Програма для студентів спеціальності 0703 Хімія шифр І назва спеціальності Затверджено

на засіданні кафедри

Декан факультету/ Директор інституту

Робоча навчальна програма з дисципліни «новітні аспекти сучасного розвитку науки».

Укладачі:

з науково-методичною комісією

«____» ______________ 20__р.
___________________________

Підпис голови НМК факультету/ інституту

Вступ

Дисципліна “Новітні аспекти сучасного розвитку науки” є спеціальною дисципліною та викладається на V курсі, ІX семестрі в обсязі 110 год., з них лекцій 36 год., практичних занять 54 год. , самостійної роботи 13 год. та з формою підсумкового контролю – залік.

КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ

Робота з вивчення програмного матеріалу впродовж семестру поділяється на 2 змістових модулів. При виставленні балів за поточний контроль враховуються:

– рівень теоретичних знань та практичних навичок з тем, включених до змістових модулів;

– ступінь активності студента під час практичних занять;

– якість самостійної роботи студента при виконанні відповідних завдань для самостійної роботи;

– написання модульних контрольних робіт.

Співвідношення складових у змістовому модулі:

– активність 5 балів;

– самостійна робота 5 балів;

– письмові контрольні роботи 10 балів;

Підсумковий – у формі заліку – 20 балів.

При цьому, кількість балів відповідає оцінці:

1-34 – «незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням дисципліни;

35-59 – «незадовільно» з можливістю повторного складання;

60-64 – «задовільно» («достатньо») ;

65-74 – «задовільно»;

75 - 84 – «добре»;

85 - 89 – «добре» («дуже добре»);

90 - 100 – «відмінно».
Шкала відповідності¹

За 100-бальною шкалою	Оцінка за національною шкалою
90 – 100	5	відмінно
85 – 89	4	добре
75 – 84
65 – 74	3	задовільно
60 – 64
35 – 59	2	незадовільно
1 – 34

1 змістовий модуль. Максимальна кількість балів, яка може бути отримана за підсумком першого змістового модуля ­– 40 балів.

В рамках першого змістового модуля передбачається вивчення теоретичного матеріалу та проведення практичних занять з методології органічного синтезу. Активність студента на практичних заняттях та лекціях оцінюється максимум у 5 балів. Самостійна робота студента оцінюється максимум в 5 балів. Протягом змістовного модуля за підсумками самостійної роботи, роботи на практичних заняттях та лекціях проводиться три контрольні роботи, кожна з яких оцінюється у 10 балів.

В рамках другого змістового модуля передбачається вивчення теоретичного матеріалу та проведення практичних занять з аналізу спектральних даних 1- та 2D-ЯМР експериментів. Активність студента на практичних заняттях та лекціях оцінюється максимум у 5 балів. Самостійна робота студента оцінюється максимум в 5 балів. Протягом змістовного модуля за підсумками самостійної роботи, роботи на практичних заняттях та лекціях проводиться три контрольні роботи, кожна з яких оцінюється у 10 балів.

контроль знань студента проводиться у формі іспиту, під час якого може бути отримана максимальна кількість балів – 20.

Підсумкова оцінка дисципліни у балах 100-бальної шкали переводиться у чотирибальну (національну шкалу):

90 – 100 5 (Відмінно)

85 – 89 4 (Дуже добре)

75 – 84 4 (Добре)

65 – 74 3 (Задовільно)

60 – 64 3 (Посередньо задовільно)

Лекцій – 36 год.

Лабораторні – 54 год.

Самостійна робота – 90 год.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1

Лекція 1. Вступ. – 2 год. Задачі органічного синтезу на сучасному етапі розвитку органічної хімії. Синтез безперечно (умовно) корисних для діяльності людини сполук, синтез як метод дослідження (відкриття нових реакцій та реагентів, модельні дослідження – перевірка гіпотез у різних галузях науки), мистецтво органічного синтезу. Тактика органічного синтезу як сукупність синтетичних прийомів, що використовуються на кожній стадії. Стратегія синтезу – генеральний план, що враховує особливості всіх стадій синтезу. Органічна реакція та синтетичний метод: порівняння. Ознаки ефективного синтетичного методу в органічній хімії: надійність, селективність, технологічність, безпека, достатня вивченість границь застосування і особливостей. Приклади деяких синтетичних методів та історії їх відкриттів. Іменні реакції в органічній хімії.

Практичне заняття 1. Планування органічних синтезів – синтетичні стратегії. – 2 год. Послідовний та конвергентний синтези. Поняття про ретросинтетичний аналіз. Синтони, хірони, синтетичні еквіваленти. Стратегічний зв’язок. Принципи вибору стратегічного зв’язку.

Практичне заняття 2. Використання сучасних електронних баз даних при плануванні синтезів. – 2 год. Бази даних Beilstein, CA, Chemreact, Spresi, Reaxys. Формулювання завдання на пошук в структурних та текстових хімічних електронних базах даних.

Лекція 2. Ізогіпсичні перетворення функціональних груп. – 2 год. Захист функціональних груп. Класифікація захисних груп відповідно до умов їх зняття та відповідно до груп, що захищають. Способи захисту ОН–групи. Силільний, ацильний, карбаматний, ацетальний, етерний захист ОН–групи. Захист 1,2- та 1,3-діолів. Захист фенолів. Ацетальний захист альдегідів та кетонів. Тіоацетальний захист альдегідів та кетонів. Естерний захист карбоксильної групи. Ортоестерний захист карбоксильної групи. Карбаматний захист аміно групи. Амідний, сульфамідний та алкільний захист.

Практичне заняття 3. Ізогіпсичні перетворення функціональних груп. – 2 год. Способи активації карбонових кислот. Активація карбонових кислот перетворенням на хлорангідриди. Активація карбонових кислот з використанням хлороформіатів, карбонілдигетероциклів, карбодіімідів, N-гідроксигетероциклів, уронієвих солей, фосфонієвих солей. Механізм реакції Міцунобу. Використання О-, N-, галогенідних та S-нуклеофілів у реакції Міцунобу Модифікації конденсуючи реагентів у реакції Міцунобу. «Класичні» реакції Е2-елімінування. Елімінування сульфоксидів та селеноксидів. Син-елімінування за Чугаєвим та Коупом. Реагент Бургеса. Сучасні варіанти реакції Курціуса та Гофмана.

Практичне заняття 4. Ізогіпсичні перетворення функціональних груп. – 2 год. Стехіометрія, регіоселективність та стереоселективність реакції гідруборування сполук, що містять кратні зв’язки (боран). Похідні борану як реагенти гідроборування. Енантіоселективне гідроборування. Гідроборування – окиснення. Оксимеркурування – відновлення. Перетворення алкілборанів на алкани, аміни, кетони та галогенпохідні. Карбонілювання боранів. Йодолактонізація.

Лекція 3. Неізогіпсичні перетворення функціональних груп. – 2 год. Реагенти окиснення спиртів на основі хрому. Реагент Сверна та його модифікації. Діоксид мангану як реагент окиснення спиртів. Реагент Десса-Мартіна. IBX. Реагенти на основі рутенію. Окиснення альдегідів. Окиснення кетонів з розривом С–С зв’язку. Окиснення кетонів за -положенням. Оксазиридини Девіса. Епоксидування алкенів. Епоксидування за Шарплесом. Епоксидування за Якобсеном. Епоксидування за Ши. Цис-гідроксилювання алкенів Цис-гідроксилювання алкенів за Шарплесом. Окиснення алкенів з розривом С=С зв’язку та споріднені реакції. Окиснення сульфурвмісних сполук. Окиснення за Тамао–Флемінгом.

Практичне заняття 5. Неізогіпсичні перетворення функціональних груп. – 2 год. LiAlH₄. LiAlH(OtBu)₃. Red-Al. NaBH₄. LiBH₄. Реагент Люше. Ацетоксиборогідрид. Ціаноборогідрид. Супергідрид. Селектриди. Боран. DIBAL. Діастереоселективність реакції відновлення кетонів (модель Фелкіна–Ана). Енантіоселективне відновлення кетонів: стехіометричні реагенти. CBS-відновлення. Каталітичне гідрування органічних сполук: зв’язки Карбон–Карбон. Каталітичне гідрування органічних сполук: зв’язки Карбон–Оксиген. Каталітичне гідрування органічних сполук: зв’язки Карбон–Нітроген, перетворення нітрогенвмісних груп без участі зв’язків Карбон–Нітроген. Каталітичне гідрування сульфур- та галогенвмісних органічних сполук. Енантіоселективне гідрування -дикетонов. Енантіоселективне гідрування алкенів. Лужні метали як відновники. Цинк як відновник. Трибутилстанан як відновник. Амальгама алюмінію як відновник.

Лекція 4. Крос-сполучення за участі металоорганічних сполук як синтетичний метод. – 2 год. Способи одержання металоорганічних сполук. Комерційно доступні літійорганічні сполуки. Одержання літійорганічних сполук прямим металюванням, депротонуванням, обміном галогену. Реакція Шапіро. Комерційно доступні магнійорганічні сполуки. Одержання магнійорганічних сполук прямим металюванням, депротонуванням, обміном галогену. Одержання арилборонових кислот. Одержання цис- та транс-вінілборонових кислот. Одержання арилстананів. Одержання цис- та транс-арилстананів. Одержання алілсиланів. Класифікація купратних реагентів. Одержання гомокупратних реагентів. Одержання гетерокупратних реагентів. Одержання купратів вищого порядку. Напрямки використання купратних реагентів. Крос-сполучення з використанням купратних реагентів: коло алкільних та функціоналізованих субстратів, стереохімія у випадку алкільних та вінільних субстратів, механізм, алільні субстрати. Реакція купратних реагентів з епоксидами та лактонами. Карбокупрування алкінів.

Практичне заняття 6. Крос-сполучення за участі металоорганічних сполук як синтетичний метод. – 2 год. Паладієві каталізатори: прекаталізатори та ліганди. Реакції крос-сполучення, каталізовані сполуками паладію Реакція Хека: умови, механізм, регіоселективність, модифікації (додавання Ag⁺/Tl⁺, модифікація Джефері, енантіоселективний варіант). Реакція Стіла: умови, субстрати, механізм. Реакція Сузукі: умови, субстрати, механізм. Реакції Стіла та Сузукі у присутності СО. Реакція Соногашири: умови, субстрати, механізм. Реакція Цуджі-Троста: субстрати, нуклеофіли, регіо- та стереоселективність, механізм. Асиметричне алілування за Тростом.

Лекція 5. Реакції карбонільних сполук як синтетичні методи. Частина 1. – 2 год. Реакція Гриньяра: коло субстратів, побічні процеси. Церієві реагенти. Селективне одержання альдегідів/кетонів з похідних карбонових кислот. Одержання цинкорганічних сполук прямим металюванням, з діетилцинку та переметалюванням. Реакція Реформатського. Реакції приєднання цинкорганічних сполук до карбонільних сполук. Діастереоселективне приєднання до карбонільних сполук: модель Фелкіна-Ана. Діастереоселективне приєднання до карбонільних сполук: модель хелатування за Крамом, похідні циклогексанону. Енантіоселективне приєднання діалкілцинків до альдегідів. Реакція Сакураї: коло субстратів, механізм. Алілборування: діастереоселективний варіант. Енантіоселективне алілборування за Брауном. Енантіоселективне алілборування за Рушем. Реакція Петасиса. Обернення полярності карбонільної групи: похідні ціангідринів.

Практичне заняття 7. Алкілювання енолятів як синтетичний метод. – 2 год. Алкілування аніонів метиленактивних сполук: коло субстратів. Алкілування малонового естеру. Алкілування ацетооцтового естеру. Забезпечення селективності алкілування циклоалканонів за α-положенням. Генерування енолятів: основи. Генерування та алкілування енолятів з кетонів. Регіоселективність реакції. Генерування енолятів з кетонів. Стереоселективність реакції. Модель Ірланда. Генерування та алкілування енолятів з карбонових кислот та естерів. Дигідрооксазини Мейєрса: алкілування. N-ацилоксазолідони Еванса: алкілування. Діастереоселективне алкілування похідних α- та β-гідроксикислот. Аза-еноляти з імінів: генерування, алкілування. Аза-еноляти з гідразонів генерування, алкілування. RAMP- та SAMP-гідразони: алкілування. Утворення силіленолятів: силілюючі агенти, основи. Утворення силіленолятів кетонів: регіоселективність реакції. Утворення силіленолятів кетонів: стереоселективність реакції. Силілацеталі кетенів. Алкілювання силіленолятів: S_N1-активні реагенти, S_N2-активні реагенти. Генерування та алкілування «голих» енолятів. Бороеноляти. Регіоселективність утворення. Титано- та стануменоляти. Алкілювання енамінів.

Практичне заняття 8. Альдольна реакція як синтетичний метод. – 2 год. Альдольна реакція альдегідів та кетонів за «класичних» умов. Альдольна реакція за участі стабілізованих енолятів. Реакція Кновенагеля. Реакція Анрі. Реакція Штоббе. Реакція Перкіна. Реакція Кляйзена. Реакція Манніха. Реакція Штреккера. Реакція Дарзана. Бензоїнова конденсація. Реагент Штеттера. Альдольна конденсація за участі літієвих енолятів естерів, похідних альдегідів, кетонів. Реакція Мукаями: умови, механізм. Реакції силіленолятів з ацеталями та споріднені реакції. Генерування та альдольна реакція «голих» енолятів. Альдольна реакція за участі бороенолятів, титано- та стануменолятів. Альдольна реакція за участі енамінів. Діастереоселективність альдольної реакції: модель Цимермана-Тракслера. Альдольна еакція за участі енолятів кетонів, що містять хіральний центр. Альдольна реакція за участі оксазолідонів Еванса. Альдольна реакція за участі хіральних альдегідів. Альдольна реакція за участі хіральних протийонів чи їх ковалентних еквівалентів: стехіометричні методи. Асиметрична альдольна реакція: металокаталіз, органокаталіз.

Лекція 6. Реакції карбонільних сполук як синтетичні методи. Частина 1. – 2 год. Реакція Міхаеля: коло субстратів та нуклеофілів, кислотний та основний каталіз, гетероатомні нуклеофіли, приєднання ціаніду, приєднання аніонів нітроалканів. Реакція Міхаеля з метиленактивними сполуками, енамінами, силіленолятами, алілсиланими та -стананами. Реакція Міхаеля з органокупратами: механізм, коло субстратів та купратів. Реакція приєднання-елімінування за участі органокупратів та енонів. ATPH. Тандем приєднання за Міхаелем – реакція з С-електрофілом: коло субстратів та реагентів. Реакція Бейліса-Хілмана: механізм, умови. Реакція Штеттера.

Практичне заняття 9. Олефінування карбонільних сполук як синтетичний метод. – 2 год. Реакція Віттіга: коло субстратів, механізм, одержання цис- та транс-дизаміщених алкенів із нестабілізованих слідів, стереоселективність одержання тризаміщених алкенів, одержання цис- та транс-дизаміщених алкенів із стабілізованих слідів, функціоналізовані іліди (синтез β,γ-ненасичених кислот та альдегідів, синтез ацетиленів та алілсиланів). Реакції солей вінілфосфонію. Тандем реакцій Міхаеля та Віттіга. Синтез фосфонатів – реагентів реакції Хорнера–Уодсворта–Еммонса: загальна схема, механізм, стереоселективність. Реакція Петерсона: загальна схема, вплив протийону, проблема стереоселективності. Реакція Петерсона з естерами. Олефінування за Корі-Петерсоном. Реакція Джуліа-Літгоу (типу І): механізм, стереоселективність. Реакція Джуліа-Кочинського (типу ІІ). Генерування карбену Шрока. Реагенти Теббе та Петасіса. Олефінування кетонів за Теббе. Олефінування естерів та амідів за Теббе.

Практичне заняття 10. Реакції сульфур-стабілізованих карбаніонів як синтетичні методи. – 2 год. Реполяризація карбонільної групи. Реакції 1,3-дитіанів з електрофілами (карбонільні сполуки, алкілгалогеніди та епоксиди, акцептори Міхаеля). Перегрупування Брука та участь дитіанів. Реакції монооксидів тіоацеталів з електрофілами. Реполяризація енолятів. Одержання дитіоацеталів кетенів. Реакції дитіоацеталів кетенів з нуклеофілами. Реполяризація α,β-ненасичених карбонільних сполук та їх аніонів. Аніон тритіоортоформіату. Реакція Корі-Чайковського: загальна схема, механізм, порівняння Me₂S=CH₂ та Me₂S(O)=CH₂, стабілізовані іліди сульфуру, Ph₂S=CMe₂, Ph₂S=C(CH₂)₂.

Лекція 7. Методи синтезу циклопропанів. – 2 год. Одержання циклопропанів реакцією Вюрца. Одержання циклопропанів алкілюванням енолятів. Циклопропанування за Корі-Чайковським: регіоселективність основних реагентів, вплив субстрату, приклади реагентів; синтез спіропентанів. Карбени та карбеноїди. Синглетні та триплетні карбени. Генерація карбенів з полігалогеналканів. Способи генерації карбенів/карбеноїдів з діазоалканів. Одержання діазоалканів, що не містять стабілізуючих замісників. Одержання діазоалканів з акцепторними замісниками. Перегрупування Вольфа. Синтез Арндта-Ейстреда. Діазоалкани, найбільш уживані у синтезі циклопропанів. Металовмісні каталізатори циклопропанування за участі діазоалканів: вплив металу, вплив алкену. Енантіоселективне циклопропанування за Евансом. Енантіоселективне циклопропанування за Девісом.

Практичне заняття 11. Методи синтезу циклопропанів. – 2 год. Реакція Сіммонса-Сміта: загальна схема, реагенти, стереоселективність; участь гідроксильної групи, використання chiral auxiliary, енантіоселективний каталіз. Реакція Кулінковича: класичний варіант, загальна схема та механізм, модифікація з алкенами, внутрішньомолекулярний варіант, модифікації де Мейере та Шимоняка.

Лекція 8. Методи синтезу циклобутанів. – 2 год. Одержання циклобутанів реакцією Вюрца. Одержання циклобутанів алкілуванням малонату. Одержання циклобутанів алкілуванням карбаніонів, стабілізованих гетероатомами. Одержання циклобутанів ацилоїновою конденсацією. Одержання циклобутанів розширенням циклопропанів. [2+2] циклоприєднання: розгляд граничних орбіталей. Полярний механізм [2+2] циклоприєднання: донорний алкен + акцепторний алкен, каталіз кислотами Льюїса, енантіоселективний варіант реакції. Одержання кетенів. [2+2] циклоприєднання за участі кетенів: механізм реакції, кетен та диметилкетен, дихлорокетен, метиленокетен, внутрішньомолекулярні реакції.

Практичне заняття 12. Методи синтезу циклобутанів. – 2 год. Види ультрафіолетового випромінювання. Ультрафіолетофі лампи. Діаграма електронних станів алкену. Сенсибілізатори. Механізм фотохімічного [2+2] циклоприєднання. Міжмолекулярне фотохімічне [2+2] циклоприєднання за участі енонів. Реакція де Майо. Внутрішньомолекулярне фотохімічне [2+2] циклоприєднання за участі α,β-ненасичених сполук. Правило «п’яти». Внутрішньомолекулярне фотохімічне [2+2] циклоприєднання: каталіз трифлатом міді (І).

Лекція 9. Методи синтезу циклопентанів. – 2 год. Одержання циклопентанів алкілюванням/ацилюванням енолятів: ретросинтетичні підходи за схемами С₁+С₄, С₂+С₃. икористання циклопропілфосфонію. Одержання циклопентанів внутрішньомолекулярною альдольною реакцією: загальна схема, синтетичні еквіваленти α-галогенокетонів (пропаргілгалогеніди, похідні 2,3-дигалогеноалкенів, алілгалогеніди, нітроалкени, 2-(діетилоксифосфорилокси)-3-хлоропропен-1). Реакція Міхаеля у синтезі похідних циклопентану. Синтез похідних біцикло[3.3.0]октану з гліоксалю. Циклізація 5-алкеніллітієвих похідних: стереохімія реакції. Тандемні циклізації 5-алкеніллітієвих похідних. Циклізації 5-алкенілмагнієвих похідних. Синтез циклопентанів реакціями вклинення карбенів, одержаних з діазоалканів, за С–Н зв’язками. Синтез циклопентанів реакціями вклинення вінілкарбенів.

Практичне заняття 13. Методи синтезу циклопентанів. – 2 год. Синтез циклопентанів [3+2]циклоприєднанням за участі комплексів заліза та паладію. Реакція Посона–Кханда: механізм, регіоселективність, модифікації (N-оксиди, карбоніли молібдену). Реакція Назарова: механізм, стереоселективність та регіоселективність, способи підвищення регіоселективності. Реакція Назарова за участі кетенів.

Лекція 10. Методи синтезу циклогексанів. – 2 год. Циклізація 1,5-дикарбонільних сполук: загальна схема. Реакція Робінсона: класичні умови, підвищення селективності (1,3-дикарбонільні сполуки, фенаміни та силіленоляти як субстрати, еквіваленти метилвінілкетону). Катіонні циклізації 1,5-полієнів: умови, вирішення проблеми регіоселективності.

Практичне заняття 14. Методи синтезу циклогексанів. – 2 год. Реакція Дільса–Альдера: розгляд граничних орбіталей, регіоселективність, каталіз кислотами Льюїса, використання оксазолідонів Еванса, енантіоселективний каталіз, 1,3-циклоалкадієни, дієн Данішефського та близькі аналоги, α-пірони, о-хінодиметани. Правило Альдера. Внутрішньомолекулярна реакція Дільса–Альдера: одержання біцикло[3.n.1]алкенів та біцикло[4.n.0]алкенів, використання містків, що видалялються. Трансанулярна реакція Дільса–Альдера.

Практичне заняття 15. Приклади планування та виконання ефективних синтезів природних сполук. – 2 год. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Лекція 11. Метатезис алкенів та алкінів як синтетичний метод. Види метатезису. RCM-реакція. Крос-метатезис алкенів.

Практичне заняття 16. Метатезис алкенів та алкінів як синтетичний метод. Еніновий метатезис. Метатезис алкінів.

Практичне заняття 17. Приклади планування та виконання синтезів сучасних лікарських засобів. – 2 год. Лікарські засоби для лікування вірусних захворювань, антибактеріальні лікарські засоби, лікування ракової пухлини. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.
Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 1:

1. 
   Для чого проводять органічні синтези в лабораторіях і в промисловості?
   
2. 
   В яких випадках органічний синтез можна назвати інструментом наукових досліджень?
   
3. 
   Поясніть значення термінів «стратегія органічного синтезу», «тактика органічного синтезу».
   
4. 
   Які специфічні особливості мають синтетичні методи органічної хімії?
   
5. 
   Яких реакцій слід уникати при плануванні органічних синтезів? Назвіть приклади.
   
6. 
   Назвіть найпоширеніші захисні групи, які знімаються в кислому та лужному середовищах.
   
7. 
   В чому полягає головна ідея ретросинтетичного аналізу?
   
8. 
   Що таке синтон? Наведіть приклади.
   
9. 
   Які електронні бази даних, що можна використати при плануванні органічних синтезів, Вам відомі?
   
10. 
    Назвіть способи активації карбонових кислот.
    
11. 
    Назвіть реагенти, які можна використати для окислення первинних спиртів у альдегіди.
    
12. 
    За допомогою яких реагентів можна відновити карбонільні сполуки до спиртів, вуглеводнів?
    
13. 
    Назвіть основні напрямки використання купратних реагентів
    
14. 
    Напишіть приклади реакцій за участю сполук паладію, що використовуються в органічному синтезі.
    
15. 
    Які синтетичні методи за участю карбонільних сполук Вам відомі? Напишіть равняння реакцій.
    
16. 
    Які реакції олефінування альдегідів та кетонів Ви знаєте?
    
17. 
    Що таке реполяризація? Як її здійснити для карбонільнох групи, енолят-іону, акцептору Міхаеля?
    
18. 
    Які синтетичні методи – реакції циклоприєднання Ви знаєте?
    
19. 
    Наведіть приклади реакції енолятів, що використовуються для одержання циклічних сполук?
    
20. 
    У яких випадках перехресний метатезис алкенів є синтетичним методом?
    

Завдання для самостійної роботи до змістового модуля 1:

Постійними завданнями для самостійної роботи є:

– робота над лекційним матеріалом з конспектом та рекомендованою літературою;

– виконання домашніх завдань.

Приблизні теми індивідуальних усних доповідей (кінцевий варіант списку готується протягом перших 2–3 лекцій на основі останніх публікацій в наукових хімічних журналах):

1. 
   Планування синтезу бреветоксину.
   
2. 
   Планування синтезу озелтамівіру (таміфлу).
   
3. 
   Розшифруйте синтез дигідроксантатину.
   
4. 
   Розшифруйте синтез патулоліду А.
   
5. 
   Розшифруйте синтез лардолуру.
   
6. 
   Розшифруйте синтез коронофасової кислоти.
   

Рекомендована література до змістового модуля 1:
Основна:

1. 
   А. Ф. Бочков, В. А. Смит, Р. Кейпл. Органический синтез – наука или искусство? М., 2007.
   
2. 
   В. А.Смит, Н. Д. Дильман. Основы органического синтеза. М., 2009.
   
3. 
   Р. Маки, Д. Смит. Путеводитель по органическому синтезу. М., 1985.
   
4. 
   А. Ф. Бочков, В. А. Смит. Органический синтез. М., 1987.
   
5. 
   Т. В. Мандельштам. Стратегия и тактика органического синтеза. Л., 1989.
   
6. 
   Дж. Марч. Органическая химия. Реакции, механизмы и структура. Углубленный курс для университетов и химических вузов. В 4-х т. , М., 1987.
   
7. 
   Ф. Кери, Р. Сандберг. Углублённый курс органической химии. В 2 т. М., 1981.
   
8. 
   
   

Додаткова:

1. 
   W.A. Smith., A.F. Bochkov, R. Caple. Organic Synthesis – the Science behind the Art. Cambridge, 1998.
   
2. 
   M.B. Smith. Organic Synthesis. N. Y., 1994
   
3. 
   К.В. Вацуро, Г.Л. Мищенко. Именные реакции в органической химии. М., 1976.
   
4. 
   П. Ласло. Логика органического синтеза. М., 1998. В 2 т.
   
5. 
   J. P. Clayden, N. Greeves, S. G. Warren, P. D. Wothers. Organic chemistry. Oxford, 2000.
   

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2

Лекція 12. Кореляційна спектроскопія в дослідженні хімічних сполук. – 2 год. Спектри Н,Н-COSY, спін-спіновий зв’язок між протонами, віднесення мультиплетів до певних спінових систем молекули. Діагональні сигнали. Недіагональні піки, або кроспіки (кореляції). Форма запису двовимірого спектру. Стековий запис (stacking plot). Подання двовимірних спектрів у вигляді контурних карт.

Практичне заняття 18. Розгляд найпростіших двовимірних спектрів. Самостійне знаходження кроспіків студентами, індивідуальне опрацювання студентами спектрів Н,Н-COSY. Порівняння інформації отриманої з одно- та двовимірних спектрів. Переваги віднесення сигналів протонів до спінових систем у спектрах Н,Н-COSY.
Лекція 13. Гомоядерна кореляція через хімічний зв'язок. Види COSY спектроскопії. – 2 год. Проблеми, що дозволяє вирішити метод Н,Н-COSY, при віднесенні сигналів в протонних спектрах. Виявлення сигналів тих протонів, між якими існує спін-спінова взаємодя. Спінові системи що присутні в сполуці. Кореляція знайдених спінових систем з формулою сполуки. Повне віднесення сигналів у спектрі. Виявлення сигналів що співпадають в одновимірних спектрах за допомогою позадіагональних кроспіків. Вимоги до зразка. Кроспіки динамічно уширених сигналів. Аналіз спектру Н,Н-COSY. Подання результатів аналізу спектрів COSY.

Практичне заняття 19. Розгляд спектрів зі складними спіновими системами. Індивідуальне опрацювання студентами спектрів Н,Н-COSY зі спіновими системами що перетинаються. Встановлення кореляція знайдених спінових систем з формулою сполуки. Обговорення переваг COSY спектрів над одновимірними. Проблеми що не вирішуються цим методом.
Лекція 14. Ядерний ефет оверхаузера та NOESY спектроскопія. – 2 год. Спектри ядерного ефекту Оверхаузера (ЯЕО). Методи розв’язки ССВ (декаплінгу). Визначення величини ЯЕО. Залежність величини ЯЕО від просторового росташування ядер. Позитивний і негативний ЯЕО. Залежність від знаків гіромагнітних відношень пари ядер і від динамічних властивостей молекули. Стаціонарні ЯЕО. Виявлення ЯЕО методом інтегрування спектрів. Експеримент з дослідження стаціонарних ЯЕО. Залежність тривалості опромінювання від часу релаксації ядра S. Різницеві спектри. Методи представлення зміни інтенсивностей сигналів. Різницева спектроскопія. артефакти віднімання (розфазовані сигнали), та їх мінімізація.

Спектроскопія NOESY-2D. Недоліки експериментів по отриманню різницевих спектрів ЯЕО. Принцип отримання двовимірного набору даних в експерименті NOESY.

Відмінність експерименту NOESY та COSY. Практична цінність методу NOESY, аналіз спектру NOESY. Подання результатів аналізу спектрів NOESY. Сумісний аналіз NOESY та COSY експериментів, спільні висновки.

Практичне заняття 20. Застосування спектрів ЯЕО для вирішення різноманітних стереохімічних задач, висновки щодо будови сполук. Знаходження структури Е- та Z- ізомерів. Визначення будови кістяку ароматичних сполук. Заміщення в ароматичних сполуках. Знаходження конфігурації замісників. Вибір між ендо- і екзо-аддуктами. Знаходження переважної конформації.

Практичне заняття 21. Розгляд найпростіших спектрів NOESY. Самостійне знаходження кроспіків студентами, індивідуальне опрацювання студентами спектрів NOESY. Порівняння інформації отриманої з одно- та двовимірних спектрів. Сумісний аналіз NOESY та COSY експериментів, спільні висновки. . Обговорення переваг сумісного аналізу NOESY та COSY експериментів. Проблеми що досі не вдається вирішити цими методами.

Лекція 15. Гетероядерні кореляції. – 2 год. Гетероядерний декаплінг. Декаплінг X{1H}. Декаплінг 1Н{X}. Методики що дозволяють виявити наявність хімічного зв’язку між ядрами різних типів. Методики що використовуються для пар ядер ¹Н-¹³С та ¹Н-¹⁵N. Важливість установлення зв’язаності між протонами і ядрами вуглецю. Кореляції ¹Н - ¹⁵N у протеїнах і пептидах.

застосування для розділення резонансних сигналів у складних протонних спектрах за допомогою аналізу мультиплетів ядра Х. Чутливість сучасних кореляційних методик. Сукупність гомоядерних (¹Н-¹Н COSY) і гетероядерних ¹H-¹³C- кореляцій, (таких як HMQC або HSQC), як основа для встановлення будови органічних сполук.

Практичне заняття 22. Обговорення особливостей гетероядерного декаплінгу. Індивідуальне вирішення задач з віднесення сигналів та встановлення будови сполук. Ознайомлення студентів із загальним виглядом спектрів гетероядерних кореляцій. Розгляд найпростіших гетероядерних когеляцій. Загальні правила аналізу.

Лекція 16. Кореляції через один хімічний зв'язок. HМQC спектри. – 2 год. Метод гетероядерної багатоквантової кореляції HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Correlation). Експерименти, що дозволяють знайти кореляцію між сигналами протонів та сигналами безпосередньо зв’язаних з ними атомів вуглецю. Метод HSQC. Визначення кореляцій. Віднесення сигналів всіх зв’язаних з протонами атомів вуглецю.

Практичне заняття 23. Розгляд найпростіших HMQC спектрів. Самостійне знаходження кроспіків студентами, індивідуальне опрацювання студентами спектрів HMQC. Аналіз отриманої інформації цим методом. Зв'язок між протонним та 13С ЯМР спектрами, самостійне віднесення сигналів.

Практичне заняття 24. Обговорення задач, що вирішуються кореляційними спектрами через один хімічний зв'язок. Важливість кореляцій, що отримуються через декілька хімічних зв'язків. Розгляд задач що не можуть бути точно вирішені застосовуючи попередньо вивчені методики.
Лекція 17. Кореляції через декілька хімічних зв'язків. HMBC спектри. – 2 год. далекі або багатозв’язкові кореляції. Багатозв’язкові ¹³С-¹Н кореляції за допомогою методики НМВС (Heteronuclear Multiple Bond Correlation). ССВ ядер карбону із протонами, що знаходяться від нього на відстані двох-трьох хімічних зв'язків. Більш далекі КССВ. Ідентифікація Н-С кореляції через зв'язки вуглець-вуглець і вуглець-гетероатом. НМВС та інформація про кістяк молекули. методика INADEQUATE.

Практичне заняття 25. Розгляд HMBC спектрів. Самостійне знаходження кроспіків студентами, індивідуальне опрацювання студентами спектрів HMBC. Сумісний аналіз спектрів HMBC та HMQC. Вирішення задач з точного встановлення структури молекули. Знайомство з спектрами INADEQUATE, обговорення можливостей цього метода.

Лекція 18. Програми обробки та симуляції спектрів. – 2 год. Оброка експериментально отриманих спектральних даних. Програма MESTREC. Програма ADVASP Analyzer. Програма NUTS32. Програми що дозволяють симулювати спектральні дані. Можливості та обмеження. Програми ACDLABS та GNMR.

Практичне заняття 26. Оброка експериментально отриманих спектральних даних. Фурьє трансформація та фазування спектру (ручна та автоматична). Калібровка шкали. Інтегрування сигналів (ручне та автоматичне). Позначення хімічних зміщень та клонування елементів спектру. Математична обробка спектрів та її наслідки.

Практичне заняття 27. Cимуляція (розрахунок) спектрів ядерного магнітного резонансу. Адитивні інкременти функціональних груп. Вирішення задач з розташування замісників на прикладі заміщених бензенів. Бібліотеки спектральних даних.

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 2:

21. 
    Для чого проводять вимірювання ЯМР спектрів?
    
22. 
    В яких випадках ЯМР спектроскопію можна назвати інструментом наукових досліджень?
    
23. 
    Які специфічні особливості мають спектральні методи в органічній хімії?
    
24. 
    Чого слід уникати при плануванні ЯМР експериментів? Назвіть приклади.
    
25. 
    Що таке кореляційна спектроскопія?
    
26. 
    Які існують форми запису двовимірних спектрів?
    
27. 
    Що таке ядерний ефект Оверхаузера?
    
28. 
    Наведіть приклади застосування ядерного ефекту Оверхаузера.
    
29. 
    Що дозволяє вирішити метод Н,Н-COSY.
    
30. 
    Відмінність експерименту NOESY та COSY.
    
31. 
    Сумісний аналіз NOESY та COSY експериментів, спільні висновки.
    
32. 
    Як виявити кореляції через один хімічний зв'язок?
    
33. 
    Що дає метод дальніх (багатозв’язкових) кореляцій
    
34. 
    Які обмеження методики INADEQUATE?
    
35. 
    Як користуватися програмами обробки спектрів?
    
36. 
    Що дають розрахунки спектральних даних? Які можна зробити висновки.
    
37. 
    Що Вам дало вивчення цього курсу?
    

Завдання для самостійної роботи до змістового модуля 2:

Постійними завданнями для самостійної роботи є:

– робота над лекційним матеріалом з конспектом та рекомендованою літературою;

– виконання домашніх завдань.

Приблизні теми індивідуальних завдань (кінцевий варіант списку готується протягом перших 2–3 лекцій на основі останніх публікацій в наукових хімічних журналах):

7. 
   Аналіз спекральних даних бреветоксину.
   
8. 
   Аналіз спекральних даних озелтамівіру (таміфлу).
   
9. 
   Аналіз спекральних даних дигідроксантатину.
   
10. 
    Аналіз спекральних даних патулоліду А.
    
11. 
    Аналіз спекральних даних лардолуру.
    
12. 
    Аналіз спекральних даних коронофасової кислоти.
    

Рекомендована література до змістового модуля 2:
Основна:

1. 
   Воловенко Ю.М., Туров О.В. Ядерний магнітний резонанс. – Київ., Ірпінь: ВТФ "Перун", 2007.
   
2. 
   Кларидж Т.Д.В. Сучасні методи ЯМР високого розділення в хімії / Пер. з англ. Турова О.В. Київ 2006
   
3. 
   Эрнст Р., Боденхаузен Дж., Вокаун А. ЯМР в одном и двух измерениях: Пер. с англ. под ред. К. М. Салихова, М.: Мир, 1990.
   
4. 
   Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР: Пер. с англ. — М.: Мир, 1984. — 478 с.
   
5. 
   Дероум А. Современные методы ЯМР для химических исследований.
   

Додаткова:

1. 
   Абрагам А. Ядерный магнетизм. — М.: Издательство иностр. лит., 1963.
   
2. 
   Корнілов М.Ю., Туров О.В., Борсдорф Р., Клейнпетер Е. Ядерний магнітний резонанс у запитаннях і відповідях. Київ: Вища школа, 1995.
   
3. 
   Martin, G.E; Zekter, A.S., Two-dimensional nmr methods for establishing molecular connectivity; VCH Publishers, Inc: New York, 1988.
   

1 У РНП зазначається лише та шкала, яка відповідає формі підсумкового контролю, якщо іспит – з оцінками, якщо ж залік, відповідно «зараховано» чи «не зараховано».

жүктеу/скачать 313.26 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: