ДПП.Ф.10 Органический синтез

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ
Специальность — 050101.65 «Химия с дополнительной специальностью
050102.65 Биология»
Форма подготовки (очная)
кафедра естественнонаучного образования
курс 4 семестр 7, 8
лекции 20 - (час.)
практические занятия - (час.)
семинарские занятия - (час.)
лабораторные работы 80 (час.)
консультации 0 час.
всего часов аудиторной нагрузки 100 (час.)
самостоятельная работа 100 (час.)
реферативные работы 0
контрольные работы 2
зачет 7, 8 семестр
экзамен _-_ семестр
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями
государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования
(номер государственной регистрации № 696 пед/сп (новый) от «31» января 2005 г.).
Учебно-методический комплекс обсужден на заседании кафедры естественнонаучного
образования протокол № 1 «14»
сентября
2011 г.
И.о. заведующего кафедрой: Литвинова Е.А.
2011 г.
Составитель (ли): к.б.н., доцент Жукова Н.И., ассистент Цой Е.А.
СОДЕРЖАНИЕ КОМПЛЕКСА
1.Аннотация………………………………………………………………3
2.Выписка из ГОС ВПО………….………………………...……………4
3.Рабочая учебная программа дисциплины (РУПД)………..……..…5
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины…………………..26
2
1. Аннотация
Органический синтез проводили после окончания изучения
систематического курса органической химии.
Проводится в 7 и 8 семестрах. Является обязательной дисциплиной
согласно ГОС ВПО ДПП.Ф.09 для специальности 032300.00 химия, биология
(УД.24.21-)
Цель дисциплины: - ознакомить студентов с основными
направлениями современного органического синтеза.
Задачи дисциплины:
1) изучение теоретического материала - основе органического синтеза;
основным принципом планирования синтеза; механизмы химических
процессов органического синтеза.
2) выполнение определенного числа синтезов органических
соединений.
Устанавливаются междисциплинарные связи с такими предметами как
физическая химия, аналитическая химия, органическая химия.
В процессе работы студенты знакомятся с важнейшими приемами
работы. Получение теоретические знания закрепляются при выполнении
синтезов. Сочетание практической работы с теоретическим обоснованием
позволяет сознательно выполнять экспериментальную работу.
В программу включены материалы, используемые студентами при
самостоятельной работе.
3
2. Выписка из ГОС ВПО
Цели и тенденции развития органического синтеза, его принципы и условия
совершенствования. Эффективность синтезов, характеристики продуктов
синтеза. Направленный синтез, его планирование, ретросинтетический
анализ по Кори, понятие о синтонах. Техника эксперимента и техника
безопасности. Выполнение экспериментальных работ по основным
направлениям современного органического синтеза.
4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ
Специальность — 050101.65 «Химия с дополнительной специальностью
050102.65 Биология»
Форма подготовки (очная)
кафедра естественнонаучного образования
курс 4 семестр 7, 8
лекции 20 - (час.)
практические занятия - (час.)
семинарские занятия - (час.)
лабораторные работы 80 (час.)
консультации 0 час.
всего часов аудиторной нагрузки 100 (час.)
самостоятельная работа 100 (час.)
реферативные работы 0
контрольные работы 2
зачет 7, 8 семестр
экзамен _-_ семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (номер
государственной регистрации № 696 пед/сп (новый) от «31» января 2005 г.).
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры естественнонаучного образования
протокол № 1 «14»
сентября
2011 г.
И.о. заведующего кафедрой: Литвинова Е.А.
2011 г.
Составитель (ли): к.б.н., доцент Жукова Н.И., ассистент Цой Е.А.
5
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
И.о. заведующего кафедрой _______________________ _________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
И.о. заведующего кафедрой _______________________ _________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
6
СОДЕРЖАНИЕ
3.1. Пояснительная записка.………………………………………………8
3.2. Тематический план дисциплины…………………………………..…9
3.3. Содержание учебного материала.…………………………………..11
3.4. Требования к знаниям и умениям студента.…………………….....16
3.5. Формы контроля……………………………………………………..17
а) текущий контроль………….……………………………………..…....17
б) итоговый контроль………………………………………………….….20
3.6. Список литературы……………………………….……………….…25
7
3.1. Пояснительная записка
Органический синтез проводили
после окончания изучения
систематического курса органической химии.
