Тема и дата

Содержание

Теория Бутлерова и взаимное влияние атомов (2часа)

16-21 сентября

3 неделя

Введение в предмет современной органической химии. Понятие об органических соединениях и их строении. Многообразие органических соединений. Теория строения органических соединений. Недостатки классических и структурных формул.

Изомерия в органических соединениях. Структурная и пространственная изомерия. Геометрическая изомерия. Стереоизомерия. Решение задач, иллюстрирующих теорию строения органических соединений.

Понятие о классах органических соединений.

Электронные эффекты заместителей

(2 часа)

23 - 28 сентября

4 неделя

Необходимость введения представлений об электронных эффектах. Классификация электронных эффектов, их условные обозначения.

Индуктивный эффект. Представление о природе индуктивного эффекта. Знак индуктивного эффекта. Свойства индуктивного эффекта. Влияние на величину индуктивных эффектов заряда на заместителе, электроотрицательности заместителя. Примеры атомов и атомных групп, имеющих отрицательный и положительный индуктивные эффекты. Индуктивное влияние заместителей, имеющих в своем составе двойные, тройные, ароматические связи.

Мезомерный эффект (эффект сопряжения), его свойства. Знак мезомерного эффекта. Примеры атомов и атомных групп, имеющих положительный и отрицательный мезомерный эффекты. Примеры группировок атомов, не обладающих мезомерным эффектом и причины этого явления. Способ изображения распределения электронной плотности в молекуле. Резонансные структуры, правила их написания и использования на примере линейных (небензоидных) сопряженных систем и группировок атомов.

Эффект гиперконъюгации.

Влияние электронных эффектов на стабилизацию и дестабилизацию промежуточных частиц органических реакций – катионов и радикалов.

Строение и реакционная способность алканов и циклоалканов

(2 часа) 30 сентября - 5 октября   

 5 неделя

Строение, изомерия и номенклатура алканов и циклоалканов. Способы получения и химические свойства алканов и циклоалканов. Пространственное строение и гибридизация электронных орбиталей углерода алканов. Количественные характеристики ковалентной связи в алканах (энергия, длина, порядок, валентный угол, дипольный момент). Способы синтеза алканов. Синтез Кольбе, получение алканов из спиртов, синтез Вюрца и Вюрца-Фиттига, синтез Фишера – Тропша, реакции декарбоксилирования (реакция Дюма). Гомолитический разрыв связи как основа химических свойств алканов. Реакции галогенирования, нитрования, сульфохлорирования, окисления, крекинг алканов. Пространственное строение и свойства свободных радикалов, образованных их алканов и циклоалканов. Ряды устойчивости углеводородных радикалов. Пространственное строение и гибридизация электронных орбиталей углерода в циклоалканах. Сравнительная характеристика прочности цикла и химических свойств циклоалканов в зависимости от числа атомов углерода в цикле. Сравнение химических свойств алканов и циклоалканов. Реакции с разрывом цикла, замещения. Изомеризация циклов. Стереоизомерия у замещенных цикланов.

Алкены и диены

(2 часа) 7-12 октября

6 неделя

Строение, изомерия и номенклатура алкенов и алкадиенов. Способы получения и химические свойства алкенов и алкадиенов. Синтезы алкенов с илидами фосфора по Виттигу. Электронное строение двойной связи. Тригональная гибридизация атомных орбиталей. Количественные характеристики двойной связи. Стереоизомерия. Необходимые и достаточные условия возникновения цис-транс (Z, E) изомерии в алкенах. Реакции электрофильного присоединения к двойной связи галогена, галогеноводорода, воды, серной кислоты (правило Марковникова). Реакции оксимеркурирования алкенов. Реакция гипогалогенирования. Реакции окисления и озонирования алкенов. Радикальные реакции. Присоединение бромистого водорода. Эффект Хараша. Аллильное бромирование, аллильное окисление, присоединение свободных радикалов. Пространственное строение и свойства карбкатионов. Ряды устойчивости карбкатионов алкильного, аллильного и винильного типов. Влияние заместителей на устойчивость карбкатионов. Основные направления перегруппировок карбкатионов, изомеризация циклических карбкатионов. Каталитическое и некаталитическое гидрирование алкенов. Алкадиены с кумулированными, сопряженными и изолированными связями. Их электронное и пространственное строение. Сопряженные диены, стабилизация молекулы. Реакции 1,2- и 1,4- радикального и ионного присоединения. Диеновый синтез. Реакции Дильса-Альдера.

Алкины. Реакции присоединения и замещения

(2 часа) 14-19 октября,

7 неделя

Строение, изомерия и номенклатура алкинов. Способы получения и химические свойства алкинов. Электронное строение тройной связи. Количественные характеристики тройной связи. Синтез алкинов. Электрофильное присоединение (АdE) к алкинам галогенов, галогеноводородов, воды (реакция Кучерова), кислот. Различная активность алкенов и алкинов в реакциях электрофильного присоединения, ее причины. Нуклеофильное присоединение спиртов (AdN). Кислотность алкинов. Сравнение с кислотностью алканов и алкенов. Окисление алкинов. Реакции замещения в алкинах, образование ацетиленидов. Присоединение ацетиленидов к альдегидам и кетонам (реакция Фаворского). Изомеризация алкинов с перемещением тройной связи и переход в аллены.

Контрольная работа №1 (8 неделя)

21-26октября, по расписанию семинара, в каждой п/г отдельно, письменно, билетами по 5 вопросов, по темам 3-7 недели,

Ароматические соединения

(2 часа) 28 октября- 2 ноября

9 неделя

Строение бензола. Доказательства равноценности углерод-углеродных связей в бензольном кольце. Условия ароматического состояния. Концепция ароматичности Хюккеля и границы ее применения. Выигрыш энергии при образовании ароматических систем. Небензоидные ароматические системы. Ароматические гетероциклические системы. Конденсированные ароматические углеводороды. Сопряженные циклические полиены и их ароматичность. Понятие об аннуленах. Способы получения некоторых небензиодных ароматических соединений (примеры) – производные циклопропена, циклопентадиена, циклогептатриена.

Электрофильное ароматическое замещение

(4 часа) 4 - 16 ноября

10-11 недели

Общие закономерности реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце. Промежуточные соединения (пи - и сигма-комплексы), доказательства их существования. Энергетический профиль реакции обратимого и необратимого электрофильного ароматического замещения. Факторы, влияющие на скорость электрофильного замещения:природа заместителей в ароматическом кольце, пространственный эффект, индуктивное и мезомерное влияние заместителей, согласованная и несогласованная ориентация. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители в бензольном кольце. Активирующие и дезактивирующие заместители. Распределение электронной плотности в бензольном кольце под влиянием заместителей. Прямое полярное сопряжение разнотипных заместителей. Влияния двух однотипных заместителей. Совместное проявление индуктивного и мезомерного эффектов в ароматических соединениях, их влияние на реакционную способность ароматических веществ. Кислотность электрофила. Характеристика отдельных реакций электрофильного замещения. Нитрование. Образование нитрующих агентов. Механизм реакции. Нитрование активированных ароматических соединений, дезактивированных ароматических соединений. Галогенирование. Галогенирующие агенты. Катализаторы, механизм их действия. Механизм реакции хлорирования, бромирования и окислительного иодирования ароматического ядра. Алкилирование. Алкилирующие агенты. Катализаторы и механизм их действия. Дезалкилирование. Побочные процессы при алкилировании: изомеризация, полиалкилирование. Ацилирование. Ацилирующие агенты. Кислоты Льюиса как катализаторы реакции, их роль в создании электрофильного реагента. Взаимодействие продуктов ацилирования с кислотами Льюиса. Сульфирование. Сульфирующие агенты. Механизм сульфирования. Обратимость реакции сульфирования. Побочные процессы, Особенности сульфирования нафталина, антрахинона, фенолов, анилинов

Нуклеофильное ароматическое замещение

(2 часа) 18-23 ноября

12 неделя

Реакции нуклеофильного ароматического замещения. Нуклеофильные реагенты. Мономолекулярное и бимолекулярное нуклеофильное замещение. Реакции с образованием промежуточного продукта типа дегидробензола (бензина). Зависимость типа реакции от структуры субстрата Реакции мономолекулярного ароматического нуклеофильного замещения на примере разложения диазониевых солей с выделением азота. Влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на скорость разложения солей диазония. Реакции бимолекулярного ароматического замещения, условия их протекания: наличие электроноакцепторного заместителя, причины их стабилизирующего влияния, Энергетический профиль реакции. Нуклеофильное замещение в арилгалогенидах. Основные отличия бимолекулярных реакций в ароматическом и алифатическом рядах. Влияние природы галогена на скорость нуклеофильного замещения. Реакции нуклеофильного замещения с образованием промежуточного продукта типа дегидробензола при отсутствии электроноакцепторных заместителей в ароматическом кольца. Доказательства образования дегидробензола в качестве промежуточного продукта.

Контрольная работа №2 (13 неделя)

Реакции электрофильного и нуклеофильного ароматического замещения

 По темам 10-12 недели 25-30 ноября

в каждой п/г отдельно, письменно, билетами по 5 вопросов

Галогенпроизводные органических соединений.

14 неделя

 2-7 декабря

Строение и номенклатура галогенпроизводных органических соединений. Методы получения и химические свойства. Реакции нуклеофильного замещения. Влияние на скорость и тип реакции различных факторов: структур исходного вещества (субстрата), электронных и пространственных факторов, нуклеофильной активности, природа нуклеофила и растворителя. Бимолекулярное и мономолекулярное нуклеофильное замещение. Стереохимия реакций. Асинхронный механизм. Теория переходного состояния. Энергетический профиль реакций, влияние растворителей на тип реакции. Сольватирующая способность растворителей. Влияние остатка, связанного с замещаемой группой. Алкильные и фенильная группы. Влияние индуктивного и мезомерного эффектов заместителей на устойчивость карбониевых ионов и переходного состояния. Влияние замещаемой группы. Стабилизация уходящего иона, реакционная способность галоидалкилов в зависимости от природы галогена.

 Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода и элиминирование

15 неделя

9-14 декабря

Реакции нуклеофильного отщепления (элиминирования). Механизмы реакций Е1 и Е2. Влияние условий проведения реакций. Конкуренция с реакциями нуклеофильного замещения. Влияние природы и строения нуклеофила, растворителя, субстрата и уходящей группы на соотношение реакций замещения и элиминирования. Элиминирование по Гофману и Зайцеву. Действие водной и спиртовой щелочи на алкилгалогенады, конкуренция реакции замещения и отщепления. Прямое введение аминогруппы в молекулу органического соединения как реакция алкильного нуклеофильного замещения. Получение аминов из галоидных алкилов и алкилсульфатов методом Гофмана, с помощью уротропина, фталимида калия (Габриэль). Алкилирование аминов присоединением к оксиду этилена.

Спирты, фенолы и простые эфиры

(2 часа) 17-22 декабря

16 неделя

16-23 декабря

Строение, номенклатура. Кислотные свойства спиртов и фенолов. Реакции по гидроксильной группе. Нуклеофильное замещение гидроксильной группы у спиртов. Получение галоидных алкилов из спиртов. Механизмы заимодействия с галогеноводородами, галогенидами фосфора (PCl₃ и PCl₅), тионилхлоридом (в присутствии диоксана- с сохранением конфигурации при хиральном атоме углерода и в присутствии пиридина или гексаметилфосфотриамида НМРТ- с обращением конфигурации). Образование простых эфиров, катализ серной кислотой. Получение спиртов и эфиров реакциями оксимеркурирования алкенов. Образование простых эфиров в синтезе Вильямсона. Механизм реакции и выбор реагентов. Механизм расщепления простых эфиров.

Нуклеофильное отщепление (элиминирование) у спиртов. Механизм и условия протекания. Реакционная способность спиртов в реакциях дегидратации.

17 неделя

Зачет