Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 020100. 62 Химия (профиль подготовки Неорганическая химия и химия координационных соединений)
Скачать 2.91 Mb.
|
Количественный анализ. Химические методы анализа: титриметрия Общая характеристика титриметрии. Способы выражения концентрации вещества. Принципы расчетов в титриметрии Классификация реакций в титриметрии, требования к ним. Молярная масса и молярная масса эквивалента. Число эквивалентности и фактор эквивалентности. Способы выражения концентрации вещества: молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, титр по определяемому веществу. Закон эквивалентности. Принципы расчетов в титриметрии. Стандартные (первичные) и стандартизованные (вторичные) растворы, требования к ним. Точка эквивалентности и точка конца титрования. Индикаторы. Виды титрования. Погрешности титриметрии. Чувствительность титриметрии. Кислотно-основное титрование Способы вычисления рН различных кислотно-основных систем. Уравнение кривой титрования в случае сильных кислот и оснований. Кислотно-основные индикаторы. Погрешности определения связанные с индикаторами. Модификация уравнения кривой титрования для других кислотно-основных реакций. Буферные растворы. Буферная емкость. Реакции окисления-восстановления в титриметрии Особенности ред-окс реакций. Обратимые и необратимые ред-окс пары. Возможности ред-окс титрования с точки зрения стандартных и реальных (формальных) потенциалов полуреакций. Механизм ред-окс реакций и необходимость учета кинетических факторов. Особенности расчета кривых ред-окс титрования. Особые точки титрования. Соотношение между теоретической и экспериментальной кривыми. Выбор условий титрования на примере иодометрии, перманганатометрии и дихроматометрии. Индикаторы в ред-окс титровании. Реакции комплексообразования в титриметрии Общие закономерности и количественные характеристики процессов комплексообразования. Принципы расчета состава равновесных систем. Методы титрования, основанные на образовании комплексов. Комплексонометрия. Общие характеристики ЭДТА как титранта. Расчеты долей комплексных форм и их значение для выбора оптимальных условий титрования. Условные константы комплексообразования. Металлохромные индикаторы. Распространимость метода комплексонометрии. Метрологическая оценка результатов измерений Основные понятия и термины Статистический смысл результатов измерений. Случайные и систематические погрешности. Правильность и воспроизводимость. Способы представления воспроизводимости. Стандартное отклонение ограниченной выборки. Количественные характеристики погрешностей анализа Доверительная вероятность и интервал. t-критерий. Необходимое число параллельных измерений, выбраковка результатов (Q – критерий). Нуль-гипотеза, критерий Фишера. Закон распространения ошибок и его конкретные следствия для различных видов функций. Методы оценки правильности. Оценка погрешности аналитических методов. Анализ реальных объектов Аналитический процесс. Проботбор и пробоподготовка Характеристика стадий проботбора, подготовки пробы, измерения, обработки данных. Статистическая значимость стадий в суммарной погрешности метода. Метрологические аспекты анализа. Роль химических процессов в анализе. Области использования классических методов. Виды анализа. Задачи анализа. Источники аналитической информации. Соотношение между точностью, уровнем содержания компонента, экспрессностью, квалификацией аналитика и стоимостью анализа. Способы пробоподготовки (переведения пробы в раствор). Формирование схемы анализа реального объекта Выбор схемы анализа в зависимости от поставленной задачи. Проблемы современной аналитической химии. Оптические методы анализа Методы анализа, основанные на взаимодействии излучения с веществом. Законы поглощения излучения однородными системами Классификация оптических методов анализа. их достоинство (правильность, воспроизводимость,избира-тельность, экспрессность. Закон Ламберта-Бугера, закон Бера. Математическое выражение этих законов. Величины, характеризующие поглощение света, Оптическая плотность, пропускание. Графическое выражение законов поглощения, Причины отклонения от закона Бера. Оптическая плотность, пропускание, молярный и приведенный молярный коэффициенты поглощения. Спектр поглощения Понятие о спектре поглощения индивидуального вещества. Характеристики спектра поглощения: положение, полуширина, сила осциллятора. Зависимость положения полос поглощения от типа заместителей в молекуле реагента, кислотности среды, комплексообразования, температуры раствора. Полосы поглощения и типы электронных переходов в молекулах. Спектры ионов переходных металлов и влияние на них комплексообразования. Спектры переноса заряда. Аддитивность оптической плотности раствора нескольких веществ. Изобестические точки. Химические реакции в оптических методах анализа Общие требования к ним. Основные группы комплексных соединений, используемых в оптических методах анализа: роданидные и галогенидные комплексы, комплексы с перекисью водорода, аммиаком, органическими основаниями, ионные ассоциаты, гетерополикомплексы. Хелаты. Использование реакций окисления-восстановления для целей фотометрического анализа. Чувствительность и метрологические характеристики оптических методов Чувствительность фотометрического