Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Химико-биологический факультет «СЫКТЫВКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЫКТЫВКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Химико-биологический факультет УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной работе Сыктывкарского государственного университета __________________А.Ю.Тимофеев Программа Утверждена на заседании Ученого совета химико-биологического факультета Председатель Ученого совета факультета __________ И.В. Пийр протокол № 4 «25» декабря 2008 г. ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ХИМИЯ» ПО ПРОГРАММЕ «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» Сыктывкар 2009 Программа составлена с учетом требований учебного плана, рекомендаций Учебнометодического объединения по специальности 02.01.01 Химия Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры органической химии протокол № 3 от “6 ” ноября 2009 г. Заведующий кафедрой (чл.-корр., д.х.н.) ________________ А.В.Кучин Обсуждено на заседании УМК факультета «23» декабря 2008 г. Протокол УМК № 4 Председатель УМК факультета к.б.н., доцент ________________И.Н.Юранева Составители программы: Залевская О.А., к.х.н., доцент, Тулаева Л.А., к.х.н., доцент Органическая химия Предмет органической химии и основные этапы ее развития. Классификация органических соединений. Основные положения теории строения органических соединений. Валентность атомов. Типы гибридизации атома углерода в органических соединениях, теория взаимного отталкивания электронных орбиталей. - и -Связи атомов углерода, физические характеристики связей: длина, валентные углы, энергия, полярность, поляризуемость, дипольный момент, потенциал ионизации. Гомолитический и гетеролитический разрыв связи. Классификация реагентов и реакций. Промежуточные частицы (интермедиаты): радикалы, карбокатионы, карбанионы, карбены и др. Электронное и пространственное строение промежуточных частиц. Электронные эффекты заместителей. Индуктивный и мезомерный эффекты и способы изображения этих эффектов. Алканы. Гомологический ряд, изомерия и номенклатура. Природные источники алканов. Методы синтеза: гидрирование непредельных углеводородов, синтез через литийдиалкилкупраты, электролиз солей карбоновых кислот, восстановление карбонильных соединений, из галогеналканов (реакция Вюрца, протолиз реактивов Гриньяра). Природа С-С и С-Н связей в алканах. Химические свойства: реакции галогенирования. Нитрование (М.И. Коновалов), сульфохлорирование и окисление. Термический и каталитический крекинг. Алкены. Гомологический ряд, изомерия и номенклатура. Геометрическая изомерия (цис-, транс- и Z-, E-номенклатура). Природа двойной связи. Методы синтеза: элиминирование галогеноводорода из алкилгалогенидов, воды из спиртов, восстановление алкинов. Химические свойства алкенов. Гидрирование алкенов. Электрофильное присоединение. Общее представление о механизме реакций. Правило В.В. Марковникова, индуктивный и мезомерный эффекты. Галогенирование: механизм, стереохимия. Гидратация. Окисление алкенов. Радикальная и координационная (металлокомплексная) полимеризация алкенов. Алкины. Гомологический ряд, номенклатура и изомерия. Природа тройной связи. Химические свойства алкинов. Электрофильное присоединение к алкинам. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация алкинов (М.Г. Кучеров). Восстановление алкинов до цис- и транс-алкенов. СН-кислотность ацетилена. Ацетилениды натрия и меди. Алкадиены. Типы диенов. Изолированные, кумулированные и сопряженные диены. Изомерия и номенклатура. Бутадиен-1,3, особенности строения. Химические свойства 1,3-диенов. Галогенирование и гидрогалогенирование 1,3-диенов. Полимеризация диенов. Натуральный и синтетический каучуки. Алициклические соединения. Циклоалканы и их производные. Классификация алициклов. Типы напряжения в циклоалканах и подразделение циклов на малые, средние циклы и макроциклы. Строение циклопропана, циклобутана, циклопентана, циклогексана. Конформационный анализ циклогексана. Аксиальные и экваториальные связи в конформации "кресло" циклогексана. Арены. Концепция ароматичности. Ароматичность. Строение бензола. Формула Кекуле. Гетероциклические пяти- и шестичленные ароматические соединения (пиррол, фуран, тиофен, пиридин). Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Общие представления о механизме реакций. Влияние природы заместителя на ориентацию и скорость реакции электрофильного замещения. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители. Согласованная и несогласованная ориентация двух или нескольких заместителей в ароматическом кольце. Нитрование. Нитрующие агенты. Механизм реакции нитрования. Нитрование бензола и его замещенных. Галогенирование. Галогенирующие агенты. Механизм реакции галогенирования аренов и их производных. Сульфирование. Сульфирующие агенты. Механизм реакции. Алкилирование аренов по Фриделю-Крафтсу. Алкилирующие агенты. Механизм реакции. Побочные процессы - изомеризация алкилирующего агента и конечных продуктов. Ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу. Ацилирующие агенты. Механизм реакции. Региоселективность ацилирования. Галогенпроизводные углеводородов. Изомерия, номенклатура. Способы получения из спиртов, алканов, алкенов. Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода в алкилгалогенидах, получение алкилгалогенидов, спиртов. Классификация механизмов реакций нуклеофильного замещения. Основные характеристики SN1, SN2 реакций. Реакции элиминирования. - и -Элиминирование. Направление элиминирования. Правила Зайцева. Использование реакций -элиминирования в галогеналканах для синтеза алкенов. Взаимодействие галогеналканов с металлами (образование реактивов Гриньяра, реакция Вюрца). Гидроксипроизводные углеводородов. Одноатомные спирты. Гомологический ряд, классификация, изомерия и номенклатура. Методы получения: из алкенов, карбонильных соединений, галогеналканов, сложных эфиров и карбоновых кислот. Свойства спиртов. Спирты, как слабые ОН-кислоты. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген под действием галогеноводородов. Дгидратация спиртов. Окисление первичных спиртов до альдегидов и карбоновых кислот, вторичных спиртов до кетонов. Фенолы. Свойства фенолов. Фенолы как ОН-кислоты. Сравнение кислотного характера фенолов и спиртов, влияние заместителей на кислотность фенолов. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов: галогенирование, сульфирование, нитрование. Альдегиды и кетоны. Изомерия и номенклатура. Методы получения альдегидов и кетонов из спиртов, производных карбоновых кислот, алкенов (озонолиз). Строение карбонильной группы, ее полярность и поляризуемость. Химические свойства. Общие представления о механизме нуклеофильного присоединения по карбонильной группе альдегидов и кетонов. Кислотный и основной катализ. Альдольно-кротоновая конденсация альдегидов и кетонов в кислой и щелочной среде, механизм реакций. Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов, реагенты восстановления; восстановление С=О группы до СН2-группы: реакции Кижнера-Вольфа и Клемменсена. Карбоновые кислоты и их производные. Строение карбоксильной группы и карбоксилатиона. Физико-химические свойства кислот: ассоциация, диссоциация. Кислотность, ее зависимость от индуктивных эффектов заместителей. Сложные эфиры. Методы получения: этерификация карбоновых кислот (механизм). Амины. Классификация, изомерия, номенклатура аминов. Методы получения: алкилирование аммиака и аминов. Строение аминов, химические свойства. Амины как основания. Сравнение основных свойств первичных, вторичных, третичных алифатических и ароматических аминов. Влияние на основность аминов заместителей в ароматическом ядре. . Гетероциклические соединения. Классификация гетероциклов, номенклатура. Пятичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом. Фуран, тиофен, пиррол. Ароматичность. Реакции электрофильного замещения в пирроле:нитрование, сульфирование, галогенирование. Пиридинн. Ароматичность пиридина. Основные свойства. Реакции электрофильного замещения в пиридине: нитрование, сульфирование, галогенирование. Нуклеофильное замещение атомов водорода в пиридине в реакциях с амидом натрия (Чичибабин). ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ Органическая химия 1. Химические свойства алканов: реакции галогенирования (хлорирование, бромирование). Механизм реакции цепного свободнорадикального замещения на примере реакции хлорирования пропана. Селективность радикальных реакций и относительная стабильность алкильных радикалов. 2. Методы синтеза алкенов: элиминирование галогеноводорода из алкилгалогенидов, воды из спиртов, восстановление алкинов. 3. Химические свойства алкенов. Электрофильное присоединение. Общее представление о механизме реакций. Правило В.В.Марковникова, индуктивный и мезомерный эффекты. 4. Ароматичность, Строение бензола. Формула Кекуле. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Общие представления о механизме реакций. Влияние природы заместителя на ориентацию и скорость реакции электрофильного замещения. 5. Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода в алкилгалогенидах, получение спиртов. Основные характеристики SN1, SN2 реакций. 6. Одноатомные спирты. Гомологический ряд, классификация, изомерия и номенклатура. Методы получения: из алкенов, карбонильных соединений, галогеналканов, сложных эфиров и карбоновых кислот. 7. Свойства спиртов. Спирты, как слабые ОН-кислоты. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген под действием галогеноводородов. Дгидратация спиртов. Окисление спиртов. 8. Фенолы. Свойства фенолов. Фенолы как ОН-кислоты. Сравнение кислотного характера фенолов и спиртов, влияние заместителей на кислотность фенолов. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов. 9. Альдольно-кротоновая конденсация альдегидов и кетонов в кислой и щелочной среде, механизм реакций. 10. Сложные эфиры. Методы получения: этерификация карбоновых кислот (механизм). 11. Строение аминов, химические свойства. Амины как основания. Сравнение основных свойств первичных, вторичных, третичных алифатических и ароматических аминов. Влияние на основность аминов заместителей в ароматическом ядре. 12. Строение, свойства и функции белков. Классификация белков. Физико-химические свойства белков. Уровни структурной организации белков. Биологическое значение первичной cтруктуры белков. 13. Нуклеиновые основания, нуклеозиды и нуклеотиды. Первичная структура ДНК и РНК. Нуклеотидный состав ДНК и РНК. Вторичная структура ДНК. Биологическая функция ДНК. Виды РНК и ее роль в синтезе белка. ЛИТЕРАТУРА Основная 1.Терней А. Современная органическая химия. М.: Мир. 1981. Т.1,2. 2. Илиел Э., Вайлен С., Дойл М. Основы органической стереохимии. М. Бином. Лаборатория знаний. 2007 Дополнительная 1.Робертс Дж., Кассерио М. Основы органической химии. М.: Мир. - 1978. - Т.1,2. 2.Несмеянов А.Н., Несмеянов А.Н. Начала органической химии. М.: Мир. -1974. - Т.1,2. 3.Шабаров Ю.С. Органическая химия. М.: Химия. - 1994. - Т.1,2. - 1990.
