Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез,


Скачать 136.54 Kb.
НазваниеПрограмма практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез,
Дата публикации23.05.2013
Размер136.54 Kb.
ТипПрограмма
userdocs.ru > Химия > Программа


Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета СПбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, выделение, очистка и идентификация).

Общий объем практикума 100 ч.

Теоретический материал практикума сгруппирован в 3 коллоквиума, после сдачи каждого из которых студент выполняет несколько практических работ по темам этого коллоквиума.

В первый коллоквиум включены вопросы, посвященные правилам работы в лаборатории органического синтеза, простейшие способы разделения, очистки и идентификации веществ, а также общим принципам синтеза органических соединений.

Во втором коллоквиуме объединены реакции, сопровождающиеся превращениями функциональных групп и не затрагивающие углеродного скелета молекулы: изогипсические и окислительно-восстановительные реакции.

^ И наконец, третий коллоквиум «Методы построения углеродного скелета» посвящен конструктивным реакциям.

В приведенном в конце программы списке литературы содержится ссылка на методическое пособие к этому практикуму [1]. Кроме того, в этот список включены ряд других практических руководств к лабораторным работам по органическому синтезу и некоторые учебники, полезные для подготовки к сдаче коллоквиумов и выполнению практических работ.



  1. ^ ВВОДНЫЙ КОЛЛОКВИУМ

1. Правила работы в лаборатории органического синтеза

Порядок выполнения работ в лаборатории. Основное оборудование и приборы для проведения синтезов и выделения веществ. Правила работы со стеклянной посудой. Правила проведения стеклодувных работ.

Условия безопасной работы в лаборатории. Меры предосторожности при работе с вакуумными установками: колбами Бунзена, вакуум-экси­ка­то­рами и установками для перегонки в вакууме.

Правила работы с огнеопасными жидкостями. Диэтиловый эфир и другие легковоспламеняющиеся растворители, правила хранения и перегонки. Противопожарные средства и их применение.

Правила работы с горючими газами и веществами, дающими взрывоопасные смеси с воздухом. Органические перекиси, их взрывоопасность, методы обнаружения и разрушения.

Работа с хлором, бромом и газообразными галогеноводородами. Правила работы с концентрированными кислотами и щелочами, щелочными металлами и ртутью. Правила работы с другими веществами, требующими особой осторожности: бензолом, ацилгалогенидами, аммиаком и аминами, нитросоединениями, уксусным ангидридом, тетрагидрофураном и диоксаном, диметилсульфатом и хлористым алюминием.

Правила поведения при возникновении пожара. Первая помощь при порезах, термических и химических ожогах, отравлениях органическими и неорганическими веществами.

Подготовка к выполнению синтеза. Основы работы с литературой. Отчет о проведенном синтезе.
2. Характеристика индивидуального органического соединения. Простейшие методы разделения, очистки и идентификации

Методы выделения и очистки веществ. Экстракция из растворов и твердых смесей. Фильтрование (обычное, при пониженной и повышенной температуре, с применением вакуума), промывание и высушивание жидких и твердых веществ, упаривание растворов. Кристаллизация твердых веществ (подбор растворителя). Перегонка при атмосферном давлении, при пониженном давлении (в вакууме), в инертном газе, с паром. Фракционированная перегонка смесей и перегонка на колонке. Возгонка (сублимация).

Критерии индивидуальности и степени чистоты вещества: температура плавления, температура кипения, плотность, показатель лучепре­лом­ления, хроматографическая (ТСХ) индивидуальность и характеристика.
3. Общие принципы синтеза органических молекул.

Этапы синтеза органических соединений. Исходные и промежуточные соединения, целевая молекула. Синтетический и ретросинтетический план синтеза соединения. Создание углеродного остова: конструктивные реакции, фрагментации и перегруппировки. Введение, удаление и замена функциональных групп. Понятие об окислительном состоянии углеродного атома. Изогипсические и окислительно-восстановительные реакции. Хемо-, регио- и стереоселективность и стереоспецифичность реакций. Защита и снятие защиты функциональной группы.
4. Реагенты органического синтеза

Кислоты и основания как реагенты. Принцип ЖМКО. Неорганические (HСl, H2SO4, HNO3, H3PO4) и органические (уксусная, трифторуксусная, п-толуолсульфокислота, пероксикислоты) кислоты и их использование в органическом синтезе. Неорганические (гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов) и органические (алкоксиды, амины, азотистые гетероциклы) основания как реагенты для получения С-, O-, N- и S-нуклеофилов.