анализа. Чувствительность фотометрической реакции и чувствительность фотометрического метода анализа. Воспроизводимость и правильность результатов. Ошибки измерения оптической плотности. Определение «следовых» количеств элементов и роль «холостого» опыта. Пути повышения чувствительности анализа. Электрохимические методы анализа Электрохимические реакции. Растворы электролитов как неидеальные системы Особенности электрохимических реакций. Обратимые и необратимые электрохимические системы. гальванические элементы и электролитические ячейки. Электродные реакции, анод, катод. Аппарат активностей, его возникновение и смысл. Коэффициенты активности как параметры энергетики ионных взаимодействий. Теоретические и эмпирические подходы к расчету коэффициентов активности. Уравнение Дебая-Хюккеля, Дэвис. Электропроводность Равновесные и неравновесные состояния растворов электролитов, их критерии. Удельная и эквивалентная электропроводности растворов электролитов, зависимость от температуры, концентрации, давления. Эффект Вина. Правило Писаржевского-Вальдена. Теория электропроводности Дебая – Хюккеля - Онзагера. Подвижности, числа переноса. “Аномальные” подвижности и электропроводности. Диффузионные явления, диффузионный потенциал. Кондуктометрия. Равновесные электрохимические системы ЭДС и потенциалы электродов. Соглашение о знаках, водородная шкала. Механизм образования ЭДС. ЭДС как сумма скачков потенциалов. Электрохимический потенциал, внутренний потенциал Гальвани, внешний потенциал Вольта. Работа выхода, поверхностный потенциал, контактный потенциал. Зависимость потенциалов от рН и комплексообразования. Комбинирование потенциалов. Фундаментальное термодинамическое соотношение для обратимого гальванического элемента. Уравнение Нернста. Потенциометрия Классификация потенциометрических методов. Типы электродов: 1 и 2 рода, Red-Ox, газовые амальгамные. Получение термодинамических данных из потенцилометрических измерений. Потенциометрическое титрование, его разнрвидности. Методы измерения ЭДС. Потенциометрия в неводных средах. Двойной электрический слой. Ионометрия Термодинамика и строение ДЭС. Природа ДЭС, переход и адсорбция ионов, влияние полярных молекул. Характеристики ДЭС: емкость, потенциал, зарад, толщина. Теория Гельмгольца. Теория диффузионного слоя Гуи-Чепмена. Адсорбционная теория Штерна. Основное уравнение ДЭС. Электрокинетический дзета-потенциал. Электроосмос, электрофорез, потенциалы течения и седиментации. Мембранные потенциалы. Стеклянный электрод. рН-метрия, ее особенности. Ионселективные электроды. Электрокапиллярные явления. Нулевые точки металлов. Абсолютный потенциал. Электрохимическая кинетика Ток и омическая поляризация. Перенапряжение. Концентрационная поляризация: диффузионная и химическая. Активационная поляризация: электрохимическая и фазовая. Уравнение Тафеля. Полярография Характеристики вольтамперных кривых. Конденсаторный и остаточный токи. Миграционный и диффузионный токи. Предельный ток. Фоновые электролиты. Уравнение Ильковича. Максимумы на полярографических волнах, их подавление. Каталитические волны. Особенности электродов, применяемых в полярографии (ртутные, амальгамные, твердые). Комплексообразование в полярографии. Восстановление комплексных ионов на электродах. Полярографические спектры. Функции фоновых электролитов. Полярография органических соединений, связь строения органических веществ с их полярографическим поведением. Использование необратимых реакций в полярографии. Основные принципы полярографического анализа. Использование величин предельных токов для определения концентраций. Методы определения концентраций. Амальгамная и пленочная полярография с накоплением. Осциллографическая полярография, ее особенности и области применения. Чувствительность и точность различных видов полярографического анализа. Амперометрия Амперометрическое титрование, использование различных типов реакций (комплексообразование, осаждение, Red-Ox). Дифференциальное амперометрическое титрование и титрование с двумя индикаторными электродами. Неравновесные электродные процессы Признаки неравновесных электрохимических систем. Законы Фарадея. Электроосаждение Хроматографические методы анализа Основные понятия и термины хроматографии. Качественный и количественный хроматографический анализ Термодинамические и кинетические аспекты равновесной хроматографии, основное уравнение. Способы проведения хроматографического анализа. Вид хроматографических кривых, использование их для качественного и количественного анализа. Критерии удерживания, число и степень удерживания. Основные характеристики хроматографического пика: высота, ширина, полуширина, площадь. Критерий разделения. Коэффициент селективности. Способы идентификации и количественного определения компонентов. Оптимизации условий хроматографического разделения Выбор оптимальных условий эксперимента в адсорбционной хроматографии, требования к адсорбентам, растворителю, газу-носителю. Типы адсорбентов, их основные свойства. Молекулярные сита. Тонкослойный и колоночный варианты адсорбционной хроматографии. Методы расчета хроматограмм. Органическая химия Цели освоения дисциплины:
Место дисциплины в структуре ООП: данная дисциплина входит в раздел Б.3. «Профессиональный цикл. Базовая часть» по направлению 020100.62 – химия. В результате освоения дисциплины студент должен знать:
уметь:
владеть:
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: В ходе изучения дисциплины «Органическая химия» студент приобретает (или закрепляет) следующие компетенции:
Содержание дисциплины Предмет органической химии и основные этапы ее развития. Основные источники органического сырья. краткие сведения о методах выделения, очистки и идентификации органических соединений. Представление о радикалах и функциональных группах. Гомологические ряды. Формирование и основные положения теории строения органических соединений. Валентность атомов в органических молекулах, простые и кратные связи. Структурные формулы как средство отображения строения органических соединений. Структурная изомерия и ее основные разновидности. Понятие о пространственной изомерии. Значение теории строения для развития органического синтеза. Электронные представления в органической химии. Качественная картина квантово-механического описания химической связи с помощью метода молекулярных орбиталей (МО) как линейных комбинаций атомных орбиталей (АО). Представление о распределении электронной плотности в молекуле, способах его изображения и электронных эффектах атомов и многоатомных групп. Гомологический ряд, номенклатура и изомерия, алкильные радикалы. Природные источники парафинов. Основные способы получения; гидрирование непредельных углеводородов, восстановление галоген- и кислородсодержащих соединений, реакция Вюрца, декарбоксилирование и электролиз солей карбоновых кислот. Промышленный синтез алканов. Электронное строение насыщенных углеводородов: качественная картина описания метана в рамках метода МО, возможность его замены представлениями об sp3-гибридизации АО углерода и формирование локализованных двухцентровых МО, соответствующих индивидуальным связям С-Н. Длины связей и валентные углы. Пространственное строение алканов, Вращательная изомерия, конформация и их относительные энергии. Физические свойства парафинов и их зависимость от длины и степени разветвленности углеродной цепи. Химические свойства алканов как основа методов переработки углеродного сырья. Термические превращения алканов, гомолитический тип разрыва связей, Свободные радикалы, их электронное строение и относительная стабильность, превращение свободных радикалов в условиях термолиза. Каталитические превращения алканов, гетеролитический тип разрыва связей, карбокатионы, их электронное строение и превращения. Цепные свободнорадикальные реакции алканов (галогенирование, окисление, нитрование, сульфохлорирование, сульфоокисление) и их техническое значение. Основные пути использования насыщенных углеводородов. Классификация и номенклатура. Образование циклов в ходе термических и каталитических превращений алканов. Синтетические методы построения насыщенных циклов: циклизация дигалогеналканов по реакции Вюрца, синтезы на основе малонового эфира и дикарбоновых кислот, диеновый синтез, взаимодействие диазометана с олефинами. Гидрирование ароматических углеводородов. Относительная устойчивость и ее проявления в химических превращениях циклоалканов. Специфика химических свойств циклопропана, проявляющаяся в реакциях гидрирования, изомеризации, взаимодействии с галогенводородами и галогенами. Стереохимический анализ причин различной устойчивости циклов. Конформации циклогексана и его производных. Геометрическая изомерия. Представления о полициклических насыщенных углеводородах и полиэдранах. Гомологические ряды, номенклатура, изомерия алкенов. Способы образования двойной связи: дегидрирование алканов и промышленное получение олефинов путем термических превращений насыщенных углеводородов, частичное гидрирование тройной связи, дегидрогалогенирование и правило Зайцева, дегалогенирование, дегидратация, термическое разложение четвертичных аммониевых оснований, превращение карбонильной группы в двойную углерод-углеродную связь по реакции Виттига. Описание электронного строения алкенов в терминах локализованных σ- и π-МО на основе представления об sp2-гибридизации атома углерода. Отсутствие свободного вращения относительно двойной связи как причина геометрической изомерии в ряду алкенов. Физические свойства и спектральные характеристики алкенов. Химические свойства алкенов. Реакции электрофильного присоединения кислот, галогенводородов, воды, галогенов, галогеналкилов. Ориентация в реакциях присоединения электрофильных агентов (правило Марковникова) и ее интерпритация на основе представлений о механизме реакции и относительной стабильности изомерных карбкатионов. Перекисный эффект и обращение ориентации присоединения бромистого водорода как результат изменения механизма реакции. Реакции радикального присоединения. Окислительные превращения олефинов: эпоксидирование, гидроксилирование, окислительное расщепление по двойной связи, присоединение озона и разложение озонидов. Координация олефинов с переходными металлами, качественные представления в терминах теории МО и роль в каталитических превращениях олефинов (гидрирование, изомеризация, оксосинтез, окисление, метатезис). Полимеризация алкенов, ее разновидности как проявление основных типов превращений олефинов. Теломеризация. Олефины и их производные как основное сырье в производстве полимерных материалов. Реакции алкенов, протекающие с сохранением двойной связи: аллильное галоидирование, окисление, окислительный аммонолиз. Аллильная π-электронная система, p, π-сопряжение и его качественное описание в терминах теории МО. Классификация, номенклатура и изомерия диенов. Важнейшие 1,3-диены и способа их получения, дегидрирование, дегидрохлорирование, дегидратация. Получение дивинила из этилового спирта. Электронное строение: сопряжение кратных связей (π, π-сопряжение), представления о делокализованных π-МО сопряженных диенов. Описание бутадиена-1,3 в терминах предельных структур, качественные критерии оценки их относительного вклада. Химические свойства сопряженных диенов: гидрирование и его энергетика как проявление сопряженных кратных связей, восстановление щелочными металлами в присутствии источников протонов, электрофильное присоединение галогенов и галогеноводородов и ориентация в этих реакциях в условиях кинетического и термодинамического контроля. Присоединение двуокиси серы. Диеновый синтез, разрешенные и запрещенные по симметрии реакции циклоприсоединения. Циклоолигомеризация. Разновидности линейной полимеризации и ее техническое значение. Природный и синтетический каучук, вулканизация каучука. Кумулены: получение, представление об sp-гибридизация АО атома углерода, электронное и пространственное строение кумуленов, их химические свойства. Изомерия и номенклатура алкинов. Способы образования тройной связи, основанные на реакциях дегидрогалоидирования. Карбадный и пиролитический методы получения ацетилена. МО-описание тройной связи на основе представления об sp-гибридизации АО атома углерода (качественная картина). Физические свойства и основные спектральные характеристики алкинов. Химические свойства алкинов: каталитическое гидрирование, восстановление натрием в жидком аммиаке, гидратация (реакция Кучерова), присоединение спиртов, карбоновых кислот, галогенводородов, цианистого водорода и синтетическое значение этих реакций. Оксосинтез на основе алкинов. Нуклеофильное присоединение к тройной связи и значение этих реакций для синтеза виниловых производных. Превращение ацетилена в винилацетилен, реакции присоединения к тройной связи винилацетилена и их синтетическое значение. Циклоолигомеризация алкинов, алкины как диенофилы. Окислительные превращения алкинов. Кислотные свойства алкинов-1, ацетилениды, использование кислотных свойств алкинов и реакций ацетиленидов для синтеза соединений, содержащих тройную связь. Бензол и его гомологи, изомерия, номенклатура. Источники ароматических углеводородов. Противоречие между формальной ненасыщенностью бензольного кольца и химическими свойствами бензола (относительная устойчивость к окислению, склонность к реакциям замещения, энергетика реакций образования бензола, его гидрирования и окисления). π-МО орбитали бензола, понятие ароматичности, правило Хюккеля. Небензоидные ароматические системы. Физические свойства и основные спектральные характеристики бензола и его гомологов. Реакции ароматического электрофильного замещения (изотопный обмен, сульфирование, нитрование, галоидирование, алкилирование, ацилирование). Значение реакций электрофильного замещения как основы методов переработки ароматических углеводородов, их механизм, влияние заместителей в бензольном кольце на изомерный состав продуктов и скорость реакции. Реакции радикального замещения и присоединения. Алкилбензолы. Способы получения с использованием реакций алкилирования и ацилирования бензола, реакция Вюрца-Фиттига. Химические свойства. Реакции электрофильного замещения в бензольном кольце и особенности ориентации в этих реакциях. Протонирование полиалкилбензолов, образование стабильных аренониевых ионов. Дезалкилирование, диспропорционирование, изомеризация алкилбензолов. Реакции радикального замещения в боковой цепи, бензильная π-электронная система. Окислительные превращения, алкилбензолов, реакции дегидрирования и их промышленное значение для получения стирола и дивинилбензола, полимеризация и сополимеризация этих соединений, основные пути использования полимеров на их основе. Фенилацетилен. Дифенил- и трифенилметан, их получение и свойства. Кислотные свойства углеводородов, шкала С-Н – кислотности, карбанионы и факторы, определяющие их относительную стабильность. Дифенилэтаны, стильбен, толан. Дифенил, способы его получения, строения. Представления о влиянии заместителей на легкость взаимного вращения и степень копланарности бензольных колец. Зависимость сопряжения между их π-электронными системами от степени копланарности и ее проявления в электронных спектрах производных дифенила. Ароматичность дифенила, реакции электрофильного замещения, ориентация в этих реакциях и влияние на нее заместителей. Нафталин, его источники. Изомерия и номенклатура производных нафталина, его электронное строение и ароматичность. Химические свойства производных нафталина: каталитическое гидрирование и восстановление натрием в жидком аммиаке, окисление и влияние заместителей на направление этой реакции. Реакции электрофильного замещения, факторы, влияющие на ориентацию в этих реакциях, их техническое значение для синтеза производных нафталина. Антрацен. Изомерия и номенклатура производных. Синтез антрацена из соединений бензольного ряда. Электронное строение и ароматичность. Реакции гидрирования, окисления, электрофильного