РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО КУРСУ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО КУРСУ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
БИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА
Количество лекций
Лабораторные занятия
Семинарские занятия
1.
–
–
–
36 часов
36 часов
16 часов
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Введение. Предмет органической химии. История возникновения органической химии и причины
выделения в самостоятельную науку. Органическая химия в ряду других наук, связь ее с биологией и
медициной.
Строение и номенклатура органических соединений. Теория химического строения органических
соединений (А.М. Бутлеров). Предпосылки ее возникновения. Современное состояние теории химического
строения. Методы выделения и очистки органических веществ. Основные положения. Качественный и
количественный анализ. Химические формулы. Типы: простейшие, молекулярные, структурные,
пространственные. Модели молекул (шаростержневые и объемные). Явление изомерии. Структурная изомерия.
Первичный, вторичный и третичный атомы углерода. Углеводородный радикал и функциональная группа.
Функциональная изомерия.
Классификация органических соединений по химическим функциям: углеводороды (предельные,
непредельные, циклические, ароматические); производные углеводородов, содержащие функции с одним
гетероатомом (галогенпроизводные, спирты, енолы, фенолы, простые эфиры, амины, металлорганические
соединения); производные углеводородов со сложными функциями (нитросоединения, сульфокислоты,
оксосоединения, кислоты; соединения со смешанными функциями; гетероциклические соединения). Понятия:
гомологи, гомологический ряд. Представления об элементоорганичеоких соединениях.
Номенклатура органических соединений; тривиальная, рациональная. Правила построения названия по
номенклатуре ИЮПАК.
Образование связей в соединениях углерода. Ковалентная связь. Электронные формулы Льюиса.
Квантово-механические представления о строении атома углерода. Атомные и молекулярные орбитали.
Гибридизация и принцип максимального перекрывания атомных орбиталей при образовании химических
связей. Три вида гибридизации. σ- и π-связи. Одинарная, двойная и тройная углерод-углеродные связи.
Образование ковалентной связи, ее свойства и характеристики: направленность, насыщаемость, длина, энергия,
полярность, поляризуемость. Типы связей углерод-гетероатом. Энергия, длины и полярности одинарных и
кратных С-Х связей. Семиполярные связи.
Взаимное влияние атомов в молекуле. Поляризация ковалентных связей и индуктивный эффект как
один из способов передачи влияния атомов в пространстве. Эффект сопряжения - один из важнейших в
ненасыщенных системах. Теория резонанса и ее критерии. Индуктивные и мезомерные константы заместителей.
Стереохимия органических соединений. Теория тетраэдрического углеродного атома Вант-Гоффа.
Пространственное строение метана и его гомологов. Принцип свободного вращения вокруг углерод-углеродных
связей и пределы его применимости. Понятие о конформациях этана. Конформация циклических соединений:
циклобутан, циклопентан, циклогексан и высшие алициклы. Оптически активные вещества. Асимметрический
атом углерода. Общее условие появления оптической активности. Оптические антиподы и рацемические
соединения. R-, S-номенклатура. Проекционные формулы Фишера и правила пользования ими. Оптическая
активность соединений, не содержащих асимметрических атомов углерода. Строение этиленовых соединений.
Геометрическая (цис-, транс-) изомерия в ряду непредельных и циклических соединений. Условия ее появления
в ряду олефинов и циклоалканов. Стереохимия азот-, кислород-, и серусодержащих соединений.
Реакционная способность органических соединений. Электронная теория органических реакций.
Гомолитические и гетеролитические реакции. Реагенты радикальные, нуклеофильные и электрофильные.
Классификация реакционных механизмов. Органические радикалы, катионы, анионы, бирадикалы, биполярные
ионы, их строение, энергия образования, влияние заместителей на устойчивость. Пути стабилизации этих
частиц. Аллильные и бензильные радикалы и ионы.
