Рабочая программа по дисциплине «органическая химия» для специальности 020101-Химия (цикл опд. Ф. 03) icon

Рабочая программа по дисциплине «органическая химия» для специальности 020101-Химия (цикл опд. Ф. 03)


Смотрите также:
Рабочая программа по дисциплине «органическая химия» для направления 020100-Химия (цикл опд. Ф...
Рабочая программа по дисциплине “Техногенные системы и экологический риск” для специальности...
Рабочая программа по дисциплине ен. Ф. 04 «Органическая химия»...
Рабочая программа по дисциплине ен. Ф. 04 «Органическая химия»...
Рабочая программа по дисциплине ен ф06 Органическая химия для специальности 240302...
Рабочая программа по курсу «математика» (наименование дисциплины) для специальности 020101...
Рабочая программа по дисциплине специализации "Гибридные методы анализа " для специальности...
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Уравнения математической физики»...
Рабочая программа дисциплина ‹‹Неорганическая химия›› дн. Ф. 1 Направление 020100 Химия...
Программа дисциплины опд. Ф...
Рабочая программа физические методы исследования для специальности 020101 Химия...
Программа дисциплины опд ф. 12...



Загрузка...
страницы:   1   2   3
скачать


Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра органической химии


«Утверждаю»

Декан химического факультета,

профессор____________ Денисов В.Я.

«____»_____________________2008 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «органическая химия»

для специальности 020101-Химия (цикл ОПД.Ф.03),


факультет химический экзамен 5 и 6 семестры

курс 3-й зачет 5 семестр

семестр 5 и 6 курсовая работа 6 семестр

лекции 105 часов (дифф. зачет)

практические занятия 70 часов

лабораторные занятия 140 часов

самостоятельные занятия 190 часов

Всего часов: 505


Составитель: д.х.н., профессор, зав. кафедрой

органической химии Денисов В.Я.


Кемерово, 2008





Рабочая программа дисциплины «органическая химия» федерального компонента цикла ОПД составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования второго поколения по специальности 011000(020101)-Химия на основе типовой программы дисциплины «органическая химия», утвержденной в 2000 году (составители: академик РАН Зефиров Н.С., МГУ, профессор Курц А.Л., МГУ, профессор Цупак Е.Б., РГУ).


Рабочая программа обсуждена на заседании

кафедры органической химии

Протокол № 2 от 12 сентября 2008 г.

Зав. кафедрой____________________ Денисов В.Я.


Одобрено методической комиссией

химического факультета

Протокол № 1 от 02 сентября 2008 г.

Председатель________________ Серебренникова Н.В.


^ 1. Пояснительная записка


Органическая химия – одна из фундаментальных химических дисциплин, изучение которых обязательно при получении высшего профессионального образования по специальности «Химия» или по направлению «Химия».

Органическая химия служит научной основой производства многочисленных и разнообразных веществ и материалов, которые необходимы для жизнеобеспечения человека и удовлетворения нужд современной техники. Биогенные органические вещества (углеводы, аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты и т.д.) участвуют в процессах жизнедеятельности организмов и, следовательно, лежат в основе самой жизни. В мире ежегодно производятся тысячи продуктов основного и тонкого органического синтеза. В химических лабораториях не прекращается работа по синтезу и исследованию новых органических соединений. Открываются новые реакции, предлагаются новые реагенты, выдвигаются и утверждаются новые теоретические концепции.

Цель курса «органическая химия» состоит в том, чтобы познакомить студентов со строением и номенклатурой основных классов органических соединений, дать представление об общих закономерностях поведения органических соединений в химических реакциях во взаимосвязи с их строением, выработать умение прогнозировать свойства соединений, опираясь на теоретические концепции органической химии, познакомить с методами органического синтеза и областями практического применения органических веществ.

Рабочая программа составлена в соответствии с разделом ОПД.Ф.3 Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования второго поколения (2000 г.) для специальности 011000 (теперь 020101)-Химия.


Выписка из Государственного образовательного стандарта

Индекс

Наименование дисциплин и их основные разделы

Всего часов

ОПД

Общепрофессиональные дисциплины направления




ОПД.Ф.3

Органическая химия

предмет органической химии, классификация реагентов и реакций, углеводороды (алканы, циклоалканы, алкены, алкадиены, алкины, арены), оптическая изомерия орга-нических соединений, галогенопроизводные углеводо-родов, магний- и литийорганические соединения, гид-роксилпроизводные углеводородов, простые эфиры, карбонильные соединения, карбоновые кислоты и их производные, нитросоединения, амины, азосоединения, гетерофункциональные и гетероциклические соединения

500




Для современной органической химии характерно широкое использование физических методов исследования, а также все возрастающее внимание к механизмам реакций, знание которых помогает увидеть логичность и обусловленность химических явлений, понять взаимосвязь между строением соединений и их реакционной способностью. Весьма важной является информация об электронной структуре молекул, так как распределение электронной плотности кардинально влияет на реакционную способность, физические, биологические и другие свойства. Необходимость оценки электронной структуры привела к широкому распространению в органической химии представлений и методов теории молекулярных орбиталей. Квантовохимические подходы, которые позволяют дать количественное описание электронного строения и реакционной способности органических соединений, постепенно вытесняют качественные представления об электронных эффектах в рамках теории химического строения. Все это отражено в разделе «Содержание дисциплины».

Усвоение курса органической химии достигается в ходе лекций, практических и семинарских занятий, самостоятельного изучения учебного материала. Важной составной частью курса органической химии являются лабораторные занятия, на которых студенты овладевают экспериментальными приемами работы, учатся самостоятельно проводить органические синтезы и исследовать полученные органические вещества. Существенно важным контрольно-зачетным этапом лабораторного практикума является выполнение курсовой работы по дисциплине «органическая химия». Выполнение курсовой работы должно обеспечивать не только закрепление практических навыков и умений, но и выработку навыков самостоятельной исследовательской работы.

Органическая химия – обширная область химической науки. Ее объекты (органические соединения) исчисляются миллионами, а свойства этих объектов весьма разнообразны. Поэтому продуктивное усвоение материала данной дисциплины требует от студентов, с одной стороны, высокой активности во время аудиторных занятий, с другой стороны, продуктивной самостоятельной работы вне аудитории. Активизация и регулирование самостоятельной работы студентов достигается в ходе их подготовки к коллоквиумам и контрольным работам, а также путем выполнения индивидуальных домашних заданий по важнейшим разделам курса органической химии. С целью активизации как аудиторной, так и внеаудиторной самостоятельной работы студентов кафедрой разработана и внедрена рейтинговая система оценок индивидуальной учебной деятельности студентов.

Студент, изучивший курс органической химии, в соответствии с требованиями ГОС ВПО должен:

знать классификацию органических соединений и свойства основных классов органических соединений,

быть знакомым с современными теоретическими представлениями о строении органических соединений и механизмах органических реакций,

понимать взаимосвязь между строением и свойствами органических соединений и уметь прогнозировать свойства соединений по их структуре,

владеть экспериментальными методами работы в области органической химии,

уметь самостоятельно проводить органические синтезы, проводить исследование структуры и свойств органических соединений,

уметь самостоятельно восполнять недостающие знания по органической химии с помощью учебной и научной литературы.

Курс органической химии изучается в течение 5 и 6 семестров (3 курс).

В 5-м семестре студенты изучают ациклические и алициклические соединения (18 недель, 9 часов аудиторных занятий в неделю), в 6-м семестре – ароматические и гетероциклические соединения (17 недель, 9 часов аудиторных занятий в неделю), а также выполняют курсовую работу по дисциплине. Общий объем аудиторных занятий 315 часов.

^ Формы контроля:

- текущий (устный опрос на занятиях, проверка индивидуальных домашних заданий);

- рубежный (1 коллоквиум и 5 контрольных работ в 5-м семестре, 1 коллоквиум и 3 контрольные работы в 6-м семестре);

- итоговый (зачет и экзамен в 5-м семестре, дифф. зачет по курсовой работе и экзамен в 6-м семестре).

