МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан ______________Цупак Е.Б.
"_____"__________________201__ г.
Рабочая программа дисциплины (модуля)
Органическая химия
специальность
020201 Фундаментальная и прикладная химия
Квалификация выпускника
Химия
Форма обучения
очная
Ростов-на-Дону, 2010
2
1. Цели освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины “Органическая химия”:
1. Дать студентам ясное представление о классификации органических веществ,
логике взаимосвязи между различными их классами.
2. Научить основам номенклатуры органических соединений: правилам ИЮПАК,
системы Кана-Ингольда-Прелога, R,S- и E,Z-номенклатуры.
3. Изложить основные теоретические концепции органической химии: гибридизация
атомов и ее связь с химическими и физическими свойствами соединений,
представление о свойствах химических связей (длина, энергия, полярность и
поляризуемость), электронные эффекты, стереохимия, таутомерия, кинетический и
термодинамический контроль, механизмы важнейших типов реакций,
нестабильные промежуточные частицы (свободные радикалы, нитрены, карбены,
карбанионы, карбокатионы, арины, - и -комплексы), кислотно-основные
свойства.
4. Рассказать о методах получения основных классов органических соединений.
5. Рассказать об основных реакциях важнейших типов органических веществ,
акцентируя внимание на взаимосвязи строение – реакционная способность.
6. Дать студентам представление о планировании 4-5 стадийных синтезов
органических веществ, обратив особое внимание на методы построения углеродуглеродного скелета.
7. Дать представление о практическом применении рассматриваемых соединений и
об их нахождении в природе.
2. Место дисциплины в структуре ООП специалитета
В основу программы положен принцип последовательного рассмотрения каждого
класса углеводородов и отвечающих ему функциональных производных. Этот принцип
традиционен для отечественных университетов и был заложен в ставших теперь
классическими учебниках А.Е. Чичибабина и А.Н. и Н.А. Несмеяновых. За рубежом
большее распространение получили два других подхода к построению курса. Первый
ставит во главу угла функциональную группу. Второй подход основывается на
рассмотрении типов реакций в сочетании с теоретической и структурной проблематикой.
Он может быть более глубок, но требует от студента хорошей подготовки и, в какой-то
мере, абстрактного склада мышления. Каждый из подходов, безусловно, имеет свои
преимущества и недостатки. Поэтому студентам полезно читать учебники разных типов.
Органическую химию невозможно преподавать без солидной теоретической базы. В
настоящей программе основным теоретическим положениям органической химии
специально посвящены пять первых лекций. С рядом других теоретических
представлений (например, стереохимией) студенты знакомятся по мере необходимости в
ряде других глав. При изучении органической химии студенту предстоит вспомнить из
курса общей химии основные законы термодинамики, представления о кинетике реакций,
катализе, кислотно-основных равновесиях, теории растворов и особенно теории
химической связи. Из курса физики: электромагнетизм и спектроскопию, некоторые
разделы
оптики, квантовой
механики.
Из
курса
математики:
элементы
дифференциального и интегрального исчисления, а также линейной алгебры.
Чтение лекций по органической химии занимает 4-6 семестр. В 4 семестре чтение
лекций сопровождается семинарскими занятиями. Темы и задачи к семинарам содержатся
в Методических указаниях к курсу “Упражнения”. Задачи семинаров - углубить и
научиться активно применять теоретические знания к решению задач; подготовить
студентов к выполнению лабораторных и курсовых работ. Проработка курса должна
сопровождаться решением домашних задач и упражнений.
В 5-6 семестрах студенты проходят лабораторный практикум по органическому
синтезу. В конце 6 семестра студенты выполняют курсовую работу – трехстадийный
3
синтез.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
“Органическая химия”
В ходе изучения курса у студента частично формируются следующие общекультурные
компетенциями (ОК):
способность к осуществлению просветительной и воспитательной деятельности в
сфере публичной и частной жизни, владение методами пропаганды научных достижений
(ОК-4);
способность использовать в профессиональной деятельности базовые знания в области
информатики и современных информационных технологий, иметь навыки использования
программных средств и работы в компьютерных сетях, уметь создавать базы специальных
данных и использовать ресурсы сети Интернет (ОК-11);
способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и
самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях,
непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-15);
способность в условиях развития науки и техники к критической переоценке
накопленного опыта и творческому анализу своих возможностей (ОК-16).
При освоении дисциплины у студента частично формируются
следующие
профессиональные компетенции (ПК):
в научно-исследовательской и научно-производственная деятельности:
понимание сущности и социальной значимости профессии, основных перспектив и
проблем, определяющих конкретную область деятельности (ПК-1);
понимание роль естественных наук (включая роль химии) в выработке научного
мировоззрения (ПК-2);
способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности
базовые знания в области математики и естественных наук (ПК-3);
умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-4);
знание основные этапов и закономерностей развития химической науки,
представление о системе фундаментальных химических понятий и методологических
аспектов химии, форм и методов научного познания, их роли в общеобразовательной
профессиональной подготовке химиков (ПК-5);
понимание необходимости и способности приобретать новые знания с использованием
современных научных методов и владеть ими на уровне, необходимом для решения задач,
имеющих естественнонаучное содержание и возникающих при выполнении
профессиональных функций (ПК-7);
владение современными компьютерными технологиями, применяемыми при
обработке результатов научных экспериментов и сборе, обработке, хранении и передачи
информации при проведении самостоятельных научных исследований, свободно владение
ими при проведении самостоятельных научных исследований (ПК-10);
умение применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов,
в том числе с привлечением информационных баз данных (ПК-12);
понимание необходимости безопасного обращения с химическими материалами с
учетом их физических и химических свойств, способность проводить оценку возможных
рисков (ПК-16);
умение анализировать научную литературу с целью выбора направления и методов,
применяемых в исследовании по теме дипломной работы, способность самостоятельно
составлять план исследования (ПК-18);
способность анализировать полученные результаты, делать необходимые выводы и
4
формулировать предложения (ПК-19);
опыт профессионального участия в научных дискуссиях, умение представлять
полученные в исследованиях результаты в виде отчетов и научных публикаций
(стендовые доклады, рефераты и статьи в периодической научной печати) (ПК-20).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
1. Знать названия функциональных групп, уметь назвать вещество по его структурной
формуле и наоборот, по названию написать структуру.
2. По структурной формуле вещества определить, какого типа электронные эффекты
имеют в нем место, как это сказывается на строении и реакционной способности.
3. Уметь находить хиральные центры в молекулах, изображать структуры оптических
изомеров по их названию и наоборот.
4. Знать механизмы основных реакций, уметь рисовать кривые потенциальной
энергии, понимать смысл термодинамического и кинетического контроля.
5. Знать методы получения изучаемых классов органических соединений и их
важнейшие превращения.
6. Решать задачи, связанные с планирование синтеза органических соединений путем
цепочки превращений.
Самостоятельная
работа
Семинар
Виды учебной
работы, включая
самостоятельную
работу студентов
и трудоемкость (в
часах)
Лекции
Семестр
№
п/п
Раздел
Дисциплины
Неделя семестра
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины составляет 17 зачетных единиц (612 часов), в том
числе: лекции – 108 ч, практические занятия – 36 ч, лабораторные занятия – 216 ч,
самостоятельная работа – 180 ч, курсовая работа и экзамен -72 ч.
Лекционный курс включает 6 тематических блоков:
1. Теоретические принципы органической химии. Стереохимия.
Алканы.
Галогеналканы.
2. Алифатические спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их
производные.
3. Сера- и фосфорорганические соединения. Непредельные углеводороды и их
производные.
4. Полифункциональные производные алканов. Циклоалканы.
5. Арены. Кислородсодержащие ароматические соединения.
6. Азотсодержащие ароматические соединения.
Многоядерные ароматические
соединения. Теория цветности. Гетероциклические соединения.
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям
семестра)
Форма
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Теоретические принципы органической химии. Стереохимия. Алканы.
Галогеналканы.
1
Введение. Предмет органической
химии. История становления.
4
1
2
Тестовые задания
по темам 1-13
5
2
3
4
5
6
7
Распространенность органических
веществ. Связь органической химии
с другими науками. Органическая
химия, и ее роль в развитии
цивилизации.
Глава 1. Некоторые
теоретические принципы
органической химии
Тема 1. Типы и свойства
валентных связей в органических
соединениях. Полярность и
поляризуемость связей. Ионные,
ковалентные, донорно-акцепторные
и электронодефицитные связи.
Структуры Льюиса.
Тема 2. Валентные состояния
атома углерода.
Тетраэдрическая, тригональная и
дигональная гибридизация.
Соединения двухвалентного и
гипервалентного углерода.
Электронное строение кратных
связей. Длины основных типов
углерод-углеродных связей. Теория
отталкивания электронных пар
валентных оболочек и предсказание
геометрии простых молекул.
Тема 3. Энергии связей.
Гомолитический и
гетеролитический тип разрыва
связей. Энергии диссоциации связей
и энергии связей. Факторы,
определяющие энергию связей.
Тема 4. Электронные эффекты в
органической химии.
Индукционный эффект
заместителей, эффект сопряжения.
Теория мезомерии и теория
резонанса.
Тема 5. Кислотно-основные
свойства органических
соединений и классификация
органических реакций.
Определение кислот и оснований по
Бренстеду-Лоури и Льюису.
Константы ионизации.
Классификация органических
реакций.
Глава 2. Алканы.
Тема 1. Номенклатура, строение,
физические свойства.
Номенклатура и изомерия.
Физические свойства, геометрия и
конформации. Проекции Ньюмена.
Распространения алканов в природе.
Нефть и основные продукты ее
переработки.
4
1
1
2
4
2
1
4
4
1
4
3
2
6
4
2
1
4
4
1
2
2
6
8
9
10
11
12
13
14
Тема 2. Методы получения и
4
реакционная способность
алканов. Способы получения
алканов (промышленные и
лабораторные). Химические
свойства. Окисление алканов и
расчет теплоты сгорания.
Галогенирование и расчет
энергетики реакции. Нитрование.
Глава 3. Стереоизомерия
4
алифатических соединений.
Тема 1. Общие положения.
Конфигурация и энантиомеры.
Элементы симметрии молекул.
Хиральность атома и молекулы.
Оптическая активность.
4
Тема 2. Методы установления
конфигурации молекул. Проекции
Фишера. Относительная и
абсолютная конфигурация. R,Sсистема и правила Кана-ИнгольдаПрелога.
4
Глава 4. Галогеналканы.
Тема 1. Номенклатура и методы
получения галогеналканов.
Номенклатура. Получение из
спиртов и других галогеналканов, из
альдегидов и кетонов. Получение из
олефинов. Правило Марковникова.
4
Тема 2. Нуклеофильное
замещение галогена. SN2-механизм
нуклеофильного замещения.
Вальденовское обращение. Кривые
потенциальной энергии. SN1механизм. Факторы, определяющие
тип механизма нуклеофильного
замещения. Карбокатионы и их
относительная устойчивость.
Резонансно-стабилизированные
карбокатионы.
Тема 3. Реакции элиминирования и 4
металлорганические соединения. Е2
и Е1 – механизмы элиминирования.
Правило Зайцева.
Металлоорганические соединения и
природа связи углерод-металл.
Реактивы Гриньяра и их строение.
Литийорганические соединения.
Методы получения
металлоорганических соединений.
4
Тест по темам 1-13
Обсуждение, анализ ошибок
2
1
1
2
4
2
2
1
4
2
2
1
4
2
1
4
1
2
Алифатические спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их
производные
15
Глава 5. Одноатомные спирты.
Тема 1. Номенклатура.
