РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО КУРСУ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

БИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

Количество лекций – 36 часов

Лабораторные занятия – 36 часов

Семинарские занятия – 16 часов

1. 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. - и -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. 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. - и -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, -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.

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 (-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 -, -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 -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 свойства. Основные методы синтеза галогеналканов из алканов, алкенов, спиртов.

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.

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).

–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.

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 –,–, –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 –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, 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. Грандберг И.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1980. 356 с.

2. Тюкавкина Н.А. Органическая химия. М: Медицина, 1998. 496 с.

3. Артеменко А.И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1998. 544 с.

4. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия. М.: Химия, 1980. 463 с.

5. Терней А. Современная органическая химия - В 2-х томах. М: Мир, 1981.

6. Гудкова А.С. От простого к сложному. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 320 с.

7. Методические разработки кафедры органической химии АГУ.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УГЛУБЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

1. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. М.: Мир, 1974. 1132 с.

2. Робертc Дж., Касерио М. Основы органической химии. М.: Мир, 1978. т. 1, 2.

3. Дж.Марч Органическая химия. В 4-х т. М.: Мир, 1985.

4. Нейланд О.Я. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1990. 750 с.

5. Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии: В 2-х кн. М.: Химия, 1981.

6. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х.. Органическая химия. М.: Химия, 1979. 831 с.

7. Козицина Л.А., Куплетская Н.Б., Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической 8. Шабаров Ю.С., Органическая химия. В 2-х т. М.: Химия, 1994.

9. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии: В 2-х кн. М.: Химия, 1974.

10. Вацуро И.В., Мищенко Г.Л. Именные реакции в органической химии. М.: Химия, 1976. 528 с.

11. Сайкс П. Механизмы реакции в органической химии. М.: Химия, 1991. 447 с.

12. Потапов В.М. Стереохимия. М.: Химия, 1978. 695 с.

13. Справочник химика. В 6-ти томах. Л.: Химия, 1968.

14. Химическая энциклопедия. В 5-ти томах. М.: Советская энциклопедия – Большая Российская энциклопедия, 1988-1998.

15. Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.