Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 122 часа лекции, 250 часов лабораторные работы Цель курса icon

Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 122 часа лекции, 250 часов лабораторные работы Цель курса



Смотрите также:
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 36 часов лекции; 108 часов лабораторные занятия...
Бакалаврская программа Обязательный курс Курс: гфб-1 Семестр: 2 Количество кредитов: 4 Объем...
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 98 часов лекции; 245 часов лабораторные занятия...
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 20 часов лекции; 34 часа практические занятия...
Обязательный курс : Объем учебной нагрузки: 36 часа (18 часов лекции...
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 37 часов лекции 74 часа лабораторные занятия...
Обязательный курс. Объем учебной нагрузки: 98 часов лабораторные занятия. Цель курса...
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 30 часов лекции, 30 часов Цель курса...
Обязательный курс Объём учебной нагрузки: 36 часов лекции...
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 36 часов лекции, 36 часов академических консультаций...
Обязательный курс Объем учебной нагрузки: 36 часов лекции, 36 часов академических консультаций...
Обязательный курс для магистратуры сум 5 курс Объем учебной нагрузки: 12 часов лекции...



страницы:   1   2   3
скачать
Органическая химия для студентов 2 курса факультета физико-математических и естественных наук специальности “Химия”.


Факультет физико-математических и естественных наук

Кафедра органической химии

Обязательный курс

Объем учебной нагрузки: 122 часа – лекции, 250 часов – лабораторные работы


Цель курса

Научить обучающихся основам органической химии, которые позволяют им самостоятельно ориентироваться в специальных разделах органической химии и смежных химических дисциплинах. Обучающимся предстоит изучить основные фундаментальные проблемы органической химии, наиболее важные механизмы органических реакций, связи между строением и реакционной способностью, основными понятиями стереохимии и научиться активно использовать полученные знания для решения конкретных задач.


^ Содержание курса


Тема 1. Введение.


Органические соединения в природе. Роль органической химии в познании закономерностей жизненных процессов на молекулярном уровне. Методологическое значение теории органической химии, органического синтеза. Источники органического сырья. Промышленность органического синтеза. Роль органической химии в научно-технической революции.

Методы выделения органических соединений. Качественный и количественный анализ органических соединений. Идентификация и установление молекулярной формулы органического соединения.

Основные этапы развития органической химии. Теория химического строения органических соединений А.М.Бутлерова. Структурные формулы. Углеводородный радикал. Гомология. Изомерия. Функциональные группы. Ряды и классы органических соединений.

Физические методы исследования в органической химии. Инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Масс-спектрометрия.

Простые и кратные связи. Типы гибридизации атомных орбиталей углерода. Двухцентровые локализованные связи. Образование σ- и π-связей при перекрывании s- и p-атомных орбиталей. Энергия диссоциации связей. Многоцентровые делокализованные молекулярные орбитали. Распределение электронной плотности на атомах. Полярность связи. Семиполярная связь. Водородные связи. Соединения с топологическими связями.

Номенклатура органических соединений. Система Канна-Ингольда-Прелога. Классификация реакций органических соединений. Механизмы реакций. Промежуточные частицы: радикалы, карбены, карбкатионы, карбанионы, анион-радикалы. Переходное состояние. Интермедиаты. Гетерогенный и гомогенный катализ.


Тема 2. Ациклические соединения.


Алканы.

Гомологический ряд, номенклатура и изомерия алканов. Природные источники алканов. Методы синтеза алканов: гидрирование непредельных углеводородов, получение из галогенопроизводных по реакции Вюрца, электролиз и пиролиз солей карбоновых кислот. Получение моторного топлива из синтез-газа.

Физические свойства алканов и их изменение в гомологическом ряду, а также в ряду изомерных соединений. sp-3-Гибридизация атома углерода. Природа С-Н и С-С связей в алканах. Длины связей и валентные углы. Пространственное строение алканов. Вращательная изомерия. Конформации поворотных изомеров и их относительные энергии.

Химические свойства насыщенных углеводородов. Гомолитический разрыв связи. Методы генерации свободных радикалов. Строение свободных радикалов и факторы, определяющие их относительную стабильность. Превращения свободных радикалов в условиях термического крекинга углеводородов. Реакции радикального замещения алканов: галоидирование, нитрование по методу Коновалова и в газовой фазе, сульфохлорирование и сульфоокисление, окисление. Радикально-цепной механизм реакций.

Изомеризация алканов. Гетеролитический разрыв связей в алканах. Карбокатионы, их строение и факторы, определяющие их относительную стабильность. Реакции алканов в сверхкислых условиях.

Дегидроциклизация и дегидрирование алканов.

Метан, этан, пропан, бутан, изомерные пентаны и изооктан. Источники получения и применение их в химической промышленности. Биохимический метод получения белково-витаминного концентрата из углеводородов нефти.

Тема 3. Галогенопроизводные предельных углеводородов.


