspešné absolvovanie skúšky. Skúška pozostáva z viacerých príkladov so zdôvodnením ich riešenia pomocou teórie. Každý príklad je hodnotený A-FX. Výsledok zo skúšky je priemerom ich hodnotenia. Kredity nebudú udelené študentovi, ktorý z niektorého príkladu získa hodnotenie FX. Na získanie hodnotenia A je potrebné získať najmenej 92 %, na získanie hodnotenia B najmenej 84 %, na hodnotenie C 76 %, na hodnotenie D najmenej 68 % a na hodnotenie E najmenej 60 %.

Slovenský jazyk v kombinácii s anglickým (študijná literatúra v anglickom jazyku)

1) Chemické väzby: typy väzby, väzbové a protiväzbové orbitály (energia, geometria, symetria,

atómové orbitálové koeficienty), väzbové parametre, π- a σ-konjugácia, rezonančné štruktúry.

2) Aromaticita: v základnom a tranzitnom stave, miery aromaticity, aromaticita/ anitaromaticita

anulénov a ich derivátov, Hückelovo pravidlo, Möbiusova aromaticita, kondenzované aromatické

uhľovodíky.

3) Vybrané kapitoly zo stereochémie organických zlúčenín. Chirálne zlúčeniny bez stereogénneho

centra. Dynamická stereochémia organických zlúčenín: konforméry acyklických a cyklických

zlúčenín, Newmanova projekcia, konformačná analýza, stereoizomerizácia (stereomutácia). Rôzne

druhy pnutia cyklických zlúčenín. Thorpeho-Ingoldov efekt, Baldwinove pravidlá pre uzatváranie

kruhov.

4) Kinetické a termodynamické predpoklady priebehu chemických reakcii, voľná energia, entalpia a

entropia, aktivačná entalpia a entropia, vnútro- vs. medzimolekulové reakcie

5) Mechanizmus reakcie: princíp mikroskopickej reverzibility, Hammondov postulát, CurtinovHammettov princíp. Metódy štúdia mechanizmu reakcii, dôkaz a identifikácia intermediátov,

kinetické metódy štúdia mechanizmu, vrátane kinetického izotopového efektu. Kineticky a

termodynamicky riadené reakcie.

6) Kyseliny a zásady. Brønstedova teória: vplyv štruktúrnych parametrov na aciditu, resp. bázicitu,

Hammettova funkcia acidity, kinetická a termodynamická acidita. Lewisova teória, Pearsonov

princíp tvrdých a mäkkých kyselín a zásad a jeho aplikácie.

7) Tautoméria: katiónotropia (prototrópia, metalotrópia, acylotrópia a ďalšie), aniónotropia,

valenčná tautoméria. Anulárna tautoméria a tautoméria reťazec-kruh.

8) Vodíková väzba a iné slabé interakcie. Elektrostatické interakcie, interakcie dipólov s iónmi

a dipólmi. Vodíková väzba a ďalšie typy interakcie so σ-dierou. Metódy dôkazu vodíkovej väzby, vplyv na fyzikálne vlastnosti a reaktivitu zlúčenín. Interakcie π-systémov navzájom, s dipólmi

a iónmi. Van der Waalsove sily, solvofóbny efekt, mechanická väzba.

9) Katalýza organických reakcií: rôzne druhy acido-bázickej katalýzy, katalýza prechodnými kovmi a

ich komplexami, nukleofilná katalýza, organokatalýza, micelárna katalýza, katalýza prenosom do

inej fázy, enzýmová katalýza.

10) Solvatácia: charakterizácia solvatačných vlastností rozpúšťadiel, vplyv solvatácie na chemickú

rovnováhu a rýchlosť rôznych typov reakcií. Rozpustnosť, difúzia, alternatívne rozpúšťadlá,

počítačové modelovanie solvatácie.

11) Extratermodynamické vzťahy: kvantifikácia vplyvu elektrónových a stérických vlastností

substituentov na rýchlosť a rovnováhu chemických reakcií. Hammettova rovnica a jej modifikácie,

izokinetický princíp, dvojparametrové rovnice typu Swainovej-Luptonovej rovnice, Taftove rovnice.

Uplatnenie týchto rovníc.

12) Reakčné intermediáty: generovanie, štruktúra a reaktivita karbkatiónov, karbaniónov,

radikálov, karbénov, nitrénov a ylidov, dehydroarénov a komplexov s prenosom náboja,

dehydroarénov. Vplyv štruktúry na ich stabilitu – stabilizácia rôznymi efektami.

13) Pericyklické reakcie: Woodwardove-Hoffmannove pravidlá (Fukuiho modifikácia) zachovania

symetrie MO, Dewarova-Zimmermanova metóda aromaticity tranzitného stavu a ich aplikácia na

jednotlivé typy reakcií. Elektrocyklizačné reakcie, sigmatropné prešmyky, cykloadičné reakcie,

reakcie s prenosom skupiny.

14) Fotochémia: absorpcia svetla, fyzikálne a chemické procesy z excitovaného stavu; Jablonského

diagram, vplyv rôznych faktorov na priebeh fotochemických reakcií, kvantový výťažok,

fotostacionárny stav, fotokatalýza.

Predmet vytvára široký základ pre hlbšie štúdium mechanizmov jednotlivých typov reakcií. Študent

získa hlbší pohľad na štruktúru organických zlúčenín a najčastejších intermediátov a jej vplyv na ich

vlastnosti a reaktivitu, vrátane kvantifikácie tohto vplyvu. Ďalej sa oboznámi s metódami štúdia

mechanizmu organických reakcií a s vplyvom ďalších faktorov (katalýza, solvatácia a iné) na priebeh

reakcií. Získa podrobný obraz o priebehu pericyklických a fotochemických reakcií.

