Objectives
Programme
· Retrosynthetic analysis. General synthetic strategies linear and convergent syntheses, syntons, inverse synthons, synthetic equivalents, stereochemical aspects in synthetic design of target molecules having complex structure
· Protecting group techniques
· Modern synthetic methods for building up the molecular skeletons
· Application of the "chiral pool" in the synthesis of optically active molecules
· Stereoselective synthetic strategies for construction of complex compounds containing one ore more sterogenic centers
· Special synthetic techniques
The aim of the subject is to broaden and develop the synthesis planning knowledge of the students (Engineer in Pharmaceutical Industry / Chemical Engineer) based on their previous Organic Chemistry studies at theoretical and practical level. Based on the topics of this course - such as the general features of modern synthetic methods, synthetic strategies, and usage of chemical databases - the students will became competent in autonomous planing of novel syntheses. All main topics of the course will be demonstrated via examples from relevant total syntheses.
Learning outcomes
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Knowledge
Ismeri a szintézistervezés alapjait képező szerves kémiai reakciókat. Ismeri a retroszintetikus analízis alapkoncepcióját és alapfogalmait. Retroszintetikus analízis: látens polaritás és FGI-k; szintonok, inverz szintonok, umpolung, szintézis ekvivalensek, tipikus FGI-k. Ismeri a retroszintetikus analízis és tervezés alapstratégiáit: a.) Egy csoport leválasztáson alapuló stratégiák. C-C, C=C, C-X és C=X kötések képzése; b.) Két csoport leválasztáson alapuló stratégiák: cikloaddíciók, periciklusos reakciók, tandem ciklizációk. Ismeri az 1,3- és 1,5-dikarbonil-, hidroxi-karbonil- és α,b-telítetlen-karbonil-szerkezeti rész kialakításának módszereit, és felhasználásukat a szerves szintézisekben. Ismeri az umpolung fogalmát és alkalmazását valamint az 1,2- 1,4- és 1,6-dikarbonil-, hidroxi-karbonil- szerkezeti rész kialakításának módszereit, és felhasználásukat a szerves szintézisekben. Ismeri a kemoszelektivitás, regioszelektivitás fogalmát és az ezeken alapuló védőcsoport nélküli szintézistechnikákat valamint a védőcsoportok felhasználását szintézisek során. Ismeri a sztereoszelektivitás fogalmait valamint a sztereokémiai analízis folyamatát (diasztereomer, diasztereotóp, enantiomer és enantiotóp szelektivitások felhasználhatóságának elemzése). Ismeri az enantiomertiszta célermék előállításának lehetőségeit (Királis készlet felhasználása királis molekulák szerves szintézisében; Sztereoszelektív szintézis stratégiák alkalmazása bonyolult, több sztereocentrumot tartalmazó szerves anyagok felépítésében). Ismeri a vázfelépítéshez használt modern szintézis módszereket (fémorganikus és nehézfém-katalizált kapcsolási reakciók, "click" kémia, tandem reakciók). Ismer speciális szintézis technikákat (szilárd fázisú technikák, mikrohullámú és folyamatos átfolyásos reaktorok, biotranszformációk, párhuzamos szintézisek). Ismeri a biokatalizátorok alaptulajdonságait. Ismeri a biotranszformációk alaptípusait. Ismeri az általános szintézis stratégiák (lineáris és konvergens szintézisek) általános előnyeit és hátrányait. Ismeri a reaktív csoportok szintézis egyes fázisaiban történő kialakításának általános előnyeit és hátrányait. Ismeri az akirális célvegyületek kialakításának retroszintetikus alapmódszereit. Ismeri a királis, enantiomertiszta célvegyületek kialakításának retroszintetikus alapmódszereit és sztereokémiai analízis módszereit. Ismeri az általános szintézis stratégiák (lineáris és konvergens szintézisek) általános gazdaságossági előnyeit és hátrányait. Ismeri a reaktív csoportok szintézis egyes fázisaiban történő kialakításának általános gazdaságossági előnyeit és hátrányait. Ért az akirális biológiailag aktív célvegyületek kialakításának szintézistervezéséhez. Ért a királis, biológiailag aktív célvegyületek tiszta enantiomer formában történő kialakításának sztereokémiai analíziséhez és szintézistervezéséhez. Integrált ismereteket alkalmaz az akirális biológiailag aktív célvegyületek kialakításának szintézistervezése során. Integrált ismereteket alkalmaz a királis, biológiailag aktív célvegyületek tiszta enantiomer formában történő kialakításának sztereokémiai analízise és szintézistervezése során. Eredeti ötleteket vet fel és gazdagítja a gyógyszervegyész-mérnökségi szakterület ismeretanyagát az akirális biológiailag aktív célvegyületek kialakításának szintézistervezése során. Eredeti ötleteket vet fel és gazdagítja a gyógyszervegyész-mérnökségi szakterület ismeretanyagát a királis, biológiailag aktív célvegyületek tiszta enantiomer formában történő kialakításának sztereokémiai analízise és szintézistervezése során.
Skills
Képes átlátni a gyógyszer-, növényvédőszer-, valamint finomkémlal iparhoz kapcsolódó szintézistervezésel kapcsolatos törvényszerűségeket és összefüggéseket, alkalmazza a megszerzett tudást és a gyakorlatban hasznosítja azt. Elméleti és gyakorlati felkészültsége, módszertani és gyakorlati ismeretei alapján képes hatóanyagszintézisek tervezésére illetve szintézisek elemzésére, továbbá hatóanyagok gyártásához szükséges szintézistechnikák kiválasztására. Képes alkotó közreműködésre a gyógyszer- és növényvédőszer hatóanyagok, valamint a finomkemikáliák kutatásában, fejlesztésében, gyártásában a hatóanyagok szintézisének tervezésével. Szintézistervezési ismereteit felhasználva kompetensen tud eljárni összetett kémiai technológiai rendszerek tervezésében és kivitelezésében. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes megérteni és megoldani a felmerülő problémákat, helytálló véleményt megfogalmazni, következtetéseket levonni, és döntést hozni. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes önálló irányítói feladatok ellátására. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes a strukturált, folyamatorientált gondolkodásra és munkavégzésre. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes a gyógyszervegyész-mérnöki területet új ismeretekkel, tudományos eredményekkel gyarapítani. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes a helyzet vagy feladat racionális, mások számára is érthető elemzésére, értékelésére és leírására a szakma által elfogadott természettudományos és tapasztalati ismeretek segítségével. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes az igények, feladatok és célok megértésére, interpretációjára és azok megvalósítási stratégiává konvertálására. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes döntés-előkészítő és problémamegoldó módszerek alkalmazására. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes a kreatív problémakezelésre és összetett feladatok rugalmas megoldására, továbbá az élethosszig tartó tanulásra. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes a tervek és az elvégzett munka érthető és célirányos dokumentálására és kommunikációjára. Szintézisek tervezésével kapcsolatban képes új ismeretekkel, tudományos eredményekkel gyarapítani a gyógyszervegyész-mérnöki területet.
Attitudes
Szintézisek tervezésével kapcsolos problémák megoldása során törekszik a kreativitásra, rugalmasságra, intuícióra és módszerességre. Szintézisek tervezésével kapcsolatban nyitott és fogékony új, korszerű és innovatív technológiai megoldásokra. Szintézisek tervezésével kapcsolatban fejleszti a problémafelismerő és -megoldó készséget, a tanulási készséget és a memóriát. Szintézisek tervezésével kapcsolatban törekszik a minél jobb információ feldolgozási képességre. Szintézisek tervezésével kapcsolatban mint felelős kémikus, törekszik a környezettel szembeni érzékenységre és a fenntarthatóság követelményeinek érvényesítésére. Szintézisek tevezésével kapcsolatban törekszik szakmailag magas szinten és önállóan megtervezni és végrehajtani a feladatait. Szintézisek tervezésével kapcsolos problémák megoldása során törekszik a kezdeményezésre, személyes felelősségvállalásra és döntéshozatalra. Szintézisek tervezésével kapcsolatban elkötelezett a minőségi és alapos munkavégzés iránt, törekszik a szemléletet munkatársai felé Is közvetíteni és nyitott az innovációs célkitűzésekre. Szintézisek tevrezésével kapcsolatban nyitott arra, hogy önfejlesztéssel és szakmai továbbképzésekkel gyarapítsa szaktudását, továbbá törekszik a széles körű szintézistervezési műveltségre. Szintézisek tervezésével kapcsolatban elkötelezett a sokszínűség és az értékalapúság mellett. Szintézisek tervezésével kapcsolatban strukturált, folyamatorientált gondolkodás és munkavégzés jellemzi.
Autonomy and responsibility
Szintézisek tervezésével kapcsolatos problémák megoldása során önállóan és kezdeményezően lép fel. Szintézisek tervezésével kapcsolatos döntéseit körültekintően, más szakterületek képviselőivel (folyamatmérnökökkel, gépészekkel, biológusokkal, biokémikusokkal, farmakológusokkal, orvosokkal valamint környezetvédelmi, jogi és közgazdasági szakemberekkel) konzultálva, önállóan hozza, melyért felelősséget vállal. A szintézistervezéssel kapcsolatos kémiai és technológiai kutatásokban és fejlesztésekben önállóan és teljes felelősséggel jár el. Szintézisek tevezésével kapcsolatos célok kijelölésében biokémikusokkal, farmakológusokkal és orvosokkal működik együtt. Szintézisek tervezésében és méretnövelésekben vegyészmérnökökkel, folyamatmérnökökkel és gépészekkel - a felelősséget megosztva - működik együtt. Szintézisek tervezésével kapcsolatban felelősséget vállal a szakvéleményében, írásaiban közölt megállapításokért és szakmai döntésekért, az általa, Illetve az Irányítása alatt végzett munkafolyamatokért. Szintézisek tervezése során felelősséggel viseltetik a fenntarthatóság és környezetvédelem iránt.