^ Критерии оценки знаний студентов

Все виды учебной деятельности студентов (лабораторные занятия, практические занятия и семинары, индивидуальные домашние задания, коллоквиумы, контрольные работы, курсовая работа по дисциплине, экзамен) оцениваются в баллах. Итоговая оценка за семестр определяется общим числом баллов, набранных по всем видам учебной деятельности (рейтинг студента), при этом баллы, полученные за экзамен, включаются в общее число баллов. Максимальная сумма баллов, набираемая студентом за один семестр, равна 100. Эта сумма складывается из баллов за текущую успеваемость, максимальное число которых равно 70, и баллов, полученных на экзамене, максимальное число которых равно 30.

В зависимости от суммарного количества набранных баллов студентам выставляются следующие оценки:

0 -40 баллов – неудовлетворительно,

41-70 баллов – удовлетворительно,

71-90 баллов – хорошо,

91-100 баллов – отлично.

Студенты, набравшие в ходе промежуточных аттестаций 65 баллов и более, освобождаются от сдачи экзамена и получают оценку «отлично».

(Подробности изложены в разделе «Система оценок индивидуальной учебной деятельности студентов 3 курса химического факультета по дисциплине «органическая химия»).

Органическая химия служит основой для последующего изучения ряда общих (высокомолекулярные соединения, химические основы жизни) и специальных дисциплин (стереохимия органических соединений, теоретические основы органической химии, методы органического синтеза, химия хинонов).


^ 2. Тематический план



Название тем (модулей)

^ Объем часов

Формы

конт-роля

Общий

Аудиторная работа

Само-

стоят.

рабо-та

Лекц.

Практ.

занятия

Лаб.

занят.

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Введение в

органическую

химию

58

2




44

12

Коллок-виум «Общие методы работы в лабо-ратории органи-ческой химии»




^ Ациклические и алициклические соединения

2

Алканы

16

4

4




8

Контр. работа «Алифа-тич.

углево-дороды»

3

Алкены

13

4

2




7

4

Алкадиены

10

2

2




6

5

Алкины

10

2

2




6

6

Галогенопроиз-водные алифатических углеводородов

22

4

2

8

8

Контр. работа

по

теме

«Реак-ции нуклео-фильно-го заме-щения

у насы-щен-ного атома угле-рода»

7

Спирты

14

3

1

4

6

8

Простые эфиры

11

2

1

4

4

9

Альдегиды и кетоны

22

4

2

8

8

Контр. работа

«Карбо-нилсо-держа-щие алифати-ческие соедине-

ния»

10

Карбоновые кислоты и их функциональ-ные производные

16

4

2

4

6

11

Окси- и оксокислоты

12

6

2




4

12

Углеводы

7

4







3

13

Алифатические нитросоедине-ния

4

1

1




2

Контр. работа «Азот-содер-жащие алифати-ческие соедине-ния»

14

Алифатические амино-, диазо- и азосоединения

6

2

1




3

15

Аминокислоты и белки

7

2

2




3

16

Алициклические соединения

18

8

2




8

Контр. работа «Алицикличес-кие соединения»




^ Ароматические и гетероциклические соединения

17

Арены

23

8

6




9

Контр.

работа

«Аре-

ны»

18

Галогенопроиз-водные аренов

20

4

2

8

6




19

Аренсульфоно-вые кислоты

8

2

2




4




20

Ароматические нитросоеди-нения

21

3

1

12

5

Колок-виум «Азот-содер-жащие аро-матич. соедине-ния»

21

Ароматические амины

12

3

1

4

4

22

Ароматические диазо- и азо-соединения

21

4

2

8

7

23

Фенолы

18

3

1

8

6

Контр. работа «Кисло-род-содер-жащие произ-водные аренов»

24

Хиноны

6

2

1




3

25

Ароматические альдегиды и кетоны

10

3

2




5

26

Ароматические карбоновые кислоты

10

4

2




4

27

Полиядерные ароматические соединения

21

5

2

8

6

Контр. работа

«Полия-дерные и гетеро-циклич.

соеди-нения»

28

Пятичленные гетероциклы

16

6

2




8

29

Шестичленные гетероциклы

13

4

2




7

30

Курсовая работа

37







20

17

Защита


^ Самостоятельная работа студентов (190 часов)



Наименование самостоятельной работы студентов

Количество

часов

1

Проработка материала, изложенного в лекциях

50

2

Выполнение индивидуальных домашних заданий

(20 заданий)

56

3

Подготовка к практическим и лабораторным занятиям

26

4

Подготовка к коллоквиумам и контрольным работам

(2 коллоквиума, 8 контрольных работ)

18

5

Проработка материала, вынесенного на самостоятельное изучение:

- изомерия и номенклатура органических соединений,

- физические свойства органических соединений,

- нефть, каменный уголь и пути их переработки,

- практическое использование органических веществ


23

6

Подготовка курсовой работы

17


Формы текущего и рубежного контроля

  1. Коллоквиумы и контрольные работы (указаны в тематическом плане).

  2. Проверка индивидуальных домашних заданий (20 заданий по основным разделам курса).

  3. Устный опрос на занятиях, тестирование.

  1. Содержание дисциплины




    1. ^ НАИМЕНОВАНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ ТЕМ




  1. ВВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ

Предмет органической химии. История возникновения органической химии и причины ее выделения в самостоятельную науку. Значение органической химии для промышленности, сельского хозяйства, медицины. Органический синтез. Сырье: нефть, газ, каменный уголь, растительные и животные организмы. Методы выделения и очистки органических веществ. Характеристика органического вещества с помощью физических констант. Критерии индивидуальности вещества. Состав органических соединений. Элементы- органогены. Качественный и количественный элементный анализ. Эмпирическая и молекулярная формулы. Историческое развитие взглядов на строение органических соединений. Классическая теория химического строения. Роль А.М.Бутлерова в ее создании. Структурные формулы. Явления изомерии и гомологии. Углеводороды и их производные. Углеводородный радикал и функциональная группа. Классификация органических соединений. Принципы номенклатуры. Тривиальные названия, рациональная номенклатура, систематическая номенклатура. Представления о пространственном строении органических соединений. Стереоизомерия, конформационные явления, динамическая стереохимия.

Химические и физические методы установления структуры органических соединений. УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопия органических молекул.

Типы химических связей в органических соединениях: ковалентная, ионная, координационная. Физические характеристики ковалентной связи: энергия, длина, полярность, поляризуемость. Качественная картина квантово-химического описания химических связей. Атомные и молекулярные орбитали. Линейная комбинация атомных орбиталей. Двухцентровые и многоцентровые молекулярные орбитали. Классификация органических реакций по результату (присоединение, отщепление, замещение, перегруппировка), по способу разрыва и образования связей (гомолитические, гетеролитические, перициклические), по реагенту (радикальные, электрофильные, нуклеофильные). Понятие о переходном состоянии и механизмах реакций.


2. АЛКАНЫ

Природные источники и методы синтеза алканов. Электронное строение алканов. Квантовохимическое описание молекул алканов с позиций метода молекулярных орбиталей. Канонические (многоцентровые) и локализованные (двухцентровые) молекулярные орбитали. Представления об sp3-гибридизации атомных орбиталей углерода и формировании локализованных молекулярных орбиталей, отвечающих связям С-Н и С-С. Границы применимости модели локализованных связей. Коллективные и одноэлектронные свойства молекул.

Стереохимия алканов. Тетраэдрическая конфигурация атома углерода, валентные углы, длина связей С-Н и С-С. Стереохимические модели молекул (шаростержневые, полусферические). Ковалентные и вандерваальсовы радиусы атомов. Способы отображения пространственного строения молекул: перспективные формулы, проекции Ньюмена, проекционные формулы Фишера. Хиральность молекул и ее проявление в оптической активности. Асимметрический атом углерода (хиральный центр). Энантиомеры, рацематы. Пространственная конфигурация. Обозначение конфигурации по Кану-Ингольду-Прелогу (R,S-номенклатура). Молекулы с несколькими хиральными центрами. Диастереомеры, эритро- и трео-формы. Вращение вокруг простой связи углерод-углерод и затрудняющие его факторы. Конформации алканов. Изображение конформаций с помощью проекций Ньюмена. Энергетическая характеристика конформаций. Предпочтительные конформации.

