Рабочая программа (стр. 2 )

Сохранение конфигурации в реакциях SЕ2 (реакция изотопного обмена для бис-(5- метилгексил – 2) - ртути).

Радикальные реакции. Реакции, протекающие через стадию образования свободных радикалов, дают рацематы. Отсутствие стереоспецифичности реакции свидетельствует либо о высокой скорости инверсии радикалов, либо об их плоскостном строении.

Реакции SЕ Аr и SNАr. Стереохимия реакций SЕ Аr на примере нафталина и пиридина. Кинетический и термодинамический контроль продуктов. Реакция SNАr на примере замещения диазогруппы. Стереохимия аринового механизма замещения.

2.1.4.2 СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПО КРАТНЫМ СВЯЗЯМ.

Реакции с неполярными реагентами двойных и тройных связей (присоединение галогенов).

Присоединения полярных реагентов (BrCl, JCl, и т. д.). Стерео - и региоселективность процессов.

Реакции гидратации и гидроксилирования. Цис-гидроксилирование по Вагнеру, транс-

гидроксилирование при раскрытии эпоксидов, цис - озонирование прохиральных алкенов.

Диеновый синтез (ДС).

Пространственное строение реагентов и принципы диенового синтеза: диен реагирует по типу 1,4 – присоединения, в цис-конформации, присоединяясь к диенофилу по цисоидной схеме; в образующемся аддукте сохраняются стереохимические особенности диена и диенофила.

2.1.4.3 СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ОТЩЕПЛЕНИЯ.

Трансоидное отщепление (на примере хлорэтилендикарбоновых кислот). Конформационный анализ и стереоспецифичность реакций элиминирования по механизму Е2. Ориентация элиминирования по Зайцеву и Гофману.

2.1.5 СТЕРЕОХИМИЯ СОГЛАСОВАННЫХ РЕАКЦИЙ.

2.1.5.1 ПОНЯТИЕ «СОГЛАСОВАННАЯ РЕАКЦИЯ».Развитие метода МО. Образование химической связи с позиций метода МО.

2.1.5.1 ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ МО С ПОМОЩЬЮ РИСУНКОВ.

Понятие узла, связывающих, несвязывающих и разрыхляющих МО. Определение ВЗМО и НВМО. Построение энергетических диаграм метана, этана, этилена, аллильного катиона, бутадиена.

2.1.5.2 ПРИЛОЖЕНИЕ ПРИНЦИПОВ МЕТОДА МО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕРЕОХИМИИ СИНХРОННЫХ РЕАКЦИЙ.

Теория орбитальной симметрии Вудварда-Хофмана в приложении к синхронным реакциям. Метод граничных орбителей Фукун (ГО).

Основные элементы симметрии: С2 и m2.

2.1.5.3 ЭЛЕКТРОЦИКЛИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ (ЭР).

Конротационные и дисротационные процессы на примере термического разложения замещенных циклобутанов. Высокая стереоселективность реакций с позиций теории МО и ГО. Рассмотрение симметрии орбиталей исходных и конечных веществ в методе корреляционных диаграмм.

2.1.5.4 РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ (ЦП) и ЦИКЛОРАСПАДА (ЦР).

Понятие реакции ЦП и ЦР. Классификация реакций по числу электронов, участвующих в реакциях, по количеству реагирующих p - систем. Супраповерхностные и антароповерхностные процессы (на примере цис-бутена-2).

2.1.5.4.1 СТЕРЕОХИМИЯ РЕАКЦИЙ [2p + 2p ] - ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ.

Анализ реакций использованием методов ГО и МО. Условия реакций и стереохимия продуктов.

2.1.5.4.2 СТЕРЕОХИМИЯ РЕАКЦИЙ [2p + 4p ] - ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ.

Значение реакций Дильса - Альдера для синтетической органической химии. Построение корреляционной диаграммы взаимодействия диена и диенофила. Объяснение эндо-правила с позиций методов ГО - Фукуи и ММО. Благоприятные и неблагоприятные «вторичные» взаимодействия в реакции циклопентадиена с малеиновым ангидридом.

2.1.5.5.  СТЕРЕОХИМИЯ ХЕЛЕТРОПНЫХ РЕАКЦИЙ (ХР).

Понятие ХР. Четыре возможных варианта взаимодействия компонента Х с полиеном (s, s; a, s; s, a; a, a). Анализ элементов симметрии в ХР. Зависимость стереохимии ХР от типа МО и количества p - электронов полиена. Формулирование общих правил протекания ХР.