Изомерия и номенклатура многогалогенопроизводных алифатических углеводородов. Первичные, вторичные и третичные галогенопроизводные. Получение галогенопроизводных из спиртов и алкенов. Хлорирование метана. Получение хлористого метила окислительным хлорированием метана. Методы синтеза фторпроизводных. Физические свойства моногалогенопроизводных. Полярность связи С-Наl. Дипольные моменты галогенопроизводных. Энергия связи С-Наl. Сравнение химической активности фтор-, хлор-, бром- и йодалканов, а также активности первичных, вторичных и третичных галогенопроизводных. Реакции алкилирования.

Нуклеофильное замещение атомов галогена. Гидролиз первичных и третичных галогенопроизводных, механизмы реакций SN1 и SN2. Ионные пары. Влияние различных факторов (строение алкилгалогенида, природа растворителя, природа и концентрация нуклеофила и основания) на протекание реакций по этим механизмам. Проведение реакций алкилирования в условиях межфазного катализа.

Дегидрогалогенирование первичных и третичных галогенопроизводных. Механизмы реакций β-элиминирования Е1 и Е2.

Взаимодействие галогенопроизводных с металлами. Цинкорганические соединения. Реакивы Гриньяра и литийорганические соединения. Реакция Вюрца. ИК спектры галогенопроизводных. Методы синтеза и свойства вицинальных и геминальных дигалогенопроизводных. Способы получения и применение дихлорэтана, трихлорэтана и тетрахлорэтана. Галоформы. Получение и применение хлороформа и йодоформа. Галоформная реакция. Четыреххлористый углерод. Прлучение и применение фреонов. Влияние свободных радикалов, образующихся из фреонов, на озонный слой Земли.


Тема 4. Одноатомные насыщенные спирты (алканолы, алкоголи).


Изомерия и номенклатура спиртов. Первичные, вторичные и третичные спирты. Методы синтеза спиртов: гидролиз алкилгалогенидов, восстановление карбонильных соединений и сложных эфиров, присоединение воды к двойной связи, гидроборирование – окисление алкенов. Реакции оксимеркурирования, синтеза спиртов с помощью металлоорганических соединений. Промышленные способы получения метанола, этанола и изопропилового спирта. Синтез высокомолекулярных спиртов по методу Циглера, по реакции оксо-синтеза (гидроформилирования олефинов) и окислением алканов.

Физические свойства спиртов и их изменение в гомологическом ряду и в ряду изомерных спиртов. Ассоциация спиртов. Электронная природа и полярность связей С-О и О-Н. Кислотно-основные свойства спиртов.

Химические свойства спиртов. Образование алкоголятов. Взаимодействие спиртов с галогеноводородами, серной кислотой, с галогеноангидридами минеральных кислот. Этерификация спиртов. Окисление и дегидрирование первичных и вторичных спиртов. Дегидратация первичных, вторичных и третичных алканолов. Механизм дегидратации спиртов в условиях катализа протонами.

Применение метилового, этилового, н-пропилового, изопропилового, бутилового и высокомолекулярных спиртов.

ИК спектры спиртов. Характеристические полосы поглощения свободных и ассоциированных гидроксильных групп.


Тема 5. Простые эфиры.

Изомерия и номенклатура простых эфиров. Получение простых эфиров из спиртов при нагревании с серной кислотой, из алкоголятов и галоидных алкилов, присоединением спиртов к олефинам. Механизмы этих реакций.

Физические свойства простых эфиров. Расщепление простой эфирной связи. Аутоокисление простых эфиров. Образование солей оксония. Применение диэтилового и метил-трет-бутилового эфиров. ИК спектры простых эфиров.


Тема 6. Тиоспирты (тиолы, меркаптаны) и диалкилсульфиды (тиоэфиры).

Тиоспирты как сернистые аналоги спиртов. Получение меркаптанов алкилированием гидросульфидов. Синтез тиолов из мочевины и галоидных алкилов; механизм реакции. Физические и химические свойства тиоспиртов. Образование меркаптидов. Окисление меркаптидов до алкансульфеновых, алкансульфиновых и алкансульфокислот.

Строение и номенклатура диалкилсульфидов (тиоэфиров). Получение их из меркаптидов, а также из средних солей сероводородной кислоты. Окисление диалкилсульфидов до сульфоксидов и сульфонов. Сульфониевые соединения, получение и расщепление их по Гофману. Диметилсульфоксид.


Тема 7. Сложные эфиры минеральных кислот.


Методы получения моно- и диалкилсульфатов. Гидролиз диалкилсульфатов в щелочных условиях. Кислый и щелочной гидролиз моноалкилсульфатов. Применение диметил- и диэтилсульфата в качестве алкилирующих средств. Алкилнитраты. Получение алкилнитратов из спиртов и азотной кислоты, механизм этой реакции. Синтез триалкилфосфитов из алкоголятов и треххлористого фосфора. Диалкиловые эфиры алкилфосфоновой кислоты. Реакция Арбузова. Эфиры борной кислоты. Средние и кислые эфиры ортокремниевой кислоты.


Тема 8. Альдегиды (алканали) и кетоны (алканоны).