Реакции алканов, включающие гомолитический разрыв ковалентной связи: галогенирование, сульфохлорирование, сульфоокисление, нитрование.

Механизм этих реакций. Свободные радикалы как промежуточные частицы реакций, их стабильность. Различия в легкости замещения при первичном, вторичном и третичном атомах углерода. Региоселективность реакций замещения. Реакция внедрения карбена. Синглетный и триплетный карбен. Два механизма внедрения карбена. Окисление и крекинг алканов. Промышленное значение этих реакций.

Реакции алканов, включающие гетеролитичский разрыв ковалентной связи: изомеризация, нитрование солями нитрония, хлоролиз. Протонирование метана суперкислотами. Метоний-катион.


3. АЛКЕНЫ

Способы образования двойной углерод-углеродной связи: крекинг и дегидрирование алканов, дегидратация спиртов и дегидрогалогенирование галогеноалканов (правило Зайцева), частичное гидрирование алкинов. Описание электронного строения алкенов в рамках представлений о локализованных молекулярных орбиталях и sp2-гибридизации атомных орбиталей углеродного атома. Орбитали π-связи. Энергия, полярность и поляризуемость π-связи. Геометрическая изомерия в ряду алкенов как разновидность стереоизомерии. Z,E-номенклатура геометрических изомеров. Методы определения конфигурации.

Реакции присоединения как основной тип реакций алкенов. Каталитическое гидрирование алкенов (гетерогенное, гомогенное), роль катализатора, теплота гидрирования. Реакции электрофильного присоединения к алкенам галогенов, галогеноводородов, воды, серной кислоты. Механизм реакций. Промежуточные продукты реакций (π-комплексы, карбокатионы, галогенониевые ионы). Влияние заместителей на стабильность карбокатионов. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители. Положительный и отрицательный индуктивный эффект. Региоселективность электрофильного присоединения. Правило Марковникова. Антимарковниковское присоединение к несимметричным алкенам. Обобщенное правило электрофильного присоединения. Стереоспецифичность и стереоселективность реакций. Стереоспецифичное присоединение брома к алкенам. Сопряженное присоединение к связи С=С (хлора в воде, брома в метаноле). Присоединение, сопровождающееся перегруппировкой. Присоединение формальдегида к алкенам в присутствии серной кислоты (реакция Принса).

Свободнорадикальное присоединение к алкенам бромистоводородной кислоты. Пероксидный эффект. Присоединение к алкенам тетрахлорметана и других галогенометанов в присутствии пероксидов. Теломеризация.

Реакции циклоприсоединения по связи С=С: присоединение карбенов, озона, непредельных соединений. Ступенчатое и согласованное циклоприсоединение. Окислительные превращения алкенов: вакер-процесс, гидроксилирование по Вагнеру, окисление по Прилежаеву, озонолиз алкенов (восстановительное и окислительное расщепление озонидов, определение структуры методом озонолиза), окислительное расщепление связи С=С под действием перманганата калия. Полимеризация алкенов и способы ее осуществления. Механизмы. Свободнорадикальная, катионная, анионная и координационная полимеризация.

Реакции алкенов с сохранением двойной связи С=С. Галогенирование в аллильное положение. Аллильный радикал, причины его стабильности. Высокотемпературное хлорирование этилена. Окисление и окислительный аммонолиз по аллильному положению.


4. АЛКАДИЕНЫ

Три типа диеновых углеводородов. Получение, строение и свойства диенов алленового типа (присоединение кислот, воды, циклодимеризация, изомеризация). Стереоизомерия в ряду алленов. Хиральность, обусловленная наличием оси хиральности.

Алкадиены с сопряженными двойными связями: бутадиен, изопрен, 2,3-диметилбутадиен. Способы получения сопряженных алкадиенов. Делокализация π-электронов в сопряженных системах (π,π-сопряжение) и влияние этого эффекта на геометрические характеристики молекул и спектры поглощения. Строение 1,3-диенов с позиций метода молекулярных орбиталей. Делокализованные π-орбитали, энергия π-электронов, энергия резонанса. Химические свойства сопряженных алкадиенов: реакции присоединения и ориентация в этих реакциях в условиях кинетического и термодинамического контроля. Диеновый синтез (реакция Дильса-Альдера). Диены и диенофилы. Согласованный механизм циклоприсоединения. Олигомеризация и полимеризация 1,3-диенов. Синтетический каучук. Полиизопрен. Стереорегулярная полимеризация изопрена.


5. АЛКИНЫ

Способы образования тройной углерод-углеродной связи. Синтез ацетилена. Электронное строение алкинов в рамках представлений о локализованных молекулярных орбиталях и sp-гибридизации атомных орбиталей углеродного атома. σ- и π-Орбитали, отвечающие тройной связи. Длина и энергия тройной углерод-углеродной связи. Реакции присоединения к алкинам: каталитическое гидрирование и химическое восстановление, присоединение галогенов и галогеноводородов, воды (реакция Кучерова), спиртов, синильной кислоты, карбоновых кислот. Реакции ацетилена и терминальных алкинов за счет подвижного ацетиленового водорода: СН-кислотность алкинов, образование ацетиленидов и магнийорганических производных (реактивы Иоцича ). Конденсация ацетилена и терминальных алкинов с альдегидами и кетонами. Ди-, три-, тетра- и полимеризация ацетилена.


^ 6. ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ АЦИКЛИЧЕСКИХ

УГЛЕВОДОРОДОВ

Способы образования связи углерод-галоген в ряду ациклических соединений: галогенирование углеводородов, реакция Финкельштейна,

получение галогенопроизводных из спиртов, простых эфиров, карбонильных соединений, солей карбоновых кислот, синтез фторпроизводных.

Моногалогеноалканы. Характеристика связи углерод-галоген. Реакции нуклеофильного замещения галогенов на гидрокси-, алкокси, ацетокси-, аминогруппу и другие группы. Механизмы SN1 и SN2. Влияние на механизм и скорость замещения структуры субстрата, природы нуклеофильного реагента, природы уходящей группы, растворителя. Стереохимия реакций нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода. Зависимость стереохимического результата реакций от механизма замещения: обращение конфигурации, рацемизация. Нуклеофильность и основность реагентов. Константы нуклеофильности Свена-Скотта. Амбидентные нуклеофилы: нитрит-, цианид- и тиоцианат-анионы. Трактовка их поведения с позиций представлений о жестких и мягких кислотах и основаниях. Квантовохимические аспекты реакций нуклеофильного замещения. Зарядовый и орбитальный контроль.

Реакции элиминирования в ряду галогеноалканов. Механизмы Е1 и Е2. Стереохимия реакций элиминирования. Направление элиминирования. Правило Зайцева. Конкуренция между элиминированием и нуклеофильным замещением. Условия, способствующие реакции элиминирования.

Реакции галогеноалканов с металлами. Реакция Вюрца. Образование металлоорганических соединений. Алкилмагнийгалогениды (реактивы Гриньяра), их получение и применение. Алкиллитий, диалкилртуть, тетраэтилсвинец.

Ди- и полигалогеноалканы. Вицинальные и геминальные дигалогениды. Особенности свойств геминальных дигалогенидов. Дегалогенирование 1,2- и 1,3-дигалогеноалканов под действием магния. Трихлор- и тетрахлорметаны. Взаимодействие трихлорметана с гидроксидом натрия, этилатом натрия, трет-бутилатом калия. Дихлоркарбен. Получение и применение полифторированных углеводородов. Фреоны.

Галогенопроизводные непредельных углеводородов. Винилхлорид, хлоропрен. Причина инертности атома галогена при двойной связи в

реакциях нуклеофильного замещения. р,π-Сопряжение. Соединения с атомом галогена в аллильном положении. Поведение их в реакциях нуклеофильного замещения. Аллильный катион. Получение и применение тетрафторэтилена.