2.1.5.6 СТЕРЕОХИМИЯ СИГМАТРОПНЫХ ПЕРЕГРУППИРОВОК (СП).

Определение реакций, относящихся к СП. Классификация СП, как [i, j ] - реакций. Зависимость пространственного строения продуктов реакций СП от типа переноса мигрирующей группы (супраповерхностный – s и антараповерхностный – a). Анализ СП с помощью метода ГО. Формулирование общих правил протекания СП.

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО КУРСУ

СТЕРЕОХИМИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

1.  П. Сайкс. Механизмы реакций в органической химии, М.: Химия. 1991. – 14 экз.

2.  Потапов , М.: Химия. 1976. – 6 экз.

3.  ведение в электронную теорию органических реакций, М.: Мир, 1977. – 12 экз.

4.  Шабаров химия, М.: Химия, 1998 – 2000. - 23 экз.

5.  андберг Р. Углубленный курс органической химии, Т. I-II, М.: Химия, 1981 – 16 экз.

6.  тереохимия, М.: Мир, 1984. – 4 экз.

7.  овременная органическая химия, Т. I-II, М.: Мир, 1981. – 7 экз.

8.  , , Трощенко химия. СПб.: Иван Федоров, 2002. – 624 с. – 126 экз. (200 экз. ранее изданных).

9.  Гранберг химия, М.: Дрофа, 2001. – 672 с. – 4 экз.

10.  , Еременко химия, М.: Высш. школа, 1985 (1974). – 464 с. – 36 экз.

11.  Мороженко -методические материалы. Электроциклические реакции. Электронная версия.

2

Учебно-методическая карта

Дисциплины «Стереохимия органических реакций»

на 6 семестр

ГРАФИК АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Наименование вида работ	Недели семестра
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Лекции		*		*		*		*
Лабораторные работы
Практические (семинарские) занятия
Контрольные работы				*				*
Расчётные задания (ДЗ)				*		*
Курсовое проектирование

№ недели	№ темы	Наименование вопросов, изучаемых на лекции	занятия (номера)	самостоя-тельная работа	Формы контроля
практ	лабор	содержа ние	час
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.
2.	1. 1.1 1.2 2. 2.1 2.2	ВВЕДЕНИЕ. Стереохимия как специфический раздел органической химии. Место стереохимии в химии органических веществ. Связь пространственного строения с физическими и химическими свойствами веществ. Влияние стереохимии соединений на направление и скорость химических реакций. Практическое значение стереохимии: строение веществ и их физиологическое действие; стереорегулярные и нестереорегулярные полимеры, биополимеры и полисахариды – как объекты стереохимических исследований. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СТЕРЕОХИМИИ (повторение и детализация). КОНФИГУРАЦИЯ И КОНФОРМАЦИЯ. Конформационные изомеры. Ротамеры, основные их конформации, энергетические барьеры вращения, различие в энергетике, дипольных моментах. ВИДЫ СТЕРЕОИЗОМЕРИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. Энантомеры, диастереомеры (эритро-, трео-изомеры, мезоформа). Сходство и различие в свойствах стереоизомеров. Рацематы. Оптическая чистота веществ и методы ее определения: метод двойного расщепления Оро; ферментативные методы; физико-химические методы анализа – ЯМР, ГЖХ на хиральных фазах, рентгеноструктурный анализ.				2
2.	3. 3.1 3.2 3.2.1	МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРЕОИЗОМЕРОВ. Расщепление рацематов и диастереомеров. Физические методы: ТСХ, ВЖХ, ГЖХ на специальных иммобилизованных фазах; ферментативное расщепление (ферментный гидролиз); расщепление через диастереомеры (на примере a- фенилэтиламина и (+) – винной кислоты). АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ (АС). Асимметрический синтез, как реальный путь полного синтеза оптически активных веществ, инструмент для изучения механизмов органических реакций, моделирования переходных состояний и биохимических процессов. ЭНЕРГЕНИКА, КИНЕТИКА, ПРОСТРАН-СТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ как параметры, обусловливающие стереохимию реакций: общее изменение свободной энергии и энергия активации реакций; молекулярная геометрия орбиталей взаимодействующих частиц и источник энергии активации (теплота, инициирование УФ-светом); природа растворителя и катализатор; непосредственно механизм реакции.
2.	3.2.2 3.2.2 3.2.2	ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ, используемые при изучении стереохимии и механизма реакций: стереоселективность и стереоспецифичность (региоспецифичность); изомерные составы; кинетический и термодинамический контроль; понятие переходного состояния (ПС) и промежуточных соединений; энергетические параметры реакций (энтропия, энтальпия, свободная энергия, эндотермические и экзотермические процессы) и т. д. Скорость реакций и сводная энергия активации. Обратимые и необратимые процессы, условия протекания реакций и их скорость. Лимитирующая стадия процесса. Многостадийные реакции, молекулярность и порядок реакций (на примере бромирования ацетона), энергетические диаграммы многостадийных и каталитических процессов.
2.	3.2.2 3.2.2	Кинетически и термодинамически (КК и ТК) контролируемые продукты реакций. Использование КК и ТК для накопления в р. м. нужного изомера, термодинамическая и термохимическая стабильность изомеров (на примерах цис - транс, син – анти и энантиомерных переходов). Конформационный анализ (КА). Диастереомерный КА. Факторы, влияющие на энергетическую выгодность конформаций. Определение конформаций по КССВ J1,2 протонов в спектре ЯМР 1Н.
2.	3.2.3 3.2.3.1 3.2.3.2 3.2.3.3	АС НА ОСНОВЕ ХИРАЛЬНЫХ (ПРОХИРАЛЬНЫХ) МОЛЕКУЛ. Понятие абсолютного и частичного АС. Диаселективный и энантиоселективный АС. Кинетически и термодинамически контролируемые АС. АС НА БАЗЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. Реакции восстановления: хиральными гидридами; с участием ферментов; металлоорганическими комплексами. Асимметрическое алкилирование в активное a - положение на полимерном носителе с хиральными якорными группами. ПРИСОЕДИНЕНИЕ К АЛКЕНАМ: гидроборирование цис-двойных связей хиральными боранами (пинанил- 3 боранами); присоединение нитрометана по Михаэлю в присутствии хинидина; синтез аспаргиновой кислоты из фумаровой с (- )-a - фенилэтиламином. СИНТЕЗЫ В ХИРАЛЬНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ. Магнийорганический синтез в растворе изопропилтартратов.
4.	3.2.3.4 3.3 3.4	ЗАКОНОМЕРНОСТИ АС. Диастереоселективные асимметрические синтезы. Правила Крама и Прелога, область применения. АСИММЕТРИЧЕСКИЙ КАТАЛИЗ (АК). Гомогенный катализ. Катализаторы межфазного переноса – в АС: соли хиральных четвертичных аммониевых оснований (N - бензилхининийхлорид и др.) Гетерогенный катализ. Гидрирование на модифицированной винной кислотой или аминокислотами поверхности катализаторов (Pd, Ro, Ni и т. д.). Мицелярный катализ. Реакция трансаминирования (по аналогии с ферментативными процессами). Металлокомплексный катализ. Катализатор Уилкинсона (родийтрифенилфосфинхлорид). Современные катализаторы на основе асимметрического фосфора и различных типов углеродной хиральности. Применение МК: асимметрическое гидрирование, гидроксилирование, эпоксидирование ( реакция Шарплесса), гидроформилирование и т. д. Механизм гидрирования (стереоселективность) на катализаторе Уилкинсона. КИНЕТИЧЕСКОЕ РАСЩЕПЛЛЕНИЕ (КР). Принципы КР. Условия КР: катализ хиральными катализаторами; реакции в присутствии оптически активного растворителя.			ДЗ	4	КР