Основные типы органических реакций. Реакции органических соединений. Типы разрыва связей:
гомо- и гетеролитический. Представление о механизме реакций. Классификация реагентов: радикалы,
электрофилы, нуклеофилы. Классификация органических реакций по типу реакций: замещение, присоединение,
отщепление, изомеризация, разложение, окисление, восстановление. Классификация по механизму реакций:
радикальные, ионные, нуклеофильные, электрофильные.
Методы установления структуры органических молекул. Химические методы определения строения.
Принцип наименьшего изменения строения при химических реакциях. Основные физические методы
установления структуры: ИК-, УФ- и ЯМР-спектроскопия.
2
2.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
ПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ (АЛКАНЫ, ПАРАФИНЫ). ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ
СИНТЕЗА
Гомологический ряд метана. Изомерия. Номенклатура. Природа С-С- и С-Н-связей (sp3-гибридное
состояние углерода). Понятие о конформациях и конформерах алканов. Проекционные формулы Ньюмена.
Конформация этана, пропана, бутана и высших алканов. Энергетическая диаграмма алканов. Термический и
каталитический крекинг. Природные источники алканов и методы их синтеза.
Общая химическая характеристика алканов. Физические свойства. Химические свойства:
галогенирование (хлорирование, бромирование, иодирование, фторирование). Энергетический контроль цепных
свободно-радикальных реакций галогенирования. Понятие о цепном свободно-радикальном механизме.
Свободные короткоживущие радикалы. Селективность радикальных реакций и относительная стабильность
алкильных радикалов. Доказательство существования свободных радикалов (Панет). Другие радикальные
реакции алканов – сульфохлорирование, нитрование, крекинг (получение этилена и пропилена), окисление
(получение уксусной кислоты и бутанона-2 из бутана). Пути использования алканов.
3.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
АЛИЦИКЛИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ (ЦИКЛОАЛКАНЫ, НАФТЕНЫ)
Алициклические соединения. Циклоалканы и их производные. Классификация циклоалканов. Энергия
напряжения циклоалканов и ее количественная оценка на основании сравнения теплот образования и теплот
сгорания циклоалканов и соответствующих алканов. Типы напряжения в циклоалканах и подразделение циклов
на малые, средние и макроциклы. Строение циклопропана, циклобутана, циклопентана, циклогексана,
циклооктана. Конформационный анализ циклогексана и его функциональных производных. Аксиальные и
экваториальные связи в конформации кресла циклогексана. Конформации моно- и дизамещенных производных
циклогексана.
Методы синтеза циклопропана, циклобутана и их производных. Физические свойства. Особенности
химических свойств соединений с трехчленным циклом. Синтез соединений ряда циклопентана и циклогексана.
Реакции расширения и сужения цикла.
Влияние конформационного положения функциональных групп на их реакционную способность на
примере реакции замещения и отщепления.
4.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ РЯДА ЭТИЛЕНА (АЛКЕНЫ, ОЛЕФИНЫ)
Гомологический ряд этилена. Изомерия. Номенклатура. Общая характеристика двойной связи. Природа
двойной связи, sр2-гибридизация. Геометрическая изомерия (цис-, транс- и E, Z-номенклатура). Длина и энергия
образования двойной связи. Физические свойства. Методы синтеза.
Химические свойства. Реакции электрофильного присоединения галогенов, галогеноводородов, воды и
серной кислоты. Двухступенчатый механизм этих реакций. σ- и π-комплексы. Стерео- и региоселективность.
Правило Марковникова и его обоснование, индуктивный и мезомерный эффекты, постулат Хеммонда. Реакции
окисления алканов, их значение для установления строения. Присоединение водорода (гидрирование).
Гидратация. Промышленный метод синтеза этанола и пропанола-2.
Окси- и алкоксимеркурирование, механизм, стереохимия. Процессы, сопутствующие реакциям
электрофильного присоединения: сопряженное присоединение, гидридные и алкильные миграции, π-участие,
перегруппировка Вагнера-Меервейна. Влияние природы субстрата, электрофила и растворителя на протекание
реакций.