Изомерия и номенклатура оксосоединений. Общие способы синтеза альдегидов и кетонов: окисление и дегидрирование спиртов, гидролиз геминальных дигалогенпроизводных и виниловых эфиров, озонолиз олефинов, гидратация алкинов, окислительное расщепление α-гликолей. Восстановление хлорангидридов кислот. Получение кетонов из нитрилов и металлорганических соединений. Пиролиз солей карбоновых кислот.

Промышленные способы получения: формальдегида из метанола; ацетальдегида из ацетилена, а также из этилена; ацетона из изопропилового спирта, а также из кумола.

Оксисинтез (гидроформилирование).

Физические свойства альдегидов и кетонов. Электронное строение карбонильной группы, распределение электронной плотности и дипольный момент.

Химические свойства оксосоединений. Взаимодействие альдегидов и кетонов с нуклеофильными реагентами: цианистым водородом, бисульфитом натрия, металлорганическими соединениями. Кислый и щелочной гидролиз бисульфитных производных карбонильных соединений. Образование полуацеталей, ацеталей и кеталей. Механизмы этих реакций. Свойства ацеталей и кеталей. Реакция альдегидов и кетонов с пятихлористым фосфором.

Получение оксимов, гадразонов, фенилгидразонов и семикарбазонов. Механизмы реакций их образования и гидролиза.

Гексаметилентетрамин (уротропин), получение, строение и применение. Гексаген.

Кето-енольная таутомерия карбонильных соединений. Подвижность α-водородов оксосоединений. Галоидирование альдегидов и кетонов. Хлораль и хлоральгидрат. Альдольная и кротоновая конденсации, их механизм при основном и кислотном катализе. Превращение альдегидов в сложные эфиры (реакция Тищенко).

Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов: каталитическое гидрирование, восстановление комплексными гидридами металлов, алкоголятами алюминия (Меервейн-Пондорф). Восстановление кетонов по методу Кижнера-Вольфа. Восстановление кетонов до пинаконов; механизм реакции.

Окисление альдегидов и кетонов. Реакция Байера-Виллигера. Качественная реакция на альдегиды.

Полимеризация формальдегида и ацетальдегида. Триоксан, паральдегид и метальдегид. Параформ. Промышленное производство полиоксиметилена и его применение. Применение формальдегида, ацетальдегида, ацетона и метилэтилкетона. ИК спектры альдегидов и кетонов.


Тема 9. Одноосновные карбоновые кислоты.


Изомерия и номенклатура карбоновых кислот. Общие методы синтеза карбоновых кислот: окислением альдегидов, омылением нитрилов и сложных эфиров, из диоксида углерода и металлоорганических соединений. Промышленные способы получения уксусной кислоты: окислением ацетальдегида и бутана, из кетена, карбонилированием метанола. Синтез пропионовой кислоты из этилена и окиси углерода. Промышленное получение муравьиной кислоты из оксида и едкого натра. Синтез высокомолекулярных карбоновых кислот окислением углеводородов нефти. Физические свойства органических кислот. Карбоксильная группа. Мезомерия аниона кислоты. Электролитическая диссоциация органических кислот. Кислые свойства муравьиной кислоты.

Влияние карбоксильной группы на подвижность водородов α-метиленового звена. Способы получения α-галогенозамещенных кислот. Моно-, ди- и трихлоруксусные кислоты. Отрицательный индуктивный эффект галогенов и сила α-галогенозамещенных кислот. Методы синтеза, особенности строения и химические свойства муравьиной кислоты. Окисление муравьиной кислоты и разложение ее при нагревании с серной кислотой. Практическое применение муравьиной, уксусной, припионовой, масляной, валериановой и высших жирных кислот. ИК спектры карбоновых кислот.


Тема 10. Производные одноосновных карбоновых кислот.


Применение натриевых солей высокомолекулярных карбоновых кислот. Превращение серебряных солей карбоновых кислот в галоидные алкилы по реакции Бородина-Хунсдикера.

Галогеноангидриды кислот, способы их получения. Синтез фтористого формила. Физические свойства галоидных ацилов. Катион ацилия. Реакция ацилирования. Механизм этих реакций. Гидроперекиси и перекиси ацилов.

Ангидриды карбоновых кислот. Промышленное получение уксусного ангидрида из ацетона через кетен, пиролизом уксусной кислоты. Синтез ангидридов из кислот с помощью пятиокиси фосфора. Смешанные ангидриды кислот. Физические свойства ангидридов кислот. Применение ангидридов кислот в реакциях ацилирования.

Сложные эфиры. Реакция этерификации. Механизм реакции этерификации, роль кислотного катализа. Влияние стерических факторов на скорость реакции этерификации. Получение метиловых эфиров кислот с помощью диазометана. Синтез метилового эфира пропионовой кислоты из этилена, оксида углерода и метанола в условиях металлокомплексного гамогенного катализа. Кислотный и щелочной гидролиз сложных эфиров, механизм реакции. Реакция аммонолиза.

Превращение сложных эфиров в гидроксамовые кислота. Получение из сложных эфиров гидразидов кислот, а из последних – азидов кислот. Восстановление сложных эфиров алюмогидридом лития.