4.	4. 4.1	ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА СТЕРЕОХИМИЮ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ: реакции SN1 , SN2, SNi. Гидролиз оптически активных галогенпроизводных: анализ ПС и влияние его энергетики на стереохимический результат реакций. Реакции SЕ 1 и SЕ 2. Устойчивость конфи-гурации промежуточно образующихся карбанионов и стереохимия реакции SЕ1 (сохранение оптической активности или рацемизация). Сохранение конфигурации в реакциях SЕ2 (реакция изотопного обмена для бис (5- метилгексил – 2) – ртути).
4.	4.1	РАДИКАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ. Реакции, протекающие через стадию образования свободных радикалов, дают рацематы. Отсутствие стереоспецифичности реакции свидетельствует либо о высокой скорости инверсии радикалов, либо об их плоскостном строении. Реакции SЕ Аr и SN Аr. Стереохимия реакций SЕ Аr на примере нафталина и пиридина. Кинетический и термодинамический контроль продуктов. Реакция SNАr на примере замещения диазогруппы. Стереохимия аринового механизма замещения.
4.	4.2. 4.3	СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПО КРАТНЫМ СВЯЗЯМ. Реакции с неполярными реагентами двойных и тройных связей (присоединение галогенов).рисоединение полярных реагентов (BrCl, JCl, и т. д.) Стерео- и региоселективность процессов. Реакции гидратации и гидроксилирования. Цис-гидроксилирование по Вагнеру, транс - гидроксилирование при раскрытии эпоксидов, цис- озонирование прохиральных алкенов. Диеновый синтез (ДС). Пространственное строение реагентов и принципы диенового синтеза: диен реагирует по типу 1,4 – присоединения, в цис-конформации, присоединяясь к диенофилу по цисоидной схеме; в образующемся аддукте сохраняются стереохимические особенности диена и диенофила. СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ ОТЩЕПЛЕНИЯ. Трансоидное отщепление (на примере хлорэтилендикарбоновых кислот). Конформационный анализ и стереоспеци-фичность реакций элиминирования по механизму Е2. Ориентация элиминирования по Зайцеву и Гофману.
6.	5. 5.1	СТЕРЕОХИМИЯ СОГЛАСОВАННЫХ РЕАКЦИЙ. Понятие «согласованная реакция». Развитие метода МО. Образование химической связи с позиций метода МО.			ДЗ	2
6.	5.1	ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ МО С ПОМОЩЬЮ РИСУНКОВ. Понятие узла, связывающих, несвязывающих и разрыхляющих МО. Определение ВЗМО и НВМО. Построение энергетических диаграм метана, этана, этилена, аллильного катиона, бутадиена.
6.	5.2	ПРИЛОЖЕНИЕ ПРИНЦИПОВ МЕТОДА МО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕРЕОХИМИИ СИНХРОННЫХ РЕАКЦИЙ. Теория орбитальной симметрии Вудварда-Хофмана в приложении к синхронным реакциям. Метод граничных орбителей Фукун (ГО). Основные элементы симметрии: С2 и m2.
6.	5.3	ЭЛЕКТРОЦИКЛИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ (ЭР). Конротационные и дисротационные процессы на примере термического разложения замещенных циклобутанов. Высокая стереоселективность реакций с позиций теории МО и ГО. Рассмотрение симметрии орбиталей исходных и конечных веществ в методе корреляционных диаграмм.
6.	5.3	Понятие о процессах разрешенных и запрещенных по симметрии. Методы ГО и МО в приложении к 6 p– электронным системам. Объяснение стереохимических результатов методами ГО и корреляционных диаграмм.
8.	5.4 5.4.1	РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ (ЦП) и ЦИКЛОРАСПАДА (ЦР). Понятие реакции ЦП и ЦР. Классификация реакций по числу электронов, участвующих в реакциях, по количеству реагирующих p - систем. Супраповерхностные и антаропо-верхностные процессы (на примере цис-бутена). СТЕРЕОХИМИЯ РЕАКЦИЙ [2p + 2p ] - ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ. Анализ реакций использованием методов ГО и МО. Условия реакций и стереохимия продуктов.				4	К
8.	5.4.2	СТЕРЕОХИМИЯ РЕАКЦИЙ [2p + 4p ] - ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ. Значение реакций Дильса - Альдера для синтетической органической химии. Построение корреляционной диаграммы взаимодействия диена и диенофила. Объяснение эндо-правила с позиций методов ГО-Фукун и ММО. Благоприятные и неблагоприятные «вторичные» взаимодействия в реакции циклопентадиена с малеиновым ангидридом.
8.	5.5	СТЕРЕОХИМИЯ ХЕЛЕТРОПНЫХ РЕАКЦИЙ (ХР). Понятие ХР. Четыре возможных варианта взаимодействия компонента Х с полиеном (s, s; a, s; s, a; a, a). Анализ элементов симметрии в ХР. Зависимость стереохимии ХР от типа МО и количества p - электронов полиена. Формулирование общих правил протекания ХР.
8.	5.6	СТЕРЕОХИМИЯ СИГМАТРОПНЫХ ПЕРЕГРУППИРОВОК (СП). Определение реакций, относящихся к СП. Классификация СП, как [i, j ] - реакций. Зависимость пространственного строения продуктов реакций СП от типа переноса мигрирующей группы ( супраповерхностный – s и антараповерхностный – a). Анализ СП с помощью метода ГО. Формулирование общих правил протекания СП.

График учебного процесса студентов