Po absolvovaní predmetu má študent rozumieť vplyvu štruktúry a ďalších faktorov na vlastnosti

a reaktivitu zlúčenín a tento vplyv má vedieť interpretovať, vrátane kreslenia rezonančných

vzorcov s vyznačením posunu elektrónov a vysvetlenia na základe energie, geometrie a prípadne

symetrie molekulových orbitálov.

Forma výučby: prednáška / seminár

Odporúčaný rozsah výučby (v hodinách): 13 h / 13 h

Týždenný: 1 h / 1 h Za obdobie štúdia: 13 týždňov

Metóda štúdia: prezenčná / dištančná

1. Graham L. Patrick, An Introduction to Medicinal Chemistry 6e, Oxford University Press, USA; 6th

Edition 2017; 2. Milan Remko, Základy medicínskej a farmaceutickej chémie, Remedika, Bratislava

2019; 3. odborné časopisy napr. EJMCH, JMCH, ACS MCHL a databázy napr. PDB, UNIPROT, SciFindern, ScienceDirect, Scopus

V priebehu semestra v rámci semináru vypracuje každý študent najmenej dve prezentácie ohľadom

liečiv ktoré odprezentuje (40% váha hodnotenia predmetu) na konci semestra sa uskutoční záverečná písomná previerka (60% váha hodnotenia predmetu). Na výsledné hodnotenie predmetu A je potrebné získať najmenej 92 %, na získanie hodnotenia B najmenej 84 %, na hodnotenie C najmenej 76 %, na hodnotenie D najmenej 68 % a na hodnotenie E najmenej 60 % z celkového hodnotenia. Hodnotenie je identické aj pri dištančnej forme vzdelávania.

Slovenský v kombinácii s anglickým (študijná literatúra v slovenskom a anglickom jazyku)

Predmet sa poskytuje len v letnom semestri

• Čo je medicínska chémia, definícia základných pojmov, informačné zdroje a databázy.

• Čo sú liečivá, ako sa delia, čo predstavujú názvy liekov, štruktúrna diverzita liečiv, stereochémia

a liečivá, na aké biologické ciele liečivá pôsobia, súčasný stav globálneho vývoja nových liečiv.

• Príklady známych liečiv, ich vývoj, štruktúra a mechanizmus ich pôsobenia (napr. antifungálne a

antibakteriálne liečivá, inhibítory enzýmov, receptorov, onkologické liečivá, antivirotiká).

• Chemické zlúčeniny, ich biodostupnosť a správanie sa v organizme - farmakokinetika (fyzikálnochemické vlastnosti liečiv, Lipinského a iné výberové pravidlá, spôsoby podávania liečiv, ich

distribúcia, metabolizmus, vylučovanie a toxicita (ADME/TOX), prekurzory liečiv).

• Chemické zlúčeniny a ich afinita k biomakromolekulám - farmakodynamika (napr. spôsob viazania

sa liečiva na biomolekuly, porovnanie sily interakcii, selektivita).

• Vývoj nových liečiv, identifikácia a optimalizácia kandidátov na liečivo, chemická príprava,

predklinické a klinické testovanie, priemyselná syntéza, patentová ochrana, úradné schválenie a

zavedenie na trh.

• Zdroje biologicky aktívnych látok, priemyselné zbierky zlúčenín, kombinatoriálne knižnice,

robotické a iné testovanie zlúčenín, optimalizačné metódy SAR

• Vývoj liečiv pomocou výpočtových metód založených na analýze priestorového usporiadania

biologického cieľa, známych modulátoroch cieľa, alebo na identifikácii a spojení vhodných

fragmentov

• Ďalšie faktory ovplyvňujúce úspešnosť vývoja liečiv (napr. neprítomnosť reaktívnych a toxických

funkčných skupín, selektivita biologického účinku, limitné interakcie so zakázanými biologickými

cieľmi, vhodné farmakologické parametre a šírka terapeutického okna).

• Faktory ovplyvňujúce úspešnosť klinických liekov (napr. monitorovanie liečiva po jeho zavedení na

trh, liekové interakcie, chronické vedľajšie účinky liečiv, lieková rezistencia).

• Perspektívne smery vývoja liečiv (napr. vývoj kinázových inhibítorov, utlmenie tumorovej

angiogenézy, ovplyvnenie rezistencie rakovinových kmeňových buniek).

• Vybrané príklady vývoja moderných liečiv.

Predmet je zameraný na oboznámenie študentov so základnými poznatkami ohľadom medicínskej

chémie, vlastností a vývoja liečiv. Predmet je určený pre študentov chemických odborov, rozvíja ich

interdisciplinárne chemicko - biologické vedomosti a myslenie.

Výsledky diplomovej práce, dokument diplomovej práce, prezentácia témy diplomovej práce, odpovede na otázky posudzovateľa a školiteľa práce.

Hodnotenie v %: A – 100 až 93, B – 92 až 85, C – 84 až 77, D – 76 až 69, E – 68 až 60. Fx – 59 a menej. Kredity nebudú udelené pri nižšom hodnotení ako 60 %.

Slovenský v kombinácii s anglickým (študijná literatúra v anglickom jazyku)

Predmet sa poskytuje výlučne v letnom semestri

Obhajoba diplomovej práce v rámci študijného programu ako súčasť štátnej skúšky

Obhajoba diplomovej práce v rámci študijného programu