7. СПИРТЫ

Классификация, изомерия и номенклатура спиртов. Предельные одноатомные спирты. Основные методы их синтеза. Ассоциация спиртов. Водородная связь. ИК-спектры спиртов. Кислотность и основность спиртов. Образование алкоголятов и оксониевых солей. Реакции замещения гидроксильной группы на галоген, аминогруппу, алкоксигруппу. Роль кислотного катализа, механизмы реакций замещения. Внутримолекулярная дегидратация спиртов: механизмы Е1 и Е2, правило Зайцева, дегидратация, сопровождающаяся скелетной перегруппировкой. Реакции спиртов как О-нуклеофилов: образование сложных эфиров с карбоновыми кислотами, азотной и серной кислотами, образование алкилвиниловых эфиров с ацетиленом. Окисление и дегидрирование спиртов.

Двух- и многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин). Основные методы их синтеза. Общие свойства двух- и многоатомных спиртов: замещение гидроксильной группы на галоген, внутримолекулярная и межмолекулярная дегидратация, образование сложных эфиров, окисление. Особые свойства 1,2-диолов: взаимодействие с борной кислотой, образование комплексов с гидроксидом меди (II), окисление иодной кислотой и тетраацетатом свинца, пинаколиновая перегруппировка.

Непредельные спирты. Енолы – таутомерные формы карбонильных соединений. Правило Эльтекова. Факторы, стабилизирующие енольную форму. Простые и сложные эфиры винилового спирта и полимеры на их основе. Аллиловый и пропаргиловый спирты. Природные непредельные

спирты как представители душистых веществ: гераниол, цитронеллол, линалоол.


^ 8. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ

Диалкиловые эфиры. Диэтиловый эфир, эфиры этиленгликоля и диэтиленгликоля Получение диалкиловых эфиров дегидратацией спиртов и по реакции Вильямсона. Свойства простых эфиров: образование оксониевых солей, расщепление под действием кислот, гомолитические реакции по связи С-Н α-углеродного атома (образование гидропероксидов, хлорирование).

Циклические простые эфиры. Тетрагидрофуран, 1,4-диоксан, оксираны. Получение оксиранов окислением алкенов и циклизацией хлоргидринов. Кислотное расщепление оксиранового кольца. Расщепление оксиранов под действием оснований и реактива Гриньяра.

Макроциклические эфиры (краун-эфиры, коронанды). Образование краун-эфирами комплексов типа «гость-хозяин» с катионами металлов и другими химическими частицами. Избирательность комплексообразования. Активация краун-эфирами анионов (на примере KF, KMnO4). Получение «пурпурного бензола». Применение краун-эфиров в процессах межфазного переноса ионов. Межфазный катализ.


^ 9. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Методы синтеза предельных альдегидов и кетонов: окисление и дегидрирование спиртов, гидролиз геминальных дигалогеноалканов, вакер-процесс, гидратация алкинов по Кучерову, гидроформилирование алкенов (оксосинтез), пиролиз карбоновых кислот и их солей, синтезы с помощью магний- и кадмийорганических соединений, синтез ацетона по реакции Удриса-Сергеева. Строение карбонильной группы, ее полярность и поляризуемость, спектральные характеристики. Реакции нуклеофильного присоединения к карбонильной группе. Реакционная способность альдегидов и кетонов. Кислотный и основной катализ. Присоединение О-нуклеофилов (воды, спиртов), N-нуклеофилов (аммиака, гидроксиламина, гидразина и арилгидразинов, первичных и вторичных аминов), С-нуклеофилов (цианидов натрия и калия, реактивов Гриньяра, реактивов Иоцича, ацетилена и ацетиленидов, реагентов Виттига), бисульфита натрия, пентахлорида фосфора. Взаимодействие формальдегида с алкенами (реакция Принса).

Реакции с участием α-водородных атомов: енолизация карбонильных соединений, галогенирование в α-положение, галоформное расщепление, нитрозирование. Альдольно-кротоновая конденсация. Механизм альдольно-кротоновой конденсации, карбонильная и метиленовая компоненты. основной и кислотный катализ. Практическое значение этой конденсации.

Свойства, характерные только для альдегидов. Неенолизующиеся альдегиды и особенности их превращений. Реакция Канниццаро, реакция Тищенко. Образование альдегидами циклических тримеров и линейных полимеров.

Восстановление альдегидов и кетонов в спирты (применение комплексных гидридов металлов), углеводороды (методы Клемменсена и Кижнера-Вольфа), пинаконовое восстановление. Восстановление кетонов по Меервейну- Понндорфу-Оппенауэру. Окисление альдегидов до карбоновых кислот. Реакция серебряного зеркала, окисление реактивом Фелинга. Окисление кетонов до смеси карбоновых кислот (правило Попова). Превращения кетонов под действием надкислот (реакция Байера-Виллигера) и диоксида селена (синтез α-дикетонов).

Непредельные карбонильные соединения. Кетены. Синтез кетена и его свойства: димеризация, ацилирующее действие. α,β-Непредельные альдегиды и кетоны. Сопряжение двойной углерод-углеродной связи и карбонильной группы. Реакции присоединения электрофильных и нуклеофильных реагентов: механизмы, 1,2- и 1,4-присоединение, конденсация с малоновым эфиром и другими СН-активными соединениями (реакция Михаэля). Селективные реакции связей С=С и С=О (гидрирование, окисление, присоединение брома). Реакции метильной группы кротонового альдегида. Винилогия.

Дикарбонильные соединения: глиоксаль, диацетил, ацетилацетон, ацетонилацетон. Получение α-дикарбонильных соединений из монокарбонильных соединений, из гликолей. Характерные свойства. Функционализация по обеим карбонильным группам. Диметилглиоксим и его применение как аналитического реагента. Получение и характерные свойства β-дикарбонильных соединений. Таутомерия β-дикетонов, повышенная стабильность енольной формы, образование хелатных комплексов с ионами металлов.


^ 10. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

Классификация и номенклатура карбоновых кислот. Предельные монокарбоновые кислоты. Методы синтеза: окисление спиртов, альдегидов и других соединений, гидролиз нитрилов и других функциональных производных карбоновых кислот, синтезы с использованием металлоорганических соединений, малонового и ацетоуксусного эфиров, синтез кислот по реакции карбонилирования. Электронное строение карбоксильной и карбоксилатной групп. Физические свойства карбоновых кислот: водородные связи, ассоциация с образованием димеров и олигомеров, ИК-спектры. Кислотность и основность карбоновых кислот. Зависимость кислотности от природы и положения заместителей в алкильной цепи (положительный и отрицательный индуктивный эффект заместителей). Реакции карбоновых кислот: замещение в углеводородном радикале, селективное α-бромирование по Геллю-Фольгарду-Зелинскому, распад карбоксильной группы, образование функциональных производных.

Соли карбоновых кислот: получение, пиролиз, электролиз (реакция Кольбе), действие галогенов на серебряные соли (реакция Бородина-Хунсдикера). Практическое использование солей карбоновых кислот. Хлорангидриды и ангидриды кислот: способы получения, реакции с нуклеофилами (реакция ацилирования, ацилирующие реагенты, ацилирующая способность). Сложные эфиры: реакция этерификации, ее механизм, кислотный катализ. Гидролиз сложных эфиров (кислотный, щелочной). Жиры. Гидролиз жиров. Мыла. Восстановление сложных эфиров, переэтерификация, аммонолиз, сложноэфирная конденсация (конденсация Кляйзена), ацилоиновая конденсация. Амиды и нитрилы кислот: получение, взаимные превращения амидов и нитрилов. Строение амидной группы. Причины пониженной основности и повышенной кислотности амидов по сравнению с аммиаком. Превращение амидов в амины. Реакция Гофмана и родственные ей превращения гидразидов, азидов и гидроксамовых кислот (реакции Курциуса, Шмидта, Лоссеня). Свойства нитрилов: каталитическое гидрирование, восстановление комплексными гидридами металлов, алкоголиз и аммонолиз, реакции с магнийорганическими соединениями.