Электрофильные реагенты: кислоты Льюиса и Бренстеда, галогены, алкилгалогениды, ацилгалогениды и их комплексы с кислотами Льюиса, O-, S-, и N-электрофилы, карбениевые ионы и карбены.

Нуклеофильные реагенты: неорганические и органические анионы, нейтральные молекулы с неподеленной электронной парой. Амбидентные нуклеофилы. Ряды нуклеофильности и основности. Влияние реакционных условий на активность нуклеофила.

Радикальные реагенты: образование радикальных частиц при термолизе и фотолизе азосоединений, органических пероксидов и галогенсодержащих молекул. Инициаторы и ингибиторы радикальных процессов.

Окислительные и восстановительные реагенты, их относительная активность. Основные группы восстановителей: реагенты каталитического гидрирования, комплексные гидриды элементов, металлы, соединения металлов и неметаллов в низкой степени окисления. Типы окислителей: простые вещества (кислород, озон, сера, селен), оксиды металлов (MnO2, SeO2, CrO3, OsO4), перекисные соединения (H2O2, пероксикислоты), а также различные соли и кислоты, содержащие элемент в высокой степени окисления (KMnO4, NaIO4, Pb(OAc)2, HNO3).

Задачи

1. Идентификация карбонильного соединения в виде 2,4-динитрофенилгидразона.

2. Синтез сложного эфира из спирта и кислоты с азеотропной отгонки воды.

3. Синтез алкилбромида из спирта, брома и фосфора.
^ II КОЛЛОКВИУМ

ПРЕВРАЩЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП

НА ОСНОВЕ ИЗОГИПСИЧЕСКИХ И ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ

1. Изогипсическое образование и превращения одновалентных функциональных групп

Реакции замещения

Реакции замещения галогена в галогенпроизводных на галоген и нитрогруппу. Гидролиз алкилгалогенидов до спиртов (условия реакции, обратимость, побочные процессы), синтез простых и сложных эфиров на основе галогенпроизводных и алкилсульфатов. Реакция Вильямсона и ее ограничения. Получение оксиранов из галогенгидринов. Синтезы аминов из алкилгалогенидов путем алкилирования аммиака, аминов и их производных: реакции Гофмана и Габриэля. Расщепление простых эфиров.

Получение алкилгалогенидов из спиртов. Выбор реагентов: галогеноводороды, галогенпроизводные серы и фосфора.

Замещение функциональных групп, связанных с ароматическим ядром. Синтетическое применение реакции диазотирования первичных ароматических аминов. Условия и реагенты диазотирования. Получение фенолов из солей диазония. Замена диазогруппы на алкоксил, иод, бром, хлор и фтор. Условия проведения реакций. Роль катализатора в реакции Зандмейера.

^ Реакции присоединения

Синтезы спиртов и галогенпроизводных на основе реакций присоединения воды и галогеноводородов к связи С=С. Присоединение галогенов и гипогалоидных кислот как путь синтеза виц-дигалогенпроиз­вод­ных и галогенгидринов. Условия проведения реакций и выбор реагентов. Синтезы непредельных соединений на основе моногалогенпроизводных, спиртов и сложных эфиров.

^ Реакции отщепления

Дегидратация спиртов в присутствии кислот. Гетерогенная каталитическая дегидратация спиртов. Дегидрогалогенирование моно- и дигалогенпроизводных как метод синтеза этиленовых и ацетиленовых соединений. Расщепление солей оснований Манниха как метод получения ,-непре­дельных карбонильных соединений. Синтез алкенов пиролизом ацетатов, ксантогенатов и аминоксидов (реакция Коупа).
2. Изогипсическое образование и превращения двухвалентных и геминальных одновалентных функциональных групп

а.Замещение двухвалентных функциональных групп

Замена карбонильной группы в альдегидах и кетонах другими функциональными группами. Переход к гем-дигалогенпроизводным. Синтез ацеталей и кеталей и их значение в синтетической химии. Получение бисульфитных производных, оксимов, азометинов, гидразонов и семикарбазонов. Образование и гидролиз виниловых эфиров и енаминов.

