6М0060600 Химия рус

ПРОГРАММА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К СДАЧЕ ВСТУПИТЕЛЬНОГО
ЭКЗАМЕНА В МАГИСТРАТУРУ
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
«6M060600 – ХИМИЯ»
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цели и задачи вступительного экзамена по специальности
Цели и задачи вступительных экзаменов в магистратуру по специальности
6M060600 – Химия
Целью вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6M060600 –
Химия является оценка уровня знаний.
Основная задача вступительного экзамена в магистратуру по специальности
6M060600 – Химия заключается в выявлении и определении у претендентов уровня знаний
для последующего успешного обучения в магистратуре; способности к системному
восприятию знаний в области химических наук, необходимых для решения теоретических
и практических задач при выполнении магистерских диссертаций.
Форма вступительного экзамена – письменный экзамен. Экзаменующиеся
записывают свои ответы на вопросы экзаменационного билета на листах ответов,
которые проверяется экзаменационной комиссией в зашифрованном виде.
2. Требования к уровню подготовки лиц, поступающих в магистратуру
Предшествующий уровень подготовки:
бакалавриат– 050606-Химия, 050721-Химическая технология неорганических
веществ, 050720-Химическая технология органических веществ, 050112-Химия, 543930Нефтехимия;
высшее специальное образование - 390240-Химическая технология неорганических
веществ, 390140-Химическая технология органических веществ и материалов, 390640Химическая технология нефти, газа и угля, 390840-Химическая технология производства
и переработки полимеров, 390540-Химическая технология взрывчатых веществ и
пиротехнических средств, 090640-Химическая, криминалистическая и экологическая
экспертиза, 390011-Основные процессы химических производств и химическая
кибернетика, 390340-Химическая электротехнология и плазмохимия
4. Перечень экзаменационных тем
Программа предназначена для подготовки к сдаче вступительного экзамена по
специальности. Формулировка вопросов в экзаменационных билетах может отличаться
от тем, указанных в программе.
Дисциплина «НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
Атомно-молекулярное учение
Основные понятия и стехиометрические законы химии. Эквивалент, фактор
эквивалентности, молярная масса эквивалента. Закон эквивалентов. Методы
определения атомных и молекулярных масс. Химические расчеты.
Строение атома
Эксперименты, подтверждающие сложность строения атома. Радиоактивность
и закон радиоактивного распада. Изотопы. Ядерные реакции. Атомные спектры.
Эксперименты Э. Резерфорда. Теория строения атома по Н. Бору. Основные идеи
квантовой теории. Квантовые числа. Принципы заполнения атомных орбиталей у
многоэлектронных атомов: Принцип минимума энергии, Принцип Паули, Правила Хунда.
Правила Клечковского.
Периодический закон и периодическая система
Периодический закон. Электронная структура атомов и периодическая система
элементов Д. И. Менделеева. Периодически изменяющиеся и периодически не
изменяющиеся свойства атомов и ионов. Формы периодической системы элементов.
Комплексные соединения
Важнейшие понятия координационной теории. Основные типы и номенклатура
комплексных соединений. Пространственное строение и изомерия комплексных
соединений. Природа химической связи в комплексных соединениях. Теория валентных
связей. Теория кристаллического поля. Расщепление d-орбиталей в тетраэдрическом и
октаэдрическом полях. Энергия стабилизации. Спектрохимический ряд. Взаимное влияние
лигандов. Правило Чугаева.
Водород
Водород, способы получения, физические и химические свойства, применение.
Водородная технология. Вода. Кругооборот воды в природе. Пероксид водорода, способы
получения, физические и химические свойства, применение.
Элементы 17 группы. (Галогены)
Общая характеристика галогенов. Распространение в природе, получение,
физические и химические свойства. Соединение галогенов с водородом. Соляная кислота и
ее соли. Кислородсодержащие соединения галогенов. Оксиды, кислоты и соли
кислородных кислот галогенов. Применение галогенов и их соединений.
Элементы 16 группы
Общая характеристика элементов 16 группы. Кислород, его получение, физические
и химические свойства, применение. Озон, его физические и химические свойства,
получение и применение. Сера, способы его получения, физические и химические свойства,
применение. Сероводород, его получение, физические и химические свойства, применение.
Важнейшие сульфиды, их получения, физические и химические свойства, применение.
Оксид серы (IV), сернистая кислота и сульфиты. Оксид серы (VI), серная кислота и
сульфаты. Олеум. Важнейшие сульфаты и их применение. Тиосерная кислота и
тиосульфаты. Химические свойства тиосульфата натрия. Соединения серы с
галогенами.
Элементы 15 группы
Общая характеристика элементов 15 группы. Азот, способы его получения,
физические и химические свойства, применение. Аммиак, способы его получения,
физические и химические свойства, применение. Соли аммония. Гидразин, гидроксиламин
и азидоводород. Оксиды азота. Азотистая кислота и ее соли. Азотный ангидрид.
Азотная кислота, ее получение, физические и химические свойства, применение.
Важнейшие нитраты. Промышленное получение азотной кислоты. Азотные удобрения.
Экологические проблемы азотной промышленности. Фосфор, способы его получения,
физические и химические свойства, применение. Оксиды фосфора. Кислородсодержащие
кислоты фосфора и их соли. Фосфорные удобрения. Экологические аспекты фосфорной
промышленности.
Элементы I4 группы
Общая характеристика элементов 14 группы. Аллотропия, физические и
химические свойства, применение углерода. Кислородные соединения углерода. Оксид
углерода (II). Карбонилы металлов. Оксид углерода (IV), физические и химические
свойства, применение. Угольная кислота и ее соли. Временная жесткость воды и
методы ее устранения. Важнейшие другие соединения углерода, получение, физические и
химические свойства, применение. Кремний, способы его получения, физические и
химические свойства, применение. Роль кремния в построении земной коры. Кремневые
кислоты и силикаты. Искусственные силикаты (стекла, ситаллы, цементы, бетоны и
др.).
Элементы 13 группы
Общая характеристика элементов 13 группы. Алюминий, способы его получения,
физические и химические свойства, применение. Важнейшие соединения алюминия, их
получения, физические и химические свойства, применение. Технология получения
алюминия электролитическим способом.
Элементы 1 группы
Общая характеристика элементов 1 группы, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Важнейшие соединения щелочных металлов, способы
их получения, физические и химические свойства, применение.
Элементы II группы
Общая характеристика элементов II группы. Бериллий, магний и щелочноземельные
металлы, способы их их получения, физические и химические свойства, применения.
Важнейшие соединения элементов II группы, способы их получения, физические и
химические свойства, применение.
Постоянная жесткость воды и методы ее
устранения.
d-элементы
Общая характеристика d-элементов. Общая характеристика металлов.
Классификация металлов по их физическим и химическим свойствам. Методы получения
металлов. Важнейшие отрасли металлургии. Сплавы металлов и их применение.
Простейшие диаграммы состояния. Химические свойства металлов. Коррозия металлов
и методы борьбы с ней.
Элементы 3-5 групп
Общая характеристика элементов 3-5 групп, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Важнейшие соединения 3-5 групп, способы их
получения, физические и химические свойства, применение.
Элементы 6 группы
Общая характеристика элементов 6 группы, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Важнейшие соединения элементов 6 группы, способы
их получения, физические и химические свойства, применение.
Элементы 7 группы
Общая характеристика элементов 7 группы, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Важнейшие соединения элементов 6 группы, способы
их получения, физические и химические свойства, применение.
Элементы 8-10 групп
Общая характеристика элементов 8-10 групп, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Железо, его получение, физические и химические
свойства, применение. Доменный процесс. Сплавы железа. Чугун и сталь. Бездоменные
способы получения железа. Общая характеристика кобальта, никеля и платиновых
металлов, их получение, физические и химические свойства, применение. Важнейшие
соединения кобальта, никеля и платиновых металлов, их получение, физические и
химические свойства, применение.
Элементы 11 группы
Общая характеристика элементов 11 группы, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Важнейшие соединения элементов 11 группы, способы
их получения, физические и химические свойства, применение.
Элементы 12 группы
Общая характеристика элементов 21 группы, способы их получения, физические и
химические свойства, применение. Важнейшие соединения элементов 12 группы, способы
их получения, физические и химические свойства, применение.
Семейства радиоактивных элементов
Радиоактивные элементы (лантаноиды и актиноиды), способы их получения,
физические и химические свойства, применение.
Заключение
Периодический закон как основа систематики химических элементов и их
соединений.
Список рекомендуемой литературы
Основная:
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высш.шк., 2001.- 743с.
2. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.- М.: Высш.шк., 2006.- 527 с.
3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия.– М.: Химия, 2000.-592
с.
4. Зубович И.А. Неорганическая химия.- М.:Высш. шк., 1989.- 432 с.
5. Глинка Н.Л. Общая химия. /Под ред. А.И.Ермакова.- М.: Интегралл-Пресс, 2004.-728с.
(Переработанное издание, содержащее новую главу по прикладной химии).
Дополнительная
6. Неорганическая химия/ Под ред. Ю.Д. Третьякова. В 3-х томах. –М.: Академия, 2004.т.1. 240 с.; т.2. 368 с.; т.3.
7. Дей К., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия.- М.: Химия, 1976.- 568 с.
8. Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. Часть 1. -М.: Изд-во МГУ,
1991.-480 с.
9. Спицин В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. Часть 2. М.: Изд-во МГУ,
1994.- 624 с.
10. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия.-СПб: Химия, 1997.- 624 с.
11. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия.-М.: Высш.шк, 1994.-608 с.
12. Шрайвер Дж., Эткинс Дж. Неорганическая химия. В 2-х томах. М.: Мир, 2004.
13. Штраус С. Решебник к учебнику «Неорганическая химия» Д.Шрайвера, П.Эткинса.М.: Мир, 2004.- 271 с.
14. Хьюи Дж. Неорганическая химия.-М.: Химия, 1987.-696 с.
15. Гринвуд Н., Эрншо. Химия элементов. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008.- т.1.
607 с., т.2. 670 с.
16. Коттон Ф, Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия.- М.: Мир, 1969.Часть 1, 224 с.; часть 2, 494 с.; часть 3., 592 с.
17. Коттон Ф, Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии.- М.: Мир, 1979.- 678 с.
18. Кемпбелл Дж. Современная общая химия.- М.: Мир,1975. т.1. 550 с.; т.2 480с.; т.3.
448с.
19. Анорганикум / Под ред. Л.Кольдица.- М.: Мир, 1984.т.1.672 с.; т.2.632 с.
20. Химия и периодическая таблица / Под ред. К.Сайто.- М.: Мир, 1982.-320 с.
21. Джонсон Д. Термодинамические аспекты неорганической химии.- М.: Мир, 1985.328с.
22. Костромина Н.А., Кумок В.Н., Скорик Н.А. Химия координационных соединений - М.,
1990.
23. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.А., Цветков А.А. Основы номенклатуры
неорганических веществ. - М.: Химия, 1983.-112с.
24. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.А. Реакции неорганических веществ:
справочник.- М.: Дрофа, 2007.- 637 с.
25. Эмсли Дж. Элементы (Справочник).- М.: Мир, 1993.- 256 с.
26. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей и неорганической химии. – Л.: Химия,
1986. – 272 с.
27. Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. – М.: Высш. шк., 1984. – 224 с.
28. Романцева Л.М., Лещинская З.Е., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей
химии. – М.: Высш. шк., 1991. – 288 с.
Дисциплина «Физическая химия. Ч. 1»
Химическая термодинамика. I начало термодинамики
Основные понятия и определения термодинамики. Нулевой и первый закон
термодинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа, их физический и
термодинамический смысл, соотношения между ними.
Термохимия
Закон Гесса, его термодинамическое обоснование следствиями из I начала
термодинамики. Расчет теплот химических реакций по стандартным теплотам
образования и сгорания.
Теплоемкость, ее виды и связь между ними. Зависимость теплоемкости и теплового
эффекта химической реакции от температуры, уравнения Кирхгоффа. Расчет тепловых
эффектов химических реакций и фазовых переходов при различных температурах.
II начало термодинамики. Энтропия
II начало термодинамики, его формулировки. Принцип Карно, цикл Карно.
Энтропия. Энтропия равновесных и неравновесных процессов, энтропия как
критерий направления процессов. Уравнения для расчета изменения энтропии в различных
процессах и химических реакций при различных температурах. Постулат Планка.
Абсолютная энтропия вещества, ее зависимость от температуры.
Характеристические функции
Характеристические функции, естественные переменные. Условия равновесия и
фундаментальные уравнения для закрытых систем. Уравнение Гиббса-Гельмгольца.
Химический потенциал, его связь с термодинамическими функциями и составом
системы. Химический потенциал идеальных и реальных газов. Химический потенциал
компонента в идеальных и реальных растворах.
Химическое равновесие
Фундаментальные уравнения и условия равновесия в открытых системах. Уравнения
изотермы химической реакции для различных типов гомогенных систем: идеальные и
реальные газовые и жидкие системы. Уравнение изотермы химической реакции и
направление процесса.
Константы равновесия. Зависимость константы равновесия от температуры.
Уравнения изобары и изохоры Вант-Гоффа.
Принцип подвижного
равновесия Ле-Шателье - Брауна. Расчет константы
равновесия с помощью абсолютных энтропий (метод Темкина - Шварцмана).
Фазовое равновесие. Диаграммы состояния однокомпонентных
и плавкости двухкомпонентных систем
Правило фаз Гиббса. Степени свободы. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса.
Диаграммы состояния однокомпонентных систем, их общая характеристика и
особенности. Диаграммы состояния воды и серы.
Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем с одной эвтектикой и химическим
взаимодействием компонентов. Ноды, правило рычага.
Гетерогенное равновесие в жидкофазных системах.
Взаимная растворимость двух и трех жидкостей. Методы изображения состава в
трехкомпонентных системах. Распределение третьего компонента между двумя
несмешивающимися жидкостями. Коэффициент и константа распределения. Уравнения
Нернста-Шилова и Шилова-Лепина. Экстракция.
Растворы. Законы идеальных растворов
Растворы. Термодинамические условия образования растворов.
Аддитивные и неаддитивные свойства. Термодинамические свойства идеальных
растворов. Закон Рауля. Отклонения от закона Рауля и их причины.
Диаграммы температура кипения (давление пара) - состав (t, P - х). Первый закон
Гиббса - Коновалова. Азеотропные растворы. Второй закон Гиббса - Коновалова.
Гетероазеотропия.
Коллигативные свойства растворов. Эбулиометрия. Криометрия. Осмос.
Изотонический коэффициент Вант - Гоффа.
Дисциплина «Физическая химия. Ч.2.»
Основы химической кинетики
Формальная кинетика элементарных и формально простых гомогенных
односторонних реакций в закрытых системах. Способы определения порядка реакции и
константы скорости простых реакций в закрытых системах. Зависимость скорости
реакции от температуры. Энергия активации, методы определения энергии активации.
Кинетика сложных реакций
Кинетический анализ обратимых, параллельных и последовательных реакций.
Метод стационарных концентраций Боденштейна.
Цепные и фотохимические реакции
Основные характеристики цепных реакций. Кинетика линейных цепных реакций.
Кинетика разветвленных цепных реакций, теория Семенова. Основные характеристики
фотохимических реакций. Кинетика фотохимических реакций.
Кинетика гетерогенных реакций
Основные стадии гетерогенных процессов. Закономерности внешней и внутренней
диффузии. Кинетический и диффузионный режим гетерогенной реакции. Методы
определения лимитирующей стадии гетерогенной реакции.
Теории электролитов
Термодинамическая теория активности Льюиса. Активность, коэффициент
активности. Теория сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Анализ основных уравнений
Дебая-Хюккеля.
Электрическая проводимость растворов электролитов
Удельная и молярная электрическая проводимость электролитов, их зависимость
от концентрации. Числа переноса, методы определения.
Термодинамика электрохимических процессов
Термодинамика гальванического элемента. Электродвижущаяся
электродные потенциалы. Классификация электродов и гальванических цепей.
сила
и
Теоретические основы катализа
Основные характеристики каталитических процессов. Гомогенный катализ,
особенности кинетики гомогенных каталитических реакций. Особенности кинетики
гетерогенных каталитических реакций.
Список рекомендуемой литературы
Основная литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа,-2006. - 526 с.
Краснов К.С., Воробьев Н.К., Годнев И.Н. и др. Физическая химия. М.: Высшая школа, 1995, - книга 1,2 - 512 с.
Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. М.: Высшая школа, -1991, -319 с.
Годнев И.Н., Краснов К.С., Воробьев Н.К. Физическая химия. М.: Высшая школа, 1982, - 687 с.
Еремин Е.Н. Основы химической термодинамики. М.: Высшая школа, - 1978, - 391 с.
Курс физической химии /Под редакцией Герасимова Я.И./ М.: Химия, -1970, - т.1. - 502
с.
Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В. Задачи по
физической
химии. М.: Экзамен, 2005. – 320 с.
Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии. М.:
Высшая школа, - 1991, - 527 с.
Дополнительная литература
1.
2.
Физическая химия /под ред. Никольского Б.П./ Л.: Химия, - 1987, - 880 с.
Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М.: Мир. - 1978, - 645 с.
3. Химическая термодинамика. М.: МГУ, 2001,-106с. /Под общей редакцией академика
РАН, проф. Лунина В.В.
4. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М.: Химия, - 1975, - 584 с.
5. Глазов В.М. Основы физической химии. М.: Высшая школа, - 1981, - 456 с.
6. Эткинс П. Физическая химия. М.: Мир, -1980, т.1,2 - 580 с, т.2 –584 с.
7. Лабовиц Л, Аренс Дж. Задачи по физической химии с решениями. М.: Мир,-1972. -442 с.
Дисциплина «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
Теория строения органических соединений
Правило октетов Льюиса. Типы химических связей (σ, π-связь). Гомолитический,
гетеролитический разрыв связей.
Электронные
эффекты
заместителей
(индуктивный,
мезомерный).
Индуктомерный и электромерный эффекты.
Теория резонанса. Правила составления резонансных структур.
Теория кислот и оснований Бренстеда. Сопряженная кислота. Сопряженное
основание. Влияние заместителей на кислотность и основность органических
соединений.
Теория кислот и оснований Льюиса. Кислота Льюиса (- и -кислоты).
Основание Льюиса (.-основания, n-основания, -основания)
Алифатические углеводороды
Алканы
Природа С-С и С-Н связей в алканах. Понятие о конформациях и конформерах
алканов. Проекционные диаграммы Ньюмена. Конформация этана, пропана и высших
алканов. Конформеры, заслоненная, заторможенная, скошенная конформации.
Асимметрический атом углерода. Оптическая изомерия, оптическая активность.
Энантиомеры, диастереомеры, рацематы. Хиральность.
Природные источники алканов. Методы синтеза: гидрирование непредельных
углеводородов, электролиз солей карбоновых кислот, восстановление карбонильных
соединений.
Химические свойства: галогенирование (металепсия), сульфохлорирование,
нитрование. Радикальное замещение у насыщенного атома углерода. Стабильность
алкильных радикалов. Селективность радикальных реакций и относительная
стабильность алкильных радикалов. Термический и каталитический крекинг.
Электрофильные реакции алканов.
Алкены
Природа двойной связи. Геометрическая изомерия (цис-, транс- и Z,Eноменклатура).
Методы синтеза: элиминирование, реакции Гоффмана, Виттига, восстановление
алкинов.
Химические свойства. Электрофильное присоединение, общее представление о
механизме реакций. Обобщенное правило Марковникова. Галогенирование: механизм,
стереохимия. Гидрогалогенирование, гидратация.
Окисление алкенов (по Прилежаеву, по Вагнеру). Озонолиз алкенов и расщепление
озонидов.
Радикальные реакции: присоединение бромистого водорода по Харашу, аллильное
галогенирование по Циглеру.
Окисление алкенов. Реакции окисления алкенов с сохранением углеродного скелета.
Окислительное расщепление алкенов.
Алкины
Природа тройной связи. Методы синтеза алкинов. Электрофильное присоединение
к алкинам. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Галогенирование,
гидрогалогенирование, гидратация (Кучеров). Нуклеофильное присоединение.
Восстановление алкинов. СН-кислотность ацетилена, понятие о карбанионах.
Конденсация алкинов с альдегидами и кетонами (Фаворский, Реппе),
Алкадиены
Типы диенов. Аллены, сопряженные диены. Методы синтеза 1,3-диенов.
Бутадиен-1,3, особенности строения. Галогенирование и гидрогалогенирование 1,3диенов, аллил-катион. 1,2- и 1,4-присоединение. Реакция Дильса-Альдера с алкенами и
алкинами, ее применение в органическом синтезе.
Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода
Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода в
алкилгалогенидах. Классификация механизмов реакции нуклеофильного замещения.
Основные характеристики SN1 и SN2 реакций.
Реакции SN2-типа. Стереохимия. Влияние факторов реакции на скорость процесса.
Реакции SN1-типа. Стереохимия. Влияние факторов реакции на скорость процесса.
Карбкатионы, факторы, определяющие их устойчивость.
Алициклические соединения
Циклоалканы
Классификация алициклов. Энергия напряжения циклоалканов. Типы напряжения,
подразделение циклов. Строение циклопропана, циклобутана, циклопентана,
циклогексана. Конформационный анализ циклогексана, аксиальные и экваториальные
связи. Методы синтеза циклопропана, циклобутана, циклопентана, циклогексана и их
производных. Особенности химических свойств циклопропана.
Ароматически углеводороды
Ароматические углеводороды. Ароматичность.
Строение бензола. Формула Кекуле. Молекулярные орбитали бензола. Аннулены.
Концепция ароматичности. Правило Хюккеля.
Конденсированные ароматические углеводороды: нафталин, фенантрен, антрацен,
азулен и другие. Гетероциклические ароматические соединения (пиррол, фуран, тиофен,
индол, азолы, пиридин, хинолин).
Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду
Общее представление о механизме реакции. Представление о -комплексах.
Переходное состояние. Влияние заместителей на скорость и направление реакции
электрофильного замещения. Согласованная и несогласованная ориентация.
Нитрование. Нитрующие агенты. Механизм реакции. Нитрование бензола и его
замещенных. Нитрование нафталина, бифенила.
Галогенирование. Галогенирующие агенты, механизм реакции.
Сульфирование. Сульфирующие агенты, механизм реакции.
Алкилирование и ацилирование по Фриделю-Крафтсу. Алкилируюшие агенты.
Ацилирующие агенты. Механизм реакций.
Реакции нуклеофильного ароматического замещения
Механизм отщепления-присоединения. Строение дегидробензола. Структурные
эффекты в ариновом механизме замещения.
Бимолекулярный механизм присоединения-отщепления. Анионные σ-комплексы.
Комплексы Мейзенгеймера в органическом синтезе.
Спирты и простые эфиры
Одноатомные спирты. Номенклатура и изомерия. Свойства спиртов. Спирты как
слабые О-Н кислоты. Спирты, как основания Льюиса. Замещение гидроксильной группы в
спиртах на галоген. Механизм и стереохимия замещения, перегруппировки с гидридным
перемещением. Пинаколиновая и ретропинаколинавая перегруппировки. Дегидратация
спиртов. Окисление первичных и вторичных спиртов. Механизм окисления спиртов
хромовым ангидридом.
Двухатомные спирты. Свойства. Окислительное расщепление 1,2-диолов (йодная
кислота, тетраацетат свинца). Пинаколиновая перегруппировка.
Фенолы. Методы получения: щелочное плавление аренсульфонатов, замещение
галогена на гидроксил, гидролиз солей арендиазония. Кумольный метод получения фенола
в промышленности.
Свойства: фенолы как ОН-кислоты, влияние заместителей на кислотность
фенолов. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов:
галогенирование, сульфирование, нитрование, нитрозирование и алкилирование.
Карбоксилирование фенолятов щелочных металлов по Кольбе. Формилирование фенолов
по Реймеру-Тиману, механизм образования салицилового альдегида. Формилирование
фенолов по Вильсмейеру. Перегруппировка аллиловых эфиров фенолов (Кляйзен).
Альдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоны. Номенклатура и классификация. Строение карбонильной
группы, ее полярность и поляризуемость. Общие представления о механизме
нуклеофильного присоединения по карбонильной группе альдегидов и кетонов. Кислотный
и основной катализ. Присоединение воды, спиртов, тиолов. Получение бисульфитных
производных и циангидринов. Взаимодействие альдегидов и кетонов с илидами фосфора
(Виттиг), как метод синтеза алкенов. Взаимодействие альдегидов и кетонов с
азотистыми основаниями. Получение иминов и енаминов. Оксимы, гидразоны,
фенилгидразоны.
Реакция
Кижнера.
Реакции
альдегидов
и
кетонов
с
металлорганическими соединениями. Синтез спиртов.
Кето-енольная таутомерия. Кислотно-основной катализ в реакциях карбонильной
группы и α-СН связей альдегидов и кетонов. Реакции енольных форм. Бензоиновая
конденсация.
Альдольно-кротоновая конденсация: в кислой и щелочной среде, механизм реакции.
Конденсация альдегидов и кетонов с малоновым эфиром и другими соединениями с
активной метиленовой группой.
Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов, реагенты восстановления;
восстановление С=О группы до СН2-группы: реакции Кижнера-Вольфа и Клемменсена.
Окисление альдегидов, реагенты окисления. Окисление кетонов перкислотами.
Диспропорционирование альдегидов по Канниццаро (прямая и перекрестная реакции).
α,β-Непредельные альдегиды и кетоны. Методы получения: конденсации, окисление
аллиловых спиртов и др. Сопряжение карбонильной группы с двойной С=С связи.
Винилогия. Реакции
1,2- и 1,4-присоединения литийорганических соединений,
триалкилборанов, диалкил- и диарилкупратов, аминов, цианистого водорода,
галогеноводородов. Сопряженное присоединение енолятов и енаминов (Михаэль).
Селективное окисление и восстановление. Полимеризация и окисление акролеина.
Восстановление α,β-непредельных карбонильных соединений.
Карбоновые кислоты и их производные
Карбоновые кислоты. Методы синтеза: окисление первичных спиртов и
альдегидов, алкенов, алкилбензолов; гидролиз нитрилов и других производных карбоновых
кислот; синтез на основе металлорганических соединений; синтезы на основе малонового
эфира. Получение муравьиной и уксусной кислот.
Строение карбоксильной группы. Физико-химические свойства кислот: ассоциация,
диссоциация, влияние заместителей на кислотность. Галогенирование кислот по ГелюФольгарду-Зелинскому. Пиролитическая кетонизация, электролиз по Кольбе,
декарбоксилирование по Хунсдиккеру.
Галогенангидриды. Получение с помощью галогенидов фосфора, тионилхлорида,
бензоилхлорида. Свойства: взаимодействие с нуклеофильными реагентами (вода,
спирты, аммиак, амины, гидразин, металлоорганические соединения). Восстановление до
альдегидов – по Розенмунду и комплексными гидридами металлов. Взаимодействие
диазометана с галогенангидридами карбоновых кислот (реакция Арндта-Эйстерта).
Ангидриды. Методы получения: дегидратация кислот с помощью Р2О5 и фталевого
ангидрида; ацилирование солей карбоновых кислот хлорангидридами. Реакции ангидридов
кислот.
Сложные эфиры. Методы получения: этерификация карбоновых кислот
(механизм), ацилирование спиртов и их алкоголятов ацилгалогенидами и ангидридами,
алкилирование карбоксилат-ионов, реакции кислот с диазометаном. Методы синтеза
циклических сложных эфиров – лактонов.
Реакции сложных эфиров: гидролиз (механизм кислотного и основного катализа),
аммонолиз, переэтерификация; .восстановление до спиртов и альдегидов комплексными
гидридами металлов. Сложноэфирная и ацилоиновая конденсации.
Ацетоуксусный эфир и его использование в синтезе. Кето-енольная таутомерия
эфиров β-кетокислот, амбидентный характер енолят-иона.
Амиды. Методы получения: ацилирование аммиака и аминов, пиролиз
карбоксилатов аммония. Синтез циклических амидов – лактамов. Свойства: гидролиз,
восстановление до аминов, дегидратация амидов. Понятие о секстетных
перегруппировках. Перегруппировки Гофмана, Курциуса.
Нитрилы. Методы получения: дегидратация амидов кислот (с помощью Р2О5,
SOCl2, POCl3), алкилирование амбидентного цианид-иона. Свойства: гидролиз,
аммонолиз, восстановление комплексными гидридами металлов до аминов.
Двухосновные кислоты. Методы синтеза: окислительное расщепление
циклоолефинов и циклических кетонов, окисление полиалкилбензолов. Главные
представители: щавелевая кислота, диэтилоксалат в сложноэфирной конденсации.
Малоновая кислота: синтезы с малоновым эфиром, реакция Михаэля, конденсации с
альдегидами (Кневенагель). Янтарная кислота, ее ангидрид, имид, N-бромсукцинимид.
Адипиновая кислота. Конденсация Дикмана.
Фталевая и терефталевая кислоты, промышленные методы получения. Фталевый
ангидрид, фталимид и его использование в синтезе.
Азотсодержащие соединения
Нитросоединения
Нитроалканы. Методы синтеза из алкилгалогенидов (амбидентный характер
нитрит-иона). Строение нитрогруппы. Кислотность и таутомерия нитроалканов.
Реакции нитроалканов с азотистой кислотой. Конденсация с карбонильными
соединениями. Восстановление в амины.
Ароматические нитросоединения. Восстановление нитроаренов в кислой и
щелочной среде. Перегруппировки промежуточных продуктов восстановления.
Бензидиновая перегруппировка. Восстановление одной нитрогруппы в полинитроаренах.
Комплексы с переносом заряда с участием полинитросоединений.
Амины. Номенклатура и классификация. Строение аминогруппы. Амины как
основания.
Восстановительное аминирование карбонильных соединений. Взаимодействие
альдегидов и кетонов с формиатом аммония (Лейкарт).
Ароматические амины. Типы ароматических аминов. Эффекты заместителей в
ароматическом кольце на основность аминов. Сравнение основных свойств
алифатических и ароматических аминов. Реакции с участием аминогруппы.
Алкилирование и ацилирование аминов. Защита аминогруппы. Взаимодействие первичных,
вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов с азотистой кислотой.
Окисление и галогенирование аминов. Реакции электрофильного замещения в руду
аминоаренов (галогенирование, сульфирование, нитрование, нитрозирование).
Диазосоединения
Диазосоединения. Особенности электронного строения. Диазосоединения как
предшественники карбенов и 1,3-диполей.
Ароматические
диазосоединения.
Реакции
диазотирования
первичных
ароматических аминов. Механизм, природа нитрующего агента. Строение и
устойчивость солей диазония. Стабильные ковалентные формы диазосоединений.
Реакции диазосоединений с выделением азота: замена диазогруппы на гидроксил-,
галоген-, циан-, нитрогруппу и водород. Реакции диазосоединений без выделения азота:
восстановление до арилгидразинов, азосочетание. Азосочетание как реакция
электрофильного замещения. Азо- и диазосоставляющие, условие сочетания с аминами и
фенолами. Азокрасители, зависимость их строения от рН среды. Индикаторы.
Хиноны. Получение о- и п-бензохинонов, антрахинона. Хиноны как диенофилы в
реакциях Дильса-Альдера.
Аминокислоты, пептиды и белки
Номенклатура
аминокислот.
Природные
аминокислоты.
Хиральность
аминокислот, образующих протеины. Кислотно-основные, амфотерные свойства
природных аминокислот. Синтезы α-аминокислот и разделение рацемических форм.
Номенклатура пептидов. Основные принципы синтеза полипептидов; защита
аминогруппы и активация карбоксильной группы. Твердофазный синтез пептидов. Общие
принципы определения строения пептидов и белков.
Углеводы
Моносахариды и полисахариды. Классификация и стереохимия моносахаридов.
Альдозы (альдотреозы, альдопентозы, альдогексозы) и кетозы. Стереохимия альдоз и
кетоз в проекциях Фишера. Циклические полуацетали альдогексоз – глюкопиранозы и
глюкофуранозы. α- и β-Аномеры. Формулы Хеуорса для аномерных моносахаридов.
Таутомерия циклических и открытых форм в растворах моносахаридов, мутаротация
глюкозы, конформации пиранозного цикла. Реакции моносахаридов. Получение гликозидов,
как особой формы циклических ацеталей. Исчерпывающее окисление моносахаридов
йодной кислотой. Образование озазонов при взаимодействии с фенилгидразином
Список рекомендуемой литературы
Основная литература
1. Несмеянов А.Н., Несмеянов К.А. Начала органической химии. М.: Химия, 1974 г.-Т.1, 2.
2. Робертс Дж., Кассерио М. Основы органической химии. М.: Мир, 1978.- Т. 1, 2.
3. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. М.: МГУ, 2005. – Т.1-4.
4. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. М.: Мир, ВШ, 1990.
5. Шабаров Ю.С. Органическая химия. М.: Химия, 2000. -Т.1,2.
6. Нейланд О.Я. Органическая химия. М.: Высшая школа , 1990.
7. Терней А. Современная органическая химия. /под ред. Суворова Н.Н. М.:Мир, 1981.- Т.
1,2.
8. Кери Ф, Сандберг Р. Углубленный курс органической химии. М.: Химия, 1981. – Т. 1,2.
9. Травень В.Ф. Органическая химия. М.: Академкнига, 2004. – Т.1,2.
Дополнительная литература
1. Общая органическая химия/ /под ред. Д. Вартона. М.:Химия, 1981.- Т.1-12.
2. Потапов В.М. Стереохимия. М.: Химия. 1984.
3. Марч Дж. Органическая химия. М.: Мир, 1987-1988. – Т. 1-4.
4. Казицина Л.А., Куплецкая Н.Б. Применение УФ-, ИК-, ЯМР-спектроскопии в
органической химии. М.: МГУ, - 1984.
5. Органический синтез. Учебное пособие для студентов./ под ред. Н.В. Васильева, Т.А.
Смолина. М.: Просвещение, 1986.
Шкала оценки результатов вступительного экзамена по специальности
Оценка по
буквенной
системе
А
АВ+
В
ВС+
С
СD+
D
F
Цифровой
эквивалент
баллов
4,0
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
%-ное
содержание
Оценка по традиционной системе
95-100
90-94
85-89
80-84
75-79
70-74
65-69
60-64
55-59
50-54
0-49
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Критерии оценки знаний и компетенций
Оценка «Отлично» - Полно раскрыто содержание материала в объёме больше
программы; правильно и полно даны определения и раскрыто содержание понятий, верно
использована терминология; для доказательства использованы различные умения, выводы из
наблюдений и опытов; ответ самостоятельный и показывает кругозор прентендента.
Оценка «Хорошо» - Раскрыто содержание материала, правильно даны определения,
понятия и использованы научные термины, ответ в основном самостоятельный, но допущена
неполнота определений, не влияющая на их смысл, и/или незначительные нарушения
последовательности изложения, и/или незначительные неточности при использовании
терминологии или в выводах.
Оценка «Удовлетворительно» - Продемонстрировано усвоение основного содержание
учебного материала, но изложено фрагментарно, не всегда последовательно, определения
понятий недостаточно чёткие, не использованы выводы и обобщения из наблюдения и опытов,
допущены существенные ошибки при их изложении, допущены ошибки и неточности в
использовании терминологии, определении понятий.
Оценка «Неудовлетворительно» - Основное содержание учебного материала не
раскрыто, не даны ответы на вопросы, допущены грубые ошибки в определении понятий и в
использовании терминологии.