Природные сложные эфиры. Триацилглицерины. Спермацет. Применение сложные эфиров в качестве растворителей и фруктовых эссенций.

Ортоэфиры. Способы получения ортомуравьинового эфира. Его гидролиз. Получение с помощью ортомуравьиного эфира этиловых эфиров карбоновых кислот и этилкеталей.

Амиды кислот. Способы их получения. Физические свойства амидов кислот. Электронное строение амидной группы. Амфотерные свойства амидов кислот. Взаимодействие амидов кислот с сильными безводными кислотами и амидом натрия. Гидролиз амидов кислот в условиях основного и кислотного катализа. Превращение амидов кислот в нитрилы и в первичные амины. Перегруппировка Гофмана. Последовательный синтез из амидов кислот амидохлоридов, аминохлоридов и амидинов. Свойства этих соединений.

Нитрилы (цианиды). Получение нитрилов из солей синильной кислоты, альдоксимов и амидов кислот. Физические свойства нитрилов. Гидролиз нитрилов в кислых условиях. Превращение нитрилов в иминоэфиры, а последних – в сложные эфиры карбоновых кислот. Получение из нитрилов, амидов и кетонов. Гидрирование нитрилов.

Изоцианиды (изонитрилы). Получение изоцианидов алкилированием цианида серебра. Механизм реакции. Изонитрильная реакция. Синтез изонитрилов из монозамещенных формамидов. Строение изонитрильной группы. Присоединение к изонитрилам галогенов, хлористого водорода. Взаимодействие изоцианидов с карбоновыми кислотами. Гидролиз изонитрилов.


Тема 11. Алифатические сульфоновые кислоты (сульфокислоты).


Промышленное производство высокомолекулярных сульфокислот (сульфирование и сульфохлорирование). Сульфирование углеводородов, имеющих третичный атом водорода. Окисление меркаптанов до сульфоновых кислот. Алкилирование галоидными алкилами бисульфита натрия, механизм реакции. Галогеноангидриды, эфиры и амиды сульфокислот. Применение солей сульфоновых кислот в качестве детергентов.


Тема 12. Нитросоединения.


Изомерия и номенклатура нитросоединений. Реакция нитрования (Коновалов). Получение нитросоединений алкилированием галоидными алкилами нитрита натрия, механизм реакции. Окисление аминов до нитросоединений. Физические свойства нитросоединений. Электронное строение нитрогруппы. Свойства α-звена первичных и вторичных нитросоединений. Таутомерия нитросоединений. Аци-форма первичных и вторичных нитросоединений. Нитронаты.

Химические свойства нитросоединений. Взаимодействие первичных и вторичных нитросоединений с азотистой кислотой; нитроловые кислоты и псевдонитролы. Механизм реакций их образования. Галоидирование нитросоединений в присутствии оснований. Конденсация первичных и вторичных нитросоединений с альдегидами. Механизм реакции образования β-оксинитроалканов. Триметилолнитрометан. Гидролиз первичных и вторичных нитросоединений до карбонильных соединений. Восстановление нитросоединений. Нитроформ и тетранитрометан.


Тема 13. Амины.


Изомерия и номенклатура аминов. Восстановление нитросоединений и нитрилов до аминов. Перегруппировка амидов, азидов и гидразидов карбоновых кислот в амины. Механизм реакций. Восстановительное аминирование оксосоединений. Получение аминов алкилированием аммиака, а также по методу Габриэля.

Физические свойства аминов. Растворимость аминов в воде. Электронное строение аминогруппы. Основные свойства первичных, вторичных и третичных аминов. Влияние электронодонорного эффекта алкильных групп на основность аминов. Сравнение основности первичных, вторичных и третичных аминов в газовой фазе.

Алкилирование и ацилирование первичных и вторичных аминов. Взаимодействие первичных и вторичных аминов с азотистой кислотой Механизм превращения первичных аминов в спирты и вторичных – в нитроамины. Получение из третичных аминов солей четвертичных аммониевых оснований и превращение их в гидроксиды тетраалкиламмония. Расщепление последних по Гофману.


Тема 14. Элементоорганические соединения.


Цинкорганические соединения. Способы получения, свойства и применение в синтезах спиртов. Магнийорганические соединения. Получение реактивов Гриньяра и применение их в синтезах спиртов, кислот и карбонильных соединений. Определение активного водорода в спиртах, аминах и СН-кислотах по методу Чугаева-Церевитинова. Получение алюмоорганических соединений из олефинов, алюминия и водорода. Синтезы с помощью алюмоорганических соединений. Применение триэтилалюминия в качестве катализатора полимеризации олефинов. Тетраэтилсвинец и его применение в качестве антидетонатора в моторных топливах. Органические соединения ртути и мышьяка.

Кремнийорганические соединения. Диметилхлорсилан и его гидролиз. Полисилоксаны и их промышленное применение. Органические соединения фосфора. Алкилфосфины. Алкилфосфиновые кислоты и их производные.


Тема 15. Непредельные углеводороды ряда этилена (олефины, алкены).