Предельные дикарбоновые кислоты: щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая, адипиновая. Методы синтеза. Кислотные свойства и их зависимость от взаимного расположения карбоксильных групп. Образование функциональных производных по одной или обеим карбоксильным группам.

Особенности химического поведения дикарбоновых кислот, обусловленные их строением: декарбоксилирование, образование циклических производных. Сукцинимид, его взаимодействие с бромом и щелочью, N-бромсукцинимид.

Поликонденсация адипиновой кислоты с диаминами. Найлон. Малоновый эфир и синтезы на его основе: образование и превращения натриймалонового эфира и использование его в синтезе карбоновых кислот: конденсация с карбонильными соединениями и синтез непредельных кислот; присоединение к α,β-непредельным карбонильным соединениям (реакция Михаэля).

Непредельные карбоновые кислоты. Методы синтеза α,β-непредельных кислот. Взаимное влияние карбоксильной группы и двойной углерод-углеродной связи. Реакции по карбоксильной группе и по двойной связи. Реакции присоединения. Причины ориентации, наблюдаемые в этих реакциях. Акрилонитрил. Реакция цианэтилирования. Полимерные материалы на основе производных акриловой и метакриловой кислот (органическое стекло, нитрон). Непредельные дикарбоновые кислоты: малеиновая, фумаровая, ацетилендикарбоновая. Получение малеиновой кислоты и ее ангидрида. Стереоизомерия и взаимопревращения малеиновой и фумаровой кислот. Проявление стереоизомерии в различных химических свойствах и в пространственном различии продуктов реакций, протекающих по двойной связи. Малеиновый ангидрид и ацетилендикарбоновая кислота как диенофилы в диеновом синтезе.


^ 11. ОКСИ- И ОКСОКИСЛОТЫ

Оксикислоты. Классификация, изомерия, номенклатура. Получение α-оксикислот циангидриновым синтезом. Получение β-оксикислот по реакции Реформатского. Природные источники и важнейшие представители оксикислот: гликолевая, молочная, яблочная, винная, лимонная кислоты. Химические свойства оксикислот. Реакция дегидратации и зависимость результата от взаимного расположения гидроксильной и карбоксильной групп. Лактиды. Лактоны. Стереоизомерия в ряду оксикислот. Оптическая активность. Энантиомеры, рацематы, их свойства. Диастереомеры: трео-, эритро- и мезоформы. Абсолютная и относительная конфигурации хирального центра. D- и L-ряды стереоизомеров. R,S-номенклатура. Представление о стереохимии оксикислот: реакции с обращением и сохранением конфигурации хирального центра. Расщепление рацематов на оптические антиподы. Понятие об асимметрическом синтезе.

Оксокислоты. Классификация, номенклатура. Пировиноградная кислота как пример α-оксокислот, ее получение и свойства. Синтез β-оксокислот конденсацией Кляйзена. Ацетоуксусная кислота и ее эфир. СН-кислотность и таутомерия ацетоуксусного эфира, образование металлических производных, их строение, двойственная реакционная способность. Реакции натрийацетоуксусного эфира как амбидентного нуклеофила. Кетонное и кислотное расщепление ацетоуксусного эфира. Применение ацетоуксусного эфира для синтеза кетонов и карбоновых кислот.


12. УГЛЕВОДЫ

Классификация, номенклатура. Моносахариды. Стереоизомерия, конфигурационные ряды. Открытые и циклические формы моносахаридов. Пиранозы, фуранозы. Формулы Хеуорса. Кольчато-цепная таутомерия, мутаротация. Химические реакции моносахаридов. Реакции, используемые для выяснения структурных и стереохимических характеристик: окисление, восстановление, ацилирование, алкилирование, образование фенилгидразонов и озазонов. Специфические свойства гликозидного гидроксила. Укорочение и надстройка молекул моносахаридов.

Дисахариды, их основные типы. Мальтоза, лактоза, целлобиоза, сахароза. Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. Кислотное и ферментативное расщепление дисахаридов.

Полисахариды: крахмал, целлюлоза, гликоген. Представления о строении, распространении в природе и путях практического использования полисахаридов (пищевое сырье, искусственные волокна, целлофан, взрывчатые вещества).


^ 13. АЛИФАТИЧЕСКИЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЯ

Классификация и номенклатура. Способы получения: нитрование алканов, замещение атома галогена на нитрогруппу. Электронное строение нитрогруппы, характер ее влияния на углеводородный радикал. Химические свойства: восстановление нитрогруппы, СН-кислотность и связанные с ней свойства (образование щелочных солей, нитрозирование, конденсация с карбонильными соединениями). Таутомерия нитросоединений и реакции аци-формы: гидролиз, перегруппировка в гидроксамовые кислоты. Синтез гидроксиламина из динитроэтана.

^ 14. АЛИФАТИЧЕСКИЕ АМИНО-, ДИАЗО- И АЗОСОЕДИНЕНИЯ

Амины. Классификация, номенклатура. Способы получения, основанные на реакциях нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода, реакциях восстановления нитросоединений, азотсодержащих производных карбонильных соединений и карбоновых кислот, перегруппировках амидов и гидразидов карбоновых кислот и гидроксамовых кислот. Электронное и пространственное строение аминов. Физические свойства и спектральные характеристики аминов. Химические свойства. Основность и кислотность аминов. Взаимодействие с электрофильными реагентами: алкилирование, ацилирование, взаимодействие с азотистой кислотой. Образование изонитрилов из первичных аминов и характерные свойства изонитрилов. Четвертичные аммониевые соли: получение их алкилированием аминов алкилгалогенидами, превращение в четвертичные аммониевые основания и разложение последних с образованием алкенов (реакция Гофмана). Правило Гофмана и его теоретическая интерпретация. Окисление третичных аминов в N-оксиды и разложение N-оксидов с образованием алкенов (реакция Коупа).

Алифатические диазосоединения. Причины их нестабильности. Диазометан и диазоуксусный эфир как относительно стабильные диазосоединения. Получение диазометана из N-метилмочевины, применение его как реагента метилирования и источника карбена. Метилирование спиртов и карбоновых кислот диазометаном. Присоединение карбена к алкенам и алкинам. Диазоуксусный эфир: получение, строение, применение.

Алифатические азосоединения (диазены): представления о методах синтеза, структуре и свойствах.


^ 15. АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

Классификация и способы получения аминокислот. Природные α-аминокислоты. Стереоизомерия, конфигурационные ряды. Существование аминокислот в виде диполярных ионов. Кислотно-основные свойства аминокислот и зависимость их строения от РН среды. Изоэлектрическая точка. Образование производных по карбоксильной и аминогруппе. Превращения, протекающие при нагревании аминокислот, зависимость их результата от взаимного расположения карбоксильной и аминогруппы. Дикетопиперазины, лактамы. ε-Капролактам, его получение и полимеризация. Полиамидные волокна. Ди-, олиго- и полипептиды. Принципы пептидного синтеза. Белки. Первичная, вторичная и третичная структура белковых молекул. Значение белков.


^ 16. АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Классификация и номенклатура алициклов. Энергия напряжения циклоалканов, ее количественная оценка по термохимическим данным и анализ на основе представлений о различных типах напряжений в циклах. Угловое и торсионное напряжение. Конформационный анализ циклоалканов.

Конформации циклогексана: форма кресла, форма ванны. Экваториальные и аксиальные связи. Инверсия кресла. Конформационные энергии заместителей. Геометрическая и оптическая изомерия в ряду циклоалканов.

Циклопропан, циклобутан и их производные. Методы образования малых циклов: циклизация дигалогеноалканов, реакции циклоприсоединения к алкенам, синтезы на основе малонового эфира. Особенности строения циклопропана и проявление их в химических свойствах. Сходство циклопропана с алкенами и отличие от них. Взаимные переходы трех- и четырехчленных циклов. Ненасыщенные трех- и четырехчленные циклы. Циклопропенильный катион.