4
1
2
Тестовые задания
по темам 15-25
7
16
17
18
19
20
21
Физические свойства. Методы
получения. Гомологический ряд
спиртов, номенклатура, физические
свойства, кислотность.
Характеристика важнейших спиртов
(метанол и этанол), биологические
свойства, применение.
Лабораторные и промышленные
методы получения спиртов.
Тема 2. Химические свойства
спиртов. Сложные эфиры
минеральных кислот. Амилнитрит,
диметилсульфат и их использование
в органическом синтезе. Простые
эфиры: получение и свойства. Соли
Мейервейна.
Глава 6. Альдегиды и кетоны.
Тема 1. Общие представления.
Основные представители и
номенклатура. Способы получения.
Электронное строение группы С=О.
Тема 2. Реакции присоединения
по карбонильной группе.
Гидратация карбонильной группы.
Ацетали и полуацетали. Защита
карбонильной группы Реакции
присоединения-отщепления в ряду
кетонов и альдегидов. Азометины,
оксимы, гидразоны, бисульфитные
соединения. Замена карбонильного
кислорода на водород (метод
Клеменсена и реакция КижнераВольфа). Окисление альдегидов и
кетонов. Реакция Канниццаро.
Замещение карбонильного
кислорода на галоген.
Полимеризация альдегидов.
Тема 3. Реакции -метиленового
звена альдегидов и кетонов.
Резонансно-стабилизированные
карбанионы. Кето-енольная
таутомерия. Альдольная и
кротоновая конденсации.
Галогенирование альдегидов и
кетонов. Галоформное расщепление.
Применение альдегидов и кетонов.
Глава 7. Карбоновые кислоты и их
производные.
Тема 1. Общие представления.
Важнейшие представители и
номенклатура. Физические
свойства. Кислотность. Методы
получения карбоновых кислот.
Тема 2. Сложные эфиры и амиды
карбоновых кислот. Соли
карбоновых кислот, мыла. Сложные
эфиры и реакция этерификации.
4
1
1
4
1
2
4
2
4
4
2
4
1
2
4
2
4
2
2
4
8
22
23
24
25
26
Амиды кислот: получение,
механизм гидролиза.
Тема 3. Другие производные 4
карбоновых кислот.
Галогенангидриды и ангидриды
кислот: методы получения и
химические свойства. Кетен.
Нитрилы: получение и свойства.
Общее представление об
ортоэфирах, гидразидах и азидах
карбоновых кислот. Сравнительная
ацилирующая способность
производных карбоновых кислот.
Восстановление, окисление и
галогенирование карбоновых
кислот.
Глава 8. Азотистые соединения
жирного ряда.
Тема 1. Алкиламины.
Номенклатура. Физические
свойства. Основность и NHкислотность. Стереохимия азота.
Способы получения. Расщепление
амидов по Гофману. Химические
свойства алкиламинов. Общие
представления об изонитрилах.
Тема 2. Нитросоединения (1 ч).
Строение нитрогруппы.
Номенклатура. Способы получения.
Таутомерия нитросоединений,
реакции по -метиленовому звену.
Тема 3. Диазосоединения (2 ч).
Диазометан: строение и синтез.
Диазометан как метилирующий
агент. Реакция Арндта-Эйстерта.
Перегруппировка ацилкарбенов
(перегруппировка Вольфа) и ее
связь с перегруппировкой
ацилнитренов (перегруппировка
Курциуса).
Тест по темам 15-25
Обсуждение, анализ ошибок
2
2
4
4
2
4
4
1
2
4
2
4
2
4
1
2
Сера- и фосфорорганические соединения. Непредельные углеводороды и их
производные
27
Глава 9 . Органические соединения
серы и фосфора.
Номенклатура и типы
сероорганических соединений.
Тиолы: физические свойства,
кислотность, методы получения,
реакции. Получение сульфидов и
дисульфидов. Окисление сульфидов
– синтез сульфоксидов и сульфонов.
Диметилсульфоксид – важный
органический растворитель.
Получение алкилсульфокислот.
5
2
1
4
Тестовые задания
по темам 27-32
9
28
29
30
31
Илиды серы. Участие 3d-орбиталей
серы в образовании валентных
связей как причина
распространенности четырех и
шестикоординированной серы.
Фосфорорганические соединения
как формальные производные
фосфина РН3 и фосфорана РН5. Роль
3d-орбиталей фосфора в
образовании валентных связей.
Кислородные кислоты фосфора и их
строение. Повышенная
стабильность фосфорильной группы
Р=О. Общая характеристика
соединений трехваленного фосфора:
основность, нуклеофильность,
легкость окисления. Реакция
Арбузова и реакция Виттига.
Понятие об илидах фосфора.
Значение фосфорорганических
соединений.
Глава 10. Алкены.
Тема 1. Общие положения и
методы получения.
Номенклатура. Геометрическая
изомерия и E,Z-номенклатура.
Физические свойства.
Относительная устойчивость
алкенов в зависимости от
положения двойной связи.
Основные лабораторные и
промышленные методы синтеза.
Реакция метатезиса.
Тема 2. Химические свойства.
Каталитическое гидрирование, его
механизм, типы катализаторов.
Механизм присоединения галогенов
к двойной связи. Присоединение
воды, галогеноводородов,
хлорноватистой кислоты. Случаи
отклонения от правила
Марковникова. Аллильное
замещение. Реакции окисления
алкенов, озонолиз. Изомеризация
алкенов. Понятие о полимеризации
и оксосинтезе.
Глава 11. Алкины.
Номенклатура. Лабораторные и
промышленные способы получения.
Химические свойства: СНкислотность, присоединение воды,
кислот, спиртов, галогенов, реакции
с альдегидами и кетонами. Реакции
восстановления, окисления,
полимеризации.
Глава 12. Диеновые углеводороды.
Типы диеновых углеводородов.
5
2
5
2
5
1
5
2
4
2
4
2
1
4
10
32
33
Получение 1,3-диенов: синтез 1,3бутадиена по Лебедеву и Реппе,
получение изопрена по Фаворскому.
Реакции 1,3-диенов: ионное
присоединение брома и его
механизм, присоединение
галогеноводородов. Полимеризация.
Натуральный каучук, гуттаперча,
неопрен, вулканизация каучука.
Реакция Дильса-Альдера. Общее
представление о терпенах и
феромонах.
Глава 13. Производные
непредельных углеводородов.
Галогенпроизводные. Винилхлорид
и аллилхлорид. Сопоставление
подвижности галогена в
винилхлориде и аллилхлориде.
Получение винилхлорид и
аллилхлорида. Поливинилхлорид,
тефлон и их применение.
Непредельные спирты. Правило
Эльтекова-Эрленмейера.
Поливинилацетат. Алкилвиниловые
эфиры. Получение пропаргилового
спирта и 1,4-бутиндиола.
Непредельные альдегиды и кетоны.
Синтезы акролеина (из глицерина,
пропилена, ацетальдегида).
Образование кротонового и
сорбинового альдегидов,
метилвинилкетона, окиси мезитила.
Явление винилогии.
Непредельные кислоты. Акриловая,
метакриловая и кротоновая
кислоты, методы их получения.
Олеиновая и линолевая кислоты и
их значение в процессах
жизнедеятельности.
Метилметакрилат, органическое
"стекло". Электрофильное и
нуклеофильное присоединение к
непредельным альдегидам, кетонам
и кислотам. Реакция
цианэтилирования.
Тест по темам 27-32
Обсуждение, анализ ошибок
5
2
5
1
4
1
3
Полифункциональные производные алканов. Циклоалканы
34
Глава 14. Многоатомные спирты.
Номенклатура диолов. Физические
свойства. Получение диолов, в том
числе пинаконов.
Химические свойства диолов.
Пинаколиновая перегруппировка.
Окись этилена: получение и
свойства. Целлозольвы,
5
2
1
4
Тестовые задания
по темам 34-39
11
35
36
37
38
диэтиленгликоль. Глицерин:
получение и основные свойства.
Жиры.
Глава 15. Двухосновные кислоты.
Номенклатура и основные
представители. Физические
свойства, тенденции изменения
констант ионизации. Получение и
химические свойства. Янтарный
ангидрид, сукцинимид, Nбромсукцинимид и его применение
в органическом синтезе.
Натриймалоновый эфир и синтезы
на его основе. Малеиновая и
фумаровая кислоты (сравнительная
характеристика).
Глава 16 Оксикислоты.
Номенклатура и типы оксикислот.
Методы получения - и оксикислот. Синтез - и оксикислот из лактонов.
Химические свойства оксикислот.
Отношение к нагреванию. Бутиролактон и его свойства.
Значение оксикислот и их
распространение в природе.
Стереоизомерия винных кислот и
других соединений с двумя
асимметрическими атомами
углерода. Диастереомеры, эритро- и
трео-формы. Оптическое
расщепление.
Производные угольной кислоты.
Фосген: получение и реакции.
Хлоругольный эфир. Карбаминовая
кислота и уретаны. Полиуретаны.
Мочевина и тиомочевина. Циановая
кислота. Изоцианаты.
Глава 17. Кетонокислоты.
Типы и важнейшие представители
кетонокислот. Ацетоуксусный эфир:
получение, таутомерия,
реакционная способность. Реакции
кетонного и кислотного
расщепления производных
ацетоуксусного эфира и их значение
в органическом синтезе.
Глава 18. Аминокислоты и белки.
Типы аминокислот, номенклатура,
оптическая активность. Важнейшие
представители -аминокислот.
Методы получения -аминокислот:
аммонолиз -галогенкарбоновых
кислот, синтез Штреккера,
получение из малонового эфира.
Синтез -аминокислот. Химические
5
2
1
4
5
4
2
8
5
2
1
4
5
2
1
4
12
39
40
свойства аминокислот:
этерификация, ацилирование,
действие азотистой кислоты.
Отношение -, - и -аминокислот к
нагреванию. Пептиды:
номенклатура, методы синтеза.
Общее представление о
твердофазном синтезе
полипептидов. Понятие о белках и
их значение в природе.
Глава 19. Циклоалканы (3 ч).
5
Номенклатура и типы
циклоалканов. Стереохимия
циклопропана, циклопентана и
циклобутана. Конформации
циклогексана и их относительная
устойчивость. Стереохимия
замещенных циклоалканов (общее
представление).
Получение циклоалканов: из
дигалогеналканов, присоединение
карбенов к непредельным
соединениям, пиразолиновый метод,
пиролиз кальциевых солей
двухосновных кислот, реакция
Дикмана, реакция Дильса-Альдера,
гидрирование ароматических
соединений, из натриймалонового
эфира.
Свойства циклоалканов.
Напряжение колец, теплоты
сгорания, реакции циклопропана.
Перегруппировка Демьянова;
каталитическая изомеризация.
Циклогексанон и капролактам
(получение и значение).
5
Тест по темам 34-39
Обсуждение, анализ ошибок
3
1
6
1
3
Арены. Кислородсодержащие ароматические углеводороды
41
Глава 20. Ароматические
углеводороды (арены).
Тема 1. Общие положения,
история, ароматичность.
Типы аренов, номенклатура.
Промышленные источники
получения. Физические свойства,
применение. История открытия
бензола и установление его
структуры. Современные
представления о строении бензола.
Правило Хюккеля и основные типы
ароматических и
антиароматических систем.
Принципиальные особенности
реакционной способности бензола и
его гомологов.
5
2
1
4
Тестовые задания
по темам 41-48
13
42
43
44
45
46
Тема 2. Реакции электрофильного
замещения.
- и -Комплексы, кривые
потенциальной энергии, порядок
реакции, катализаторы и механизм
их действия. Общее рассмотрение
механизма реакций
галогенирования, нитрования,
алкилирования и ацилирования по
Фриделю-Крафтсу. Сульфирование
и сульфохлорирование.
Сульфониламиды: получение и
значение.
Тема 3. Правила ориентации в
монозамещенных бензола.
Типы орто-пара и метаориентантов, механизм их
электронного влияния. Факторы,
определяющие устойчивость комплексов. Ориентация
электрофильного замещения в
дизамещенных бензола, примеры
согласованной и несогласованной
ориентации. Использование
ориентирующего влияния
заместителей для решения
синтетических задач.
Тема 4. Реакции в боковую цепь,
реакции окисления и
восстановления. Замещение в
боковую цепь. окисление боковой
цепи. Реакции окисления и
восстановления бензольного кольца.
Реакция Берча.
Глава 21. Фенолы и хиноны.
Тема 1. Фенолы .
Номенклатура, значение,
распространение. Способы
получения. Реакции фенолов.
Кислотные свойства фенолов.
Реакции по кислороду
(алкилирование и ацилирование).
Перегруппировка Кляйзена.
Реакции электрофильного
замещения: галогенирование,
сульфирование, ацилирование.
Перегруппировка Фриса.
Нитрование. Пикриновая кислота:
получение, свойства, применение.
Реакции Кольбе и Реймера-Тимана.
Феноло-формальдегидные смолы.
Тема 2. Многоатомные фенолы и
хиноны. Двух- и трехатомные
фенолы. Представление о
катехоламинах. Получение двух- и
трехатомных фенолов и их реакции.
Хиноны. Номенклатура и типы,
5
3
1
6
5
1
1
2
5
2
6
2
1
6
6
1
1
2
2
14
47
48
49
распространение в природе.
Химические свойства и получение.
Глава 22. Ароматические
альдегиды и кетоны.
Альдегиды: важнейшие
представители, распространение в
природе. Получение. Реакция
Вильсмайера. Химические свойства:
окисление, образование азометинов,
реакция Канниццаро, бензоиновая
конденсация, реакция Перкина.
Кетоны: основные представители.
Получение с помощью реакций
Фриделя-Крафтса и Губена-Геша.
Важнейшие реакции. Галогенацетофеноны и халконы
(общие представления).
Глава 23. Ароматические
карбоновые кислоты.
Основные представители и
значение. Общие методы получения
и химические свойства. Перекись
бензоила и ее применение.
Дикарбоновые кислоты, важнейшие
реакции. Фталимид и синтез
Габриэля. Полиэтилентерефталат.
Фенолокислоты. Салициловая
кислота: получение, свойства,
применение.
Ароматические аминокислоты. пАминобензойная кислота и
лекарственные препараты на ее
основе. Сульфониламиды как
антагонисты п-аминобензойной
кислоты.
Тест по темам 41-48
Обсуждение, анализ ошибок
6
2
1
4
6
2
1
4
1
3
6
Азотсодержащие ароматические соединения. Многоядерные ароматические
соединения. Теория цветности. Гетероциклические соединения
50
Глава 24. Ариламины и другие
ароматические азотсодержащие
соединения.
Тема 1. Восстановление
ароматических нитросоединений.
Типы ароматических соединений
азота, их синтетическое и
промышленное значение. Реакции
восстановления нитросоединений в
кислой, нейтральной и основной
среде. Образование ариламинов,
фенилгидроксиламина,
нитрозобензола, азоксибензола,
азобензола. Нитрозирование
ароматических соединений.
Свойства нитрозоаренов.
Гидразобензола и бензидин.
6
1
2
Тестовые задания
по темам 50-56
15
51
52
53
54
Бензидиновая перегруппировка.
Тема 2. Ариламины.
Получение ариламинов из
галогенаренов. Механизм SN2Ar и
его общие закономерности.
Ариновый механизм
ароматического нуклеофильного
замещения. Дегидробензол:
электронное строение,
доказательства образования,
включая перехват с помощью
ловушек. Свойства ариламинов.
Основность и NH-кислотность.
Алкилирование и ацилирование
аминогруппы. Электрофильное
замещение в ариламинах:
галогенирование, сульфирование,
нитрование. Методы защиты
аминогруппы.
Тема 3. Соли арилдиазония.
Реакция диазотирования
ариламинов. Строение солей
диазония, факторы, определяющие
их устойчивость. Реакции солей
диазония с активными
нуклеофилами (гидроксил- и
цианид-анионы). Обменные реакции
диазониевой группы. Реакция
Зандмейера, реакция Шимана.
Замена диазониевой группы на
гидроксил, тио- и дитиогруппы,
атом водорода.
Восстановление солей диазония до
арилгидразинов. Реакция
азосочетания. Примеры
азокрасителей.
Диазоаминосоединения.
Глава 25. Многоядерные
ароматические соединения.
Тема 1. Дифенил, дифенилметан,
трифенилметан. Типы
многоядерных аренов. Дифенил:
методы получения, геометрия,
атропоизомерия производных,
направленность реакций
электрофильного замещения.
Дифенилметан и трифенилметан:
методы получения, СН-кислотность,
стабильность карбанионов.
Свободные радикалы
трифенилметильного ряда: история
открытия, устойчивость, методы
получения, свойства.
Тема 2. Трифенилметановые
красители.
Трифенилметановые красители.
Фенолфталеин, флуоресцеин, эозин.
6
2
1
4
6
2
1
4
6
3
2
6
6
1
2
16
55
56
57
-
-
-
6
Тема 3. Нафталин, антрацен и
фенантрен. Нафталин. Электронная
структура, длины кольцевых связей,
ароматичность. Реакции окисления
и восстановления. Реакции
электрофильного замещения:
галогенирование, нитрование,
сульфирование. Нафтолы и
нафтиламины: получение и
свойства. Реакция Бухерера.
Антрацен и фенантрен. Электронное
строение и ароматичность.
Относительная активность
различных положений в реакциях
электрофильного замещения.
Антрахинон и фенантренхинон.
Антрахиноновые красители (общее
представление). Ализарин и
протравное крашение.
Глава 26. Основы теории
6
цветности.
Природа цветоощущения. Шкала
цветов. Спектры поглощения и
физическая сущность поглощения
веществом света. Типы электронных
переходов. Факторы, определяющие
цвет вещества. Хромофоры и
ауксохромы. Галохромия,
сольватохромия, фотохромия,
термохромия. Комплексы с
переносом заряда. Типы красителей
и способы крашения.
6
Тест по темам 50-56
Обсуждение, анализ ошибок
3
2
1
6
4
3
Практикум по органической химии
Общий практикум по органической химии рассчитан на два семестра. Задачей
практикума является обучение студентов грамотному ведению экспериментальной
работы, овладение техникой выполнения операций по выделению и очистке органических
соединений, а также углубление теоретических знаний по общим разделам курса. Поэтому
в его программу включены не только практические работы по синтезу органических
соединений, но и соответствующие им семинарские занятия с обязательным выполнением
домашних упражнений по данной теме. Темы синтезов и теоретический материал к ним
систематизированы как по типам реакций, так и по важным в синтетическом отношении
классам веществ, и сгруппированы в одиннадцать модулей.
Вводное занятие включает:
ознакомление с содержанием практикума, методикой его проведения, литературой по
синтезу органических веществ и справочниками, правилами ведения лабораторного
журнала;
организацию работы в лаборатории (распределение рабочих мест, знакомство с
устройством лаборатории, перечнем личных предметов, которые должен иметь каждый
студент (халат, резиновые перчатки, защитные очки, полотенце, тряпки), приемами
мытья, сушки и хранения лабораторной посуды;
изложение требований, предъявляемых к студентам, проходящим практикум;
17
-
-
-
-
изучение правил техники безопасности (сдача зачета по ним проводится не позже, чем
на следующем занятии в виде беседы преподавателя с вопросами к студентам).
Последующие занятия в практикуме условно делятся на два этапа: первый –
“ознакомительный”, включающий 5-6 занятий и “основной”. На первом этапе особое
внимание уделяется формированию правильного и серьезного отношения к
экспериментальной работе: точное выполнение всех приведенных в методике операций,
строгое соблюдение правил техники безопасности. Преподаватель тщательно
контролирует сборку приборов и анализирует общие ошибки.
Первый этап практикума включает знакомство с лабораторной посудой и
оборудованием, правилами сборки установок. В домашние задания на этом этапе, наряду
с темами синтезов и упражнениями по ним, включается проработка правил проведения
следующих операций: 1) нагревание и нагревательные приборы (электрические печи,
воронки с обогревом, бани); 2) очистка веществ перекристаллизацией из воды и
органических растворителей, сушка веществ, определение температуры плавления; 3)
перегонка при атмосферном давлении; 4) экстракция, правила отгонки горючих
жидкостей; 5) перегонка с паром; 6) отгонка растворителя и перегонка высококипящих
жидкостей под уменьшенным давлением. Синтезы проводятся фронтально, что облегчает
анализ и устранение допущенных экспериментальных ошибок. Работы проводятся по
руководству “Практикум по органической химии” А.М. Симонова и др. (изд-во РГУ,
1971г., 1983 г.), поскольку именно в нем наиболее полно освещены правила сборки
приборов и проведения важнейших операций.
Систематический контроль готовности студентов к выполнению синтеза, а также
качества проработки теоретического материала, кафедра считает одним из важнейших
условий успешного обучения студентов. Контроль осуществляется по четырем каналам:
своевременная проверка оформления лабораторных журналов (студенту разрешается
начать выполнение работы лишь при наличии соответствующих записей в журнале, схемы
прибора, таблицы расчета и плана синтеза);
выборочные опросы по синтетической части работы и теоретическому материалу;
обязательное решение минимума задач по каждой теме;
оценка практической работы студента, которая складывается из трех параметров:
качества полученного вещества, выхода, оформления журнала. Особое внимание
уделяется проведению эксперимента, записи личных наблюдений и характеристике
полученных веществ.
Для получения зачета по практикуму необходимо:
выполнить намеченную программу синтезов и оформить отчеты по ним;
выполнить контрольный трехстадийный синтез и сдать по нему отчет;
решить задачи по всем темам.
На первом занятии студент получает от преподавателя комплект учебно-методических
пособий “Методические указания к практикуму по органической химии” в четырех частях,
три из которых предназначены для подготовки к семинарским занятиям, а четвертая
содержит варианты индивидуальных контрольных работ по каждому модулю.
План практикума
5 семестр (18 недель, 1 занятие – 6 ч)
1. Меры безопасности и организация работы в лаборатории органического синтеза.
2. Экзамен по ТБ. Лабораторная химическая посуда и приборы. Сборка установок.
3. Семинар по теме “Химическая связь в органических соединениях. Электронные эффекты и
механизмы органических реакций”. Ознакомительная работа “Методы выделения и
очистки веществ”.
4. Семинар по теме ”Стереоизомерия алифатических соединений”.
Ознакомительная работа “Методы выделения и очистки веществ”.
Реакции ацилирования органических соединений
18
5. Семинар по теме. Работа 1 “ Ацетанилид”.
6. Работа 2 “Бензойноэтиловый эфир”.
7. Зачет по теме. Окончание работы 2.
Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода
8. Семинар по теме. Работа 3 “Бромистый этил”, “Бромистый бутил”, “Метил йодистый”,
”Нитрометан”.
9. Семинар по теме (реакции элиминирования). Окончание работы 3.
10. Зачет по теме.
Реакции карбонильных соединений
11. Семинар по теме. Работа 4 “Коричная кислота”.
12. Семинар по теме. Окончание работы 4.
13. Зачет по теме.
Реакции металлорганических соединений
14. Семинар по теме. Работа 6 “Трифенилкарбинол”.