Гомологический ряд алкенов. Их изомерия и номенклатура. Получение олефинов дегидратацией спиртов, дегидрогалогенированием галогенопроизводных (правило Зайцева) и дегидрогалогенированием вицинальных дигалогенпроизводных. Превращение карбонильной группы в двойную углерод-углеродную связь по реакции Виттига. Окислительное декарбоксилирование карбоновых кислот. Избирательное гидрирование алкинов. Промышленные способы получения этилена, пропилена и бутиленов. Физические свойства олефинов.

Природа двойной связи. sp2-Гибридизация атомных орбиталей углерода. σ- и π-Связи, их расположение в пространстве. Энергия образования двойной связи. Геометрическая изомерия; цис-, транс- и Z-E-номенклатуры.

Химические свойства алкенов. Реакция присоединения по двойной связи. Присоединение галогенов и галоненоводородов. Электрофильный механизм этих реакций. Правило Марковникова. Относительная стабильность карбкатионов. Радикальное присоедитнение бромистого водорода к пропилену. Перекисный эффект Хараша. Присоединение к олефинам серной и хлорноватистой кислот. Каталитическая гидратация. Реакция гидроборирования – окисления и оксимеркурирования. Оксосинтез. Окисление этилена до ацетальдегида. Окисление олефинов до окисей олефинов (Прилежаев). Окисьэтилена; получение и применение в промышленности. Окисление олефинов до α-гликолей (цис-гидроксилирование по Вагнеру). Деструктивное окисление по двойной связи. Озонолиз. Метатезис олефинов.

Химические свойства α-метиленового звена, соседнего с π—связью (аллильное положение). σ- и π-Сопряжение. Окисление по аллильному положению. Окисление пропилена до акролеина. Окислительный аммонолиз пропилена в акрилонитрил. Высокотемпературное хлорирование пропилена.

Алкилирование изобутана изобутиленом (синтез изооктана). Механизм реакции. Димеризация изобутилена. Механизм реакции. Полимеризация олефинов. Механизм катионной и свободнорадикальной полимеризации. Полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, их свойства и применение. Реакция теломеризации. Получение из этилена и четыреххлористого углерода тетрахлоралканов.


Тема 16. Непредельные углеводороды ряда ацетилена (алкины).


Гомологический ряд алкинов. Их изомерия и номенклатура. Получение алкинов из вицинальных и геминальных дигалогенпроизводных, а также из ацетилена. Получение ацетилена из карбида кальция и пиролизом метана.

Природа тройной связи. sp-Гибридизация атомных орбиталей углерода. σ- и π-Связи в молекуле ацетилена. Энергия тройной связи. Эндотермичность образования ацетилена из элементов. Реакции присоединения по тройной связи. Присоединение к ацетилену: галогенов, галогеноводородов, воды (Кучеров), спиртов, органических кислот, цианистого водорода. Механизмы реакция присоединения. Практическое значение веществ, получаемых при этих синтезах. Каталитическое гидрирование алкинов и восстановление их натрием в жидком аммиаке.

Электроотрицательный характер тройной связи. Образование ацетиленидов и магнийорганических производных ацетилена (комплексы Иоцича). Применение их в синтезах ацетиленовых соединений.

Реакция карбометаллирования тройной связи. Конденсация ацетилена с карбонильными соединениями. Получение диметилэтинилкарбинола и бутиндиола-1,4. Синтез из ацетилена акриловой кислоты и ее эфиров. Превращение ацетилена в винилацетилен и в дивинилацетилен. Циклоолигомеризация ацетилена в бензол и в циклооктатетраен. Изомеризация диметилацетилена в этилацетилен.


Тема 17. Диеновые углеводороды (алкадиены).


Аллены (кумулены). Синтез и свойства аллена. Галогенирование, гидрогалогенирование и гидратация аллена. Линейная полимеризация аллена. Циклическая димеризация аллена.

Диены с сопряженными двойными связями - 1,3-диены. Синтез дивинила из этанола (Лебедев). Трехстадийный метод получения дивинила из ацетилена и формальдегида (Репе). Дегидрирование бутана и бутиленов. Синтез дивинила из пропилена и формальдегида. Двухступенчатое дегидрирование изопентана и дегидрирование изоамиленов до изопрена. Получение изопрена из изобутилена и формальдегида. Получение изопрена из пропилена с применением катализатора Циглера – Натта трипропилалюминия. Дегидратация пинакона до 2,3-диметилбутандиена-1,3. Хлоропрен, получение его из винилацетилена и из бутадиена-1,3.

Электронное строение сопряженных диенов. π, π-Сопряжение и делокализация π-молекулярных орбиталей. Энергия сопряжения. Порядок связей в сопряженной системе. Мезомерия сопряженных диенов. Электрофильное присоединение к сопряженным диенам галогенов, галогеноводородов. 1,2- и 1,4-аддукты, механизм реакций их образования и зависимость их количественного соотношения от температуры проведения реакции и природы растворителя.

Циклоолигомеризация дивинила и изопрена. Реакция диенового синтеза (Дильс-Альдер). Электроциклический механизм реакций [1,4]циклоприсоединения. «Квазиароматическое переходное состояние».

Полимеризация сопряженных диенов. Натуральный и синтетический каучуки. Сополимеризация дивинила со стиролом и с акрилонитрилом. Свойства и применение стирольного, нитрильного и хлоропренового каучуков. Резиновые смеси. Вулканизация. Резинотехнические изделия.


Тема 18. Функциональные производные непредельных углеводородов.


Винильные галогенопроизводные. Хлористый винил. Получение его из ацетилена, а также из этилена. Межатомные расстояния в молекуле хлористого винила. Сопряжение неподеленной пары электронов атома хлора с π-связью. Химическая инертность атома хлора. Получение магнийорганических производных из хлористого винила (Норманн). Присоединение к хлористому винилу галогеноводородов. Полимеризация хлористого винила. Тетрахлорэтилен, его димеризация и полимеризация. Тефлон, свойства и применение.

Аллильные галогенопроизводные. Хлористый аллил; получение из пропилена и из аллилового спирта. Присоединение к хлористому аллилу галогеноводородов. Стабилизация вторичного карбкатиона, образующегося при протонировании хлористого аллила. Нуклеофильное SN1 замещение галоидных аллилов. Стабилизация аллил-катиона.

Получение из галоидных аллилов реактивов Гриньяра.

Непредельные спирты. Енолы. Правило Эльтекова-Эрленмейера. Простые и сложные эфиры винилового спирта, получение их из ацетилена. Каталитический синтез винилацетата из уксусной кислоты и этилена в присутствии кислорода. Полимеризация виниловых эфиров. Поливинилацетат. Поливиниловый спирт. Аллиловый спирт. Получение его из пропилена и применение в синтезе глицерина. Пропаргиловый спирт.

Непредельные альдегиды и кетоны. Акролеин. Получение акролеина дегидратацией глицерина, окислением аллилового спирта, окислением пропилена (аллильное окисление). Метилвинилкетон. Получение его из ацетона и формальдегида.

Химические свойства α-, β-непредельных карбонильных соединений. Их электронное строение. Сопряжение π-связи карбонильной группы и олеиновой связи. Распределение электронной плотности. Присоединение к α-и β-непредельным соединениям галогеноводородов, воды, спиртов, цианистого водорода.

Полимеризация акролеина и метилвинилкетона. Межмолекулярные конденсации ацетона. Окись мезитила и форон. Кротоновый альдегид.

Кетены. Получение кетена пиролизом ацетона и применение его для получения уксусной кислоты и уксусного ангидрида. Димеризация кетена.

Непредельные карбоновые кислоты. Акриловая кислота. Получение акриловой кислоты из ацетилена, а также из ацетальдегида. Акрилонитрил. Получение акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена. Присоединение к акрилонитрилу нуклеофильных реагентов (реакция цианэтилирования). Полимеризация акрилонитрила. Синтетическое волокно нитрон. Сополимеризация акрилонитрила с дивинилом.

Взаимное влияние карбоксильной группы и двойной связи α-, β-непредельных кислот. Реакции присоединения по двойной связи, механизм реакций.

Получение метилметакрилата и его полимеризация. Применение полиметилметакрилата. Кротоновая кислота. Природные непредельные кислоты: линолевая, линоленовая, арахидоновая. Пропиоловая кислота.


Тема 19. Ди- и полифункциональные соединения.


Многоатомные спирты. Изомерия и номенклатура двухатомных спиртов – гликолей. Получение этиленгликоля из окиси этилена. Механизм раскрытия цикла окиси этилена в условиях кислотного катализа. Физические свойства и применение этиленгликоля. Антифризы. Этилцеллозольв. Диэтиленгликоль и триэтиленгликоль, их получение и применение. Полиэтиленоксид. Краун-эфиры.

Гликолят меди. Превращение этиленгликоля в этиленхлоргидрин. Дегидратация этиленгликоля. Диоксан. Окисление α-гликоля тетрацетатом свинца, а также солями йодной кислоты.

Пинаконы, их перегруппировка, ее механизм. Промышленное получение 1,3-бутандиола, 1,4-бутандиола и применение их в производстве дивинила.

Глицерин. Выделение глицерина из жиров и масел. Хлорный и бесхлорный способы получения глицерина из пропилена. Физические и химические свойства глицерина. Глицераты. Моно- и дихлоргидраты, эпихлоргидрин. Нитроглицерин. Дегидратация глицерина. Сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Природные триацилглицерины жира и масла, их состав и строение. Фосфатиды (кефалин, лецитин). Липиды. Гидрогенизация масел. Маргарин. Применение глицерина в технике и медицине. Эритраты. Получение и применение пентаэритрата. Пентиты и гекситы, их связь с углеводами.

Аминоспирты. Классификация и номенклатура аминоспиртов. Этаноламин (коламин), синтез его из окиси этилена. Физические и химические свойства этаноламина. Холин и холинацетат. Биологические действие ацетилхолина. Нервнопаралитические отравляющие вещества. Холин как структурный фрагмент лецитинов. Поручение и применение триэтаноламина. Три(β-хлорэтил)амин – азотистый иприт. Диальдегиды и дикетоны. Классификация и номенклатура дикарбонильных соединений. Получение диальдегидов окислением гликолей и восстановлением полных галогенангидридов двухосновных кислот.

α-Дикарбонильные соединения. Глиоксаль, получение и свойства. Метилглиоксаль. Превращения α-диальдегидов и α-альдегидокетонов в α-оксикислоты. Синтез диацетила нитрозированием метилэтилкетона. Диметилглиоксим. Реакция Чугаева для определения никеля.

β-Дикетоны. Получение β-дикетонов конденсацией сложных эфиров с кетонами. Механизм реакции. Ацетилацетон. Кето-енольная таутомерия β-дикетонов. Прототропный механизм кето-енольной таутомерии. Факторы, обусловливающие стабилизацию енольной формы. Соотношение таутомерных форм в зависимости от природы растворителя. Образование хелатных комплексов с ионами металлов. Алкилирование β-дикетонов.

γ-Дикарбонильные соединения. Ацетонилацетон, синтез его из ацетилацетона. α-Оксикетоны (ацилоины). Ацетоин. Ацилоиновая конденсация.

Диамины. Классификация и номенклатура диаминов. Синтез этилендиамина из 1,2-дибромэтана. Растворимость этилендиамина в воде (водородные связи). Основные свойства этилендиамина. Алкилирование и ацилирование диаминов. Превращение этилендиамина в пиперазин, тетраметилендиамина в пирролидин, пентаметилендиамина в пиперидин. Диамины трупного яда – путресцин и кадаверин.

Гексаметилендиамин. Технические способы его получения из 1,4-бутандиола, бутадиена-1,3 из акрилонитрила. Синтетическое полиамидное волокно найлон (анид).

Двухосновные предельные кислоты. Классификация и номенклатура двухосновных кислот. Общие методы синтеза двухосновных кислот: окисление циклоалканов, гидролиз моно- и динитрилов, синтезы с использованием малонового эфира.

Химические свойства. Кислотные свойства и их зависимость от взаимного расположения карбоксильных групп. Моно- и дипроизводные двухосновных кислот.

Щавелевая кислота и ее соли. Нахождение в растениях. Получение щавелевой кислоты из монооксида углерода и едкого натра. Производные щавелевой кислоты: оксалилхлорид, моно- и диэфиры, оксаминовая кислота и оксамид. Декарбоксилирование щавелевой кислоты при нагревании, декарбонилирование при нагревании с серной кислотой. Механизм этих реакций. Окисление щавелевой кислоты перманганатом калия и использование этой реакции в аналитической химии. Практическое применение щавелевой кислоты.

Малоновая кислота. Декарбоксилирование малоновой кислоты, механизм реакции и причины повышенной легкости ее протекания. Синтез малонового эфира. Малоновый эфир как СН-кислота. Натриймалоновый эфир и его алкилирование. Превращения продуктов этой реакции в карбоновые кислоты.

Янтарная и глутарования кислоты. Ангидриды этих кислот. Сукцинимид. N-Бромсукцинимид, получение и использование его в синтезах.

Превращения адипиновой и пимелиновой кислот, а также их кальциевых и бариевых солей, соответственно, в циклопентанон и циклогексанон. Механизм этих реакций.

Промышленные способы синтеза адипиновой кислоты окислением циклогексанона, циклогексана, а также из бутадиена-1,3 (оксосинтез). Соль А.Г. Полиамидное синтетическое волокно найлон.

Поворотная и геометрическая изомерия. Свободное вращение вокруг ковалентной sp3- sp3-связи. Заслоненные, заторможенные и скошенные конформации алканов. Потенциальная энергия поворотных изомеров и энергетический барьер вращения при переходе от заторможенной к заслоненной конформации. Проекции Ньюмена. Двугранный угол.

Геометрическая (цис-транс) изомерия алканов. Относительная «жесткость» двойной связи. Номенклатура геометрических изомеров (π-диастереомеров) по системе ВИП, Z, Е-номенклатура. Различия в физических и химических свойствах. Геометрические изомеры бутена-2 и 1,2-дихлорэтена. Взаимные превращения геометрических изомеров. Энергетический барьер этих превращений, условия, в которых они протекают и механизм этих превращений. Сравнение относительной устойчивости цис- и транс-изомеров.

Химические и физико-химические методы установления конфигурации геометрических изомеров. Кротоновая и изокротоновая кислоты. Олеиновая и элаидиновая кислоты. Цис-конфигурация натурального каучука и транс-конфигурация гуттаперчи. Промышленное получение цис-изопренового каучука. ИК спектры геометрических изомеров.

Двухосновные непредельные кислоты. Малеиновая и фумаровая кислоты. Нахождение фумаровой кислоты в природе и ее значение в процессе метаболизма жиров, белков, углеводов. Гидрирование и гидрогалоидирование малеиновой и фумаровой кислот. Взаимные превращения малеиновой и фумаровой кислот.

Малеиновый ангидрид, получение его в промышленности из бензола, бутана, бутенов. Применение малеинового ангидрида в органическом синтезе, а также в диеновом синтезе.

Оксикислоты. Основность и атомность оксикислот. Изомерия и номенклатура одноосновных двухатомных оксикислот. Синтез α-оксикислот из α-галогено-, амино- и кетокислот. Получение α-оксикислот из карбонильных соединений, из α-диальдегидов и α-кетоальдегидов. Промышленное получение гликолевой кислоты в условиях металлокомплексного катализа. Синтез β-оксикислот из α, β-непредельных кислот и по реакции Реформатского.

Химические свойства оксикислот. Производные оксикислот по спиртовой и карбоксильной группам. Превращения при нагревании α-оксикислот в лактиды, β-оксикислот в α, β-непредельные кислоты, γ- и δ-оксикислот – в лактоны.

Оптическая изомерия органических соединений. Тетраэдрическое строение атома углерода. Асимметрия молекулы и асимметрический атом углерода как причина возникновения оптической изомерии. Хиральность и ахиральность молекул. Оптическая активность. Удельное оптическое вращение. Проекционные формулы Фишера. Энантиомеры (оптические антиподы) и диастереомеры, D- и L-ряды. Абсолютная и относительная конфигурация энантиомеров. Конфигурация и знак вращения. Рацемические соединения. Рацемизация. Обозначение абсолютной конфигурации старшинства в системе КИП. R,S-система. Правило старшинства заместителей.

Стереохимия молочной кислоты. D-(-)-Молочная и L-(+)-мясомолочная кислоты. Химическая корреляция конфигурации энантиомеров молочной кислоты с энантиомерами глицеринового альдегида. Механизм реакции рацемизации энантиомеров молочной кислоты.

Яблочная кислота. Получение оксиянтарной кислоты из янтарной, малеиновой и фумаровой кислот. Природная L-(-)-яблочная кислота. Вальденовское обращение. Механизмы реакций, протекающих с обращением и с сохранением конфигурации.

Двухосновные тетраатомные оксикислоты. Диоксиянтарная кислота. Стереохимия соединений с двумя асимметрическими атомами углерода. Число стереоизомеров. Энантиомеры, диастереомеры и мезоформы. Винная кислота. Нахождение ее в природе. Стереоизомерия винной кислоты. D-(R,R)- и L-(S,S)-винные кислоты, виноградная кислота (рацемат), (R, S)-мезовинная кислота. Химическая корреляция конфигурации D-винной кислоты с D-глицериновым альдегидом. Окисление по Вагнеру фумаровой кислоты до виноградной кислоты, малеиновой – до мезовинной кислоты. Конформация D-винной кислоты.

Рацемизация энантиомеров винной кислоты. Разделение рацемата средней аммонийной соли винной кислоты. Методы разделения рацематов: механический, биологический, химический, с помощью хроматографии на оптически активных адсорбентах и с помощью иммобилизованных ферментов.

Виннокаменная соль. Получение кислой калиевой соли винной кислоты как метод количественного определения ионов калия. Сегнетова соль, получение из нее реактива Фелинга. Лимонная кислота. Нахождение в природе. Синтез лимонной кислоты из ацетона.

Альдегидо- и кетокислоты. Изомерия и номенклатура альдегидо- и кетокислот. Глиоксиловая кислота. Нахождение ее в природе.Синтез глиоксиловой кислоты из хлораля и из дихлоруксусной кислоты. Гидратная форма глиоксиловой кислоты.

Пировиноградная кислота. Значение ее в процессах метаболизма жиров, белков, углеводов. Получение пировиноградной кислоты из винной, молочной, а также из α, α-дихлорпропионовой кислот. Влияние α-кетогруппы на кислые свойства пировиноградной кислоты. Производные пировиноградной кислоты по обеим функциональным группам. Разложение пировиноградной кислоты при нагревании с серной кислотой. Механизм реакции.

Ацетоуксусная (β-кетомасляная) кислота. Механизм реакции ее разложения при нагревании. Синтез ацетоуксусного эфира по реакции сложноэфирной конденсации. Механизм реакции. Кето-енольная таутомерия ацетоуксусного эфира. Хелатная структура енольной формы. Мезомерные или амбидентные анионы. Реакции с переносом реакционного центра. Кислотное и кетонное расщепление α-замещенного ацетоуксусного эфира. Механизм этих реакций. Синтез кетонов и карбоновых кислот на основе натрийацетоуксусного эфира. γ-Кетовалериановая (левулиновая) кислота. Получение ее из ацетоуксусного эфира. Свойства левулиновой кислоты.

Альдегидо-спирты и кетоспирты. Гликолевый альдегид. Восстановительные свойства гликолевого альдегида. Глицериновый альдегид и диоксиацетон, получение их из глицерина. Синтез оптически чистого D-глицеринового альдегида из D-манита. Получение из α-оксиальдегилов и α-оксикетонов фенилозазонов. Кольчато-цепная таутомерия γ- и δ-оксиальдегидов. Лактолы – циклические полуацетали.






Скачать 0,63 Mb.
оставить комментарий
страница1/3
Дата30.09.2011
Размер0,63 Mb.
ТипРеферат, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3
плохо
  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
Документы

наверх