М2.В.ДВ.3. Стереохимия (новое окно)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Стереохимия
Направление подготовки_020100.68__Химия__
Наименование магистерской программы
Химия элементоорганических оединений
Квалификация (степень) выпускника Магистр
Форма подготовки очная
Школа естественных наук ДВФУ
кафедра органической химии
курс ___I____ семестр ____1____
лекции _18__ (час.)
практические занятия____час.
семинарские занятия________час.
лабораторные работы___54____час.
всего часов аудиторной нагрузки__72__ (час.)
самостоятельная работа __72__ (час.)
реферативные работы не предусмотрены
контрольные работы не предусмотрены
зачет ______семестр
экзамен__1__семестр
Рабочая программа дисциплины составлена в соответствии с требованиями федерального
государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по
направлению подготовки 020100 Химия (квалификация (степень) магистр) (приказ № 547 от 20
мая 2010 г. Министерства образования и науки Российской Федерации
Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры_ органической химии «27»
сентября 2012 г., протокол № 652 (1/13).
Заведующая кафедрой: Т. И. Акимова
Составитель: к.х.н., доцент кафедры органической химии ШЕН Андин А. Н.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 2из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
2
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 3из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
АННОТАЦИЯ
Курс «Стереохимия» разработан для студентов направления
-
020100.68 - Химия.
Дисциплина «Стереохимия» (М2.В.ДВ.3) – относится к части «Дисциплины
по выбору» цикла «Профильные дисциплины».
Курсу «Стереохимия» предшествуют необходимые для его понимания
курсы: «Физика», «Квантовая химия и квантовая механика», «Физическая
химия»,«Органическая
химия»,
«Неорганическая
химия»,
«Кристаллохимия».
Знания, полученные в курсе «Стереохимия»,
используются при
изучении дисциплин – «Актуальные задачи современной химии», «Физикохимические методы исследования элементоорганических соединений»,
«Философские проблемы химии».
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Стереохимия сложных органических
молекул» являются расширение и углубление знаний об основах
пространственного строения молекул, методах его экспериментального и
теоретического изучения, взаимосвязи пространственного строения молекул
и свойств химических веществ, формирование химического мышления.
Задачи освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:
1.
предсказать
виды
стереоизомерии,
изобразить
и
назвать
стереоизомеры;
2. определить симметрию молекулы;
3. изобразить конформации сложных органических молекул и сравнить
их по энергии;
4.
предсказать
стереохимический
химических реакций.
3
результат
некоторых
типов
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 4из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины «Стереохимия».
Результаты
освоения
приобретаемыми
ООП
выпускником
магистратуры
компетенциями,
т.е.
определяются
его
способностью
применять знания, умения и личностные качества в соответствии с задачами
профессиональной деятельности.
В результате освоения указанной программы магистр должен обладать
следующими общекультурными компетенциями (ОК):
пониманием
философских
концепций
естествознания,
роли
естественных наук (химии в том числе) в выработке научного мировоззрения
(ОК-4);
владением
современными
компьютерными
технологиями,
применяемыми при обработке результатов научных экспериментов и сборе,
обработке,
хранении
и
передачи
информации
при
проведении
самостоятельных научных исследований (ОК-5).
Магистр
должен
обладать
следующими
профессиональными
компетенциями (ПК):
в научно-исследовательской деятельности:
владением теорией и навыками практической работы в избранной
области химии (в соответствии с темой магистерской диссертации) (ПК-3);
умением
анализировать
научную
литературу
с
целью
выбора
направления исследования по предлагаемой научным руководителем теме и
самостоятельно составлять план исследования (ПК-4);
способностью
анализировать
полученные
результаты,
необходимые выводы и формулировать предложения (ПК-5);
4
делать
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 5из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
владением основами делового общения, иметь навыки межличностных
отношений и способен работать в научном коллективе (ПК-11).
I.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КУРСА
МОДУЛЬ 1. Статическая стереохимия.-4 часа.
Раздел I.
Стереохимическая номенклатура сложных молекул.
Определение молекулярной симметрии методом ЯМР. (2 час).
Тема
1.
Стереохимическая
номенклатура
сложных
молекул.
Геометрические, оптические и топологические изомеры (1 час).
Тема 2. Определение молекулярной симметрии методом ЯМР.
(1
час).
Раздел II.
Методы определения относительной и абсолютной
конфигурации молекул. (2 час).
