Дисциплины Иностранный язык (английский) Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 9 з е. (324 часа). Целью изучения дисциплины «Иностранный язык»

Предмет органической химии. Причины выделения ее в самостоятельную науку. Роль и значение современных достижений органического синтеза.

Методы выделения и очистки органических соединений^*.

Качественный и количественный анализ органических соединений*. Теория строения органических соединений Бутлерова.

Физические методы в исследовании органических соединений (спектророскопические методы, инфракрасные спектры поглощения, ядерный магнитный резонанс, хроматомасс-спектроскопия)^*.`

Типы химической связи: ковалентная, ионная, семиполярная, координационная, водородная. Гибридные состояния атомов углерода. Строение σ- и π-связей. Двойная и тройная связи. Электронные эффекты в органических соединениях.

Классификация органических соединений.

Тема 2. Ациклические и алициклические углеводороды

Гомологический ряд предельных углеводородов. Изомерия. Номенклатура.

Природные источники парафинов. Промышленные способы получения. Получение парафинов восстановлением окиси и двуокиси углерода. Гидрирование непредельных соединений. Получение парафинов из спиртов, галоидных алкилов. Синтез Вюрца. Анодный синтез Кольбе. Декарбоксилирование карбоновых кислот и их солей.

Общая характеристика ковалентных связей в молекуле алканов. Понятие о свободном вращении вокруг С-С связи. Заторможенная и заслоненная конформации. Формулы Ньюмена.

Физические свойства парафинов.

Химические свойства предельных углеводородов. Гомолитическое и гетеролитическое расщепление ковалентных связей Радикальные реакции замещения: галоидирование, нитрование. сульфохлорирование, окисление. Дегидрирование. Техническое применение данных реакций, Использование нитросоединений и продуктов окисления.

Понятие о цепном механизме реакции. Способы инициирования цепных реакций. Понятие о переходном состоянии и энергии активации. Изомеризация алканов. Устойчивость карбокатионов. Конденсация алканов. Пиролиз алканов.

Использование предельных углеводородов в органическом синтезе. Состав нефти и пути ее переработка*.

Спектральный анализ алканов.

Этиленовые углеводороды (олефины, алкены)

Гомологический ряд этиленовых углеводородов. Представления о строении двойной углерод-углеродной связи. π-Связь. Изомерия этиленовых углеводородов: структурная, пространственная, геометрическая. Промышленные и лабораторные методы методы получения алкенов.*

Физические свойства олефинов.

Химические свойства олефинов. Реакции электрофильного присоединения к двойной связи. Механизм и стереохимия реакций присоединения. Правило Марковникова. Термодинамический и кинетический контроль. Реакции свободнорадикального присоединения к двойной связи. Полимеризация алкенов. Реакции окисления алкенов: гидроксилирование, озонирование, окисление тетраокисью осмия, тетраацетатом свинца. Эпоксидирование (Прилежаев) и гидроксилирование под действием надкислот, стереохимия этих реакций. Реакции алкенов с сохранением двойной связи. Аллильное хлорирование и бромирование. Окисление по аллильному положению. Перегруппировка карбокатионов.

Изомерия и номенклатура алкинов. Получение алкинов из карбидов металлов, галогенпроизводных, алкилирование ацетилена.

Общая характеристика связей в молекуле ацетилена. Физические свойства ацетиленовых углеводородов.

Химические свойства. Реакции электрофильного и нуклеофильного присоединения. Механизм этих реакций. Гидрирование и восстановление натрием в жидком аммиаке. Циклизация и димеризация ацетилена. Причины подвижности атома водорода у углерода при тройной связи. Реакции замещения: образование ацетиленидов, магнийорганические соединения ацетилена. Конденсация ацетилена с карбонильными соединениями. Изомеризация моноалкилацетиленов в диалкилацетилены. Промышленные синтезы на основе ацетилена. Спектральный анализ непредельных углеводородов* .

Номенклатура диеновых углеводородов.

Получение диенов алленового типа*.

Химические свойства алленов. Стереоизомерия. Кумулены.

Получение углеводородов с сопряженной системой двойных связей.

Характеристика связей в бутадиене-1,3 длина связей, энергия сопряжения. Физические свойства.

Химические свойства диеновых углеводородов с сопряженными связями. Механизм электрофильного присоединения к сопряженным диенам. Основные закономерности диенового синтеза. Правило Вудворда-Гофмана.

Понятие о терпенах, терпеноидах. Природные источники терпенов.*

Полимеризация олефинов и диенов. Каучуки.*

Алицилические углеводороды (циклоалканы, нафтены)

Классификация алициклических соединений. Природные источники нафтенов.*

Синтезы алициклических соединений: из дибромидов с концевым расположением атомов галогена, из малонового эфира и дикарбоновых кислот, при помощи карбенов по реакции Дильса-Альдера, циклизацией солей дикарбоновых кислот, димеризацией алленов и диолефинов, циклизацией диэфиров, циклодегидратацией кетонов. Методы превращения алициклических кетонов в углеводороды.

Физические свойства алициклических углеводородов.

Стереохимия циклов: теория напряжения Байера, современные представления о существовании напряжения цикла. Циклопропан. Современные взгляды на строение циклопропанового кольца.

Представление о конформации циклобутана и циклопентана. Угловое и торсионное напряжение.

Конформации кресла и ванны для циклогексана. Экваториальные и аксиальные связи. Цис- и транс-декалины.

Средние и макроциклы. Конформация. Трансаннулярное взаимодействие и трансаннулярная дегидроциклизация. Аннулены.

Химические свойства алициклических углеводородов, Реакции раскрытия циклов. Взаимопревращения циклов. Свободнорадикальные реакции.

Особенности химических свойств циклопропана. Свойства, сходные со свойствами алкенов. Свойства, отличающие циклопропаны от алканов и алкенов.

Гомологический ряд бензола. Номенклатура и изомерия. Синтез бензола и его гомологов. Физические свойства.

Химические свойства. Общие закономерности реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Типы промежуточных соединений: σ- и π-комплексы. Ориентация при электрофильном замещении. Электронное влияние заместителей на ход реакции. Согласованная и несогласованная ориентация. Нуклеофильное замещение в бензольном кольце.

Реакции с участием боковых цепей алкилбензолов. Легкость гомолиза бензильных С-Н связей и ее причины. Получение фенола и ацетона из кумола.

Методы получения дифенила и его производных. Атропизомерия в ряду дифенила. Сравнение поведения бензола и дифенила в реакциях электрофильного замещения.

Методы синтеза соединений ряда трифенилметана. Причины особых свойств С-Н связи в метиновой группе трифенилметана. Трифенилхлорметан. Основной характер трифенилкарбинола. Красители ряда трифенилметана, строение и цветность этих красителей.* Трифенилметил-радикал. Устойчивые радикалы, их получение и свойства. Устойчивые карбокатионы и карбоанионы.

Строение нафталина, антрацена и фенантрена. Энергия сопряжения этих соединений. Распределение электронной плотности в нафталине, антрацене, фенантрене. Их физические свойства.

Химические свойства нафталина, антрацена и фенатрена: окисление, нитрование, галогенирование, ацилирование, сульфирование. Правила ориентации при реакциях электрофильного замещения. Реакции антрацена с диенофилами.

Антрахинон. Применение, получение, свойства.*

Спектральный анализ бензоидных ароматических соединений.

Асимметрия молекулы и асимметрический атом углерода как причина возникновения оптической изомерии. Антиподы, рацематы, их свойства и отличия.

Стереоизомерия соединений с двумя асимметрическими атомами. Диастереомеры. Мезоформы. Проекционные формулы Фишера и правила их применения. Стереохимия веществ со многими асимметрическими углеродными атомами. Число стереоизомеров. Конфигурация и знак вращения. D-ряды, L-ряды.

Методы разделения рацемических соединений на оптически активные компоненты. Механизм асимметрических синтезов. Правило Крама. Эритро- и треоформы. Определение пространственной конфигурации. Рацемизация, вальденовское обращение. Понятие о дисперсии оптического вращения.

Стереоизомерия алленов, кумуленов, спиранов. Атропизомерия.*

Тема 5. Галогенопроизводные углеводородов

Галогенпроизводные предельных углеводородов. Реакции и нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода

Номенклатура и изомерия моногалогенпроизводных предельных углеводородов. Качественное и количественное определение галогенов*.

Получение галогеналкилов из предельных углеводородов, алкенов и спиртов.

Характеристика связей в молекуле галоидного алкила. Дипольные моменты. Физические свойства. Химические свойства. Реакции нуклеофильного замещения галогена на гидроксильную, алкоксильную, нитрильную, амино- и нитрогруппы, галоген и др. Влияние природы, строения реагирующих веществ и условий реакций на легкость замещения галогена.

Два механизма замещения: S_N1 и S_N2. Влияние механизма на стереохимию реакций нуклеофильного замещения: образование карбениевых ионов, вальденовское обращение. Нуклеофильность и основность реагентов. Геометрия переходного состояния.

Реакции β-элиминирования. Непредельные и ароматические галогенпроизводные

Реакции β-элиминирования. Механизмы Е1 и Е2. Конкуренция реакций замещения и элиминирования.

Методы получения галогеналкенов и галогенаренов.

Причина инертности атома галогена при двойной связи в реакциях нуклеофильного замещения. Соединения с атомом галогена в аллильном положении. Причина их повышенной реакционной способности по отношению к нуклеофильным реагентам. Аллильная перегруппировка.

Изомерия, номенклатура, получение ароматических галогенпроизводных. Химические свойства. Особенности нуклеофильного замещения галогена в ароматическом ядре, его механизм. Активирующее влияние электроноакцепторных групп, механизм. Получение магнийорганических соединений.

Механизм элиминирования-присоединения при нуклеофильном замещении в ароматическом ряду. Дегидробензол.

Классификация и номенклатура. Общие понятия о методах получения и свойствах в связи с положением в периодической системе Менделеева.

Смешанные магнийорганические соединения (реактивы Гриньяра), их получение. Современные представления о строении магнийорганических соединений. Свойства. Взаимодействие с соединениями, содержащими подвижные атомы водорода, с углекислым газом. Значение магнийорганических соединений для синтетической органической химии – их реакции с галоидными алкилами, α-окисями, карбононильными соединениями.

Современные представления о механизме этих реакций и о факторах, которые влияют на побочные процессы, связанные с восстанавливающим и конденсирующим действием реактивов Гриньяра.

Литийорганические соединения. Свойства и значение для синтетической органической химии.

Алюминийорганические соединения. Физические свойства и строение. Химические свойства и применение.

Общее определение. соединений Фосфор- и кремнийорганические соединения. Классификация и номенклатура. Основные способы получения. Общие понятия о физических и химических свойствах.

Перегруппировка Арбузова. Реакция Виттига.

Применение кремний- и фосфорорганических соединений. Полисилоксаны.*
Тема 7. Спирты, фенолы

Классификация, номенклатура, изомерия предельных одноатомных спиртов.

Способы получения спиртов: гидролизом галогеналкилов; действием металлоорганических соединений на альдегиды, кетоны и сложные эфиры: гидратацией непредельных соединений; восстановлением карбочильных соединений и сложных эфиров, карбоновых кислот (каталитическим и комплексными гидридами металлов). Характеристика связи С-О и О-Н в спиртах. Водородная связь.

Химические свойства спиртов. Кислотность. Ассоциация. Основность и нуклеофильность спиртов и алконолятов. Нуклеофильное замещение гидроксила на галоген. Получение простых и сложных эфиров, реакция с галоидными соединениями фосфора).

Ненасыщенные спирты. Их получение, свойства.

Многоатомные спирты. Гликоли. Глицерин, его получение и применение. Общая характеристика многоатомных спиртов.

Характеристика связи С-О и О-Н в фенолах. Водородная связь.

Химические свойства фенолов. Кислотность. Ассоциация. Основность и нуклеофильность. Сопоставление свойств гидроксила в спиртах и фенолах (кислые свойства, получение простых и сложных эфиров, реакция с галоидными соединениями фосфора). Реакция замещения в ядре фенола. Нитрование, сульфирование, галогенирование фенола. Действие щелочи на нитрофенолы. Перегруппировка Фриса. Карбоксилирование фенолята, азосочетание.

Общая характеристика двух- и трехатомных фенолов. Получение гидрохинона, применение его в качестве восстановителя. Получение и свойства пирогаллола и флороглюцина.

Спектральный анализ фенолов.

Тема 8. Простые эфиры. Эпокиси

Строение, изомерия, номенклатура. Получение действием водоотнимающих средств на спирты и действием галогенпроизводных на алконоляты. Способы получения простых эфиров, содержащих третичный радикал. Свойства простых эфиров получение оксониевых соединений, комплексообразование, расщепление, окисление в гидроперекиси.

Циклические простые эфиры. Получение α-окисей. Превращение окиси этилена под действием электрофильных (изомеризация, реакция с галогенводородами, водой, спиртами и этиленгликолем) и нуклеофильных (аммиак, амины, магнийорганические соединения) реагентов. Тетрагидрофуран и диоксан. Применение окиси этилена в промышленном органическом синтезе.*

Понятие об органических перекисях и гидроперекисях.* Использование органических перекисей в органическом синтезе.

Спектральный анализ простых эфиров.

Модуль 4. Карбонильные соединения. Карбоновые кислоты, карбоновые кислоты, содержащие другие функции. Функциональные производные карбоновых кислот

(аудиторных занятий – 68 ч, СР – 48 ч)

Тема 9. Карбонильные соединения

Строение, изомерия и номенклатура альдегидов и кетонов. Получение: из парафинов из олефинов (оксосинтез), из ацетиленов по реакции Кучерова и через виниловые эфиры, из дигалогенпроизводных, из спиртов: окислением и дегидрогалогенированием, из карбоновых кислот сухой перегонкой кальциевых солей и каталитически, из производных кислот при помощи металлоорганических соединений и восстановлением по Розенмунду и комплексными гидридами металлов. Реакции Фриделя-Крафтса и Гаттермана. Получение оксикетонов по Фрису. Промышленные методы синтеза формальдегида, ацетадьдегида и ацетона.

Характеристика связей в карбонильной группе, Полярность и поляризуемость. Физические свойства альдегидов и кетонов. Енолизация карбонильных соединений. Масс-спектры карбонильных соединений.

Реакции, обусловленные полярностью карбонильной группы получение бисульфитных производных, циангидринов, гидратов, взаимодействие с магнийорганическими соединениями, аминами. гидразинами, аммиаком, реакция с пятихлористым фосфором, присоединение спиртов, меркаптанов, галогенводородных кислот, получение α-галоидэфиров. Кислотный катализ реакций присоединения и замещения.

Каталитическое гидрирование и восстановление по Клеменсену.

Превращения альдегидов и кетонов, связанные с гидридными переходами (реакции с криптооснованиями): восстановление по Мейервейну-Понндорфу-Верлею, окисление по Оппенауэру, реакция Канниццаро, восстановление комплексными гидридами, реакция Тищенко. Восстановительное аминирование кетонов (каталитическое и по Лейкарту).

Восстановление карбонильной группы в метиленовую (реакция Кижнера). Окисление альдегидов и кетонов.

Реакции альдегидов и кетонов, протекающие через стадию енолизации. Механизм енолизации в кислой и щелочной средах. Галогенирование и галоформная реакция, нитрозирование и окисление кетонов. Альдольно-кротоновая конденсация. Конденсация с фенолами. Реакция Манниха.

Полимеризация альдегидов. Бензоиновая конденсация.

Свойства ароматических кетонов: расщепление щелочью, превращения в пинакон. Металлкетилы.

Оксимы. Нитроны. Перегруппировка Бекмана, ее механизм.

Непредельные альдегиды и кетоны. Винилогия. Присоединение нуклеофильных реагентов к α,β-непредельным альдегидам и кетонам. Восстановление и окисление карбонильной группы с сохранением двойной связи. Присоединение галогенводородов и спиртов в кислой среде.

Кетены, их получение, димеризация и использование в качестве ацилирующих агентов.

Особенности свойств 1,2-, 1,3-, 1,4- диальдегидов и кетонов. Бензиловая перегруппировка. Кетоенолькая таутомерия. Применение диальдегидов и кетонов в синтезах гетероциклических соединений.*

Анализ карбонильных соединений.

Получение о- и п-бензохинонов. Свойства п-бензохинона: получение моно- и диоксимов, присоединение хлористого водорода, анилина, метилового спирта, уксусного ангидрида, реакции с сопряженными диенами. Окислительно-восстановительный потенциал хинонов. Использование хинона в качестве окислителя (хлоранил). Семихинон как свободный радикал. Антиокислительное действие гидрохинона.* Бензохиноидная таутомерия.

Антрахинон. Способы получения: окисление антрацена, синтез из производных бензола. Свойства: расщепление щелочью, взаимодействие с гидроксиламином, восстановление в антрон и антрагидрохинон, сульфирование. Синтез ализарина из антрахинон-2-сульфокислоты (механизм реакции).

Спектроскопический анализ альдегидов и кетонов.

Изомерия и номенклатура предельных и ароматических одноосновных кислот. Получение: окислением парафинов, спиртов, альдегидов, гидролизом сложных эфиров, нитрилов, галогенпроизводных, металлорганическим синтезом, на основе окиси углерода, малонового и ацетоуксусного эфиров.

Методы получения замещенных в ядре бензойных кислот.

Строение карбоксильной группы и карбоксилат-иона. Характеристика связей, межатомные расстояния. Водородные связи и димерное строение карбоновых кислот. Кислотность и ее причины. Полярные влияния и сила кислот. Влияние природы и положения заместителей на силу ароматических кислот.

Применение для синтезов фосгена, хлоругольных эфиров, эфиров угольной и ортоугольной кислот.

Сероуглерод, тиоугольные кислоты, ксантогеновая кислота.

Синтез и применение мочевины. Гуанидин, его сильные основные свойства.

Получение функциональных производных: галоидангидридов, ангидридов, сложных эфиров. Превращение сложных эфиров в амиды, гидразиды и гидроксамовые кислоты. Гидролиз производных карбоновых кислот в кислой и щелочной среде. Механизм этих реакций. Взаимодействие сложных эфиров с магнийорганическими соединениями, с литийалюминийгидридом. Получение, строение и свойства амидов. Получение, свойства нитрилов.

Номенклатура и методы синтеза двухосновных предельных кислот. Физические свойства. Химические особенности щавелевой, малоновой, янтарной и адипиновой кислот. Использование в синтетической практике диэтилоксалата, янтарного ангидрида. адипиновой кислоты, ее диэтилового эфира, малоновой кислоты, этилового эфира малоновой кислоты, конденсация Дикмана, конденсация малонового эфира с альдегидами, ацилоиновая конденсация.

Получение фталевой кислоты. Получение, химические свойства и использование в органическом синтезе фталевого ангидрида, фталимида, фталида. Синтез Габриэля.

Общая характеристика непредельных кислот. Реакции электрофильного и нуклеофильного присоединения в ряду непредельных кислот Получение, свойства и применение акрилонитрила.

Общая характеристика фумаровой и малеиновой кислот. Применение малеинового ангидрида в диеновом синтезе.*

Спектральный анализ карбоновых кислот и их производных; устойчивость ацилиевого катиона.
Тема 11. Карбоновые кислоты с другими функциями

Классификация, номенклатура и получение. Физические свойства.

Зависимость химических свойств галогензамещенных кислот от взаимного расположения галогена и карбоксильной группы.

Особенности α-, β-, γ-оксикислот. Реакции с участием только одной или обеих функциональных групп. Лактиды. Лактоны. Вальденовское обращение.

Классификация и номенклатура α-, β-, γ-кетокислот. Таутомерия, выделение таутомерных форм. Таутомерное равновесие. Примеры прототропной таутомерии. Граница между таутомерией и изомерией. Механизмы и типы таутомерных превращений. Катализ кислотами и основаниями. Причина двойственной способности. Алкилирование и ацилирование солей кетоенолов. Синтезы кетонов и карбоновых кислот с помощью ацетоуксусного эфира.
Модуль 5. Серо- и азотсодержащие соединения

Тема 12. Серо- и азотсодержащие соединения

Получение и свойства меркаптанов, сульфидов, полисульфидов. Характеристика сульфоксидов и сульфонов.

Номенклатура, изомерия и получение сульфокислот алифатического и ароматического рядов. Физические свойства. Химические свойства. Реакции нуклеофильного замещения сульфогруппы. Функционалые производные сульфокислот – хлорангидриды и амиды. Сравнение свойств карбоксильной и сульфогрупп. Сульфаниламидные препараты.*

Строение нитрогруппы. Номенклатура, изомерия и классификация нитросоединений. Методы получения: нитрованием углеводородов по Коновалову, из галогенпроизводных, нитрованием ароматических соединений, нитрование через стадию нитрозосоединений. Физические свойства. Химические свойства. Восстановление - каталитическое и химическое - в амины. Общая схема восстановления ароматических соединений в кислой, нейтральной и щелочной средах. Перегруппировки промежуточных продуктов восстановления нитробензолов: фенилгидроксиламинов - синтез аминофенолов, перегруппировка Валлаха, бензидиновая, семидиновая, дифенилиновая перегруппировки. Частичное восстановление динитробензолов. Конденсация о-нитротолуола с альдегидами. Отличие свойств нитросоединений от эфиров азотистой кислоты. Действие щелочей на первичные и вторичные нитросоединения Таутомерия фенилнитрометана. Гидролиз нитросоединений. Взаимодействие с азотистой кислотой. Конденсация с альдегидами. Взрывоопасность нитросоединений.*

Строение, номенклатура, классификация, изомерия.

Получение из галогенпроизводных по Гофману, по Габриэлю, из спиртов с аммиаком, восстановительным алкилированием карбонильных: соединений по Лейкарту, восстановлением азотсодержащих производных карбонильных соединений и карбоновых кислот. Механизм реакций Гофмана и Курциуса. Получение из нитросоединений восста новлением каталитическим и химическим.

Геометрия молекулы аммиака и аминов. Физические свойства. Сравнение основности ароматичесих и алифатических аминов.

Химические свойства. Алкилирование и образование четвертичных солей, их строение и свойства. Ацилирование аминов и применение этого процесса для защиты аминогруппы и разделения смесей первичных, вторичных и третичных аминов.

Влияние аминогруппы на свойства бензольного ядра. Влияние заместителей на основность анилинов. Сульфаниламидные препараты.*

Спектральный анализ аминов и замещенных амидов.

Реакция диазотирования, механизм и условия ее проведения. Строение солей диазония. Различные формы диазосоединений. Схема Ганча.

Реакции диазосоединений с выделением азота: нуклеофильное замещение и радикальные реакции. Азосочетание как реакция электрофильного замещения в ароматическом ядре. Диазо- и азосоставляющие, их реакционная способность в зависимости от заместителей в ароматическом ядре. Условия сочетания с аминами и фенолами, Получение аминоазосоединений (триазенов), их таутомерия и превращение в соли диазония. Азокрасители. Индикаторные переходы.

Строение и способы получения алифатических диазосоединений. Применение диазометана в качестве метилирующего агента, его реакция с карбонильными соединениями. диазометан как источник карбенов. Получение и устойчивость диазоуксусного эфира, его взаимодействие с алкенами.

Амфотерный характер аминокислот. Изоэлектрическая точка. Понятие о биполярном ионе. Бетаины. Реакции, отличающие α-, β-, γ-аминокислоты. Лактамы. Важнейшие типы α -аминокислот - компонентов белков.* Синтез пептидов. Способы защиты аминогруппы и активация карбоксильной группы аминокислот. Определение структуры пептидов.