15. Зачет по теме.
Реакции окисления и восстановления в органической химии
16. Работа 5 “Янтарная кислота”, “п-Нитробензойная кислота”,
“Пирослизевая кислота. Фурфуриловый спирт”.
17. Семинар по теме.
Реакции циклоприсоединения
18. Семинар по теме.
6 семестр
Электрофильное замещение в ароматическом ряду
1. Работа 1: “п-Нитроанилин” или “п-Броманизол” ( 1).
2. Семинар по теме. Работа 2: “Сульфаниловая кислота” или “2-Нафталинсульфокислота”
(2).
3. Окончание работ 1 и 2. Зачет.
Фенолы
4. Семинар по теме. Работа 3: “Этиловый эфир -нафтола” или “Анизол”
5. Работа 4: “2,4-Дибромбензохинон” (3).
6. Окончание работ 3,4. Зачет.
Соли диазония
7. Семинар по теме. Работа 5: “Пикриновая кислота” .
8. Работа 6 (реакция Зандмейера): “о-Нитрохлорбензол ” или “4-Бромнитробензол” (4).
9. Окончание работы 6.
10. Работа 7 (синтез азокрасителя): “Гелиантин, -нафтолоранж, жировой желтый ”.
Альтернативный вариант (5): работа 2 “2,6-Дибром-4-нитроанилин”
работа 5 “1,2,3-трибром-5-нитробензол ”
работа 6 “3,4,5-триброманилин ”
Нуклеофильное замещение в ароматическом ряду
11. Семинар по теме.
Трехстадийный синтез (курсовая работа)
12-18. Курсовая работа (по выбору преподавателя).
18. Защита курсовой работы.
(1) А.Е.Агрономов, Ю.С.Шабаров. Лабораторные работы в органическом практикуме. - М.: Химия, 1974.- С.158.
2
( ) А.И.Артеменко, И.В.Тикунова, Е.К.Ануфриев. Практикум по
органической химии.- М.: Высшая школа, 1991.- С.74.
или
19
М.Н.Храмкина. Практикум по органическому синтезу.Л.: Химия, 1988.- С.218.
(3) Л.Титце, Т.Айхер. Препаративная органическая химия. М.: Мир, 1998.- С.299
(загрузки уменьшить в 20 раз).
(4) Л.Титце, Т.Айхер. Препаративная органическая химия. М.: Мир, 1998.- С.177
(загрузки уменьшить в 20 раз).
(5) Л.Титце, Т.Айхер. Препаративная органическая химия. М.: Мир, 1998.- С.179-181
(загрузки уменьшить в 20 раз).
Курсовая работа
На втором этапе практикума главное внимание уделяется расширению навыков
синтетической работы и дальнейшему усвоению фундаментальных основ органической
химии. Заключительным этапом практикума является выполнение курсовой работы трехстадийного синтеза какого-либо вещества. Для его выполнения студенту дается более
краткая, чем в учебных пособиях рецептура, взятая из оригинальной литературы. Темы
синтезов утверждены кафедрой, а прописи по ним проверены кем-либо из сотрудников.
Отчет по трехстадийному синтезу оформляется в отдельной тетради. Он должен содержат
подробности синтеза с наблюдениями и замечаниями исполнителя, рассмотрение
механизма протекающих реакций (основных и побочных), расчеты теоретического и
практического выходов, описание физико-химических характеристик веществ,
полученных на каждой стадии. Отчет рассматривается как курсовая работа, защищая ее в
аудитории студент отвечает на теоретические и практические вопросы.
Примерные темы курсовых работ:
1,3,5-Тринитробензол
Бензиламин
N-Метилмочевина
1,3-Дифенилизобензофуран
Дифенилен
4-Гидрокси-3-метоксибензальдегид (ванилин)
3-Нитро-4-пропоксианилин (сладкий реагент Р 4000)
Розеофлавин
1-Амино-8-нитронафталин
Этиловый эфир антраниловой кислоты (сольватохром из -пиколина)
В конце 5 и 6 семестров – экзамен.
5. Образовательные технологии
Лекции, презентации, семинары в диалоговом режиме с элементами дискуссии,
лабораторный практикум, публичная защита курсовой работы. В целом при изучении
курса активные и интерактивные формы проведения занятий составляют не менее 30%
аудиторных занятий.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины.
Примерные задачи к семинарам
Глава 1. Некоторые теоретические принципы органической хими).
1. Рассмотрите типы связей в молекулах следующих соединений: уксусная кислота,
ацетат натрия, этанол, этилат натрия, метиламин, хлористый триэтиламмоний, бромистый
этил.
2. Нарисуйте структуры Льюиса для молекул формальдегида, фтористого этила,
20
фосгена, окиси триметиламина, ацетамида.
3. Определите тип гибридизации атомов в следующих молекулах:
(СH3)2Hg, BF3, CH2=C=O, ClCN, CH2=CH-F.
4. Используя теорию отталкивания электронных пар валентных оболочек,
предскажите геометрию следующих соединений: PH3, PCl5, CH3-, CH3+, (CH3)3NH+.
5. Как изменяется полярность связей С-Н в молекулах этана, этилена, ацетилена ?
Ответ обоснуйте.
6. Напишите мезомерные и резонансные структуры для молекул следующих
соединений: ацетат-анион, нитрит-ион, винилметиловый эфир, нитрометан, аллильный
катион. Что значит выражение «резонансно-стабилизированный йон» ?
7. Укажите кислоту Льюиса и основание Льюиса среди исходных веществ и продуктов
следующих реакций:
O H
H+
O
a)
H C
H C
O H
O H
CH 3+
b)
(CH 3O) 2
c)
CH3-CH=CH2
+
d) H- + CH3CH2+
H3C O
CH 3
CH 3
H+
CH 3-CH-CH 3
CH 3-CH 3
8. Как изменяется относительная сила следующих карбоновых кислот: пропионовая,
-фторпропионовая, -фторпропионовая, -хлорпропионовая, пентафторпропионовая ?
Обоснуйте ответ.
Глава 2 . Алканы.
1. Рассмотрите возможные конформации н-бутана (вращение вокруг связи С(2)-С(3)) и
нарисуйте для их взаимопревращений кривую потенциальной энергии.
2. Как можно получить н-декан с помощью реакции Вюрца ?
3. Синтезируйте с помощью реакции Кольбе н-гексан.
4. Рассчитайте, при сгорании 1 моля метана или 1 моля н-пропана выделяется больше
тепла?
5. Рассмотрите энергетику реакции хлорирования метана до хлористого метила. Какая
из стадий является скоростьопределяющей ?
6. Объясните различную реакционную способность третичных, вторичных и
первичных атомов водорода в реакциях галогенирования алканов.
Глава 3. Стереоизомерия алифатических соединений.
1. Нарисуйте фишеровские проекции следующих соединений. Какие из этих
стереоизомеров идентичны ? Какие являются оптическими антиподами ?
а)
H
H3C
D
Cl
H
Cl
H3C
D
б)
в)
D
Cl
д)
Br
D
CH3
е) Br
CH3
D
г)
CH3
H
H
H
H
ж)
Br
D
CH3
з) H3C
H
Cl
D
CH3
NH2
H
CO 2H
2. Определите абсолютные конфигурации хиральных центров следующих соединений:
21
(CH 3)2CH
C(CH 3)3
C2H5
CH=CH 2
C2H5OCH 2
CH
C
D
(CH 3)2P
H
H
CH 3
CO 2H
CH 2OCH 3
CH 2Br
C N
CHO
N(CH 3)2
CONH 2
CH 2NH 2
CH 3S
3. Найдите среди окружающих Вас предметов 3-4 хиральных, 2-3 ахиральных.
Охарактеризуйте в последних элементы симметрии.
Глава 4. Галогеналканы.
1. В следующей реакции одного из продуктов образуется больше. Какого ?
Br-CH2CH2CH2-Cl + I (1 экв.)
ацетон
X + Y
2. Метоксиметилхлорид, хотя и является первичным алкилгалогенидом, реагирует с
нуклеофилами преимущественно по механизму SN1. Почему ?
3. Из двух написанных ниже реакций лишь одна может протекать. Какая реакция не
идет и почему ?
CH3OH + KBr
CH3-Br + KOH
CH3OH + HBr
CH3-Br + H2O
4. Напишите уравнения реакций 1-бромбутана со следующими реагентами: а) магнием
в сухом эфире, б) цианидом натрия, в) гидросульфидом натрия, г) этилатом натрия.
Глава 5. Одноатомные спирты.
1. Нарисуйте структуры и назовите по системе ИЮПАК первичный, вторичный и
третичный спирты состава C7H15OH.
2. Получите следующие спирты гидратацией соответствующих этиленовых
углеводородов: а) 3,3-диметил-2-бутанол, б) 2-метил-2-пентанол, в) 3-метил-2-гексанол.
3. На пропен последовательно подействовали хлористым водородом, магнием в эфире,
формальдегидом с последующим подкислением. Напишите уравнения реакций, назовите
промежуточные и конечные вещества.
4. Укажите реагенты, которые надо использовать для следующих превращений:
а) CH3CH(OH)CH3
б) CH3CH2CH2OH
?
?
CH 3CH=CH 2
?
CH 3CH 2CH 2OH
?
CH 3CH 2CH 2Cl
CH 3CH 2CH 2MgCl
?
CH 3CH 2CH 2C(OH)(CH 3)2
в) CH3CH2OH
?
CH 3CH 2CH(OH)CH 3
CH 3CH 2Br
?
?
CH 3CH 2Li
?
CH 3CH 2CCH 3
O
5. Напишите уравнение реакции дипропилового эфира с иодистоводородной кислотой.
Каков механизм этой реакции ?
6. Напишите реакции, ведущие к получению а) диэтилового эфира, б) этил-третбутилового эфира. Используйте в качестве исходных органических веществ только
алкены (можно брать любые неорганические реактивы).
Глава 6. Альдегиды и кетоны.
1. Напишите структурные формулы всех альдегидов и кетонов состава С 5Н10О.
Назовите их по номенклатуре ИЮПАК. Есть ли среди них хиральные соединения ?
22
2. Предложите три способа получения 2-бутанона.
3. Напишите уравнения реакций пентаналя с а) бисульфитом натрия, б) цианистым
водородом, в) фенилгидразином, г) гидроксиламином.
4. Как можно получить 3-метилоктан из 2-гептанона ?
5. Напишите уравнения реакций альдольной и кротоновой конденсации для 1бутаналя.
6. Ацетон почти не гидратируется водой, но гексафторацетон гидратируется на 100%.
Объясните.
Глава 7. Карбоновые кислоты и их производные.
1. Предложите два способа получения 2-метилбутановой кислоты из 2-бромбутанона.
2. На 1-пентанол подействовали перманганатом калия. Полученный продукт
последовательно обработали тионилхлоридом, затем диметиламином. Напишите
уравнения реакций и назовите полученные вещества.
3. Предложите способ получения пропионового ангидрида. Напишите уравнения его
реакций с а) метиламином, б) этанолом, в) водой.
4. Как получить из масляной кислоты ее амид ? Предложите три способа. Что
получится при действии на амид масляной кислоты брома в щелочной среде ?
5. Напишите механизм реакции этерификации капроновой кислоты этиловым спиртом
в присутствии каталитического количества серной кислоты. Как еще можно получить этот
эфир ?
6. Напишите уравнения реакций масляной кислоты с а) бромом и фосфором, б)
аммиаком, в) алюмогидридом лития.
Глава 8. Азотистые соединения жирного ряда.
1. Какие восстановители надо взять для превращения пропиоамида, пропионитрила и
1-нитропропана в пропиламин ?
2. Напишите уравнения реакций 2-аминобутана с а) соляной кислотой, б) азотистой
кислотой, в) н-бутиллитием (1 экв.).
3. Гексилизоцианат подвергли гидролизу. Что получилось ?
4. Напишите уравнения реакций этиламина и диэтиламина с азотистой кислотой.
Объясните их механизм.
5. Напишите уравнения реакций 1-нитропропана с а) азотистой кислотой, б) бромом (1
экв.), ацетальдегидом (1 экв.) в присутствии каталитического количества основания. Что
общего между всеми этими реакциями ?
6. Предложите способы получения (три варианта) капроновой кислоты, исходя из
валериановой.
Глава 9 . Органические соединения серы и фосфора.
1. Объясните почему гидролиз эфира А протекает в 1600 раз быстрее, чем сульфида Б.
CH3OCH2Cl (A)
CH3SCH2Cl (Б)
2. В 100 мл воды при 20 оС растворяется 1.5 г метантиола. В то же время,
растворимость метанола в воде неограниченна. Объясните.
3. Как можно получить диэтилсульфон, исходя из этанола, имея в виду, что другие
органические реагенты в лаборатории отсутствуют.
4. Исходя из бутанола-1 синтезируйте: а) бутантиол (2 способа), б) дибутилдисульфид
(2 способа), в) бутансульфокислоту (2 способа).
5. В лаборатории имеются трифенилфосфин и все спирты, содержащие от одного до
трех атомов углерода. Каким образом, исходя из этих веществ и применяя любые другие
неорганические реактивы, можно синтезировать с помощью реакции Виттига 2метилпентен-2 ?
23
Глава 10. Алкены.
1. Углеводороды н-гексан и гексен-3 имеют близкие температуры кипения. Как
очистить химическим путем: а) н-гексан от примеси гексена-3; б) гексен-3 от примеси нгексана ?
2. Приведите механизм хлорирования пропилена в следующих условиях: а) Cl2 в
полярном растворителе; б) Cl2 в газовой фазе при температуре выше 300 оС.
3. Предложите механизм присоединения бромистого водорода к 3,3,3трифторпропену-1.
4. Озонолиз соединения с брутто-формулой С5Н10 дает смесь формальдегида и 2бутанона. Определите строение этого вещества.
5. Напишите механизм катионной полимеризации пропилена в присутствии
минеральных кислот.
Глава 11. Алкины.
1. Как получить: а) бутин-1 из бутена-1; б) пентин-1 из ацетилена; в) бутанол-2 из
ацетилена; г) 1,4-дибромбутен-2 из ацетилена ?
2. Соединение состава С4Н6 при исчерпывающем гидрировании образует бутан,
вступает в реакцию гидратации по Кучерову, но не образует осадка при обработке
аммиачным раствором нитрата серебра. Установите строение этого соединения.
Глава 12. Диеновые углеводороды.
1. Почему 2,3-ди(трет-бутил)бутадиен-1,3 не ведет себя как сопряженный диен (не
вступает, например, в реакцию Дильса-Альдера) ?
2. Что образуется при взаимодействии пентадиена-1,3 со следующими веществами: а)
хлороводород; б) дицианоацетилен; в) бром.
3. Составьте уравнение реакции полимеризации 2-хлорбутадиена-1,3.
Глава 13. Производные непредельных углеводородов.
1. Составьте уравнения реакции полимеризации: а) метилметакрилата; б)
метилвинилового эфира.
2. Предложите схемы синтеза: а) 1,4-дихлорбутена-2 из этилена; б) гексадиена-2,4 из
бромистого аллила; в) поливинилхлорида из этанола.
3. Напишите резонансные структуры для следующих молекул: а) винилхлорид; б)
метилметакрилат; в) акролеин.
Глава 14. Многоатомные спирты.
1. Глицерин при перегонке над гидросульфатом калия (или в присутствии следов
минеральной кислоты) отщепляет две молекулы воды, в результате чего образуется
акролеин. Предложите механизм этого превращения.
2. Напишите уравнение реакции: а) этиленгликоля с хлористым тионилом (1:2); б)
окиси этилена с аммиаком.
3. Как получить: а) этилцеллозольв из этилена; б) глицерин из пропилена ?
Глава 15. Двухосновные кислоты.
1. Напишите уравнения реакций: а) дегидратации янтарной кислоты; б) глутаровой
кислоты с хлористым тионилом; в) циклизации малеиновой кислоты при нагревании.
2. Как получить: а) малоновую кислоту из хлористого метилена; б) 2,2диметилпропановую кислоту из малоновой
кислоты; в) янтарную кислоту из
этиленгликоля; г) янтарную кислоту из акрилонитрила ?
3. Какова структура соединения С3Н4О4, если известно, что оно: 1) обладает кислыми
свойствами, 2) с этанолом дает соединение состава С7Н12О4, 3) при нагревании образует
24
СО2 и вещество С2Н4О2 ?
Глава 16 Оксикислоты.
1. Как с помощью химических реакций различить метиловый эфир гликолевой
кислоты и метоксиуксусную кислоту ?
2. Как получить: а) молочную кислоту из этанола; б) этиловый эфир молочной
кислоты из ацетилена; в) винную кислоту из глиоксаля ?
3. В лаборатории имеются следующие реактивы: натрий, карбонат натрия, гидроксид
натрия, этанол, уксусный ангидрид, аммиак, бромистоводородная кислота, пятихлористый
фосфор и алюмогидрид лития. Какие из этих веществ будут реагировать с молочной
кислотой ? Напишите уравнения соответствующих реакций.
Глава 17. Кетонокислоты.
1. Составьте уравнения реакций ацетоуксусного эфира с фенилгидразином,
бисульфитом натрия, бромом, хлористым пропионилом, натрием.
2. Как получить метиловый эфир 3-оксобутановой кислоты с помощью
сложноэфирной конденсации Кляйзена ?
3. Какие факторы влияют на положение кето-енольного равновесия у дикарбонильных соединений ?
4. В чем сходство и различие таутомеров и изомеров ?
5. Как получить метилэтилкетон из ацетокусусного эфира ?
Глава 18. Аминокислоты и белки.
1. Составьте уравнения реакции: а) серина с гидроксидом натрия; б) глицина с
избытком йодистого метила; в) восстановления -аминопропионовой кислоты
алюмогидридом лития; г) метилового эфира серина с азотистой кислотой; д) валина с
метанолом (в присутствии HCl).
2. Как получить -аланин из -бромпропионовой кислоты (по методу Габриэля), из
ацетальдегида, из малонового эфира ?
3. При полном гидролизе трипептида образовались две -аминокислоты – глицин и
аланин. Предложите варианты строения трипетида.
Глава 19. Циклоалканы.
1. Рассмотрите относительную стабильность конформационных изомеров метилциклогексана.
2. Какие изомеры более стабильны: а) цис- или транс-1,2-диметилциклогексан; а) цисили транс-1,3-диметилциклогексан; в) цис- или транс-1,4-диметилциклогексан ?
3. Как превратить циклопропан в гексан, используя только неорганические реагенты ?
4. Предложите схему синтеза дициклопентила из циклопентана и неорганических
реактивов.
Глава 20. Ароматические углеводороды (арены).
1. Сколько изомеров имеет триметилбензол ?
2. Напишите уравнения реакции нитрования этилбензола нитрующей смесью и 10 %ной HNO3 при высоких температуре и давлении (по Коновалову). Объясните механизмы
этих превращений.
3. Расположите следующие соединения в ряд по уменьшению их реакционной
способности в реакции сульфирования: этилбензол, фенол, нитробензол, бромбензол, пксилол. Укажите продукты реакций.
4. В какой последовательности увеличивается количество пара-изомеров в реакциях
электрофильного замещения для следующих соединений: этилбензол, трет-бутилбензол,
изопропилбензол, толуол ?
25
5. При взаимодействии бензола с хлористым неопентилом в присутствии AlCl3
главным продуктом реакции является 2-метил-2-фенилбутан, а не неопентилбензол.
Объясните этот результат.
6. Предложите схему синтеза: а) метилфенилхлорметана из бензола; б) 3-нитро-третбутилбензола из бензола и изобутилена; в) м-нитробензойной кислоты из бензола.
Глава 21. Фенолы и хиноны.
1. Объясните, почему при кипячении фенола с бромистоводородной кислотой реакции
не происходит, в то время как при кипячении в тех же условиях циклогексанола с
высоким выходом образуется бромциклогексан.
2. Опишите простые химические тесты, позволяющие различить: а) п-крезол и
бензиловый спирт; б) фенол и циклогексен; в) анизол и п-крезол; г) 2,4,6-тринитрофенол и
2,4,6-триметилфенол.
3. Что происходит при окислении фенола в щелочной среде ?
4. Почему о-нитрофенол летуч с водяным паром, а фенол и п-нитрофенол – нет ?
5. Напишите уравнения реакций: а) окисления 4-метилпирокатехина; б) п-крезолята
натрия с бромистым бензилом; в) фенола с бромной водой.
6. Предложите схему синтеза: а) фенетола из бензола; б) этил(п-нитрофенилового)
эфира из фенола и этилена.
Глава 22. Ароматические альдегиды и кетоны.
1. Какое из соединений будет наиболее активно в реакциях присоединения по
карбонильной группе: бензальдегид, п-нитробензальдегид, п-толуиловый альдегид,
уксусный альдегид ?
2. Димезитилкетон практически не способен вступать в реакции, свойственные
карбонильным соединениям. Почему ?
3. Напишите уравнения реакций и объясните механизм альдольной и кротоновой
конденсации: а) N,N-диметилбензальдегида с метилфенилкетоном; б) бензальдегида и
ацетальдегидом.
4. Что происходит с альдегидами, не содержащими атом водорода при -углеродном
атоме (формальдегидом, триметилуксусным альдегидом, м-хлорбензальдегидом) в
присутствии гидроксида натрия ?
Глава 23. Ароматические карбоновые кислоты.
1. Гидролиз метилбензоата проводят водой, меченной изотопом 18О. В составе какого
из продуктов гидролиза обнаружится 18О ?
2. Расположите соединения в ряд по возрастанию их кислотных свойств: пнитробензойная кислота, 2,4-динитробензойная кислота, п-нитрофенилуксуная кислота.
3. Что получится при переэтерификации диметилового эфира терефталевой кислоты
этиленгликолем ?
4. Предложите методы синтеза: а) диметилфталата из п-ксилола; б) п-толуиловой
кислоты из толуола; в) пропилового эфира п-оксибензойной кислоты из п-крезола и
пропилена; г) бензамида из ацетофенона.
Глава 24. Ариламины и другие ароматические азотсодержащие соединения.
1. Какие продукты образуются при восстановлении п-нитротолуола в кислой,
нейтральной и щелочной средах ? Составьте уравнения соответствующих реакций.
2. Расположите в ряд по увеличению основности следующие соединения: метиламин,
дифениламин, аммиак.
3. Как осуществить разделение смеси трех нерастворимых в воде жидкостей – анилина
(т.кип. 184 оС), н-бутилбензола (т.кип. 183 оС) и н-валериановой кислоты (т.кип. 187 оС),
чтобы выделить каждое вещество в чистом виде и с незначительными потерями ?
26
4. Что образуется при обработке первичных, вторичных и третичных ароматических
аминов азотной кислотой ?
5. Расположите в ряд по увеличению активности в реакции азосочетания катионы
фенилдиазония типа 4XС6Н4NN+, где X = NO2, H, N(CH3)2, Br, CN, CH3.