Тема 1. Методы определения относительной конфигурации молекул.
(1 час).
Тема 2. Методы определения абсолютной конфигурации молекул. (1
час).
МОДУЛЬ 2. Конформационный анализ.- 10 часов.
Раздел I. Методы конформационного анализа. Конформационный
анализ ациклических молекул. (2 час).
Тема 1. Методы конформационного анализа. (1 час).
Тема 2.
Конформационный анализ ациклических молекул разного
типа. (1 час).
Раздел II. Инверсия атомов и циклов. Конформационный анализ
карбо- и гетероциклов. (2 час).
5
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 6из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
Тема 1. Инверсия атомов (на примере N(III) и P (V)) и циклов.
(1
час).
Тема 2. Конформационный анализ карбо- и гетероциклов. (1 час).
Раздел III.
Конформационный анализ конденсированных и
мостиковых систем. (2 час).
Тема 1. Конформационный анализ конденсированных систем. (1 час).
Тема 2. Конформационный анализ мостиковых систем. (1 час).
Раздел IV.
Конформационный анализ сложных природных
соединений (углеводы, алкалоиды). (2 час).
Тема 1. Конформационный анализ углеводов. Аномерный эффект. (1
час).
Тема 2. Конформационный анализ моно-, полициклических и
мостиковых алкалоидов. (1 час).
Раздел V. Конформационный анализ белков. (2 час).
Тема 1. Первичная, вторичная и третичная структуры белков. Типы
вторичной структуры: α-спираль, β-складчатая структура. (1 час).
Тема 2. Влияние внутренних и внешних факторов на формирование
третичной структуры. (1 час).
МОДУЛЬ 3. Стереохимия реакций.-4 часа.
Раздел I. Стереохимия основных типов реакций (замещение,
присоединение, элиминирование). (2 час).
Тема 1. Стереохимия реакций электрофильного и нуклеофильного
присоединения (1 час).
Тема
2.
Стереохимия
реакций
нуклеофильного
замещения
элиминирования (1 час).
Раздел II. Стереохимия перегруппировок. (2 час).
Тема 1. Стереохимия анионотропных перегруппировок. (1 час).
6
и
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 7из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
Тема
2.
Стереохимия
сигматропных
перегруппировок
и
согласованных реакций. (1 час).
II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Лабораторные работы (54 часа)
Занятие1. Хиральность, энантиомерия, диастереомерия. (10 час).
Занятие2. Стереохимическая номенклатура. (10 час).
Занятие3. Определение относительной и абсолютной конфигурации
диастереомеров. (12 час).
Занятие4. Стереохимия
полициклических,
гетероциклических
и
мостиковых молекул. (12 час).
Занятие5. Стереохимия
простых
реакций
и
сигматропных
перегруппировок. (10 час).
III.
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Вопросы для подготовки к экзамену
1.
Один из диастереомеров 2-фенил-1,3-диоксан-5-ола содержит в
ИК-спектре полосу поглощения при 3593 см-1, второй имеет полосы
поглощения
при
3633
и
3601
см-1.
Припишите
этим
изомерам
равен
1,27
нижеприведенные формулы.
OH
O
Ph
2.
OH
O
Дипольный
O
Ph
момент
O
мезо-дихлорстильбена
рацемического – 0,75 Д. Объясните этот факт.
7
Д,
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 8из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
3.
Объясните, почему для циклогександиола-1,3 преобладает ди-
аксиальная конформация.
4.
Изобразите все стереоизомеры пергидроакридина. Определите,
какие из них хиральны, а какие способны к согласованной инверсии.
5.
Сколько конформеров у 1,2-диметилпиперидина ? Изобразите их.
6.
Изобразите возможные конформации: а) сахарозы;
б)
алкалоидов кониина и резерпина; в) холестерина.
7.
На
примере
проанализируйте
ее
известной
возможные
несложной
белковой
конформации,
молекулы
обсудите
типы
взаимодействий, стабилизирующих вторичную и третичную структуры.
8.
Смесь эритро- и трео-форм 1,2-дифенил-1-дейтеро-2-бромэтана
при обработке этилатом натрия образует два непредельных соединения.
Определите, из какой формы бромида образовался дейтерированный алкен.
9.
Будет
ли
оптически
активным
продукт
пинаколиновой
перегруппировки эритро-изомера следующего соединения ?
Et
Et
C C H OCH -p
6 4
3
OH
Ph C
OH
10.
Предложите химический способ определения конфигурации
диастереомерных дигидробензоинов.
11.
Различаются ли спектральные характеристики цис- и транс-
стильбена ?
12.
Укажите различия в спектрах ПМР диметиловых эфиров
фумаровой и малеиновой кислот.
8
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 9из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
13.
Предложите метод определения относительной конфигурации
для изомеров 2,6-диоксициклогексанонов.
14.
Определите конфигурацию (+)-аспарагиновой кислоты, зная, что
эта кислота в смеси с R-(+)-яблочной кислотой дает диаграмму плавкости по
типу истинного рацемата.
15.
Приведите примеры конформеров, возникающих без вращения
вокруг простых связей.
16.
Как влияет агрегатное состояние вещества на конформационную
подвижность и на конформационное равновесие его молекул ?
17.
Изобразите и назовите все конформеры пропана, метанола,
этиламина, 2,3-диметилбутана.
18.
21. Изобразите и назовите наиболее выгодные конформеры для
следующих молекул: а) этиленхлоргидрин; б) 2-фторэтанол; в) янтарная
кислота; г) моноаминоэтанол; д) дигидробензоин.
19.
Для дихлорэтана экспериментально было найдено значение
дипольного момента 0,75 Д. Зная, что дипольный момент связи С–Сl равен
1,7 Д, вычислите содержание преобладающих конформеров в процентах.
20.
Нарисуйте кривую изменения потенциальной энергии
для
конформационных переходов в бутане и циклогексане.
21.
Используя табличные значения конформационных энергий
заместителей, рассчитайте наиболее выгодную конформацию для цис- и
транс-изомеров следующих соединений:
9
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 10из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
OH
OCH3
F
CH3
C2H5
Cl
22.
Почему транс-2,5-ди-трет-бутилциклогександиол-1,4 существует
в основном в твист-конформации ? Изобразите эту конформацию и
соответствующую ей кресловидную.
23.
Вычислите разницу в энергиях двух основных конформеров 1(r)-
бром-2(c)-метил-4(t)- метоксициклогексана.
24.
Почему цис- и транс-декалины обладают разной внутренней
энергией ? Оцените эту разность.
25.
Определите число стереоизомеров для следующих соединений.
OH
OH
OH
10
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 11из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература:
1. Илиел, Э. Основы органической стереохимии. / Э.Илиел, С. Вайлен,
М.Дойл. – Москва: Бином, 2007. – 703 с.
2.
Илиел, Э. Основы стереохимии. /под. Редакцией В.М.Потапова –
Москва: Бином, 2005. – 119 с.
3. Реутов О. А. Органическая химия: в 4 ч. Ч. 2 [Электронный ресурс] /
О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин. — 4-е изд. (эл.). — М. : БИНОМ.
Лаборатория
знаний,
2012.
—
623
с.
http://znanium.com/bookread.php?book=362661
Дополнительная литература:
1. Караулов,Е.С. Стереохимия. Методическое пособие./ Е.С. Караулов.
– Владивосток: Издательство Дальневосточного ун-та, 2001. – 80с.
2. Потапов, В.М. Стереохимия / В.М.Потапов. - Москва: Химия, 1988.460 с.
3. Ногради, М. Стереохимия ./ М.Ногради. – Москва: Мир, 1984. –
390с.
Интернет-ресурсы
1. Кривдин Л.Б. Стереохимия хиральных молекул // Соросовский
образовательный
журнал,
2001,
http://window.edu.ru/resource/522/21522
11
№10,
с.
38-45.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего профессионального образования
Разработчик:
Идентификационный номер:
Контрольный
экземпляр
Лист 12из12
Андин А.Н.
УМКД.19(109)-020100.68находится на кафедре органической
М2.В.ДВ.3 - 2012
химии
2. Теоретическая стереохимия: Глава из книги "Органическая химия.
Углубленный курс" Автор/создатель: Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П.
Химический
факультет
МГУ
им.
М.В.
Ломоносова.
http://www.chem.msu.su/rus/teaching/butin/
3.Зык, Н.В. Основы стереохимии / Н.В. Зык, Е.К. Белоглазкина, В.Н.
Тиханушкина. – Москва, 1998.
http://www.chem.msu.su/rus/teaching/stereo/
12