присоединения и замещения. Фотоокисление и фотодимеризация. Антрацен в диеновом синтезе. Фенантрацен. Изомерия и номенклатура производных. Электронное строение и ароматичность. Реакции гидрирования, окисления, электрофильного присоединения и замещения. Оптическая изомерия органических соединений. Хиральность молекул и ее проявление в оптической активности соединений. Асимметрический атом углерода. Проекционные формулы. Энантиомеры и рацематы. Конфигурационные ряды. Соединения с двумя асимметрическими атомами углерода, диастереомеры, эритро- и трео-формы, мезо-форма. Связь между числом асимметрических атомов углерода с числом стереоизомеров. Принципы разделения рацематов. Обращение конфигурации и рацемизация. Связь механизма реакции с оптической изомерией продуктов на примере реакций присоединения по двойной связи. Понятие об асимметрическом синтезе. Представления об оптической изомерии соединений, не содержащих асимметрического атома углерода. Классификация. Моногалогенпроизводные алифатических углеводо-родов, их изомерия и номенклатура. Способы образования связи C-Hal: замещение атома водорода, реакции присоединения по кратной связи, замещение гидроксильной группы. Качественное описание электронной природы связи C-Hal на основе представления о характере локализованных σ-МО, образуемых атомами с разной электроотрицательностью. Полярность связи C-Hal и ее зависимость от природы атома галогена. Химические свойства моногалогеналканов: нуклеофильное замещение атомов галогенов и дегидрогалогенирование, общие черты и различия в механизме этих реакций, реакции типа SN1и E1, SN2 и E2, использование явления хиральности в изучении механизма реакций алифатического нуклеофильного замещения. Влияние структуры галогеналкила, природы нуклеофила (основания) и растворителя на соотношение различных направлений взаимодействия галогеналкилов с нуклеофилами (основаниями) и учет этих закономерностей в планировании синтеза. Образование комплексов галогеналкилов с кислотами Льюиса как способ увеличения нуклеофильной подвижности атомов галогенов в реакциях алкилирования ненасыщенных и ароматических углеводородов. Восстановление галогеналкилов и их взаимодействие с металлами. Соединения с повышенной подвижностью атома галогена. Аллил- и бензилгалогениды, способы их получения и особенности химических свойств. ДИ- и трифенилхлорметаны. Стабильные свободные радикалы и карбокатионы. Полигалогенпроизводные простейших углеводородов. Способы получения: хлорирование метана, этана, толуола, галоформная реакция, частичное восстановление полигалогенпроизводных. Комбинация реакций галогенирования алканов, присоединения галогенов к ненасыщенным соединениям и дегидрогалоидирования как общий подход к синтезу полигалогеналканов на примере производных этана. Получение геминальных дигалогенпроизводных из карбонильных соединений и присоединением дигалокарбенов по двойной связи. Получение полифторпроизводных метана и этана, фреоны. Гексахлорциклогексан и его практическое значение. Бензальхлорид и бензотрихлорид, их гидролиз как пример синтетического использования полигалогенпроизводных алкилароматических углеводородов. Соединения с пониженной подвижностью атома галогена. Хлористый винил и хлоропрен, способы их получения и техническое значение. Полихлорированные производные этилена. Полифторированные производные этилена и полимеры на их основе. Ароматические галогенпроизводные. Способы получения: галогенирование ароматических углеводородов, превращение солей диазония. Особенности протекания реакций нуклеофильного замещения в ароматическом ядре, представления об их механизме, катализ, влияние заместителей. Взаимодействие с металлами: получение металлорганических соединений, синтез алкилароматических соединений и диарилов. Эффекты атомов галогенов как заместителей в реакциях электрофильного замещения. Конденсация хлорбензола с хлоралем, ДДТ. Полихлорпроизводные бензола: получение хлорированием бензола, взаимодействие с нуклеофильными реагентами, основные пути использования. Полихлорпроизводные дифенила и нафталина, их техническое значение. Способы получения из галогенпроизводных и углеводородов, обладающих достаточно высокой С–Н – кислотностью. Природа связи углерод-металл. Химические свойства: взаимодействие с протонодонорными соединениями, галогенами, кислородом, галогенпроизводными углеводородов, карбонильными соединениями, производными карбоновых кислот и углекислотой. Использование в синтезе элементорганических соединений. Одноатомные насыщенные спирты. Изомерия, классификация, номенклатура. Способы образования спиртовой гидроксильной группы: присоединение воды к двойной связи, гидролиз связи C-Hal, восстановление карбонильной и сложноэфирной групп, синтезы с использованием металлорганических соединений. Промышленные способы получения простейших алифатических спиртов, спиртов, содержащих от 7 до 20 атомов углерода, и циклогексанола. Электронная природа и полярность связей С–О и О–Н, водородная связь, ее проявления в спектральных характеристиках и физических свойствах спиртов. Химические свойства: кислотно-основные свойства и их роль в химических превращениях спиртов, образование и синтетическое использование алкоголятов, замещение гидроксильной группы при действии серной кислоты, галогенводородов и галогенангидридов минеральных кислот, дегидратация, рассмотрение механизма этих реакций в свете общих представлений о механизме реакций нуклеофильного замещения и отщепления в алифатическом ряду. Синтез, свойства, синтетическое использование сложных эфиров минеральных кислот. Нуклеофильные свойства спиртов: присоединение к олефинам, ацетиленовым соединениям, образование простых эфиров, взаимодействие с карбонильными соединениями, карбоновыми кислотами и их производными. Окисление и дегидрирование спиртов. Основные пути применения. Аллиловый спирт. Методы синтеза, основанные на использовании пропилена, химические свойства и их особенности, связанные с аллильным положением гидроксильной группы. Пропаргиловый спирт. Бензиловый спирт, ди- и трифенилкарбинол, методы синтеза и особенности химических свойств. Многоатомные спирты. Гликоли, способы их получения. Этиленгликоль, полиэтиленгликоли и их эфиры: свойства и основные пути использования. Пинаколиновая перегруппировка. Окисление гликолей.1,4-Бутандиол. Глицерин: методы синтеза, основанные на использовании пропилена, образование простых и сложных эфиров, комплексов с ионами металлов, дегидратация. Применение глицерина и его производных. Пентаэритрит. Представления о свойствах винилового спирта, кето-фенольная таутомерия. Производные винилового спирта как мономеры. Оксипроизводные ароматических углеводородов. Фенол и его гомологи, нафтолы. Номенклатура. Способы введения гидроксильной группы в ароматическое ядро: щелочное плавление сульфокислот, гидролиз галогенпроизводных, замена аминогруппы на гидроксил через соли диазония, кумольный способ получения фенола. Химические свойства. Причины повышенной кислотности фенолов по сравнению с алифатическими спиртами, влияние заместителей. Образование фенолятов, простых и сложных эфиров. Рассмотрение ароматических оксисоединений с позиций кетоенольной таутомерии и влияние ароматичности на положение таутомерного равновесия. Замещение оксигруппы на аминогруппу в 2-нафтоле (реакция Бухорера), фениламиногруппу и техническое значение этой реакции. Реакции электрофильного замещения: галоидирование, сульфирование, нитрование, алкилирование. Особенности протекания и проведения этих реакций. Перегруппировка сложных эфиров фенолов как способ ацилирования по кольцу. Конденсация фенолов с карбонильными соединениями, фенолформальдегидные смолы, дифенилол-пропан, основные пути использования замещенных фенолов. Реакции электрофильного замещения, характерные для фенолов и фенолятов, как ароматических соединений с повышенной реакционной способностью: карбоксилирование, нитрозиро-вание, азосочетание, введение ацильной группы (реакции Гаттермана, Геша и Реймера-Тимана). Гидрирование и окисление фенолов. Стабильные феноксильные радикалы, фенольные стабилизаторы полимерных материалов. Перегруппировки алкиловых, аллиловых и сложных эфиров фенолов. Многоатомные фенолы. Пирокатехин и гидрохинон: способы получения, восстановительные свойства, образование моно- и диэфиров, циклические эфиры пирокатехина. Представления о природных соединениях – производных пирокатехина. Резорцин: получение, реакции, характерные для фенолов, восстановление до дигидрорезорцина. Флюрогюцин: получение, образование эфиров, алкилирование йодистым метилом в щелочной среде, проявление в химических свойствах повышенной склонности к таутомерному превращению (реакции с аммиаком и гидроксиламином). Пирогаллол. Классификация, номенклатура. Диалкиловые эфиры: способы получения, взаимодействие протонными кислотами и кислотами Льюиса, расщепление, окисление. Циклические простые эфиры. α-окиси: получение, изомеризация, взаимодействие с галогенводородами, водой, спиртами, этиленгликолем, аммиаком и аминами, магнийорганическими соединениями. Эпихлор-гидрин. Тетра-гидрофуран. Диоксан. Виниловые эфиры. Получение из ацетилена и этилена. Гидролиз и причины большей легкости его протекания по сравнению с диалкиловыми эфирами, поолимеризация. Алкиловые эфиры фенолов: получение, расщепление при действии кислот и его механизм, перегруппировки. Алкоксигруппа как заместитель в реакциях ароматического электрофильного замещения. Дифениловый эфир: получение и применение. Классификация и номенклатура. Способы образования карбонильной группы: окисление насыщенных и алкилароматических углеводородов, озонолиз и каталитическое окисление олефинов, оксосинтез, гидратация алкинов, гидролиз геминальных дигалогенпроизводных и виниловых эфиров, окисление и дегидрирование спиртов, окислительное расщепление гликолей. Синтез альдегидов и кетонов из карбоновых кислот и их производных: восстановление галогенангидридов и нитрилов, реакции карбоновых кислот и их производных с металлорганическими соединениями, пиролиз солей карбоновых кислот и его каталитические варианты. Получение ароматических карбонильных соединений ацилированием ароматических углеводородов. Электронное строение карбонильной группы: качественное описание в терминах локализованных σ- и π-МО, распределение электронной плотности. Основные спектральные характеристики и физические свойства. Химические свойства. Реакции с гетероатомными нуклеофилами: гидратация, взаимодействие со спиртами, галогеноводородами и пятихлористым фосфором, бисульфитом натрия. Механизм этих реакций, роль кислотного и основного катализа. Взаимодействие с азотсодержащими нуклеофилами: общие черты механизма этих реакций и зависимость конечного результата от свойств промежуточных соединений, образование оксимов, гидразонов, замещенных гидразонов и семикарбазонов, взаимодействие с вторичными аминами и образование енаминов, взаимодействие с первичными аминамии образование оснований Шиффа, взаимодействие с аммиаком; уротропин, гидробензамид и его алифатические аналоги. Взаимодействие с С-нуклеофилами: образование циангидринов, присоединение металлорганических соединений и побочные процессы, осложняющие синтетическое использование этой реакции. Кето-енольная таутомерия и связанные с ней свойства карбонильных соединений: галогенирование и галоформное расщепление, нитрозирование, алкилирование. Альдольно-кротоновая конденсация и ее механизм при кислотном и основном катализе. Конденсация альдегидов и кетонов с соединениями других типов, содержащими активную метиленовую группу. Полимеризация альдегидов. Окислительно-восстановительные реакции альдегидов и кетонов. Окисление альдегидов до карбоновых кислот, свободно-радикальное хлорирование ароматических альдегидов, окисление кетонов без разрыва и с разрывом углерод-углеродных связей. Каталитическое гидрирование карбонильных соединений, восстановление комплексными гидридами металлов, спиртами в присутствии алкоголятов алюминия, амальгамированным цинком и соляной кислотой, восстановление кетонов металлами с образованием металлкетилов пинаконов. Взаимодействие неенолизирующихся альдегидов со щелочами, бензоиновая конденсация. Реакции электрофильного замещения в ароматических альдегидах и кетонах. Азотсодержащие производные карбонильных соединений. Общие представления о сходстве электронного строения и химических свойств карбонильной и азометиновой групп. Восстановление оксимов, гидразонов, шиффовых оснований, восстановительное аминирование карбонильных соединений. Оксимы: геометрическая изомерия, превращения, катализируемые кислотами, перегруппировка оксима циклогексанона и ее промышленное значение. Катализируемое основаниями разложение гидразонов как способ восстановления карбонильных соединений. Оксимы: геометрическая изомерия, превращения, катализируемые кислотами, перегруппировка оксима циклогексанона и ее промышленное значение. Катализируемое основаниями разложение гидразонов как способ восстановления карбонильных соединений. Классификация, номенклатура. Способы получения, основанные на реакциях окисления, нитрозирования и конденсации. α-дикарбонильные соединения. Глиоксаль, метилглиоксаль: образование устойчивых гидратов, катализируемые основаниями превращения в оксикислоты. Диметилглиоксим и комплексы металлов на его основе. Бензил, циклогексан-1,2-дион, бензиловая перегруппировка. β–дикарбонильные соединения. Формилацетон: циклическая кротоновая конденсация. β-дикетоны: кето-енольная таутомерия, алкилирование, образование хелатных комплексов с ионами металлов. Димедон и продукты его конденсации с альдегидами. γ-Дикарбонильные соединения, использование в синтезе гетероциклических соединений. Фталевый диальдегид. Классификация. α-, β-непредельные альдегиды и кетоны. Общие методы синтеза: Окисление олефинов по аллильному положению и спиртов аллильного типа, кротоновая конденсация карбонильных соединений. Синтез акролеина дегидратацией глицерина. Электронное строение: сопряжение π-связей и характер π-МО, распределение π-электронной плотности. Химические свойства. Каталитическое гидрирование, восстановление комплексными гидридами металлов, спиртами, способы селективного проведения этих реакций по карбонильной группе или двойной углерод-углеродной связи. Восстановление металлами в присутствии источников протонов. Селективное окисление альдегидной группы. Реакции присоединения воды, спиртов, галогеноводородов, бисульфита натрия, аммиака и амминов, цианистого водорода, металлорганических соединений. Реакции конденсации с С–Н-активными соединениями. Эффект винилогии и С–Н-активность α-, β-ненасыщенных карбонильных соединений. Кетены: методы синтеза, реакции присоединения к кетенам как разновидность реакции ацилирования, димеризация. Хиноны: общие методы синтеза, реакции восстановления и присоединения. Антрахинон. Классификация и номенклатура. Методы получения: Окисление углеводородов, спиртов и альдегидов, синтезы с использованием Mg- и Li-органических соединений, окиси углерода, малонового и ацетоуксусного эфиров, гидролиз нитрилов и сложных эфиров. Природные источники карбоновых кислот. Гидролиз тригалогенметильных производных как метод получения ароматических карбоновых кислот. Электронное строение карбоксильной и карбоксилатной групп. Физические свойства карбоновых кислот, водородные связи и образование димерных ассоциатов. Химические свойства. Кислотность, ее связь с электронным строением карбоновых кислот и их анионов, зависимость от характера и положения заместителей в алкильной цепи или бензольном кольце. Образование производных карбоновых кислот: солей, сложных эфиров, галогенангидридов, ангидридов, аминов и нитрилов. Представления о механизме взаимопревращений карбоновых кислот и их производных, роль кислотно-основного катализа. Восстановление и галоидирование кислот. Реакции замещения в бензольном кольце кислот ароматического ряда. Представление об основных путях использования карбоновых кислот. Производные карбоновых кислот. Соли: реакция декарбоксилирования и ее каталитические варианты, анодное окисление карбоксилатанионов, действие галогенов на серебряные соли (реакция Бородина-Хунсдиккера). Практическое использование солей карбоновых кислот. Хлорангидриды; реакции с нуклеофилами и использование хлорангидридов в качестве реагентов ацилирования, восстановления до альдегидов, реакции с магнийорганическими соединениями. Хлористый бензоил, получение, реакционная способность при взаимодействии с нуклеофилами в сравнении с хлорангидридами алифатических карбоновых кислот и особенности использования в качестве реагента бензоилирования. Сложные эфиры: каталитическое гидрирование, восстановление комплексными гидридами металлов и металлами в присутствии источников протонов. Реакции переэтерификации и сложноэфирной конденсации. представления об основных путях использования сложных эфиров. Ангидриды карбоновых кислот: реакции с нуклеофилами (ацилирование), уксусный ангидрид как С-Н-компонента в реакции конденсации с ароматическими альдегидами. Амиды: кислотно-основные свойства, причины понижения основности и повышения кислотности в сравнении с аммиаком и амминами, основные пути превращения в амины (восстановление, реакция Гофмана и родственные ей превращения гидразидов, азидов и гидроксамовых кислот), представления об основных путях использования. Взаимопревращения амидов и нитрилов. Свойства нитрилов: каталитическое гидрирование, восстановление Алюмогидритодом лития, реакции с магнийорганическими соединениями, использование в качестве ацилирующих реагентов в синтезе кетонов ароматического ряда. Дикарбоновые кислоты. Классификация и номенклатура. Методы синтеза: окисление циклоалканов, алициклических спиртов и кетонов, ароматических и алкилароматических углеводородов, гидролиз моно- и динитрилов, синтезы с использованием малонового эфира. Получение щавелевой кислоты из формиата натрия. Химические свойства. Кислотные свойства и их зависимость от взаимного расположения карбоксильных групп. Образование производных по одной и обеим карбоксильным группам, смешанные производные. Щавелевая кислота: реакции декарбоксилирования, декарбонилирования, окисления. Диэтилоксалат, реакции сложноэфирной конденсации с его участием и их синтетического использование. Малоновая кислота: декарбоксилирование и причины повышенной легкости его протекания, конденсации с карбонильными соединениями. Свойства малонового эфира и их синтетическое использование: конденсации с карбонильными соединениями (реакция Кневенагеля), присоединение по кратной связи, активированой электроноакцепторными заместителями (реакция Михаэля), образование, алкилирование и окислительная конденсация натрамалонового эфира, превращение продуктов этих реакций в карбоновые кислоты. Янтарная и глутаровая кислоты: тенденция к образованию циклических ангидридов и |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов очного... Рабочая программа для студентов очного обучения по направлению 020100. 62 «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия... | | Аналитическая химия учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... |
| Высокомолекулярные соединения учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... | | Химические основы биологических процессов учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... |
| Основная образовательная программа высшего профессионального образования Основная образовательная программа высшего профессионального образования, реализуемая вузом по направлению подготовки 020100 Химия... | | Рабочая программа дисциплины Химия синтетических лекарственных веществ Дисциплина «Химия синтетических лекарственных веществ» входит в вариативную часть математического и естественнонаучного цикла (Б.... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Основная образовательная программа высшего профессионального образования, реализуемая вузом по направлению подготовки 020100 Химия... | | Рабочая программа Учебной дисциплины биология с основами экологии... Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования... |
 | Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... ... | | Учебно-методический комплекс дисциплины русский язык и культура речи... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы |
| Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... «Неорганическая химия»; «Аналитическая химия»; «Органическая химия»; «Физическая химия» | | Основная образовательная программа высшего профессионального образования Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 081100. 62 Государственное и муниципальное... |
| Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая в Кабардино... Ооп бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 072600. 62 Декоративно-прикладное искусство и народные промыслы и профилю... | | Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая в Кабардино... Ооп бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 072600. 62 Декоративно-прикладное искусство и народные промыслы и профилю... |
| Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом... Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 49. 03. 01 Физическая культура и профилю... | | Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая... |