б. Реакции присоединения и отщепления

Присоединение воды, спиртов и аминов к алкинам. Катализаторы и условия проведения реакций. Превращение ацеталей в виниловые эфиры.
3. Изогипсическое образование трехвалентных функциональных групп

Карбоновые кислоты и их производные в органическом синтезе. Получение кислот из тригалогеналканов. Гидролиз производных кислот. Взаимное превращение производных кислот: соли, ангидриды, галогенангидриды, эфиры, амиды, нитрилы. Условия реакций, реагенты и катализаторы.
4. Окислительно-восстановительное образование одновалентных функциональных групп

Синтезы галогенпроизводных из алканов, алкенов (аллильное галогенирование) и алкиларенов (бензильное галогенирование). Условия галогенирования и реагенты. Галогенирование кетонов. Синтез -галогенкислот (реакция Геля-Фоль­гар­да-Зелинского).

Введение функций в ароматическое ядро путем бромирования, сульфирования, сульфохлорирования, нитрования, нитрозирования и азосочетания. Реагенты галогенирования, нитрования и сульфирования. Нитрование производных бензола и нафталина. Галогенирование производных бензола и нафталина. Реакции азосочетания арендиазониевых солей с ароматическими аминами и фенолами.

Реакции замещения металлов в металлоорганических соединениях на кислород и галоген.

5. Образование двух-, трехвалентных или нескольких одновалентных функциональных групп

Образование полигалогенпроизводных из алкиларенов и кетонов.

Окисление метиленовых и метильных групп в алкиларенах до кето- и карбоксильной групп: синтез кетонов, альдегидов и кислот ароматического ряда.

Окисление активированных метильных и метиленовых групп в карбонильных соединениях и олефинах: окисление с помощью двуокиси селена, нитрозирование метиленовой группы. Получение алифатических диазосоединений из аминопроизводных.

Окисление первичных и вторичных спиртов до альдегидов или кетонов. Окисление ароматических углеводородов, фенолов и аминов до хинонов.
6. Восстановление одно-, двух- и трехвалентных функциональных групп

Применение галогенпроизводных для получения металлоорганических соединений: магний-, цинк-, кадмий- и литийорганических соединений. Взаимодействие металлоорганических соединений с водой, спиртами, кислотами как путь синтеза углеводородов.

Восстановление галогенпроизводных до углеводородов. Десульфирование ароматических сульфокислот и дезаминирование ароматических аминов.

Каталитическое гидрирование алкенов, алкинов и аренов. Восстановление ароматических соединений по Берчу.

Восстановление карбонильных соединений до спиртов и углеводородов. Каталитическое гидрирование и восстановление комплексными гидридами (LiAlH4, NaBH4). Получение углеводородов по Клемменсену и Кижнеру-Вольфу. Восстановление хинонов.

Восстановление производных карбоновых кислот до альдегидов и спиртов. Синтез спиртов из сложных эфиров по Буво-Блану.

Восстановление азотсодержащих соединений (оксимов, нитрилов, амидов, нитросоединений) до аминов. Получение гидразинов из нитрозаминов. Превращение нитросоединений в азокси-, азо- и гидразосоединения.

Реакции одновременного окисления и восстановления карбонильных соединений: Оппенауэра-Меервейна-Понндорфа-Верлея, Тищенко, Каниццарро, Лейкарта-Валлаха. Особенности реакций, условия проведения и область применения.
Задачи

4. Синтез на основе реакции соли арендиазония.

5,6. Две различные реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце: синтез нитро-, бром- или сульфопроизводных аренов.

^ III КОЛЛОКВИУМ

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО СКЕЛЕТА

1. Реакции металлоорганических соединений

Алкилирование металлоорганических соединений (соединений магния и цинка, купратных реагентов) как метод синтеза углеводородов. Синтез углеводородов по Вюрцу-Фиттигу.

Реакции магнийорганических соединений с карбонильными соединениями (гидроксиалкилирование): синтезы первичных, вторичных и третичных спиртов по Гриньяру (границы применимости метода). Синтез эфиров -гидроксикарбоновых кислот (реакция Реформатского). Реакции металлоорганических соединений с ,-непредельными карбонильными соединениями. Ацилирование магний- и кадмийорганических соединений: синтезы альдегидов, кетонов и третичных спиртов. Получение альдегидов и кетонов при взаимодействии реактивов Гриньяра с ортоэфирами, нитрилами и амидами кислот. Карбоксилирование магнийорганических соединений как метод синтеза карбоновых кислот.