6. Как получить: а) п-аминобензойную кислоту из толуола; б) п-амино-N,Nдиэтиланилин из анилина; в) бензиламин из анилина; г) м-хлорбромбензола из
нитробензола; г) метилоранж из сульфаниловой кислоты.
Глава 25. Многоядерные ароматические соединения.
1. Напишите уравнения реакций: а) окисления фенантрена перманганатом калия; б)
ступенчатого гидрирования нафталина; в) антрацена с малеиновым ангидридом; г)
трифенилметана с амидом натрия; д) бромирования фенантрена; е) трифенилкарбинола с
H2SO4.
2. Какое из колец будет затрагиваться при нитровании следующих соединений: 4нитродифенил, 4-метилдифенил, бензанилид, фенилбензоат ? Напишите структурные
формулы продуктов.
3. Как получить: а) 3-нитрофталевую кислоту из нафталина; б) трифенилкарбинол из
бензола ?
Глава 26. Основы теории цветности.
1.
Основной дифенилметановый краситель Голубой гидрол Михлера (А) поглощает при
607 нм ( = 147500). При введении к центральному атому углерода группы NH2 образуется
желтый краситель Аурамин О (Б), а при ацетилировании аминогруппы Аурамина
(краситель В) вновь происходит резкое углубление окраски от желтой до фиолетовой.
Объясните наблюдающееся изменение цвета в соединениях А-C, используя при этом
резонансные структуры красителей.
+
NMe2
Me2N
X
(A) X=H
голубой
(Б) X=NH2 желтый
(В) X=NHAc фиолетовый
4-Диметиламиноазобензол дает водный раствор ярко-желтого цвета с max
длинноволновой полосы поглощения при 420 нм. При добавлении разбавленной кислоты
цвет раствора становится интенсивно красным (max 530 нм).Если раствор сделать очень
сильно кислым, то краный цвет переходит в желтый, но иного оттенка (max 430 нм), чем у
исходного раствора. Выскажите суждение о причинах изменения окраски.
3.
Раствор п-нитродиметиланилина в воде окрашен в желтый цвет. При подкислении
окраска ослабевает, и раствор становится бесцветным. Объяснить.
4.
Цвет водного раствора кристаллического фиолетового при постепенном добавлении
кислоты изменяется от фиолетового до синего, далее до зеленого и, наконец, до желтого.
При добавлении щелочи цвета изменяются в обратном порядке. Объяснить.
5.
Чем можно объяснить изменения положения длинноволновой полосы поглощения в
ряду следующих азокрасителей:
2.
27
X
O2N
N
N
NMe2
Y
X
Y
H H
Me H
Me Me
6.
max (нм)
479
460
443
Чем можно объяснить, что 1-метоксиантрахинон - бесцветное соединение, тогда как 1гидроксиантрахинон имеет желтую окраску ?
Тестовые задания к тематическим блокам
Теоретические принципы органической химии. Стереохимия. Алканы.
Галогеналканы
Проектное задание
1. Предложите схему синтеза этилового эфира -бромпропионовой кислоты из
этанола и любых неорганических реагентов. Опишите условия выполнения отдельных
стадий синтеза.
2. Предложите путь превращения оптически активного бутанола-2 в оптически
активный
2-аминобутан с сохранением оптической активности.
Тест рубежного контроля (на выполнение отводится 15 мин)
1. В каком гибридном состоянии находятся атомы углерода данной молекулы ?
CH3 CH C CH2
а
Все sp2
б
Один в sp3, остальные в sp2
)
)
в
Один в sp3, два в sp2, один в sp
г
Один в sp2, два в sp, один в sp3
)
)
2. Каковы типы химических связей в молекуле гексафторэтана ?
а
ковалентные
полярные
и
в
ковалентные полярные и ионные
)
ковалентные неполярные
)
б ковалентные неполярные и ионные
г
ионные
)
)
3. Как изменяется полярность связей С-Н в молекулах этана, этилена, ацетилена ?
а
полярность С-Н связей
в
полярность С-Н связей
)
)
этана  этилена  ацетилена
ацетилена  этана  этилена
б полярность С-Н связей
г
полярность С-Н связей
)
)
ацетилена  этилена  этана
этилена  этана  ацетилена
4. Какие электронным эффектом обладает атом хлора в молекуле винилхлорида ?
а
+I и +M
в
+I и -M
)
)
б -I и -M
г
-I и +М
)
)
5. Как изменяется относительная сила следующих карбоновых кислот: пропионовая, фторпропионовая, -фторпропионовая, -хлорпропионовая ?
28
а
)
Кислотность:
пропионовой  -фторпропионовой )

в
Кислотность:
-хлорпропионовой

фторпропионовой

фторпропионовой  пропионовой
-
-фторпропионовой

хлорпропионовой
б Кислотность:
г
Кислотность:
)
-хлорпропионовой

- )
-фторпропионовой

фторпропионовой

фторпропионовой

фторпропионовой  пропионовой
хлорпропионовой  пропионовой
6. Закончите фразу: Хиральность - это
а
свойство объекта не совпадать со
в
наличие
в
молекуле
)
своим зеркальным озображением.
)
асиметрических атомов углерода.
б
способность вещества вращать
г
наличие в молекуле хиральных
)
плоскость поляризованного света.
)
атомов.
7. По какому механизму протекает превращение 1-йодбутана в метил-н-бутиловый
эфир под действием метилата натрия ?
а
SN1
в
E1
)
)
б
SN2
г
E2
)
)
Алифатические спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их
производные
Проектное задание
1. Предложите схему синтеза нитрометана, пользуясь только неорганическими
реагентами. Опишите условия выполнения отдельных стадий синтеза.
2. Предложите схему синтеза метоксиуксусной кислоты из метанола и любых
неорганических реагентов. Опишите условия выполнения отдельных стадий синтеза.
Тест рубежного контроля (на выполнение отводится 25 мин)
1. Соединение С4Н10О реагирует с металлическим натрием с выделением водорода, а
при окислении образует кетон. Каково его строение?
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH
CH3 CH2 CH2 O CH3
а
в
)
)
H
CH3
б
г
CH3 C C2H5
CH3 C CH3
)
)
OH
OH
2. Какое из следующих соединений вступает в реакцию кротоновой самоконденсации ?
а
формальдегид
в
2-метилпропаналь
)
)
б трихлоруксусный альдегид
г
уксусный альдегид
)
)
3. Соединение С5Н10О
образует кристаллические осадки с гидроксиламином,
бисульфитом натрия и фенилгидразином, но не дает йодоформной пробы. Какова его
структура ?
H
CH3 CH2 C CH2 CH3
а
в
O
)
)
OH
29
б
)
CH3 C
O
CH2 CH2
г
CH3
CH 3 CH
CH CH
CH 3
)
OH
4. Что образуется при взаимодействии пропионовой кислоты с тионилхлоридом?
а
1,1,1-трихлорпропан
в
2-хлорпропаналь
)
)
б пропансульфохлорид
г
хлорангидрид
пропионовой
)
)
кислоты
5. Расположите в ряд по уменьшению ацилирующих свойств следующие соединения:
бромангидрид уксусной кислоты, уксусный ангидрид, хлорангидрид уксусной кислоты,
ангидрид масляной кислоты.
а
Ацилирующая способность:
в
Ацилирующая способность:
)
бромангидрид уксусной кислоты  )
хлорангидрид уксусной кислоты 
хлорангидрид уксусной кислоты 
бромангидрид уксусной кислоты 
уксусный ангидрид  ангидрид
уксусный ангидрид  ангидрид
масляной кислоты
масляной кислоты
б Ацилирующая способность:
г
Ацилирующая способность:
)
уксусный
ангидрид
 )
ангидрид масляной кислоты 
бромангидрид уксусной кислоты 
хлорангидрид уксусной кислоты 
хлорангидрид уксусной кислоты 
бромангидрид уксусной кислоты 
ангидрид масляной кислоты
уксусный ангидрид
6. Закончите фразу: Реакция этерификации – это …
а
взаимодействие
карбоновой
в
взаимодействие алкололята натрия
)
кислоты и спирта в присутствии )
с
галогеналканом,
ведущее
к
кислотного катализатора, ведущее к
образованию простого эфира.
образованию сложного эфира.
б реакция
образования
простых
г
взаимодействие натриевой соли
)
эфиров при нагревании алифатических )
карбоновой кислоты и галогеналкана,
спиртов с концентрированной серной
ведущее к образованию сложного
кислотой.
эфира.
O
C2H5 C
+
O CH 3
7. Закончите уравнение данной реакции ?
O
а
H2NHN C
)
C2H6
O CH 3
б
)
+
C2H5
O
C
+ H2O
NHNH 2
в
N-NH 2
+ H2O
C2H5 C
)
г
)
NH2NH2
C2H5
O CH3
OH
C NHNH 2
O CH 3
8. Расположите в ряд по уменьшению основности следующие соединения: этиламин,
анилин, аммиак.
а
Основность:
в
Основность:
)
)
этиламин  анилин  аммиак
анилин  этиламин  аммиак
б
Основность:
г
Основность:
)
)
этиламин  аммиак  анилин
аммиак  анилин  этиламин
9. Соединение С5Н13N реагирует с HCl, но не реагирует с уксусным ангидридом и
азотистой кислотой. Какова его структура ?
C2H5 CH C2H5
C4H9 NH
а
в
NH
CH 3
)
)
2
CH3
CH3CH2CH2CH2CH2NH2
б
г
C
H
N
2
5
)
)
C2H5
30
Сера- и фосфорорганические соединения. Непредельные углеводороды и их
производные
Проектное задание
1. Предложите схему синтеза 2,4-диметилпентанона-3 из пропилена. Опишите условия
выполнения отдельных стадий синтеза.
2. Предложите схему синтеза тиогликолевой кислоты из метанола и любых
неорганических реагентов. Опишите условия выполнения отдельных стадий синтеза.
Тест рубежного контроля (на выполнение отводится 20 мин)
)
)
1. Какой из перечисленных катионов наиболее стабилен ?
CH 3
CH3
а
в
CH 2 CH CH CH 2
CH2 C CH2 CH2
)
CH 3
CH 3
б
г
CH
C
CH
CH 2
CH 2
CH 3
)
3 C CH
2. Какой продукт образуется при взаимодействии пентена-1 и монохлорида йода ?
а
1-йод-2-хлорпентан
в
1-хлор-2-йодпентан
)
)
б 1,2-дийодпентан
г
1-йодпентен-1
)
)
3. Какое из перечисленных соединений может быть использовано в синтезе 2метилпентена-1 по Виттигу ?
а
1-бутаналь
в
ацетон
)
)
б 2-пентанон
г
2-пентаналь
)
)
4. Что образуется при гидратации диметилацетилена?
а
2,3-бутандиол
в
2-бутанон
)
)
б 2-бутанол
г
2,3-бутандион
)
)
5. Какое из перечисленных соединений имеет Z-структуру (согласно E,Zноменклатуре) ?
CH 3
CH 3
а
в
F
H
)
)
C C
C C
б
H
CH3
)
Cl
Cl
C C
H
г
F
CH3
)
Cl
F
C C
Cl
F
H
6. Какое из перечисленных соединений образуется при действии HCl на винилацетилен
?
а
3-хлорбутин-1
б
4-хлорбутин-1
)
)
)
в
2-хлорбутадиен-1,3
г
1-хлорбутадиен-1,3
)
)
7. Какое из перечисленных соединений образуется при действии HBr на акролеин ?
а
2-бромпропионовая кислота
в
бромангидрид
пропионовой
)
кислоты
31
б
3-бромпропионовая кислота
)
г
бромангидрид акриловой кислоты
)
Полифункциональные производные алканов. Циклоалканы.
Проектное задание
1. Предложите схему синтеза метилового эфира циануксусной кислоты из метилового
спирта, не прибегая к помощи других органических реагентов. Опишите условия
выполнения отдельных стадий синтеза.
2. Предложите путь превращения янтарной кислоты в -аланин. Опишите условия
выполнения отдельных стадий синтеза.
3. Предложите схему рациональную схему синтеза диэтилового эфира ,дикарбэтоксиянтарной кислоты из доступных реагентов. Опишите условия выполнения
отдельных стадий синтеза.
Тест рубежного контроля (на выполнение отводится 20 мин)
1. Какой из перечисленных соединений относятся к классу гликолей ?
а
1,2,3-пропантриол
в
пропиленоксид
)
)
б 1,3-пропандиол
г
1-пропанол
)
)
2. Какая из перечисленных кислот образует циклический ангидрид ?
а
масляная
в
акриловая
)
)
б щавелевая
г
янтарная
)
)
3. Какая из перечисленных оксикислот хиральна ?
а
2-оксипропановая
в
3-окси-3-метилбутановая
)
)
б оксиуксусная
г
-оксивалериановая
)
)
4. Какое из следующих соединений обладает наибольшей СН-кислотностью ?
а
ацетонилацетон
в
ацетилацетон
)
)
б ацетон
г
ацетоуксусный эфир
)
)
5. Какой продукт образуется при взаимодействии
ацетоуксусного эфира с
гидроксиламином ?
CH 3 C CH 2 C OC 2H5
CH 3 C CH 2 C NHOH
а
в
N-OH
O
O
O
)
)
N-OH
CH 3 C CH 2 C OC 2H5
б
г
O
CH3 C C C OC2H5
N-OH
)
)
O
O
6. Каково строение -кетоэфира С8Н14О3, если продуктами его кетонного и кислотного
расщепления являются соответственно метилэтилкетон и пропионовая кислота ?
CH 3
C2H5 C CH2 C OC3H7
а
в
CH 3 C CH C OC 3H7
O
O
)
)
O
O
32
б
)
CH3 C CH2 C OC4H9
O
O
г
)
C2H5
CH3
C CH C OC2H5
O
O
7. Какой из перечисленных конформационных изомеров метилциклогексана наиболее
стабилен ?
H
CH3
а
в
H
)
)
H3C
б
г
H 3C
H
)
H
CH3
)
Арены. Кислородсодержащие ароматические углеводороды
Проектное задание
1. Предложите схему синтеза п-диацетилбензола и 2,5-диэтилбензола из бензола и
этилового спирта, не используя другие органические реагенты. Опишите условия
выполнения отдельных стадий синтеза.
2. Предложите способ получения сахарина (имид о-сульфобензойной кислоты) из
толуола. Опишите условия выполнения отдельных стадий синтеза.
3. Предложите схему синтеза ванилина (4-окси-3-метоксибензальдегида) из
пирокатехина и других реагентов, используя на одной из стадий реакцию РеймераТимана. Опишите условия выполнения отдельных стадий синтеза.
Тест рубежного контроля (на выполнение отводится 20 мин)
)
1. Какое из перечисленных соединений проявляет ароматические свойства ?
а
в
)
б
)
г
)
2. Какое из утверждений ошибочно ?
а
Ароматические соединения – это
в
Ароматические
соединения
)
плоские,
циклические
молекулы, )
обладают
повышенной
содержащие сопряженную систему
термодинамической стабильностью.
кратных связей из (4n +2) электронов.
б Для ароматических соединений
г
Ароматические соединения - это
)
характерны реакции SE2 Ar типа.
)
производные бензола.
3. Расположите следующие соединения в ряд по уменьшению их реакционной
способности в реакции нитрования: этилбензол, фенол, нитробензол, бромбензол.
а
в
этилбензол  фенол  нитробензол
фенол  этилбензол  нитробензол
)
)
 бромбензол
 бромбензол
б фенол  этилбензол  бромбензол 
г
фенол  бромбензол  этилбензол 
)
)
нитробензол
нитробензол
4. Какое из перечисленных соединений образуется при взаимодействии бензола и
бутилхлорида в присутствии AlCl3 ?
33
а
в
CH 2CH 2CH 2CH 3
)
)
б
)
)
CH 3
CH 3 C CH 3
г
H
C CH 2CH 3
)
г
OH
)
)
H
C
O
6. Какое из соединений обладает самой высокой кислотностью ?
а
салициловая кислота
в
м-оксибензойная кислота
)
б бензойная кислота
г
п-оксибензойная кислота
)
7. Какое из изомерных соединений вступает в реакцию Канниццаро ?
O
OCH 3
O
H
а
в
C
C
)
б
)
OH
)
NO 2
)
CH 2CH 2CH 2CH 2Cl
5. Какое из соединений обладает самой высокой кислотностью ?
OH
OH
а
в
)
б
)
CH 3
O
C
г
OH
)
O
OCH 3
H
C
CH 2
CH 3
OH
Азотсодержащие ароматические соединения. Многоядерные ароматические
соединения. Теория цветности. Гетероциклические соединения
Проектное задание
1. Предложите схему синтеза красного стрептоцида из бензола. Опишите условия
выполнения отдельных стадий синтеза.
O
H2N S
O
N N
H2N
NH2
34
2. Предложите способ пиррола из янтарной кислоты, не прибегая к другим
органическим реактивам. Опишите условия выполнения отдельных стадий синтеза.
3. Предложите схему синтеза тетрагидрофурана из ацетилена и метанола. Опишите
условия выполнения отдельных стадий синтеза.
Тест рубежного контроля (на выполнение отводится 15 мин)
1. Какое из перечисленных соединений наименее ароматично ?
а
антрацен
в
нафталин
)
)
б фенантрен
г
бензол
)
)
2. Расположите в ряд по увеличению основности следующие соединения:
анилин, N,N-диметиланилин, п-нитроанилин.
а
в
анилин  N,N-диметиланилин 
N,N-диметиланилин  анилин 
)
)
п-нитроанилин
п-нитроанилин
б п-нитроанилин  анилин 
г
N,N-диметиланилин

п)
)
N,N-диметиланилин
нитроанилин  анилин
3. Какое из соединений вступает в реакцию диазотирования ?
а
N,N-диметиланилин
в
нитробензол
)
)
б фенол
г
анилин
)
)
4. Какое из перечисленных соединений образуется при взаимодействии -нафтола с
хлоридом фенилдиазония в слабощелочной среде ?
OH
C6H5
а
в
)
)
N
N
OH
C6H5
б
)
)
N
N
)
г
OH
N
N
C6H5
N
N
OH
C6H5
5. Укажите продукт окисления фенантрена перманганатом калия.
O
а
в
)
O
O
O
б
г
)
HO 2C
)
CO 2H
CO 2H
)
CO 2H
6. Какое из соединений является -дефицитным ?
O
а
в
)
O
N
S
35
б
)
)
г
B H
)
S
7. Какое соединение содержит гетероатом пиридинового типа ?
а
в
)
O
N
H
б
)
г
N
)
B H
Как было сказано выше, одна из задач, стоящая перед студентами при прохождении
практикума,  усвоение теоретического материала, относящегося к изучаемому
синтетическому методу. Каждый синтез предваряет теоретический семинар, к которому
студенты готовятся заранее. Семинары помогают студентам углубить знания, обобщить и
систематизировать материал лекционных курсов, акцентируя внимание на практической
значимости органического синтеза. Для закрепления теоретических знаний студент
получает индивидуальное домашнее задание в виде набора из 5-8 синтетических задач и
вопросов. Решения должны быть оформлены в отдельной тетради. Преподаватель
проверяет решения в присутствии студента, задавая вопросы и делая замечания. Обычно
в ходе двух семестров студенты успевают изучить 9-10 синтетических методов и решить
столько же наборов задач.
На первом занятии каждый студент получает комплект из четырех учебнометодических пособий. Три из них содержат программы семинаров, краткое изложение
программного материала, список рекомендуемой для подготовки к семинару литературы,
проектное задание и тест рубежного контроля для Модулей 1-11: “Теоретические
принципы органической химии” (модуль 1), “Алифатические соединения” (модули 2-7),
“Ароматические соединения” (модули 8-11). Четвертое пособие из цикла “Упражнения”
содержит варианты индивидуальных домашних заданий по каждому модулю.
Ориентировочный перечень вопросов к экзаменам
Первая часть, 5 семестр
1. Предмет органической химии. Распространенность органических соединений и ее
причины. Типы углеводородов и функциональных групп.
2. Ионные, ковалентные и донорно-акцепторные связи в органической химии.
Полярность и поляризуемость.
3. Валентные состояния атома углерода. Тетраэдрическая, тригональная, дигональная
гибридизация.
4. Энергии связей. Типы разрыва связей. Основные закономерности изменения энергии
связей.
5. Индукционный эффект.
6. Эффект сопряжения. Теории резонанса и мезомерии.
7. Определение кислот и оснований.
8. Константы ионизации. Шкала рКа.
9. Способы получения алканов.
10. Геометрия и конформации алканов и их производных. Проекции Ньюмена.
11. Химические свойства алканов.
12. Нефть и методы ее переработки. Крекинг нефти. Основные типы нефтепродуктов.
13. Хиральность. Хиральные атомы. Энантиомеры.
36
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
Определение старшинства заместителей по системе Кана-Ингольда-Прелога.
Методы получения галогеналканов.
Химические свойства галогеналканов.
SN2 – Механизм нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода.
SN1–Механизм нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода.
Карбониевые ионы и их устойчивость.
Е1 и Е2 – Механизмы элиминирования. Правило Зайцева.
Металлорганические соединения: методы получения, химические свойства, природа
связи углерод – металл.
Одноатомные спирты: номенклатура и физические свойства. Кислотность спиртов.
Методы получения спиртов.
Химические свойства спиртов: кислотность, обмен гидроксила на галоген, окисление
и дегидрирование. Сложные эфиры минеральных кислот.
Простые эфиры: получение и свойства.
Номенклатура и способы получения альдегидов и кетонов. Реакции полимеризации
альдегидов.
Нуклеофильное присоединение по карбонильной группе альдегидов и кетонов:
гидратация, образование ацеталей и кеталей, циангидрины, бисульфитные
соединения. Реакция с магнийорганикой, восстановление с помощью LiAlH4.
Реакции присоединения-отщепления по карбонильной группе альдегидов и кетонов.
Реакция Кижнера-Вольфа, восстановление альдегидов и кетонов по Клеменсену.
Кето-енольная таутомерия альдегидов и кетонов. Альдольная и кротоновая
конденсация.
Реакции окисления альдегидов и кетонов. Реакция Канниццаро. Замена карбонила на
галоген.
Реакция галогенирования альдегидов, кетонов, карбоновых кислот. Галоформное
расщепление.
Реакции восстановления карбонильных соединений: альдегидов, кетонов, карбоновых
кислот, сложных эфиров, амидов, галогенангидридов.
Физические свойства карбоновых кислот. Закономерности изменения их кислотности.
Мыла.
Сложные эфиры. Реакция этерификации.
Амиды и нитрилы кислот: получение, гидролиз.
Галогенангидриды и ангидриды кислот. Кетен. Получение, свойства. Применение в
качестве ацилирующих средств.
Номенклатура и физические свойства алкиламинов. Кислотно-основные свойства.
Стереохимия азота, реакция алкилирования.
Методы получения алкиламинов. Гофмановское расщепление амидов кислот и его
механизм.
Химические свойства алкиламинов.
Способы получения нитросоединений.
Реакции нитросоединений (восстановление, конденсация с альдегидами, реакция с
азотистой кислотой).
Диазометан: получение и свойства. Реакция Арндта-Эйстерта.