Пяти- и шестичленные циклы. Природные источники и методы синтеза циклопентана, циклогексана и их производных: синтезы на основе солей, эфиров и нитрилов дикарбоновых кислот, диеновый синтез, гидрирование аренов и их производных, дегидроциклизация алканов, циклизация дигалогеноалканов. Химические свойства циклопентана, циклогексана и их производных в сравнении со свойствами алканов и их производных. Реакции сужения и расширения цикла. Циклические кетоны: зависимость скорости реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе от размера цикла. Бекмановская перегруппировка оксима циклогексанона. Ненасыщенные пяти- и шестичленные циклы. Циклогексен, циклогексадиены, их каталитическое диспропорционирование. Циклопентадиен, особенности его строения и свойств. Циклопентадиенильный анион.

Средние циклы. Синтезы циклогептанового, циклооктанового и других циклов. Особенности строения и свойств средних циклов. Трансаннулярные реакции в средних циклах. Валентная таутомерия циклических полиенов. Представления о макроциклах.

Би- и полициклические соединения. Нахождение в природе. Терпены, стероиды. Общие подходы к синтезу би- и полициклических соединений. Спираны. Декалин. Особенности пространственного строения, стереоизомерия. Соединения группы камфана: камфора, борнеол, изоборнеол. Перегруппировка Вагнера-Меервейна. Понятие о каркасных структурах: кубан, адамантан, тетраэдран. Понятие о катенанах и ротоксанах.


17. АРЕНЫ

Источники ароматических углеводородов: каталитический риформинг нефти, переработка коксового газа и каменноугольной смолы. Бензол, его строение, противоречие между формальной ненасыщенностью бензольного кольца и химическими свойствами бензола (относительная устойчивость к окислению, склонность к реакциям замещения, термохимия гидрирования и сгорания). Теория мезомерии. Теория резонанса. Описание строения бензола с позиций метода молекулярных орбиталей, Делокализованные π-МО бензола. Энергия π-электронов в молекуле бензола. Энергия резонанса. Концепция ароматичности, характерные признаки ароматичности, правило Хюккеля. Бензоидные и небензоидные ароматические системы. Ароматичность по Дьюару. Ароматические, неароматические и антиароматические системы.

Химические свойства бензола: гидрирование, восстановление натрием в жидком аммиаке (реакция Берча), реакции электрофильного замещения в бензольном кольце: изотопный обмен, нитрование, сульфирование, галогенирование, алкилирование, ацилирование. Значение этих реакций для переработки ароматических углеводородов, представления об их механизме и его экспериментальном обосновании, π- и σ-комплексы, пентадиенильная π-электронная система и характер распределения электронной плотности в ней. Влияние заместителей в бензольном кольце на скорость замещения и изомерный состав продуктов реакций: орто/пара- и мета-ориентанты. Факторы парциальной скорости и их расчет. Согласованная и несогласованная ориентация заместителей. Реакции бензола, ведущие к неароматическим соединениям.

Алкилбензолы. Способы получения с использованием реакций алкилирования и ацилирования по Фриделю-Крафтсу, реакции Вюрца-Фиттига и др. способов. Химические свойства: реакции электрофильного замещения в бензольном кольце, изомеризация, дезалкилирование, диспропорционирование. Реакции радикального замещения в боковой цепи, бензильная π-электронная система. Окисление и дегидрирование алкилбензолов.


^ 18. ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ АРЕНОВ

Способы получения: галогенирование аренов, замена диазогруппы на галоген в арендиазониевых солях, замена галогена на галоген в галогеноаренах. Реакции, затрагивающие связь углерод-галоген. Особенности реакций нуклеофильного замещения в ароматическом кольце, представления об их механизме, влиянии заместителей, катализе. Механизм нуклеофильного присоединения-элиминирования. Анионные σ-комплексы. Механизм элиминирования-присоединения. Дегидробензол, кине-замещение. Нуклеофильное замещение с промежуточным образованием анион-радикалов. Взаимодействие галогеноаренов с металлами: получение металло-органических соединений, синтез алкилароматических соединений и биарилов. Реакции электрофильного замещения в ряду галогеноаренов, эффекты атомов галогенов как заместителей. Бензилгалогениды, их получение и особенности свойств.


^ 19. АРЕНСУЛЬФОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Сульфирование аренов. Сульфирующие реагенты и особенности реакции сульфирования. Кинетический изотопный эффект. Влияние заместителей в ароматическом кольце на протекание реакции сульфирования. Кинетический и термодинамический контроль в реакции сульфирования. Важнейшие аренсульфоновые кислоты, их свойства. Нуклеофильное и электрофильное замещение сульфогруппы, ее элиминирование. Синтетическое использование этих реакций. Получение и свойства функциональных производных аренсульфоновых кислот. Сульфонилхлориды, сульфонамиды, эфиры, сульфоны.


^ 20. АРОМАТИЧЕСКИЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЯ

Нитрование аренов и их производных. Нитрующие реагенты, механизм реакции, ориентация, представление об ипсо-атаке и ипсо-замещении в реакции нитрования. Получение нитроаренов окислением ароматических аминов, синтезом через арендиазониевые соли, замещением атома галогена на нитрогруппу. Электронное строение нитрогруппы и характер ее влияния на ароматическое кольцо. Свойства нитроаренов. Реакции электрофильного замещения, влияние нитрогруппы на скорость и ориентацию замещения. Восстановление нитросоединений в кислой, нейтральной и щелочной средах. Полинитроароматические соединения: парциальное восстановление нитрогрупп, реакции нуклеофильного замещения, образование комплексов с основаниями (комплексы Мейзенгеймера, комплексы с переносом заряда). Нитропроизводные толуола: соединения с нитрогруппой в ароматическом кольце и в боковой цепи. Продукты неполного восстановления нитроаренов. Нитрозосоединения. Фенилгидроксиламин, азоксибензол и их перегруппировки. Гидразобензол, бензидиновая и семидиновая перегруппировки.


^ 21. АРОМАТИЧЕСКИЕ АМИНЫ

Классификация, номенклатура. Методы синтеза, основанные на реакциях восстановления нитроаренов и других азотсодержащих соединений, реакциях нуклеофильного ароматического замещения, перегруппировках азоторганических соединений. Электронное строение аминогруппы, сопряжение с ароматическим кольцом. Кислотность и основность ароматических аминов (в сравнении с алкиламинами). Влияние заместителей в ароматическом кольце на кислотно-основные свойства. Окисление ароматических аминов. Взаимодействие с электрофилами: различные направления этих реакций и соотношения между ними в зависимости от типа электрофильного реагента, структуры ариламина, условий реакции. Галогенирование, нитрование и сульфирование ариламинов. Ацилирование аминогруппы и использование данной реакции как способа временной защиты аминогруппы на период проведения реакций электрофильного замещения. Сульфаниловая кислота, сульфамидные лекарственные препараты. Нитрозирование ароматических аминов. Взаимодействие ариламинов с альдегидами и кетонами (образование азометинов), с хлороформом (получение изонитрилов). Важнейшие представители ариламинов, основные пути их использования.


^ 22. АРОМАТИЧЕСКИЕ ДИАЗО- И АЗОСОЕДИНЕНИЯ

Диазотирование ароматических аминов (реакция Грисса) и другие способы получения диазосоединений. Строение диазосоединений. Соли диазония, диазогидроксиды, диазотаты. Взаимопревращения различных форм диазосоединений. Реакции диазосоединений, протекающие с выделением азота, их использование для получения фенолов, галогеноаренов и других производных аренов. Реакции диазосоединений, протекающие без выделения азота. Реакция азосочетания: диазо- и азосоставляющие, механизм, условия азосочетания с фенолами и ариламинами. Азокрасители.

Восстановление арендиазониевых солей и азосоединений. Использование этих реакций для получения арилгидразинов и ариламинов. Диазоаминосоединения (триазены), их получение и свойства.


23. ФЕНОЛЫ

Фенол и его гомологи. Получение их из каменноугольной смолы. Способы введения гидроксильной группы в ароматическое кольцо: щелочное плавление аренсульфоновых кислот, замещение атомов галогенов в галогеноаренах на гидроксильную группу, разложение арендиазониевых солей, кумольный способ (реакция Удриса-Сергеева). Кислотные свойства фенолов (в сравнении со спиртами), влияние заместителей в ароматическом кольце на кислотность фенолов. Реакции гидроксильной группы фенолов: образование фенолятов, простых и сложных эфиров. Реакции электрофильного замещения: галогенирование, сульфирование, нитрование, алкилирование. Особенности протекания этих реакций. Реакции электрофильного замещения, характерные для фенолов и фенолятов как ароматических соединений с повышенной реакционной способностью: нитрозирование, азосочетание, карбокисилирование (реакция Кольбе-Шмитта), формилирование (реакции Гаттермана, Реймера-Тимана, Вильсмайера-Хаака). Перегруппировка сложных эфиров фенолов (перегруппировка Фриса), перегруппировка аллильных эфиров фенолов (перегруппировка Кляйзена). Конденсация фенолов с карбонильными соединениями. Фенолформальдегидные смолы. Гидрирование и окисление фенолов. Стабильные феноксильные радикалы. Фенольные стабилизаторы полимерных материалов.

Двух- и многоатомные фенолы: пирокатехин, гидрохинон, резорцин, флороглюцин, пирогаллол. Основные способы их получения и характерные свойства (кислотность, реакции за счет гидроксильных групп, реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце, окисление, восстановление). Гидрохинон и другие фенолы как фотографические проявители.


24. ХИНОНЫ

Определение, классификация, номенклатура. Бензохиноны. Методы их синтеза: окисление двухатомных фенолов, окисление анилина, окисление фенола солью Фреми (реакция Тойберга) и ангидридом бензолселениновой кислоты. Электронное строение бензохинонов. Реакции карбонильных групп хинонов: образование моно- и диоксимов, арилгидразонов. Хиноны как окислители. Обратимая окислительно-восстановительная система хинон-гидрохинон. Хингидрон. Семихиноннный анион-радикал. Хиноны как дегидрирующие реагенты (тетрациано-п-бензохинон, хлоранил). Реакции 1,4-присоединения (кислот, спиртов, аминов, уксусного агидрида) и 1,2-присоединения (диенов). Особенности поведения о-бензохинона в реакциях присоединения. Фотохимические реакции бензохинонов.


^ 25. АРОМАТИЧЕСКИЕ АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

Классификация и номенклатура. Способы получения: окисление алкиларенов и диарилметанов, формилирование и ацилирование аренов, перегруппировка Фриса, реакция Губена-Геша, превращения галогенметильных и дигалогенметильных производных аренов, восстановление хлорангидридов карбоновых кислот, синтезы с использованием магнийорганических соединений. Электронное строение ароматических альдегидов и кетонов: сопряжение карбонильной группы с ароматическим кольцом, распределение электронной плотности. Характеристика свойств ароматических альдегидов по сравнению со свойствами алифатических альдегидов. Специфические свойства ароматических альдегидов: реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце, аутоокисление, хлорирование по альдегидной группе, реакции с аммиаком и аминами, бензоиновая конденсация, окислительно-восстановительные превращения под действием щелочей и алкоголятов щелочных металлов. Поведение арилальдегидов в альдольно-кротоновой конденсации. Реакция Перкина. Свойства жирно-ароматических кетонов: реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце, реакции за счет α-водородных атомов боковой цепи (кето-енольная таутомерия, галогенирование, аминометилирование, альдольно-кротоновая конденсация).

Характеристика свойств ароматических кетонов: расщепление щелочью, образование металл-кетилов, сенсибилизированное кетонами фотоокисление спиртов. Действие щелочи на дибензоил (бензил). Бензиловая перегруппировка. Азотсодержащие производные альдегидов и кетонов: оксимы, гидразоны, азометины (основания Шиффа). Оксимы кетонов: стереоизомерия, превращения, катализируемые кислотами, перегруппировка Бекмана. Катализируемое основаниями разложение гидразонов как способ восстановления карбонильных соединений (восстановление по Кижнеру-Вольфу).


^ 26. АРОМАТИЧЕСКИЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Классификация и номенклатура. Способы образования карбоксильной группы в ароматическом кольце: окисление аренов, алкиларенов, арилальдегидов и других ароматических соединений, карбоксилирование фенолятов и ароматических металлоорганических соединений, гидролиз тригалогенметильных производных аренов и нитрилов ароматических карбоновых кислот, способы, основанные на реакции Фриделя-Крафтса. Кислотность, ее связь с электронным строением анионов карбоновых кислот и зависимость от характера и положения заместителей в бензольном кольце. Понятие о корреляционных уравнениях. Уравнение Гаммета. Константы Гамета как количественная характеристика влияния заместителей. Применение уравнения Гамета для расчета скоростей химических реакций.

Бензойная кислота и ее производные. Бензоилхлорид, его получение, реакционная способность при взаимодействии с нуклеофилами и использование в качестве реагента бензоилирования. Перекись бензоила, ее получение и применение в качестве инициатора свободнорадикальных реакций. Надбензойная кислота, ее получение и применение в качестве окислителя. Аминобензойные кислоты. Биологическая активность п-аминобензойной кислоты и ее производных. Получение, свойства и применение антраниловой кислоты. Диазотирование антраниловой кислоты, использование этой реакции для получения азокрасителей и дегидробензола. Оксибензойные кислоты. Образование производных по гидроксильной и карбоксильной группам. Лекарственные препараты на основе салициловой кислоты и ее производных. Галловая кислота. Понятие о дубильных веществах. Коричная кислота, ее получение и свойства.

Ароматические дикарбоновые кислоты: фталевая, изофталевая, терефталевая. Фталевый ангидрид, его получение и применения для синтеза диалкилфталатов (репелленты, пластификаторы), антрахинона и его производных, глифталевой смолы, фенолфталеина и флуоресцеина. Фталимид, его получение и использование для синтеза аминов (реакция Габриэля) и антраниловой кислоты. Получение и синтетическое использование фталида. Гидразид 3-аминофталевой кислоты (люминол) как реактив для обнаружения следов крови. Терефталевая кислота, диметилтерефталат, полиэтилентерефталат (лавсан).


^ 27. ПОЛИЯДЕРНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Соединения ряда дифенила. Методы синтеза: пиролиз бензола, реакция Гриньяра-Вюрца, реакция Гомберга-Бахмана-Хея, биарильная конденсация Ульмана, бензидиновая перегруппировка. Реакции электрофильного замещения в дифениле (сравнить с бензолом). Атропоизомерия производных дифенила и условия ее появления.

Дифенилметан, трифенилметан и их производные. Получение их с помощью реакции Фриделя-Крафтса и другими методами. Кислотные свойства углеводородов, шкала СН-кислотности. Карбанионы и факторы, определяющие их относительную стабильность. Свойства дифенилметана: реакции за счет метиленовой группы и ароматических колец. Пиролиз дифенилметана. Флуорен. Реакции у центрального атома углерода трифенилметана. Высокая подвижность атома хлора в трифенилхлорметане и причины такой подвижности. Трифенилметильный катион, влияние заместителей в бензольных кольцах на его стабильность и распределение электронной плотности. Трифенилметановые красители: парафуксин, малахитовый зеленый, кристаллический фиолетовый. Синтез красителей. Лейкооснования, карбинольные основания, триарилметильные катионы. Фенолфталеин как представитель гидроксилсодержащих трифенилметановых красителей. Индикаторные свойства фенолфталеина. Трифенилметильный радикал, его образование, стабильность (сравнить с метильным радикалом), характерные свойства. Влияние заместителей в бензольных кольцах на стабильность триарилметильных радикалов.

