Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

https://www.ehu.eus/es/web/master/master-quimica-sintetica-industrial/materia?p_anyo_ofd=20190&p_anyo_pop=20140&p_cod_centro=310&p_cod_materia=6806&p_cod_asignatura=504314&p_tipo_asignatura=1

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Descripción/Contenidos

Mecánica molecular. Dinámica molecular. Métodos semiempíricos. Métodos ab initio. Teoría del funcional de la densidad. Estudio de mecanismos de reacción mediante métodos computacionales. Cálculo y predicción de propiedades

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Competencias genéricas

G-1 Integrar conceptos avanzados de los diferentes aspectos de la Síntesis Química, y aplicarlos a la resolución de problemas en entornos nuevos dentro de contextos más amplios o multidisciplinares, en el ámbito de la investigación o la industria

G-2 Analizar de manera crítica la información de la bibliografía e integrarla para plantear y contextualizar un tema de investigación en el ámbito de la Síntesis Química.

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Competencias específicas

E-1 Revisar los fundamentos teóricos de los principales métodos de cálculo de estructuras químicas, de sus propiedades y de su reactividad.

E-2 Analizar los modelos teóricos principales acerca de la selectividad en las transformaciones químicas.

E-3 Ser capaz de aplicar los métodos teóricos y computacionales a la resolución de problemas prácticos relacionados con la síntesis química y con el estudio de las propiedades de los compuestos orgánicos y organometálicos.

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Resultados aprendizaje

1) Plantear y realizar cálculos teóricos aplicados a problemas químicos estructurales o de reactividad.

2) Analizar y discutir y obtener conclusiones sobre los datos obtenidos de manera autónoma en los experimentos de laboratorio, relacionándolos con las teorías apropiadas y utilizando fuentes las bibliográficas primarias.

3) Ser capaz de trabajar en equipo y adaptarse a equipos multidisciplinares.

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Metodología

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Idiomas

Castellano

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Evaluación

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Temario

- Introducción. Clasificación de los principales métodos computacionales.
- Especificaciones de geometría en química computacional: matrices Z, coordenadas internas, redundantes y cartesianas.
- Mecánica molecular. Campos de fuerza. Métodos principales y ámbitos de aplicación.
- Análisis conformacional. Método de Monte Carlo. Dinámica molecular. Muestreo y cálculo de propiedades.
- La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo. Unidades atómicas. Principio variacional. Ecuaciones de Roothan-Hall.
- Determinantes de Slater. Funciones de onda monoderminantales. Métodos de Hartree-Fock: HF y UHF.
- Correlación electrónica. Métodos perturbacionales. Interacción de configuraciones.
- Orbitales de Slater. Orbitales gaussianos. Bases de funciones. Funciones de core y de valencia. Pseudopontenciales efectivos de core.
- Hamiltonianos de core y de valencia. Métodos semiempíricos: puntos fuertes y débiles.
- Teoría del funcional de la densidad (DFT). Teoremas de Hohenberg-Kohn. Orbitales de Kohn-Sham. Aproximaciones locales y con corrección de gradiente. Métodos híbridos.
- Cálculo de espectros infrarrojos y de resonancia magnética nuclear. Cálculo de propiedades quirópticas.
- Efecto del disolvente: modelos discretos y del continuo.
- Mínimos locales y estados de transición. Análisis armónico: condiciones de McIver-Komornicky.
- Coordenadas de reacción. Energías de activación y reacción. Cinéticas de Curtin-Hammet. Selectividad.
- Descriptores de reactividad. DFT conceptual.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía básica
1. Cramer, C. J.: Essentials of computational chemistry. Theories and models. Wiley: Chichester, UK, 2002.
2. Hehre, W. J.: A guide to molecular mechanics and quantum chemical calculations, Wavefunction, Inc: Irvine, CA, 2003.
3. Leach, A. R. Molecular modelling ¿Principles and applications, Pearson: Harlow, UK, 2001.
4. Bachrach, S. M.: Computational Organic Chemistry, Wiley, 2014.
5. Fleming, I.: Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions, Wiley: Chichester, UK, 2010.
6. Arrieta, A.; de la Torre, M. C.; de Cózar, A.; Sierra, M. A.; Cossío F. P.: Computational chemistry: A useful tool for the chemical synthesis of complex molecules, heterocycles and catalysts. Synlett 2013, 24, 0535-0549.
7. Cossío, F. P.: Calculation of kinetic data using computational methods. In Rate constant calculation for thermal reactions ¿Methods and applications (DaCosta, H., Fan, M., Eds.), Wiley: Hoboken, NJ, 2012.
8. Sierra, M. A.; de la Torre, M. C.; Cossío, F. P.: More dead ends and detours -En route to successful total synthesis, Wiley-VCH: Weiinhein, GE, 2013.

Bibliografía de profundización
1. Pross, A.: Theoretical & physical principles of organic reactivity. Wiley: New York, NJ, 1995.
2. Parr, R. G.; Yang, W.: Density-functional theory of atoms and molecules. Clarendon: Oxford, UK, 1989.
3. Bader, R. F. W.: Atoms in molecules. A quantum approach. Clarendon: Oxford, UK, 1990.
4. Albright, T. A.; Burdett, J. K.; Whangbo, M. H.: Orbital interactions in chemistry. Wiley: New York, NJ, 1985.

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Lugar de impartición

Clases teóricas

Facultad de Química. Donostia.

También a través de videoconferencia en la UPNA

Clases prácticas

Presenciales en la Facultad de Química. Donostia.

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