Общая характеристика сераорганических соединений. Типы соединений, валентность
и стереохимия серы.
Методы получения и реакции меркаптанов. Сульфоксиды, сульфоны, сульфокислоты.
Общая характеристика фосфорорганических соединений. Валентность фосфора.
Фосфины и нуклеофильность трехвалентного фосфора.
Реакция Арбузова и реакция Виттига.
Методы получения алкенов.
Геометрическая изомерия алкенов, E,Z - номенклатура.
37
48. Окисление алкенов.
49. Взаимодействие алкенов с галогенами, галогеноводородами, хлорноватистой
кислотой. Правило Марковникова.
50. Реакция гидрирования алкенов. Катализаторы гидрирования. Понятие "степень
окисления" в органической химии.
51. Ацетиленовые углеводороды: номенклатура, получение, химические свойства.
52. Методы синтеза 1,3-бутадиена и изопрена. Полимеризация 1,3-диенов (каучук,
гуттаперча).
53. Реакции 1,3-диенов: присоединение галогенов и галогеноводородов. Реакция ДильсаАльдера.
54. Методы получения акролеина, акриловой и метакриловой кислот. Метилметакрилат и
его применение.
55. Реакции электрофильного и нуклеофильного присоединения к непредельным
альдегидам (акролеин), кетонам (метилвинилкетон) и кислотам (акриловая кислота).
Присоединение к акрилонитрилу: реакция цианэтилирования.
56. Диолы: номенклатура, методы получения, химические и физические свойства.
57. Пинакон, пинаколиновая перегруппировка.
58. Окись этилена: получение и реакции.
59. Синтезы на основе натриймалонового эфира.
60. Оксикислоты: номенклатура, получение и свойства.
61. Стереоизомерия винных кислот и других соединений с двумя хиральными центрами.
Оптическое расщепление.
62. Производные угольной кислоты: фосген, хлоругольный эфир, мочевина, тиомочевина.
Уретаны и полиуретаны.
63. Ацетоуксусный
эфир:
получение,
таутомерия,
реакции.
Использование
ацетоуксусного эфира в органическом синтезе.
64. Аминокислоты: распространение в природе, номенклатура, методы получения.
65. Химические свойства аминокислот. Синтез пептидов.
66. Методы удлинения углерод - углеродных связей.
Вторая часть, 6 семестр
Методы получения циклоалканов.
Геометрия циклоалканов.
Химические свойства циклоалканов. Теория напряжения Байера.
Бензол. История открытия. Строение и ароматичность. Источники получения.
Гомологи бензола.
5. Правило Хюккеля. Ароматичность. Типы ароматических соединений.
6. Механизм электрофильного замещения в ароматическом ряду. - и -Комплексы.
7. Факторы, определяющие ориентацию электрофильного замещения в монозамещенных
бензола.
8. Ориентация электрофильного замещения в дизамещенных бензола.
9. Орто-пара-ориентанты и механизм их электронного взаимодействия с бензольным
ядром.
10. Мета-ориентанты и механизм их электронного взаимодействия с бензольным ядром.
11. Алкилирование и ацилирование бензола по Фриделю-Крафтсу.
12. Реакции нитрования и галогенирования бензола.
13. Сульфирование и сульфохлорирование бензола. Применение арилсульфохлоридов в
органическом синтезе.
14. Реакции галогенирования и окисления боковой цепи в ароматическом ряду.
1.
2.
3.
4.
38
15. Реакции окисления и восстановления бензольного кольца.
16. Способы получения фенолов.
17. Кислотные свойства фенолов. Реакции фенолов по кислороду.
18. Галогенирование и ацилирование фенола. Перегруппировка Фриса.
19. Сульфирование и нитрование фенола. Пикриновая кислота и ее свойства.
Пикрилхлорид.
20. Многоатомные фенолы. Получение, свойства, значение.
21. Хиноны, получение и свойства. Хлоранил и его применение в органическом синтезе.
22. Сравнительная характеристика хинонов бензольного, нафталинового и анраценового
ряда: типы хинонов, методы получения, значение.
23. Методы синтеза ароматических альдегидов.
24. Химические свойства ароматических альдегидов.
25. Ароматические кетоны. Получение и свойства.
26. Ароматические карбоновые кислоты: методы получения.
27. Свойства бензойной кислоты. Бензоилхлорид, перекись бензоила.
28. Дикарбоновые кислоты ароматического ряда. Фталевый ангидрид и фталимид. Синтез
Габриэля. Полиэтилентерефталат.
29. Фенолокислоты. Получение и свойства. Салициловая кислота: методы получения,
применение. Аспирин, салол.
30. Ароматические аминокислоты.
31. Восстановление нитросоединений в кислой, нейтральной и щелочной среде.
32. Азобензол и азоксибензол. Методы получения и свойства. Гидразобензол.
33. Ароматические нитрозосоединения. Методы получения и свойства.
34. Получение ароматических аминов из галогенаренов.
35. Механизм нуклеофильного замещения в ароматическом ряду. SN2Ar.
36. Ариновый механизм нуклеофильного замещения. Дегидробензол и его строение.
37. Свойства ароматической аминогруппы. Основность, кислотность, реакции
алкилирования и ацилирования.
38. Электрофильное замещение в ариламинах. Методы защиты аминогруппы.
39. Отношение третичных, вторичных и первичных ариламинов к азотистой кислоте.
Механизм реакции диазотирования. Соли диазония: строение и устойчивость.
40. Реакции солей диазония с выделением азота.
41. Реакции солей диазония без выделения азота: восстановление, азосочетание.
Диазоаминобензол.
42. Дифенил. Получение, свойства. Атропоизомерия.
43. Методы получения дифенилметана и трифенилметана. Трифенилкарбинол и
трифенилхлорметан. Кетон Михлера.
44. Кислотные свойства трифенилметана и дифенилметана. Трифенилметильный анион и
его строение.
45. Свободные радикалы ряда трифенилметана.
46. Трифенилметановые красители.
47. Фталеины (фенолфталеин, флуоресцеин): получение и свойства.
48. Нафталин. Строение и ароматичность. Окисление и восстановление. Реакции
электрофильного замещение.
49. Нафтолы и аминонафталины. Методы получения и свойства.
50. Антрацен и фенантрен. Строение и ароматичность. Реакции окисления,
взаимодействие с электрофилами. Ализарин.
51. Основные положения теории цветности органических соединений.
52. Гетероциклические соединения. Типы гетероатомов и гетероциклов. Синтез
гетероциклов: общие принципы и получение 3-х и 4-х членных гетероциклов.
53. Синтез пяти-, шести- и семичленных гетероциклов.
39
54. Деление гетероароматических соединений на -избыточные и -дефицитные. Реакции
-избыточных пятичленных гетероциклов (пиррол, фуран, тиофен).
55. Реакционная способность пиридина.
Билет включает два теоретических вопроса и задачу.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
а) основная литература:
А. Терней. Современная органическая химия. В двух томах, М., "Мир", 1981.
Ю.С. Шабаров. Органическая химия. В двух томах, М., "Химия", 1994.
О.Я. Нейланд. Органическая химия. М., "Высшая школа", 1990.
Дж. Марч. Органическая химия. В четырех томах. М., "Мир", 1987-1988.
Дж. Робертс, М. Касерио. Основы органической химии. В двух томах, М., "Мир", 1968
(1-ое издание), 1978 (2-ое издание).
6. Р. Морисон, Р. Бойд. Органическая химия. М., "Мир", 1974.
7. А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. Начала органической химии. В двух томах, М.,
"Химия", 1969-1970.
8. Органикум, 2 т., 4 издание, М.:, Мир, 2008.
9. А.Ф. Пожарский, А.В. Гулевская, О.В. Дябло. Теоретические принципы органической
химии. Учебно-методическое пособие к практикуму по органической химии, часть 1,
Ростов-на-Дону, 2008.
10. А.Ф. Пожарский, А.В. Гулевская. Алифатические соединения. Учебно-методическое
пособие к практикуму по органической химии, часть 2, Ростов-на-Дону, 2008.
11. А.Ф. Пожарский, О.В. Дябло. Ароматические соединения. Учебно-методическое
пособие к практикуму по органической химии, часть 3, Ростов-на-Дону, 2008.
12. А.Ф. Пожарский, А.В. Гулевская, О.В. Дябло. Упражнения по органической химии.
Учебно-методическое пособие к практикуму по органической химии, часть 4, Ростовна-Дону, 2008.
13. А.Л. Курц, Задачи по органической химии с решениями, М.: Бином, 2006.
14. В.Ф. Травень, Органическая химия 2 т., М.: Академкнига, 2004.
15. Органическая химия, Основной курс, 2 т., под ред Н.А. Тюкавкиной, М.: Дрофа, 2003.
16. А.М. Ким, Органическая химия, Новосибирск, 2002.
17. А.Е.Щербина, Л.Г. Матусевич, И.В. Сенько, Органическая химия – задачи и
упражнения, Минск, Новое знание, 2007.
1.
2.
3.
4.
5.
б) дополнительная литература:
1. Методическое пособие А.Ф. Пожарского и А.В. Гулевской
«Новые реакции
образования углерод-углеродных связей, катализируемые переходными металлами»,
Ростов-на-Дону, 2000, 52 с.
2. Л.С. Эфрос, М.В. Горелик. Химия и технология промежуточных продуктов. Л.,
"Химия", 1982 (1-ое изд.), 1992 (2-ое изд.).
3. Общая органическая химия. Под ред. Д. Бартона и Д. Оллиса. Пер. с англ. В
двенадцати томах. М., "Химия", 1981-1986.
4. Ф. Кери, Р. Сандберг. Углубленный курс органической химии. В двух томах, М.,
"Химия", 1981.
5. К.Д. Неницеску. Органическая химия. В двух томах. М., "ИЛ", 1962.
6. Дж.В. Стид, Дж.Л. Этвуд, Супрамолекулярная химия, 2 т., М.: Академкнига, 2007.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
40
Доступ, предоставляемый ЮФУ, к электронным версиям научных периодических
журналов “Journal of Organic Chemistry”, “Organic Letters” и т.д. , электронной базе
Scopus и т.п.
Учебно-методические разработки, представленные в электронном образовательном
пространстве ЮФУ:
1. А.Ф. Пожарский, А.В. Гулевская, О.В. Дябло. Теоретические принципы органической
химии. Учебно-методическое пособие к практикуму по органической химии, часть 1,
Ростов-на-Дону, 2008.
2. А.Ф. Пожарский, А.В. Гулевская. Алифатические соединения. Учебно-методическое
пособие к практикуму по органической химии, часть 2, Ростов-на-Дону, 2008.
3. А.Ф. Пожарский, О.В. Дябло. Ароматические соединения. Учебно-методическое
пособие к практикуму по органической химии, часть 3, Ростов-на-Дону, 2008.
4. А.Ф. Пожарский, А.В. Гулевская, О.В. Дябло. Упражнения по органической химии.
Учебно-методическое пособие к практикуму по органической химии, часть 4, Ростовна-Дону, 2008.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Аудитория с презентационным оборудованием, факультетская библиотека с
компьютерным классом, кафедральная научная библиотека и компьютерный класс,
кафедральные лаборатории.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций
и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки Химия.
Автор: заведующий кафедрой органической химии, проф., д.х.н. А.Ф. Пожарский,
профессор кафедры органической химии ЮФУ, д.х.н. А.В. Гулевская
Рецензент: профессор кафедры химии природных и высокомолекулярных соединений,
к.х.н. Е.Б. Цупак
Программа одобрена на заседании УМК химического факультета ЮФУ
от_________________ года, протокол № ________.