Модуль 2. Синтез спиртов и аминов

 

2.1. Синтез спиртов

 

       Синтезы спиртов с участием эквивалентов карбанионов. Асимметрическое присоединение эквивалентов карбанионов и гидрид иона к карбонильным соединениям. Классические методы синтеза спиртов восстановлением карбонильных соединений. Восстановление эпоксидов. Кислотно – катализируемая гидратация алкенов. Гидроборирование алкенов.

 

2.2. Синтез аминов

 

       Синтез аминов путем восстановления органических соединений азота более высокой степени окисления. Реакции алкилирования аминов по Гофману. Метод Габриэля. Реакция Бушвальда – Хартвига. Реакция Риттера. Перегруппировка Бекмана как метод синтеза труднодоступных аминов. Перегруппировки Гофмана, Курциуса и Лоссеня. Реакция Шмидта. Реакция Брауна. Асимметрическое восстановительное аминирование.

 

Модуль 3. СИНТЕЗ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

3.1. Синтез карбонильных соединений

 

       Окисление спиртов. Восстановление производных карбоновых кислот до альдегидов. Реакция Нефа. Синтез карбонильных соединений из боранов. Реакция Кучерова. Реакция Бодру – Чичибабина. Взаимодействие галогенангидридов карбоновых кислот с эквивалентами карбанионов. Взаимодействие реактивов Гриньяра с нитрилами и солями карбоновых кислот. Окисление двойных связей. Окисление диолов. Алкилирование енолятов в синтезе карбонильных соединений. Синтезы кетонов из ацетоуксусного эфира. Метод обращения полярности Кори – Зеебаха. Реакция Михаэля с участием купратов. Синтез карбонильных соединений с участием енаминов. Хиральные гидразины в асимметрическом алкилировании кетонов.

 

3.2. Получение карбоновых кислот

 

       Окисление первичных спиртов. Окисление альдегидов. Окисление алкилбензолов. Окисление алкенов. Карбоксилирование реактивов Гриньяра. Гомологизация карбоновых кислот по Арндту – Эйстерту. Синтезы карбоновых кислот из малонового эфира. Еноляты сложных эфиров в синтезе карбоновых кислот.

СООТВЕТСТВИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТРЕБОВАНИЯм К

РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

№	Компетенции	Мо-дуль 1	Мо- дуль 2	Мо- дуль 3
	Знать:
1	основные методы синтеза различных классов органических соединений;	+	+	+
2	основные свойства органических соединений;	+	+	+
3	основные механизмы органических реакций;	+	+	+
4	основные приемы и методы построения синтетических схем;	+	+	+
5	современные направления синтетической органической химии, в том числе и методы; синтеза природных и биологически активных веществ.	+	+	+
	Уметь:
6	предсказывать продукты органических реакций;	+	+	+
7	устанавливать связь между характеристиками реакции и ее механизмом;	+	+	+
8	прогнозировать селективность органических реакций.	+	+	+
	Владеть:
9	современными методами органического синтеза	+	+	+
	Общекультурные компетенции:
10	владением методами оценки репрезентативности материала, объема выборок при проведении количественных исследований, статистическими методами сравнения полученных данных и определения закономерностей (ОПК-6);	+	+	+
11	готовностью к самостоятельной научно-исследовательской работе и работе в научном коллективе, способностью порождать новые идеи (креативность) (ОПК-8);	+	+	+

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

№ раздела дисциплины	Темы практических (семинарских) занятий
1.1	Введение
1.2	Методы синтеза непредельных соединений
1.3	Металлокомплексный катализ и другие методы в синтезе непредельных соединений
2.1	Синтез спиртов
2.2	Синтез аминов
3.1	Синтез карбонильных соединений
3.2	Получение карбоновых кислот

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

ФОРМЫ ОРГАНИЗУЕМОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Форма самостоятельной работы	Объем часов
Подготовка к контрольным работам	12
Анализ и усвоение лекционного материала	12
Работа с учебной и научной литературой	12

 

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

Список контрольных вопросов

 

Модуль	Контрольные вопросы
Модуль 1. Методы синтеза непредельных соединений	Реакции Виттига: механизм, стереохимия и синтетические возможности. Реакция Ведсворта – Хорнера – Эммонса: механизм, стереохимия и синтетические возможности. Реакция Петерсона: механизм, стереохимия и синтетические возможности. Борорганические соединения в синтезе непредельных соединений. Методы Негиши и Цейфеля: механизм реакций и область применения в органическом синтезе. Стереоселективное восстановление алкинов. Общая характеристика комплексов переходных металлов. Влияние природы металла, степени окисления металла и природы лиганда на свойства металлокомплексов. Элементарные акты каталитического цикла реакций металлокомплексного катализа.  Применение купратов в синтезе алканов, алкенов и диенов. Реакция Хека и область ее применения. Реакции кросс – сочетания: механизм реакций Кумада и Хияма. Реакция Стилле: механизм, хемоселективность, стереохимия, область синтетического применения? Реакция Сузуки: механизм, хемоселективность, стереохимия, область синтетического применения? Реакция Соногаширы: механизм, хемоселективность, стереохимия, область синтетического применения? Реакция Мак-Мурри: механизм и область синтетического применения. Реакции Бэмфорда – Стивенса и Шапиро: механизм и область синтетического применения. Реакция метатезиса: механизм и области применения в органическом синтезе. Реакция Теббе и реагент Петасиса. Тандем реакций Теббе и метатезиса. Инверсия конфигурации алкенов.
Модуль 2. Синтез спиртов и аминов	Синтезы спиртов с участием эквивалентов карбанионов. Региоселективный синтез спиртов из эпоксидов. Асимметрическое присоединение эквивалентов карбанионов и гидрид иона к карбонильным соединениям: примеры и синтетические возможности. Правило Крама: примеры использования. Правило Фелкина-Она: примеры использования. Модель хелатирования Крама: примеры использования. Ограничения применения реактивов Гриньяра. Использование аналогов реактивов Гриньяра с меньшей основностью в синтезе спиртов. Асимметрическое восстановление карбонильных соединений: реагенты, стереохимические модели, примеры. Реакции Кори-Бакши-Шибата и Нойори: механизм и примеры использования в органическом синтезе. Кислотно – катализируемая гидратация алкенов. Оксимеркурирование – демеркурирование.  Гидроборирование алкенов как метод синтеза спиртов.  Восстановление амидов, нитрилов и оксимов, как метод синтеза аминов. Восстановительное аминирование карбонильных соединений.  Реакции алкилирования аминов по Гофману. Возможности и ограничения метода Гофмана. Методы Габриэля и Инг-Манске. Реакция Бушвальда – Хартвига: механизм и синтетические возможности.  Реакция Риттера: механизм и синтетические возможности. Перегруппировка Бекмана как метод синтеза труднодоступных аминов. Перегруппировки Гофмана, Курциуса и Лоссеня. Реакция Брауна в синтезе аминов. Асимметрическое восстановительное аминирование. Реакция Шмидта: механизм и основные направления применения в органическом синтезе.
Модуль 3. Синтез карбонильных соединений и получение карбоновых кислот	Окисление спиртов. Реагенты Саррета – Коллинза и Кори. Примеры применения реагентов Саррета – Коллинза и Кори в органическом синтезе. Реагент Десс – Мартина: получение и применение в органическом синтезе. Реагент Пфитцнера – Моффата: механизм действия и область синтетического применения. Реагент Сверна: механизм действия и область синтетического применения. Реакции Корнблюма и Кори-Кима: механизм и область синтетического применения. Методы селективного восстановления хлорангидридов до альдегидов. Восстановление амидов и нитрилов до альдегидов. Амид Вайнреба. Реакция Нефа: механизм и синтетические возможности. Гидроборирование алкинов в синтезе карбонильных соединений. Реакция Кучерова.  Реакция Бодру – Чичибабина. Взаимодействие галогенангидридов карбоновых кислот с эквивалентами карбанионов. Взаимодействие реактивов Гриньяра с нитрилами и солями карбоновых кислот. Окисление двойных связей. Окисление диолов. Енолизация карбонильных соединений. Термодинамический и кинетический контроль енолизации. Алкилирование енолятов в синтезе карбонильных соединений. Ковалентные и ионные еноляты: синтез, строение, реакционная способность. Алкилирование ионных енолятов. Ацилирование ионных енолятов. Алкилирование ковалентных енолятов.  Синтезы кетонов из ацетоуксусного эфира: примеры и синтетические возможности.  Метод обращения полярности Кори – Зеебаха. Реакция Михаэля с участием купратов. Синтез карбонильных соединений с участием енаминов. Хиральные гидразины в асимметрическом алкилировании кетонов. Окисление первичных спиртов. Окисление альдегидов. Окисление алкилбензолов. Окисление алкенов.  Карбоксилирование реактивов Гриньяра. Гомологизация карбоновых кислот по Арндту – Эйстерту. Синтезы карбоновых кислот из малонового эфира. Еноляты сложных эфиров в синтезе карбоновых кислот.

 

8.2. Примеры вариантов контрольных работ

Контрольная работа № 1

         Вариант № 1

1. Реакции Виттига: механизм, стереохимия и синтетические возможности.
2. Реакция Ведсворта – Хорнера – Эммонса: механизм, стереохимия и синтетические возможности.

Вопрос	1	2	Σ
балл	15	15	30

 

Вариант № 2

1. Реакция Петерсона: механизм, стереохимия и синтетические возможности.

1. Борорганические соединения в синтезе непредельных соединений.

Вопрос	1	2	Σ
балл	15	15	30

 

 

Контрольная работа № 2

       Вариант № 1

1. Синтезы спиртов с участием эквивалентов карбанионов.
2. Региоселективный синтез спиртов из эпоксидов.

Вопрос	1	2	Σ
балл	15	15	30

 

 

Вариант № 2

1. Асимметрическое присоединение эквивалентов карбанионов и гидрид иона к карбонильным соединениям: примеры и синтетические возможности.

1. Правило Крама: примеры использования.

Вопрос	1	2	Σ
балл	15	15	30

 

 

Контрольная работа № 3

Вариант № 1

1. Окисление спиртов. Реагенты Саррета – Коллинза и Кори. Примеры применения реагентов Саррета – Коллинза и Кори в органическом синтезе.
2. Реагент Десс – Мартина: получение и применение в органическом синтезе.

Вопрос	1	2	Σ
балл	20	20	40

 

 

                                                       Вариант № 2

1. Реагент Пфитцнера – Моффата: механизм действия и область синтетического применения.

1. Реагент Сверна: механизм действия и область синтетического применения.

Вопрос	1	2	Σ
балл	20	20	40

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

 

9.1. Рекомендуемая литература

А) Основная:

1. Межуев Я.О. Ретросинтетический анализ в органической химии Т.1 / М.: Российский химико-технологический университет, 2013. – 252 с.

2. Межуев Я.О. Ретросинтетический анализ в органической химии Т.2/ М.: Российский химико-технологический университет, 2013. – 236 с.

Б) Дополнительная:

1. В. Смит, А. Бочков, Р. Кейпл. Органический синтез. Наука и искусство. Москва. Мир. 2001. – 535с.

2.  В. А. Смит, А. Д. Дильман. Основы современного органического синтеза. Москва. Бином. Лаборатория знаний. 2009. – 750с.

9.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Для реализации дисциплины «Избранные главы химии: Органическая химия» при подготовке по направлению 05.04.06 Экология и природопользование, направленность «Зеленая химия для устойчивого развития» используются фонды учебной, учебно-методической, научной, периодической научно-технической литературы Информационно-библиотечного центра (ИБЦ) РХТУ им. Д. И. Менделеева расположенной по электронному адрессу http://lib.muctr.ru/.

Информационно-библиотечный центр РХТУ им. Д.И. Менделеева обеспечивает информационную поддержку реализации дисциплины, содействует подготовке высококвалифицированных специалистов, совершенствованию учебного процесса, научно-исследовательской работы, способствует развитию профессиональной культуры будущего специалиста.

Структура и состав библиотечного фонда соответствует требованиям Примерного положения о формировании фондов библиотеки высшего учебного заведения, утвержденного приказом Минобразования и науки от 27.04.2000 г. № 1246. ИБЦ университета обеспечивает обучающихся основной учебной, учебно-методической и научной литературой, необходимой для реализации и качественного освоения магистрами образовательного процесса по дисциплине «Избранные главы химии: Органическая химия» основной образовательной программы по направлению 05.04.06 Экология и природопользование, направленность – «Зеленая химия для устойчивого развития».

Общий объем многоотраслевого фонда ИБЦ составляет 1 675 949 экз.

Фонд учебной и учебно-методической литературы укомплектован печатными и электронными изданиями из расчета 50 экз. на каждые 100 обучающихся, а для дисциплин вариативной части образовательной программы - 1 экз. на одного обучающегося.

Фонд дополнительной литературы включает помимо учебной литературы официальные, справочно-библиографические, специализированные отечественные и зарубежные периодические и информационные издания.

Информационно-библиотечный центр обеспечивает самостоятельную работу магистров в читальных залах, предоставляя широкий выбор литературы по актуальным направлениям, а также обеспечивает доступ к профессиональным базам данных, информационным, справочным и поисковым системам.

Каждый обучающийся обеспечен свободным доступом из любой точки, в которой имеется доступ к сети Интернет, к электронно-библиотечной системе (ЭБС) Университета, которая содержит различные издания по дисциплине «Избранные главы химии: Органическая химия» и сформирована по согласованию с правообладателями учебной и учебно-методической литературы.

Для более полного и оперативного справочно-библиографического и информационного обслуживания в ИБЦ реализована технология Электронной доставки документов.