Окисление алкенов до оксиранов (по Прилежаеву) и до диолов по Вагнеру (КМnО4) и Криге (OsO4).
Стереохимия гидроксклирования алкенов. Озонолиз алкенов, окислительное и восстановительное расщепление
озонидов. Исчерпывающее окисление алкенов с помощью КМnО4 или Na2Cr2O7, в условиях межфазного
катализа.
Радикальные реакции: присоединение бромистого водорода по Харашу (механизм).
Регио- и стереоселективное присоединение гидридов бора. Региоспецифические гидроборирующие
агенты. Превращение борорганических соединений в алканы, спирты, алкилгалогениды.
Полимеризация олефинов, ее механизм: цепной свободнорадикальный и цепные ионные. Полимеры.
3
5.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
АЛКАДИЕНОВ
Непредельные углеводороды с двумя двойными связями (диолефины, диены). Углеводороды с двумя
двойными связями как бифункциональные соединения. Типы диенов. Изомерия. Номенклатура. Типы диенов.
Сравнение устойчивых диенов разных типов. Сопряженные диены. Физические свойства. Методы синтеза 1,3диенов: дегидрирование алканов, синтез Фаворского-Реппе.
Бутадиен-1,3, особенности пространственного строения (длина связей, энергия образования, энергия
стабилизации). Молекулярные орбитали I,3-диенов и сопряженных полиенов. Галогенирование и
гидрогалогенирование 1,3-диенов. Аллильное участие, устойчивость аллил-катиона. Особенности реакций
присоединения (1,2- и 1,4-присоединение). Реакция Дильса-Альдера с алкенами и алкинами. Олигомеризация и
полимеризация диенов. Изопреновый каучук. Естественный каучук как представитель изопреноидных
соединений.
6.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ РЯДА АЦЕТИЛЕНА (АЛКИНЫ)
Непредельные углеводороды ряда ацетилена (алкины). Изомерия. Номенклатура. Общая характеристика
тройной связи. Природа тройной связи, sp-гибридизация. Длина и энергия образования тройной связи.
Физические свойства. Методы синтеза алкинов. С-Н-Кислотность ацетилена, понятие о карбанионах.
Ацетилениды натрия и меди, магнийорганические производные алкинов; их получение и использование в
органическом синтезе. Конденсация алкинов-1 с кетонами и альдегидами (Фаворский, Реппе). Электрофильное
присоединение к алкинам. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Галогенирование,
гидрогалогенирование, гидратация (Кучеров). Нуклеофильное присоединение спиртов, синтез виниловых
эфиров.
Понятие о терпенах. Каучук. Каротиноиды (β-каротин, витамин А). Терпены с открытой цепью, моно- и
бициклические. Понятие о стероидах.
7.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Одноядерные ароматические углеводороды. Бензол. Ароматический характер бензол. Строение
бензола (формула Кекуле, квантово-механические представления). Условия ароматического состояния.
Концепция ароматичности. Правило Хюккеля. Номенклатура. Физические свойства. Методы синтеза аренов.
Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду.
Классификация реакций ароматического электрофильного замещения. Общие представления о механизме
реакции. Представление о σ-, π-комплексах, структура переходного состояния. Аренониевые ионы в реакциях
электрофильного замещения. Влияние заместителя на скорость и направление электрофильного замещения.
Факторы парциальных скоростей. Согласованная и несогласованная ориентация.
Нитрование. Нитрующие агенты. Механизм реакции нитрования. Нитрование бензола и замещенных
бензолов.
Галогенирование. Галогенирующие агенты. Механизм реакции и использование ее в органическом
синтезе.
Сульфирование. Сульфирующие агенты. Механизм реакции.
Алкилирование аренов по Фридедю-Крафтсу. Алкилирующие агенты. Механизм реакции.