Побочные реакции при образовании металлоорганических соединений и при синтезах с их участием.
2. Реакции енолов и енолятов

Образование енолятов из альдегидов, кетонов, сложных эфиров, а также их аналогов из нитрилов и нитросоединений. Выбор основания, побочные процессы в реакциях енолятов.

Гидроксиалкилирование енолятов и их аналогов: альдольная конденсация, конденсация нитросоединений и нитрилов с карбонильными соединениями. Аминоалкилирование енолятов (реакция Манниха), синтез коричных кислот по Перкину и глицидных эфиров по Дарзану.

Ацилирование енолятов и енолов (конденсация Кляйзена), синтез кетоэфиров сложноэфирной конденсацией и конденсацией Дикмана. Алкилирование и ацилирование енолятов малонового, ацетоуксусного и циануксусного эфиров. Реакция Кневенагеля. Взаимодействие енолятов с ,-непредельными карбонильными соединениями (реакция Михаэля). Аннелирование по Робинсону как путь синтеза шестичленных циклов.

Енамины и силиловые эфиры енолов как синтетические эквиваленты енолов и енолятов (реакции ^ Сторка и Мукаямы).
3. Реакции аренов как С-нуклеофилов

Реакция алкилирования, гидрокси-, хлор- и аминометилирования аренов. Ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу, формилировние аренов (реакции Гаттермана, Гаттермана-Коха, Гаттермана-Адамса, Вильсмейера-Хаака и Реймера-Тимана). Конденсации аренов с карбонильными соединениями: синтез производных ди- и трифенилметана.
4. Реакции ацетиленидов и цианидов как С-нуклеофилов

Алкилирование и гидроксиалкилирование ацетиленидов и цианид-иона. Синтез гомологов ацетилена, реакции ^ Иоцича и Фаворского. Циангидринный синтез. Синтез нитрилов по Зандмейеру.
5. Реакции илидов фосфора и серы как С-нуклеофилов

Образование илидов фосфора (алкилиденфосфоранов) и их применение в синтезе алкенов (реакция ^ Виттига). Образование сульфониевых и сульфоксониевых илидов и их применение в синтезе оксиранов.
6. Реакции циклоприсоединения

Реакции циклоприсоединения, их классификация. Особенности реакций согласованного циклоприсоединения: циклическое переходное состояние, стереоспецифичность,. Применение карбенов для синтеза циклопропанов и циклопропенов. 1,3-Ди­полярное циклоприсоединение как метод синтеза пятичленных азотистых гетероциклов. Реакция Дильса-Альдера. Характеристика диенов и диенофилов. Особенности реакции: обратимость, стереоспецифичность, региоселективность, эндо-правило Альдера, условия проведения и границы применимости.
7. Деструктивные реакции и перегруппировки

Декарбоксилирование моно- и гем-дикарбоновых кислот. Окислительное декарбоксилирование карбоновых кислот до алкилгалогенидов (реакция Хунсдиккера). Расщепление -дикар­бо­ниль­ных соединений.

Окислительное расщепление олефинов и 1,2-диолов. Синтез кетонов из солей карбоновых кислот.

Применение перегруппировок карбениевых ионов для построения углеродного скелета молекулы. Пинаколиновая и ретропинаколиновая (Вагнера-Меервейна) перегруппировки. Перегруппировка Фаворского.

Перегруппировки азотистых соединений: ^ Бекмана, Гофмана и бензидиновая. Перегруппировки кислородсодержащих соединений: Кляйзена и Фриса.
Задачи

7. Алкилирование или ацилирование арена по Фриделю-Крафтсу.

8. Синтез углеводорода или спирта на основе реакции Гриньяра.

9. Синтез на основе реакции конденсации (сложноэфирная и альдольная конденсации, реакции Перкина и Кневенагеля).

^ ПОЛОЖЕНИЕ О КОНТРОЛЬНОМ СИНТЕЗЕ

  1. Контрольный синтез как часть курсовой работы по органической химии представляет собой синтез заведомо известного соединения или неизвестного аналога ранее синтезированного соединения, состоящий не менее, чем из трех стадий.

  2. Контрольный синтез должен обязательно заканчиваться получением идентифицированного и достаточно охарактеризованного чистого целевого продукта. Преподаватель заранее указывает минимально необходимое количество конечного препарата.