Проводится в 7 и 8 семестрах. Является обязательной дисциплиной
согласно ГОС ВПО ДПП.Ф.09 для специальности 032300.00 химия, биология
(УД.24.21-)
Цель дисциплины: - ознакомить студентов с основными
направлениями современного органического синтеза.
Задачи дисциплины:
1) изучение теоретического материала - основе органического синтеза;
основным принципом планирования синтеза; механизмы химических
процессов органического синтеза.
2) выполнение определенного числа синтезов органических
соединений.
Устанавливаются междисциплинарные связи с такими предметами как
физическая химия, аналитическая химия, органическая химия.
В процессе работы студенты знакомятся с важнейшими приемами
работы. Получение теоретические знания закрепляются при выполнении
синтезов. Сочетание практической работы с теоретическим обоснованием
позволяет сознательно выполнять экспериментальную работу.
8
3.2.Тематический план дисциплин для специальности
050101.65 «Химия с дополнительной специальностью
050102.65 Биология»
Общее распределение часов по семестрам
Вид занятий
Семестр
VII
лекции
20
Лабораторные занятия
56
Самостоятельная работа 76
Виды контроля
зачет
Семестр
VIII
Всего
часов
20
80
100
24
24
зачет
Всего часов 200
Тематический план дисциплины
№
п/п
1.
2.
3.
Аудиторные занятия
Наименование тем
(указанием
трудоемкост лекци
Лабораторные
семестра)
ь
и
занятия
7 семестр
Цели и тенденции
развития
органического
синтеза, его
принципы и
условия
56
28
совершенствования
. Основные
примеры и методы
работы
препаративной
органической химии
Эффективность
синтезов,
характеристики
продуктов синтеза.
32
6
10
Реакции
нуклеофильного
замещения при Сsp3
Техника
эксперимента и
техника
24
4
8
безопасности.
Выполнение
9
СРС
28
16
12
8
4
5.
экспериментальных
работ по основным
направлениям
современного
органического
синтеза. Реакции
нуклеофильного
замещения при Csp2
Реакции
электрофильного
замещения в
ароматическом
ряду
Реакции окисления
и восстановления
24
2
6.
Реакции диазо- и
азосочетания
8
4
152
20
4.
1.
2.
3.
4.
Итого за 7 семестр
8 семестр
Направленный
синтез, его
планирование,
ретросинтетически
й анализ по Кори,
понятие о синтонах.
Нитрование
Сульфирование
Диазонерование
Азосочетание
Итого за 8 семестр
Итого по
дисциплине
4
10
12
4
56
76
16
8
8
8
16
8
48
4
8
4
24
4
8
4
24
80
100
200
20
10
3.3.Содержание учебного материала по дисциплине
«Органический синтез»(7 семестр, 76 часов)
№
п/п
1
1
Тема
2
Цели и тенденции
развития
органического
синтеза, его
принципы и
условия
совершенствования.
Основные приемы и
методы работы
препаративной
органической
химии.
Самостоятельная
работа – 28 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 1, 3.
Дополнительная –
1, 5.
Количество
часов
Содержание
3
Очистка тв. веществ
(кристаллизация и возгонка).
Определение t пл. очистка
жидких веществ (перегонка
фракционная, простая, с
водяным паром, в вакууме).
Определить tпл.
Хромотография.
Рефтрактометрия.
11
Ауд.
СРС
4
5
28
28
Самостоятельная
работа
6
Теоретическая
основа приемов и
методов очистки
органических
веществ.
Оборудование
7
Табл. «Схема
приборов для
перегонок».
Рефтрактомер.
Посуда для
проведения работ:
электроприборы,
приборы для опред. t
пл, приборы для
хромотограции.
2
3
Эффективность
синтезов,
характеристики
продуктов синтеза.
Реакция
нуклеофильного
замещения при Csp3.
Самостоятельная
работа – 16 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 2, 5.
Дополнительная –
2, 4.
Техника
эксперимента и
техника
безопасности.
Выполнение
экспериментальных
работ по основным
направлениям
современного
органического
синтеза. Реакция
нуклеофильного
замещения при Csp2
Самостоятельная
Механизм реакции Sn1 и Sn2.
Нуклеофилы и нуклеофильная
сила. Растворители и их
влияние на протекание
процесса. Строение
субстратов и их влияние на
процесс.
16
Механизм реакции SN при
Csp2. Реакция ацилирования.
Ацилирующие агенты.
Ацилирующая сила. Реакции
этиридикации. Сложные
эфиры способы получения и
хим. св-ва.
12
12
16
12
Планирование
синтеза. Стратегия
и тактика синтеза.
Симптомы
нуклеофильного
замещения у
непредельных
галогеналканов и
жирноароматтических
галоген алканов.
Нуклеофильное
замещение OH гр. и
NH2 гр.
Планирование
синтеза, получение
сложного эфира.
Планирование
синтеза, получение
ацилированных
аминов и фенолов.
Табл.
«нуклеофильного
замещения SN1» и
«нуклеофильного
замещения SN2»
«Схема прибора для
проведения синтеза»
Посуда: круглодонные
колбы, холод. Либиха,
колбы Вюрца,
плоскодонные колбы
Термометры, делит.
Воронка.
Табл. «Схема
прибора для
синтеза”, “Схема
приборов для
перегонок». Посуда
для проведения
работы: термометр,
делит. воронка,
капельная воронка.
4
5
работа – 12 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 1, 4.
Дополнительная –
1, 4.
Реакция
электрофильного
замещения в
ароматическом
ряду(SЕ2).
Самостоятельная
работа – 4 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 2, 4.
Дополнительная –
2, 5.
Реакция окисления
и восстановления.
Самостоятельная
работа – 12 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 1, 5.
Дополнительная –
1, 3.
Механизм электрофильного
замещения в аромат. ряду
(SЕ2). Нитрование,
сульфирование,
галогенирование,
ацилирование.
Особенности
введения
следующего
электрофила в
бензольное кольцо.
4
Основные окислители
органических соединений,
окисление углеводородов,
спиртов, альдегидов, кетонов,
кислот. Реакции
восстановления двойных и
тройных связей,
восстановление нитрогруппы,
восстановление гетероцикл.
углеводородовов.
12
13
4
12
Ст. окисления атома
углерода в
различных орг.
соединениях.
Промежуточные
продукты
восстановления
нитрогруппы.
Восстановление
кетонов по Попову.
Табл. «Схема
прибора для
синтеза», «Схема
приборов для
перегонок». Посуда:
окисляющие смеси,
восстанавливающие
агенты
Катализаторы
гидрирования.
Содержание учебного материала по дисциплине
«Органический синтез» (8 семестр, 24 часа)
№
п
Тема
Количество
часов
Самостоятельная
Оборудование
работа
СР
Ауд.
С
4
5
6
7
Содержание
/п
1
2
1 Направленный
синтез, его
планирование,
ретросинтетический
анализ по Кори,
понятие о синтонах.
Нитрование
ароматических
соединений.
Самостоятельная
работа – 8 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 1, 3.
Дополнительная –
1, 5.
3
Нитрующие агенты. Механизм
электрофильного нитрования
фенолов, особенность нитрование
аминов, особенность нитрования
нафталина.
8
14
Нитрование
солями
азотной
кислоты,
нитрование
ацетилнитратом,
нитрование
фурана, пиррола,
тиофена.
Сульфирование
2 ароматических
соединений.
Самостоятельная
работа – 4 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 2, 5.
Дополнительная –
2, 4.
Диазотирование.
3 Самостоятельная
работа – 8 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 1, 4.
Дополнительная –
1, 3.
Азосочетание.
Самостоятельная
4 работа – 4 ч.
Рекомендуемая
основная
литература – 1, 5.
Дополнительная –
2, 5.
Сульфирование
конц.H2SO4,хлорсульфоновой
кислотой бензола и его гомологов.
Сульфирование толуола.
Сульфирование нафталина
Реакция
диазотирования.Диазотирующие
агенты. Реакции с выделением
азота радикальное протекание р ция по Зандмейеру.
Механизм реакции азосочетания.
Хромофоры, ауксохромы,
правило азосочетания.
15
4
8
Сульфирование
цикланов.
Сульфирование
гетероциклов.
Применение
сульфакислотного
ароматит. ряда.
Условия реакции
диазотирования.
Механизм
реакции, строение
диазосоединение,в
зависимости от
рН среды. Реакция
без выделения
азота.
Теория цветности.
4
3.4. Требования к знаниям и умениям студента
I. 1) Студент должен представлять цели и тенденции развития органического
синтеза.
2) Принципы и условия совершенствования органического синтеза.
3) Эффективность синтеза – из чего складывается и от чего зависит.
4) Характеристика продуктов синтеза.
5) Направленныи синтез и его планирование.
6) Что такое синтоны ?
7) Ретросинтетический анализ по Кори
II. Знать технику эксперимента.
Очистка твердых органических веществ, определение t пл.
Очистка жидких органических ( перегонки + кип.)
Посуда используемая при проведении синтеза.
Методы отведения тепла.
Методы подачи тепла.
Иметь представление о химических механизмах основных процессов
органического синтеза.
III. Нуклеофильное замещение при Sр3С-атоме
Радикальное замещение при Sр3С-атоме
Электрофильное присоединение при Sр2С-атоме алифатическом
Электрофильное замещение при Sр2С-атоме ароматическом
16
3.5. Формы контроля (7, 8 семестры)
а) Текущий контроль
Текущий контроль знаний студентов проводится в виде устного опроса на
занятиях
VII семестр
Проводится в процессе выполнения экспериментальных работ:
1) техника эксперимента в ароматическом синтезе
2) теоретические представления в органической химии
3) реакции нуклеофильного замещения в алифатическом ряду ( Sр3С )
4) реакции нуклеофильного замещения у алифатическогоSр2-атома
углерода
5) реакции окисления и восстановления
VIII семестр
1) Реакции электрофильного замещение в ароматическом ряду (Se2)
а) нитрование ароматических соединений
б) сульфирование ароматических соединений
в) галоидирование ароматических соединений
г) ацилирование ароматических соединений
д) алкилирование ароматических соединений
2) Диазо-азосоединения.
Допуск студентов к выполнению экспериментальной
производится по результатом рубежного контроля.
работы
Вопросы по технике эксперимента
1. Возгонка как метод очистки твердых веществ. Практическое
использование возгонки.
2. Температура плавления чистых веществ и смесей. Методика
проведения определения температур плавления чистых веществ и смесей.
3. Приборы для определения температур плавления. Идентификация
неизвестного вещества на основании проб смешения.
4. Кристаллизация - как метод очистки твердых веществ. Условия
образования осадка.
5. Перекристаллизация; требования к растворителю, выбор
растворителя, практическое значение и перекристаллизация. Достоинство и
недостатки метода.
6. Экстракция веществ из растворов. Приборы, применяемые для
экстракции. Теоретические основы процесса экстракции (закон
распределения Нернста).
17
7. Перегонка как метод очистки и разделение органических веществ.
Виды перегонок. Закон Коновалова.
8. Перегонка с водяным паром, практическое значение.
9. Перегонка при атмосферном давлении. Практическое значение.
Техника работы.
10. Вакуумная перегонка. Техника работы. Практическое значение.
11.
Хроматография:
основы
метода,
области
применения
хроматографии. Выбор адсорбента и растворителя, виды хроматографии.
12. Колоночная хроматография. Обнаружение веществ при
хроматографии на колонках.
13. Хроматография на бумаги, ее виды. Практическое применение
восходящей и нисходящей бумажной хроматографии.
14.
Тонкослойная
хроматография:
теоретические
основы,
преимущество метода. Практическое проведение ТСХ.
15. Коэффициент задержки-Rу, факторы влияющие на него
(температура, природа адсорбента и растворителя, концентрация веществ,
наличие примесей). Идентификация компонентов смеси по величине Rу.
16. Ионообменная обменная хроматография, основы метода катиониты
и аниониты. Практическое использование метода.
17. Определение температуры плавления в капилляре и определение
показателя преломления.
18.Идентификация органических веществ с помощью физических
констант.
19. Перегонка: теоретические основы, виды перегонок, техника их
проведения.
20. Кристаллизация из растворов, перекристаллизация веществ,
требования к растворителю, подбор растворителя.
21. Фракционная (дробная) перегонка I закон Коновалова.
Практическое использование фракционной перегонки.
22.Возгонка как метод очистки твердых веществ. Практическое
использование возгонки. Определение температуры плавления чистых
веществ и смесей.
Температура плавления
1.Что называется температурой плавления.?
2. Как по температуре плавления определяют степень чистоты
вещества?
3. Как заполняется капилляр?
4. Как закрепляется капилляр?
5. Что такое проба смешения? Для чего применяется проба смешения?
6. Как влияет скорость нагрева на правильность определения
температуры плавления?
7. Что необходимо сделать, если температура плавления не
соответствует литературным данным?
18
Очистка твердых веществ
Перекристаллизация
1. Какой процесс называется перекристаллизацией?
2. Подбор растворителя. Каким требованиям должен удовлетворять
растворитель?
3. Как освобождаются от смолистых и окрашенных примесей?
4. Как собрать прибор для перекристаллизации, учитывая особенности
растворителя?
5. Какие адсорбенты применяют при перекристаллизации?
6. Как отфильтровать адсорбент?
7. Какое количество вещества адсорбента необходимо добавить?
8. Если очищаемое вещество неизвестно, сколько раз проводится
перекристаллизация?
9. Возгонка. Какие органические вещества можно очищать воронкой?
Как повысить скорость возгонки?
Очистка жидких веществ
1. Что называется температурой кипения?
2. Простая перегонка. Приборы для проведения простой перегонки.
Колбы и насадки для перегонки. Холодильники для перегонки. Установка
термометра в перегонной колбе. Прибор для нагревания. Физический смысл
перегонки. Как по температуре кипения устанавливается чистота вещества. С
какой скоростью нужно проводить перегонку? Какой объем жидкости
необходимо заливать в колбу для перегонки? Можно ли проводить перегонку
досуха? Какие приспособления применяются для создания равномерного
кипения жидкости?
3. Фракционная перегона. Какие жидкости могут быть разделены
фракционной перегонкой? Физический смысл перегонки. Причина
разделения жидкости на фракции. Состав пара при фракционной перегонке .
Приспособления применяемые для лучшего разделения на фракции.
Сущность действия этих приспособлений. Что собой представляет каждая
фракция? Что такое азеотропные смеси?
4. Перегонка с водяным паром. Какие жидкости можно подвергнуть
перегонке с водяным паром? Физический смысл этой перегонки. Состав пара.
Прибор для перегонки с водяным паром. Роль предохранительной трубки.
Как правильно ее установить? Как устанавливается паропроводящая трубка в
перегонной колбе? До каких пор ведут перегонку с водяным паром? Что
такое высаливание и для чего он проводится? Сколько соли необходимо
добавлять при высаливании?
Экстрагирование. Для чего проводится эта операция? Сколько
растворителя нужно использовать и сколько раз подвергнуть
экстрагированию? Прибор для экстрагирования. Осушители органических
жидкостей. Каким требованиям
должен отвечать осушитель? Какое
количество осушителя добавлять? Что означает выражение- сушить над
19
Na2SO4 или CaCI2 или NaOН? Прибор для отгонки растворителя (нагрев,
холодильник).
5. Перегонка под вакуумом. В каком случае применяется этот вид
перегонки? Как создается равномерность кипения? Как можно создать
вакуум?
б) Итоговый контроль
Итоговый контроль осуществляется в виде зачета.
Допуск студентов к сдаче зачета производится по выполнении
эксперимента и сдаче рубежных контролей.
Зачет проводится в индивидуальной форме по предметным вопросам.
Вопросы к зачету по органическому синтезу для студентов IV
курса. (7 семестр)
1. Общие методы работы в лаборатории органического синтеза:
а) очистка твердых веществ; перекристаллизация и возгонка;
б) очистка жидких веществ; типы перегонок; простая ,фракционная,
(вод. паром), вакуумная;
в) хроматография, виды хроматографии;
г) критерии чистоты жидких веществ: температура плавления и
показатель преломления;
д) критерии чистоты твердых веществ: температура плавления.
2. Классификация органических реакций по характеру реагирующих
частиц.
1. Условия протекания ионных и радикальных реакций. Понятия о
нуклеофильности, электрофильности, основности и кислотности.
2. Пути передачи взаимного влияния атомов в молекулах органических
соединений. Индукционный и мезомерный эффекты. Способы изображения
распределения π-электронной плотности (способ изогнутых стрелок, способ
пунктирных линий, способ резонанса).
3. Нуклеофильное замещения у насыщенного (тетраэдрического) атома
углерода. Общая схема реакций. Примеры субстратов и нуклеофильных
реагентов. Механизмы мономолекулярного нуклеофильного замещения (SN1)
и бимолекулярного нуклеофильного замещения (SN2). Характеристика
<<переходного состояния>>. Энергия активации. Стереохимия SN1 и SN2
реакций.
4. Факторы, влияющие на тип нуклеофильного замещения у
насыщенного атома углерода. Влияние растворителей и катализаторов;
нуклеофильной активности реагента и его концентрации, природа
замещаемых групп, структура субстрата.
5. Условия, способствующие протеканию реакций по SN1 и SN2
механизмам. Связь между типом замещения (SN1 и SN2) и продуктами
реакции. Перегруппировки, сопровождающие реакцию SN1.
20
6. Нуклеофильное замещение в алкилгалогенидах. Гидролиз галоидных
алкилов. Механизм реакций SN1и SN2 (Ингольд). Главная побочная реакция
при гидролизе в щелочной среде-β-элиминирование. Правило Зайцева .
Механизмы Е1 и Е2.
7. Конкуренция реакций замещения и элиминирования.
8. Нуклеофильное замещение гидроксильной группы в спиртах. Общая
схема реакции (SN).Катализ кислотами. Обратимость реакции. Важнейшие
побочные реакции.
9. Обмен одних галогенов на другие.
10. Замещение галогенов в алкилгалогенидах на различные анионы.
Двойственный характер нитрил-аниона и нитрит-аниона. Образование
нитрилов и нитросоединений (SN2) изонитрилов и эфиров азотистой кислоты
(SN1).
11. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген действием
галогеноводородных кислот. Зависимость реакционной способности спиртов
от их строения. Сравнение нуклеофильной силы анионов галогенов и
реакционной способности галогеновобородных кислот. Восстанавливающие
свойства йодоводородной кислоты. Способы смещения равновесия реакций с
целью увеличения выхода алкилгалогенидов.
12. Механизмы реакций SN1 и SN2 у спиртов.
13. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген действием
галогенангидридов неорганических кислот (РСI3, РСI5, SOCI2 ). Образование
промежуточных продуктов-сложных эфиров. Механизм SNi.
14. Замещение гидроксильной группы в спиртах на анионы других
(кроме ННаI) неорганических кислот. Диметилсульфат как алкилирующее
средство.
Практическое
использование
азотнокислых
эфиров
полиоксисоединений (тринитрата глицерина, динитрата этиленгликоля,
нитратов целлюлозы).
15. Нуклеофильное замещение у алифатического тригонального (sp2)
атома углерода. Общая характеристика реакций SN у соединений типа R-C=O
Ацилирование. Ацилирующие агенты. Сравнение реакционной
способности функциональных производных карбоновых кислот в реакциях
SN у Csp2..Катализ реакций ацилирования минеральными кислотами и
кислотами Льюиса.
16. Реакция этерификации. Механизм реакции. Способы смещения
равновесия. Влияние строения спирта и кислоты на реакцию этерификации.
17. Переэтерификация. Практическое значение реакций.
18. Реакции ацилирования ангидридами и хлорангидридами спиртов,
фенолов, аминов. Механизм реакций.
19. Гидролиз сложных эфиров. Кислотный гидролиз. Гидролиз в
щелочной среде (омыление). Необратимость реакции омыления. Механизм
реакции, ее практическое значение.
20. Гидролиз функциональных производных карбоновых кислот (кроме
сложных эфиров). Механизм реакций.
21
21. Окисление алканов. Окислители применяемые для получения
высокомолекулярных кислот; для получения карбоновых соединений из
алканов. Механизм реакций окисления алканов.
22. Окислители применяемые для окисления алкенов. Получение
кислот и кетонов при окислении алкенов. Получение карбонильных
соединений при азонировании алкенов. Получения гликолей (реакция
Волнера и Прилежаева). Окисление по α-угл. атому (Sp3) в алкенах.
Механизм реакций.
23. Окислители применяемые для окисления алкинов. Отличие
окисления алкинов от окисления алкенов.
24. Окисления цикланов. Применение реакции окисления в ряду
циклопарафинов.
25. Окисление ароматических углеводородов: бензол и нафталин.
Устойчивость к действию окислителей, окислители. Механизм реакции
окисления.
26. Окисление гомологов бензола и нафталина. Способ получения
ароматических кислот.
27. Окисление спиртов. Особенности окисление первичных, вторичных
и третичных спиртов. Окислители. Механизм реакции.
28. Окисление карбонильных соединений. Окислители. Окисление
альдегидов. Окисление кетонов по правилу Попова. Механизм реакции.
29. Окисление карбоновых кислот. α- и β-окисление. Окислители.
Продукты окисления. Механизм реакции.
30. Восстановление кратных связей. Восстановители и катализаторы,
условие восстановления. Влияние строение субстратов на скорость реакции.
31. Восстановление спиртов, карбонильных соединений, карбоновых
кислот и их производных. Восстановители и катализаторы.
32. Восстановление ароматических и гетероароматических структур.
Восстановители, катализаторы, условия реакции. Продукты восстановления.
33.
Восстановление
азотных
ароматических
соединений.
Восстановление нитрогруппы в ароматическом кольце. Продукты
восстановление в различных средах. Восстановление диазо-и азосоединений.
34. Планирование синтеза. Необходимость планирования. Метод
фрагментации. Синтоны. Правила составления схем синтеза. Защита
функциональных групп в процессе синтеза. Стратегия и тактика при
планировании синтеза.
35. Стереохимический контроль реакций: селективность, кинетический
контроль, термодинамический контроль.
Вопросы к зачету по органическому синтезу для студентов IV
курса (8 семестра)
1. Элекрофильное замещения в ароматическом ряду. Механизм
электрофильного замещения (SE2).Образование π -комплексов. Образование
G- комплексов. Доказательства существование π – и G –комплексов.
22
Строение G – комплексов. Сравнение механизмов электрофильного
замещения
ЅE2
у
ароматических
соединений
электрофильного
присоединения ( АE) у алкенов.
2. Правило ориентации реакций элекрофильного замещения.
Электронодонорные и электроноакценторные заместители. Объяснение
правил
ориентации
распределением
электронной
плотности
в
нереолирующей молекуле (статические факторы ) и
распределение
электронной
плотности
в
момент
реакции
устойчивостью G- комплексов (динамические факторы). Согласованная и
несогласованная ориентация заместителей.
Правила замещения в нафталине и антрацене.
3. Нитрование ароматических соединений.
Нитрующие агенты. Механизм образования катиона нитрония из
нитрующей смеси; из солей азотной кислоты и конц. серной кислоты; из соли
азотной кислоты и уксусного ангидрида. Строение катиона нитрония в
момент образования и в момент реакции с ароматическим соединением.
Побочные продукты.
4. Нитрования бензола и его гомологов. Особенности проведения
реакции. Легкость введения нитрогруппы.
5. Особенности нитрования фенола до мононитрофенола и до
тринитрофенола. Способы защиты гидроксила от окисления.
6. Особенности нитрования ароматических аминов.
Способы защиты то окисления аминогруппы.
Легкость протекания реакции.
7. Особенности нитрования нафталина и антрацена.
8. Особенности нитрования гетероциклических ароматических систем:
пиррола, фурана, тиофена, пиридина и хинолина. Влияния гетероатома.
Механизм реакций.
9. Сульфирование ароматических соединений. Сульфирующие агенты
Механизм образования электрофила из конц. серной кислоты. Побочные
реакции при сульфирования. Обратимость процесса. Влияния сульфогруппы
на растворимость ароматических соединений.
10. Особенности сульфирования бензола и его гомологов.
Сульфирование нафталина и антрацена.
11.Сульфирования фенола и анилина. Особенности проведения
синтезов.
12. Особенности введения сульфогруппы в гетероароматические
системы (пиррол, фуран, тиофен, пиридин, хинолин).
13. Галогенирование ароматических соединений.
Методы активирования галогенов: взаимодействие галогена с
кислотами Льюиса; взаимодействие галогена с полярными растворителями;
взаимодействие галогена с йодом.
14. Особенности галоидирования бензола и гомологов бензола
(галоидирование в кольцо и в боковую цепь).
23
15. Особенности галоидирования нафталина и антрацена.
16. Галоидирование фенолов и ароматических аминов.
17. Особенности введения галогена в гетероароматические системы
(пиррое, фуран, тиофен, пиридин, хинолин).
18. Образование ароматических диазосоединений. Диазотирующие
агенты. Механизм реакции диазотирования. Строение диазосоединения при
различных
рН среды. Особенности диазосоединения реакции
диазотирования.
19. Реакции дизосоединений с выделением азота. Механизмы реакций:
радикальный и ионный. Применение диазосоединений для получения
различных классов органических соединений.
20. Реакции диазосоединений без выделения азота: образование
арилгидразинтов; окисление; азосочетание.
21. Азосоединения. Механизм реакции азосочетания. Влияние строения
диазокатиона и субстрата (оксиарил- и аминоарилсоединений) на скорость
реакций азосоединения. Продукты реакции: азокрасители и диазосоединения.
22. Хромофоры и ауксохромы азосоединение. Зависимость окраски от
строения хромофора.
23. Красящая способность окрашенного соединения. Теория цветности.
24. Индикаторная способность некоторых азосоединений.
24
3.6. Список литературы
Основная литература:
1. Иванов, В.Г. Органическая химия / В.Г. Иванов, В.А. Горленко, О.Н.
Гева. — 6-е изд., стер. — М.: Академия, 2010. — 622 c.
2. Иванов, В.Г. Органическая химия / В.Г. Иванов, В.А. Горленко, О.Н.
Гева. — 4-е изд., испр. — М.: Академия, 2008. — 624 c.
3. Федоренко, Е.В. Органическая химия: Учеб. пособие / Е.В.
Федоренко, И.В. Богомолова. - М.: РИОР, 2007. - 348 с.
Дополнительная литература:
1. Пустовалова, Л.М. Общая химия: учеб. для образоват. учреждений
сред. проф. образования / Л.М. Пустовалова, И.Е. Никанорова. — 2-е изд. —
Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 478 c.
Электронные информационные образовательные ресурсы:
1.Курц, А. Л. Задачи по органической химии с решениями / А. Л. Курц
[и др.]. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 350 с. // ЭБС znanium.com НИЦ «ИНФРА-М»  Режим доступа:
http://znanium.com
2.Реутов, О. А. Органическая химия: в 4 ч. Ч. 2 / О. А. Реутов, А. Л.
Курц, К. П. Бутин. — 4-е изд. (эл.). — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний,
2012. — 623 с. // http://lib.uspi.ru/
3.Теренин, В. И. Практикум по органической химии / В. И. Теренин [и
др.].; под редакцией академика РАН Н. С. Зефирова. - М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2010. - 568 с. // http://lib.uspi.ru/
25
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Методические указания для преподавателей и студентов
1. Иванов, В.Г. Органическая химия / В.Г. Иванов, В.А. Горленко, О.Н. Гева. — 6-е изд., стер. — М.: Академия,
2010. — 622 c.
Карта обеспеченности литературой
Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой или иными информационными
ресурсами.
Наименование
дисциплин, входящих в
образовательную
программу
1
1.Органический синтез
Кол-во
экземпляр
ов в
библиотек
е ДВФУ
(филиал в
г.
Уссурийск
е)
2
60
60
Автор, название, место издания, издательство, год издания
учебной литературы, вид и характеристика иных
информационных ресурсов
3
Основная литература:
Федоренко, Е.В. Органическая химия: Учеб. пособие / Е.В.
Федоренко, И.В. Богомолова. - М.: РИОР, 2007. - 348 с.
Шабаров, Ю.С. Органическая химия: Учебник. 5-е изд., стер. / Ю.
С. Шабаров. – СПб.: Издательство «Лань», 2011.
26
60
10
Блинов, Л. Н. Химия Учебник / Л.Н. Блинов, М.С. Гутенев,
И.Л. Перфилова, И.А. Соколов, Т.В. Соколова, Л.В. Юмашева. –
СПб.: Издательство «Лань», 2012.
Дополнительная литература:
Иванов, В.Г. Органическая химия : учеб. пособие для студ. вузов по
спец. "Биология" / В.Г. Иванов, В.А. Горленко, О.Н. Гева. — 6-е
изд., стер. — М.: Академия, 2010
27