Полиалкилирование. Побочные процессы - изомеризация алкилирующего агента и конечных продуктов.
Ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу. Ацилирующие агенты. Механизм реакции.
Жирноароматические углеводороды. Реакции в ядре и боковых цепях. Окисление боковых цепей.
Активный характер водородных атомов при α-углеродных атомах боковых цепей.
Многоядерные ароматические углероды. Нафталин, антрацен, фенатрен. Общее представление о
строении. Реакционная способность нафталина. Реакции присоединения и замещения. Гидрирование,
окисление, галоидирование, нитрование, сульфирование.
Канцерогенный характер многоядерных ароматических углеводородов.
8.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Галогенопроизводные. Классификация галогенпроизводных.
Галогеналканы. Изомерия. Номенклатура. Физические
галогеналканов из алканов, алкенов, спиртов.
свойства.
Основные
методы
синтеза
4
Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода. Реакции нуклеофильного замещения у
насыщенного атома углерода как метод создания связи углерод-галоген, углерод-азот, углерод-кислород,
углерод-углерод, углерод-сера, углерод-фосфор (получение алкилгалогенидов, спиртов, тиолов, дисульфидов,
простых эфиров, нитросоединений, аминов, нитрилов и др.).
Классификация механизмов реакций нуклеофильного замещения. Понятие о нуклеофильности. Основные
характеристики SN1– и SN2–процессов. Энергетический профиль реакций.
Реакции SN2–типа. Кинетика, стереохимия, вальденовское обращение. Влияние природы радикала и
уходящей группы субстрата, природы нуклеофильного агента и растворителя на скорость SN2–реакций.
Факторы, определяющие реакционную способность нуклеофильного реагента.
Реакции SN1-типа. Кинетика, стереохимия. Зависимость SN1–процесса от природы радикала, уходящей
группы и растворителя. Карбокатионы, факторы, определяющие их устойчивость. Перегруппировки
карбокатионов. Методы генерирования стабильных карбокатионов. Электрофильный катализ в SN1–реакциях.
Реакции отщепления галогеноводорода (правило Зайцева). Конкуренция реакций замещения и
отщепления в зависимости от природы реагента и условий реакции.
Другие галогенпроизводные. Реакции нуклеофильного замещения у галогенарилов (SN2аром).
Зависимость реакционной способности от природы галогена и характера радикала. Соединения с «нормальной»
(галоидный алкил, циклоалкил), пониженной (галоидвинил, галоидбензол) и повышенной (галоидные аллил и
бензил) реакционной способностью.
Реакции алкилгалогенидов с металлами. Металлорганические соединения и их значение для
органического синтеза. Реактив Гриньяра.
Ди- и полигалогенпроизводные. Реакции гидролиза и отщепления.
9.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕВОДОРОДОВ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Оксисоединения, их классификация (насыщенные, ненасыщенные и ароматические спирты, фенолы и
нафтолы; многоатомные спирты).
Одноатомные спирты. Номенклатура. Физические свойства. Методы введения ОН-группы в
органическое соединение. Ассоциация. Химические свойства спиртов. Свойства спиртов. Спирты как слабые
ОН-кислоты. Спирты как основания Льюиса. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген (под
действием галогеноводородов, галогенидов фосфора, хлористого тионила). Механизм и стереохимия
замещения, перегруппировки с гидридным перемещением. Реагенты регио- и стереоспецифического замещения
(комплексы трифенилфосфина с галогенами). Дегидратация спиртов. Ретропинаколиновая перегруппировка.
Окисление первичных спиртов до альдегддов и карбоновых кислот, вторичных спиртов - до кетонов.
Реагенты окисления на основе хромового ангидрида.
Методы получения: из алкенов, карбонильных соединений, галогеналканов, сложных эфиров.
Двухатомные спирты. Номенклатура. Физические свойства. Методы синтеза. Свойства. Окислительное
расщепление 1,2-диолов (йодная кислота, тетраацетат свинца). Пинаколиновая перегруппировка.