  3. Контрольный синтез выполняется студентом самостоятельно, но с разрешения преподавателя.


^ ТРЕБОВАНИЯ К РЕФЕРАТУ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

  1. Реферат как часть курсовой работы по органической химии представляет собой литературный обзор по теме, связанной с выполнением контрольного синтеза.

  2. Желательно, чтобы тема реферата была посвящена значительному разделу теоретической или синтетической органической химии, позволяющей студенту развить некоторые обобщения, отделить главные положения от второстепенных, уяснить перспективы данной области органической химии.

  3. Для написания реферата на заданную тему преподаватель рекомендует основную литературу, в которую входят учебники по общему, практическому и теоретическому курсу органической химии или по ее отдельным разделам, специальные пособия и справочники, обзорные статьи и специальные журнальные статьи, в том числе на иностранных языках.

  4. Реферат должен быть написан по определенной форме: титульный лист, оглавление, основное содержание и список использованной литературы.

  5. Объем реферата – не менее шести машинописных (12 рукописных страниц формата А4).

  6. Реферат должен быть написан и сдан в установленный преподавателем срок.

  7. Преподаватель, проверив реферат, может сразу поставить оценку или вернуть его студенту для доработки.

  8. Рефераты защищаются на собрании группы в присутствии преподавателя.



ЛИТЕРАТУРА

1. Костиков Р.Р., Кузнецов М.А., Новиков М.С., Соколов В.В., Хлебников А.Ф. Практикум по органическому синтезу. СПбГУ, 2009.

2. Органикум. Практикум по органической химии. Т. 1, 2 / М.: Мир, 1979; Т. 1, 2 / М.: Бином, 2008.

3. Голодников Г.В., Мандельштам Т.В. Практикум по органическому синтезу. Л., 1976.

4. Титце Л., Айхер Т. Препаративная органическая химия. М.: Мир, 1999.

5. Кери Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии, Т. 1, 2. / Пер. с англ. М.: Химия, 1981.

6. Терней А. Современная органическая химия, т. 1-2 / Пер. с англ. М., 1981.

7. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. М., 1974.

8. Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химии, ч. I. М., 1968.

9. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. М., 1973.

10. Матье Ж., Панико Р., Вейль-Рейналь Ж. Изменение и введение функций в органическом синтезе. М., 1980.


Похожие:

Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconПо органической химии
Методическое пособие предназначено для организации самостоятельной работы студентов. В нем приведены контрольные вопросы, отражающие...
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconПрограмма курса лекций теоретические основы химической технологии...
Этапы формирования химической технологии как науки. Тенденции развития химической технологии
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconМетодические указания к лабораторным работам по изучению операционной...
Методические указания рекомендуется использовать для проведения лабораторного практикума в объеме 4 – 6 работ
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconМетодические указания по выполнению практикума задания практикума
По дисциплине «практикум по особенностям квалификации отдельных видов преступлений»
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, icon«Предмет, методы, система и задачи криминалистики»
Практические задания практикума студент выполняет в часы практических занятий, а также в процессе самостоятельной работы. Все задания...
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconМетодические указания и тематика контрольных работ по предмету теория...
Целью выполнения контрольной работы является повышение уровня специальной теоретико-методической подготовленности студентов по теории...
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconМетодические рекомендации к лабораторным занятиям для студентов стоматологического...
«Клиническая патология орофациальной области и шеи» профессор Зиновьев А. С., профессор Кононов А. В. и доцент Костерина Л. Д., регламентируется...
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconПрактикум по конфликтологии 2-е издание, дополненное и переработанное
В приложение практикума вошли наиболее популярные методики социально-психологической диагностики, а также авторская учебная программа...
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconПрограмма педагогической практики студентов 4 курса для специальности
Педагогическая практика предназначена для студентов 4 курса дневной и заочной формы получения образования высших педагогических учреждений,...
Программа практикума по органической химии предназначена для студентов 3 и 4 группы III курса химического факультета спбГУ. Цель практикума заключается в обучении студентов основным приемам и методам работы с лабораторным оборудованием и химическими веществами (синтез, iconГомельский государственный медицинский университет
Методическая разработка предназначена для самостоятельной работы студентов. В ней представлены: I. Актуальность темы. II. Цель занятия....
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница