Sylabus
1/ Kvantová mechanmika: Principy, metody a praktické použití 2/ Molekulová mechanika: Principy, metody a praktické použití 3/ Solvatační metody: Metody polarizovaného kontinua (PCM, COSMO, COSMO-RS), explicitní solvatace 4/ Metody QM/MM a Metody Minimalizace Energie: Teorie, aplikace, a příklady 5/ Statistická Termodynamika: Základní koncepty (partiční funkce, Boltzmannovo rozdělení, entropie, enthalpie, volná energie) 6/ Poruchové metody výpočtu volné energie (termodynamická integrace) a metody potenciálu střední síly (PMF): Koncept, teorie a aplikace 7/ Teorie tranzitního stavu: Eyringova rovnice (teorie, aplikovatelnost a omezení, kinetický isotopový efekt, korekce na tunelování), pokročilejší teorie (variační teorie tranzitního stavu) 8/ (Bio)katalýza - koncepty: Kineticko-termodynamické korelace (BEP princip, Westheimerův efekt); Marcusova teorie přenosu elektronu, adiabatická versus neadiabaticá rekační dynamika; aplikace 9/ Modelování chemických reakcí v roztoku a v enzymech: teorie a aplikace (reakční mechanismy: hledání tranzitních stavů, hledání kroku určujícího rychlost reakce ve vícekrokových reakcích), ionty kovů v roztoku a v enzymech, reakční selektivita, modelové studie (např. aktivace vazeb C-H, hydroxylace vs. halogenace vs. desaturace).
Anotace
Počítačové modelování chemických a biochemických procesů, především organické a bioanorganické reaktivity včetně enzymových reakcí, tvoří neodělitelnou součást našeho porozumění těmto procesům na atomové či dokonce elektronové úrovni. Náplní tohoto kurzu je seznámení se s moderními metodami teoretické a výpočetní chemie, které mohou vést k dosažení tohoto cíle.
Důraz je kladen na kombinované metody kvantové mechaniky a molekulové mechaniky (QM/MM), praktické používání statistické mechaniky včetně teorie tranzitního stavu a jeho vztahu k reaktivitě a seletivitě, vysvětlení principů moderních solvatačních metod, použití molekulové dynamiky ke statistickému vzorkování fázového prostoru, srovnávání vypočtených dat s experimentálními daty a kritické zhodnocení vhodnosti jednotlivých metod pro řešení praktických problémů. V neposlední se v kurzu zmíní i redoxní procesy v bioanorganických systémech a způsoby jejich teoretického popisu.
Přednášky jsou vedeny - po dohodě - v angličtině.