Фенолы. Номенклатура. Физические свойства. Методы получения: щелочное плавление
аренсульфонатов, замещение галогена на гидроксил, гидролиз солей арендиазония. Кумольный метод
получения фенола в промышленности. Свойства. Фенолы как ОН-киолоты, влияние заместителей на кислотность фенолов. Амбидентный характер фенолят-ионов. С– и О-алкилирование фенолятов. Реакции
электрофильного замещения в ароматической ядре фенолов и нафтолов: галогенирование, сульфирование,
нитрование, нитрозирование, алкилирование. Карбоксилирование фенолятов щелочных металлов. Конденсация
фенолов с карбонильными соединениями (фенол-формальдегидные смолы). Окисление фенолов.
Простые эфиры спиртов и фенолов. Номенклатура. Физические свойства. Методы получения: реакция
Вильямсона, алкоксимеркурирование алкенов, межмолекулярная дегидратация спиртов. Свойства простых
эфиров: образование оксониевых солей, расщепление кислотами. Гидропероксиды. Краун-эфиры. Получение и
применение в синтетической практике. Циклические простые эфиры. Окись этилена. Тетрагидрофуран,
диоксан, диэтиловый эфир.
.
10. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
КАРБОНИЛСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Классификация карбонильных соединений.
Альдегиды и кетоны. Предельные альдегиды и кетоны. Изомерия. Номенклатура. Физические свойства.
Связь с другими классами соединений. Строение карбонильной группы.
Методы получения из спиртов, производных карбоновых кислот, алкенов (озонолиз), алкинов
(гидроборирование), на основе металлоорганических соединений. Ацилирование и формилировение аренов.
5
Промышленное получение формальдегида, ацетальдегида (Вакер-процесс) и высших альдегидов
(гидроформилирование).
Строение карбонильной группы, ее полярность и поляризуемость. Сравнение свойств двойной углеродуглеродной и углерод-кислородной связей. Общие представления о механизме нуклеофильного присоединения
по карбонильной группе альдегидов и кетонов. Кислотный и основной катализ. Присоединение воды, спиртов,
меркаптанов, магний органических соединений. Реакции с аммиаком, аминами, гидроксиламином, гидразином
и его производными. 1,3-Дитианы и использование их в органическом синтезе.
Получение бисульфитных производных и циангидринов. Бензоиновая конденсация. Взаимодействие
альдегидов и кетонов с азотистыми основаниями. Получение аминов и енаминов. Оксимы, гидразоны,
фенилгидразоны. Перегруппировка Бекмана. Реакции с металлоорганическими соединениями. Синтез спиртов,
побочные реакции в этом синтезе.
Кето-енольная таутомерия. Енолизация альдегидов и кетонов в реакциях галогенирования, изотопного
обмена водорода и рацемизации оптически активных кетонов. Кислотный и основной катализ этих реакций.
Альдольно-кротоновая конденсация альдегидов и кетонов в кислой и основной среде, механизм реакции.
Биохимическое значение реакции конденсации.
Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов, реагенты восстановления, восстановление С=О-группы
до СН2-груплы. Окисление альдегидов, реагенты окисления. Аутоокисление альдегидов. Окисление кетонов
перкислотами по Байеру–Виллигеру. Диспропорционирование альдегидов по Канниццаро. Реакция
углеводородных радикалов альдегидов и кетонов (галогенирование и галоформная реакция).
β–Дикетоны. Кето-енольная таутомерия 1,3-дикетонов. Влияние структурных факторов и природы
растворителя на положение кето-енольного равновесия и зависимость его от соотношения С-Н- и O-Hкислотности кетона и енола. Двойственная реакционная способность енолят-ионов в реакциях их
алкилирования. Влияние природы катиона, среды и алкилирующего агента на направление (С– или О–)
алкилирования. Ацилирование енолят-иона. Алкилирование и ацилирование енаминов. Интерпретация в рамках
принципа ЖКО.
11. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Органические соединения азота. Классификация.
Нитросоединения. Номенклатура. Физические свойства. Реакция восстановления (Зинин) и ее значение
в ароматическом ряду. Промежуточные продукты восстановления. Синтетическое значение.
Амины. Номенклатура. Физические свойства. Классификация аминов. Методы получения:
алкилирование аммиака и аминов (Гофман), фталимида калия (Габриэль), восстановление азотсодержащих
производных карбонильных соединений и карбоновых кислот, нитросоединений.
Амины как основания. Сравнение основных свойств алифатических и ароматических аминов. Влияние на
основность аминов заместителей в ароматическом ядре. Четвертичные аммониевые основания и их соли.
Сульфамидные препараты. Взаимодействие первичных, вторичных и третичных алифатических и
ароматических аминов с азотистой кислотой. Окисление и галогенирование аминов. Реакции электрофильного
замещения в бензольном ядре ароматических аминов. Ацилирование аминов. Защита аминогруппы.
Ароматические диазосоединения. Номенклатура. Физические свойства. Образование, строение,
свойства. Диазониевый катион, причины его особой устойчивости и электрофильный характер. Азосочетание
как реакции электрофильного замещения. Реакции диазосоединений без выделения азота: восстановление до
арилгидризинов, азосочетание. Азо- и диазосоставляющие условия сочетания с аминами и фонолами.
Азокрасители – представители класса органических красителей. Цвет и строение органических соединений
12. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
МОНОКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ.
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Монокарбоновые кислоты. Предельные, ароматические и циклоалканкарбоновые кислоты. Изомерия.
Номенклатура. Строение карбоксильной группы. Физико-химические свойства кислот: ассоциация,
диссоциация, влияние заместителей на кислотность. Методы синтеза. Реакции карбоксильной группы:
образование солей; получение функциональных производных. Декарбоксилирование карбоновых кислот.
Реакции и радикалы кислоты (галогенирование).
Функциональные производные карбоновых кислот. Сложные эфиры, галогенангидриды, ангидриды,
амиды, нитрилы. Их номенклатура. Методы синтеза. Их взаимные переходы. Относительная реакционная
способность их в реакциях присоединения нуклеофильных агентов по карбонильной группе. Общие
представления о механизме присоединения-отщепления. Некоторые общие реакции (реакции нуклеофильного
замещения): реакция гидролиза (механизм в кислых и щелочных условиях на примере сложных эфиров),
реакция со спиртами и фенолами, с аммиаком и амидами, с реактивами Гриньяра, реакции конденсации.
6
Методы синтеза: окисление первичных спиртов и альдегидов, алкенов, алкинов и алкилбензолов.
Гидролиз нитрилов и других производных карбоновых кислот, синтез на основе металлоорганических соединений; карбонилирование олефинов по Реппе. Промышленное получение муравьиной и уксусной кислот.
Сложные эфиры. Метода получения: этерификапия карбоновых кислот (механизм), ацилирование
спиртов и их алкоголятов ацилгалогенидами, ацилирование карбоксилат-анионов, реакция кислот с
диазометаном, алкоголиз нитрилов. Методы синтеза циклических сложных -эфиров – лактонов. Реакции
сложных эфиров: гидролиз (механизмы кислотного и основного катализа), аммонолиз, переэтерификация,
восстановление до спиртов и альдегидов комплексными гидридами металлов; сложноэфирная конденсация.
Галогенангидриды. Получение с помощью галогенидов фосфора, тионилхлорида, оксалилхлорида,
фосгена. Свойства: взаимодействие с нуклеофильными реагентами (вода, спирты, аммиак, амины, гидразин,
металлоорганические соединения). Восстановление до альдегидов.
Ангидриды. Методы получения: дегидратация кислот с помощью Р2О5.
Амиды. Методы получения: ацилирование аммиака и аминов, пиролиз карбоксилатов аммония, гидролиз
нитрилов. Синтез циклических амидов – лактамов. Свойства: гидролиз, восстановление до аминов.
Нитрилы. Методы получения: дегидратация амидов кислот (с помощью P2O5, SOCl2, POCl3),
алкилирование. Свойства: гидролиз, аммонолиз, восстановление комплексными гидридами металлов до аминов
и альдегидов.
Соли. Пиролитическая котонизация, электролиз (Кольбе). Декарбоксилирование карбоновых кислот.
Природные сложные эфиры: эфирные масла, воска, липиды. Жиры (состав, гидрогенизация, омыление
жиров, мыла). Фосфатиды (кефалин и лецитин).
13. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ОКСИКИСЛОТ.
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Оксикислоты. Классификация по числу HО– и HООC-групп и по относительному положению этих
групп. Методы синтеза оксикислот. Дегидратация α–,β–, γ–оксикислот. Лактиды, лактоны. Стереоизомерия
винных кислот. Антиподы, диастереомеры, мезоформа. Разделение рацематов на оптические антиподы.
Основные представители: гликолевая, молочные, яблочная, винные и лимонная кислоты. Оксикислоты
ароматического ряда. Салициловая кислота, ее производные (аспирин, салол).
Сложноэфирная конденсация и ее механизм. Кето-енольная таутомерия ацетоуксусного эфира. Реакции
кетонной и енольной форм. Натрийацетоуксусный эфир, синтезы на его основе. Кетонное и кислотное
расщепление.
Глиоксалевая, пировиноградная, щавелевоуксусная кислоты, их биохимическое значение.
14. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
АЛЬДЕГИДО- И КЕТОСПИРТОВ. УГЛЕВОДЫ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Альдегидо- и кетоноспирты. Углеводы. Определение. Классификация: моносахариды (монозы),
олигосахариды и полисахариды. Биохимическая значимость этого класса соединений.
Моносахариды. Классификация: тетрозы, пентозы, гексозы, альдозы и кетозы. Стереоизомерия моноз,
вывод стереоизомерных формул. Доказательство строения моноз. Циклические формулы Колли-Толленса
(пиранозные и фуранозные формы моноз) и перспективные формулы Хеуорса. Конформационные изомеры.
Метод доказательства величины окисного цикла. Химические свойства моноз. Реакции гидроксильных групп
моноз: алкилирование, ацетилирование, образование сахаратов. Гликозиды и особые свойства гликозидного
гидроксила. Реакции на карбонильную группу: образование оксимов, озазонов. Эпимеры и эпимеризация.
Методы удлинения и укорочения цепи моноз. Реакции окисления и восстановления. Методы доказательства
конфигурации.
Дисахариды. Восстанавливающие и невосстанавливающие. Мальтоза, целлобиоза, сахароза и лактоза.
Их строение и методы установления строения.
Полисахариды. Их нахождение в природе и значение. Крахмал. Клетчатка. Древесина. Гидролиз
клетчатки. Алкалицеллюлоза. Простые и сложные эфиры целлюлозы.
15. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
АМИНОКИСЛОТ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Аминокислоты. Изомерия. Аминокислоты. Особая роль α–аминокислот, их распространение в природе.
Стереоизомерия. Биосинтез кислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Важнейшие химические
свойства. Кислотно-основные свойства (изоэлектрическая точка). Три группы реакций аминокислот: реакции,
свойственные карбоновым кислотам (образование солей с основаниями, образование сложных эфиров,
галогенангидридов); реакции, свойственные аминам (образование солей с кислотами, ацилирование,
алкилирование); реакции с участием амино- и карбоксильной группы. Образование дипептидов,
7
дикетопиперазинов и лактамов. Отдельные представители моноаминокарбоновых кислот: глицин, аланин, валин
и лейцин. Моноаминодикарбоновые кислоты: аспарагиновая, глутаминовая. Диаминодикарбоновые кислоты:
орнитин, лизин. Оксимеркаптоаминокислоты: серин, цистин, цистеин. Ароматические аминокилоты.
Пептиды и белки. Пептидная (вторичная амидная) связь. Общие представления о составе и строении
нуклеиновых кислот.
16. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИХ СИНТЕЗА
Общее понятие о гетероциклах. Классификация гетероциклов. Ароматические и гетероциклические
системы. Роль гетероциклов в природе и различных областях производства.
Пятичленные гетероциклы. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом: фуран, пиррол, тиофен.
Синтез из 1,4-дикарбонильных соединений (Пааль–Кнорр), взаимные переходы (реакция Юрьева). Реакции
электрофильного замещения в пятичленных ароматических гетероциклах и их отличие от реакций в ряду
бензола: нитрование, сульфирование, галогенирование, формилирование, ацилирование, меркурирование.
Ориентация электрофильного замещения и ее объяснение. Реакции присоединения. Пиррол как NH-кислота.
Пирролкалий и пирролмагнийгалогениды, их реакции с электрофильными реагентами. Пиррол как структурная
единица порфирина. Биологически-активные производные пиррола: гемоглобин, хлорофил, витамин В12.
Конденсированные пятичленные гетероциклы: бензофуран, индол, бензотиофен. Природные продукты:
триптофан, серотонин и индольные алкалоиды.
Пятичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами. Пирозол, имидазол, их основность и
кислотность. Строение солей. Таутомерия. Пятичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами.
Шестичленные гетероциклы. Шестичленные азотсодержащие гетероциклы. Пиридин, его
ароматический характер, основные свойства и реакции электрофильного и нуклеофильного замещения.
Таутомерия 2- и 4-оксипиридинов. Физиологически активные вещества, родственные пиридину. Пиридиновый
и пиперидиновый циклы в алкалоидах. Пиридиновые нуклеотиды – важные коферменты.
Шестичленные кислородсодержащие гетероциклы: пираны, пироны, кумарин и хромон. Понятие о
пигментах цветов (антоцианах).
Гетероциклы с несколькими гетероатомами. Производные ряда пиримидина (урацил, тимин, цитозин)
и пурина (аденин, гуанин). Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты. Понятие об их строении.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Грандберг И.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1980. 356 с.
Тюкавкина Н.А. Органическая химия. М: Медицина, 1998. 496 с.
Артеменко А.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1998. 544 с.
Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия. М.: Химия, 1980. 463 с.
Терней А. Современная органическая химия - В 2-х томах. М: Мир, 1981.
Гудкова А.С. От простого к сложному. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 320 с.
Методические разработки кафедры органической химии АГУ.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УГЛУБЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. М.: Мир, 1974. 1132 с.
Робертc Дж., Касерио М. Основы органической химии. М.: Мир, 1978. т. 1, 2.
Дж.Марч Органическая химия. В 4-х т. М.: Мир, 1985.
Нейланд О.Я. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1990. 750 с.
Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии: В 2-х кн. М.: Химия, 1981.
Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х.. Органическая химия. М.: Химия, 1979. 831 с.
Козицина Л.А., Куплетская Н.Б., Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической
химии. М.: Химия, 1971.
Шабаров Ю.С., Органическая химия. В 2-х т. М.: Химия, 1994.
Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии: В 2-х кн. М.: Химия, 1974.
Вацуро И.В., Мищенко Г.Л. Именные реакции в органической химии. М.: Химия, 1976. 528 с.
Сайкс П. Механизмы реакции в органической химии. М.: Химия, 1991. 447 с.
Потапов В.М. Стереохимия. М.: Химия, 1978. 695 с.
Справочник химика. В 6-ти томах. Л.: Химия, 1968.
Химическая энциклопедия. В 5-ти томах. М.: Советская энциклопедия – Большая Российская
энциклопедия, 1988-1998.
Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.