Нафталин. Получение его из каменноугольной смолы, из нефти, диеновым синтезом и синтезом Хеуорса. Электронное строение и ароматичность нафталина. Химические свойства: гидрирование, окисление, электрофильное замещение в нафталиновом ядре. Факторы, влияющие на ориентацию электрофильного замещения. Теоретическая оценка реакционной способности различных положений в молекуле нафталина. Энергия локализации, индексы реакционной способности. Нафтолы и нафтиламины, их получение. Замещение гидроксильной группу на аминогруппу: реакция Бухерера. Нафтохиноны, их получение и нахождение в природе. Витамины группы К.

Антрацен. Изомерия и номенклатура производных антрацена. Промышленные и лабораторные способы получения. Электронное строение и ароматичность антрацена. Химические свойства. Повышенная активность мезо-положений. Реакции гидрирования, окисления, электрофильного присоединения и замещения. Фотоокисление и фотодимеризация. Антрацен в диеновом синтезе.

Фенантрен. Изомерия и номенклатура производных фенантрена. Электронное строение и ароматичность фенантрена. Получение фенантрена. Синтез Пшорра. Синтез Хеуорса. Реакции гидрирования, окисления, электрофильного замещения. Фенантренхинон, его свойства: превращение в дифеновую кислоту, бензиловая перегруппировка.

Антрахинон и его производные. Способы получения антрахинона (из антрацена, из фталевого ангидрида, из стирола). Восстановление антрахинона в антрагидрохинон, антрон, антрацен. Реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе. Расщепление антрахинонового ядра. Реакции электрофильного замещения в ядре: сульфирование, нитрование, галогенирование. Окси- и аминопроизводные антрахинона, их получение и использование в синтезе красителей. Антрахиноновые красители.


^ 28. ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ

Общие представления о гетероциклических соединениях. Ароматические гетероциклические соединения (гетарены). Классификация и номенклатура гетероциклов. Тривиальные названия, систематическая номенклатура, заместительная номенклатура.

Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом: пиррол, фуран, тиофен. Общие методы синтеза: циклизация ациклических предшественников, 1,3-диполярное циклоприсоединение, трансформация одной гетероциклической системы в другую (реакция Юрьева). Ароматический характер пиррола, фурана и тиофена. Зависимость ароматичности от природы гетероатома и ее влияние на особенности взаимодействия с электрофильными реагентами. Реакции нитрования, сульфирования, галогенирования, ацилирования. Кислотные свойства пиррола и их использование в синтезах. Реакции гидрирования и окисления. Взаимодействие с диенофилами. Свойства замещенных в кольце пирролов, фуранов и тиофенов (сходство и отличия от соответствующих производных бензола). Природные соединения с пиррольным и фурановым циклами. Порфин, порфирины, гем, хлорофилл, коррин, витамин В12., рибоза, дезоксирибоза, аскорбиновая кислота..

Индол и его производные. Нахождение в природе. Синтез по Фишеру. Химические свойства индола как аналога пиррола. Реакции электрофильного замещения. Получение и реакции металлических производных индола (индолилнитрий, индолилмагнийбромид).. Оксипроизводные индола: оксииндолы, индоксил, изатин. Индиго, его строение, получение, применение.

Пятичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами: пиразол, имидазол, оксазолы, тиазолы, триазолы, тетразол. Методы их синтеза и химические свойства. Влияние дополнительных гетероатомов на кислотно-основные свойства и взаимодействие с электрофильными реагентами. Лекарственные препараты на основе пиразола: антипирин, пирамидон. Важнейшие производные тиазола: 2-меркаптобензтиазол (каптакс), пенициллины.


^ 29. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ

Шестичленные кислородсодержащие гетероциклы с одним гетероатомом: пираны, пироны, хромон, кумарин, флавон. Причина крайней нестабильности α- и γ-пиранов. Получение α- и γ-пиронов, превращение их в соли пирилия. Катион пирилия как ароматическая система. Взаимодействие солей пирилия с нуклеофилами. Катион флавилия как система, лежащая в основе красящих веществ полевых цветов – антоцианов.

Шестичленные азотсодержащие гетероциклы с одним гетероатомом: пиридин, хинолин, изохинолин. Пиридин и его гомологи. Изомерия номенклатура. Получение пиридиновых соединений из каменноугольной смолы и синтезом из ациклических предшественников. Ароматический характер пиридина, распределение электронной плотности в молекуле (сравнение с бензолом). Основность пиридина. Реакции пиридина как основания: образование солей с кислотами, алкилирование и ацилирование по атому азота, образование N-сульфотриоксида и N-оксида. Влияние гетероатома на реакционную способность пиридинового кольца. Реакции электрофильного замещения в пиридине и его N-оксиде. Реакции нуклеофильного замещения водорода и атомов галогенов в пиридиновом кольце. Реакции гидрирования: восстановление по Берчу, каталитическое гидрирование, химическое восстановление. СН-кислотность метильной группы в зависимости от ее расположения в пиридиновом кольце и проявление этого влияния в химических свойствах пиколинов. Зависимость свойств гидроксильной и аминогруппы от положения в пиридиновом кольце: таутомерия α- и γ-замещенных пиридинов, поведение аминопиридинов в реакции диазотирования. Представление о природных соединениях с пиридиновым кольцом. Амид никотиновой кислоты, никотин, витамин В6.

Хинолин и его производные. Методы построения хинолинового ядра, основанные на реакции первичных ароматических аминов с глицерином и карбонильными соединениями (реакции Скраупа и Дебнера-Миллера, синтез Комба). Основность хинолина и реакции его как основания. Реакции электрофильного и нуклеофильного замещения в хинолиновом ядре. Сходство и различия в химическом поведении хинолина и пиридина. Окисление и гидрирование хинолина. Применение хинолина в синтезе красителей и лекарственных веществ. Хинин.

Изохинолин и его производные. Получение изохинолина из каменноугольной смолы. Природные вещества, содержащие ядро изохинолина: папаверин, морфин. Синтез папаверина по Бишлеру-Напиральскому. Сравнение химических свойств изохинолина и хинолина.

Шестичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами: диазины, триазины, тетразины, пурин.

Пиридазин (1,2-диазин), пиримидин (1,3-диазин), пиразин (1,4-диазин).

Природные соединения, содержащие диазиновое кольцо: пиримидиновые основания (урацил, тимин, цитозин), витамины В1 и В2 и другие соединения.

Методы синтеза диазинов. Получение пиридазинов конденсацией 1,4-дикетонов с гидразином. Получение производных пиразина путем самопроизвольной димеризации α-аминокарбонильных соединений и последующего окисления димеров. Синтезы пиримидинов, основанные на конденсации реагентов типа N-C-N (мочевина, тиомочевина, гуанидин) с β-дикетонами, β-кетоальдегидами, β-кетоэфирами, малоновым эфиром и т.п. (реагенты типа С-С-С). Синтезы пиримидиновых оснований. Барбитуровая кислота и ее превращение в пиримидин. Барбитураты. Химические свойства диазинов (сравнить со свойствами пиридина): основность, реакции по атомам азота, взаимодействие с электрофильными и нуклеофильными реагентами. Склонность диазинов к образованию продуктов 1,2-присоединения.

Триазины. Синтез 1,3,5-триазина и его 2,4,6-трихлорпроизводного (цианурхлорида) и использование цианурхлорида для получения активных красителей и гербицидов.

Пурин и его производные. Пурин как конденсированная система пиримидина и имидазола. Пуриновые основания: аденин, гуанин. Пуриновые алкалоиды (ксантин, теофиллин, теобромин, кофеин). Лекарственные препараты на основе пурина (тиогуанин, меркаптопурин, азатиоприн). Синтезы пуринов из пиримидинов через промежуточное образование мочевой кислоты (синтезы Фишера и Траубе). Превращение мочевой кислоты в 2,6,8-трихлорпурин и превращение последнего в пуриновые основания. Представления о нуклеотидах и нуклеиновых кислотах.


    1. ^ СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ И СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ





оставить комментарий
страница1/3
Денисов В.Я
Дата29.03.2012
Размер0,68 Mb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3
средне
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх