Рабочая программа (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБОАЗОВАНИЮ

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический

университет им. »

«УТВЕРЖДАЮ» Декан факультета ХТиМ _________ «___» __________ 2006 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Кафедра	Химия и технология органических веществ (наименование кафедры, обеспечивающей преподавание дисциплины)
Шифр и наименование специальности	ЕН. В.04, Стереохимия органических реакций (шифр с указанием цикла подготовки (ГСЭ, ЕН, ОПД, СД), наименование дисциплины)
Статус дисциплины	обязательная (обязательная, элективная, факультативная)
Специальности (направления)	240702 (коды специальностей (направлений))
Формы обучения	дневная (дневная, вечерняя, заочная)
Объём дисциплины	34 (общий объём дисциплины, час.)

Распределение по семестрам

Номер семестра	Учебные занятия	Число курсовых проектов (работ), расчётных заданий	Форма итоговой аттестации (зачёт, экзамен)
Общий объём	в том числе
аудиторные	Самостоя тельная работа
всего	из них
лекции	лабор.	практ.
6	30	18	18	-	-	12	-	зачет

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности № 000тех\дс от 5 марта 2000 г. по специальности 655600 и учебного плана, разработанного профилирующей кафедрой, утверждённого ректором БТИ 28.04.2001 г. и примерного учебного плана по специальности 655600, утверждённого председателем Совета УМО по образованию

Разработчик

доцент, к. х.н.

(должность, подпись, Ф. И.О.)

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

ХТОВ

(наименование кафедры)

«____»________________ 200 ___г.

Заведующий кафедрой ________________

(подпись, Ф. И.О.)

Согласована с профилирующей (ими) кафедрой (ами)

(наименование кафедры)

«____»________________ 200 ___г.

Заведующий кафедрой ____________________

(подпись, Ф. И.О.)

(наименование кафедры)

«____»________________ 200 ___г.

Заведующий кафедрой ____________________

(подпись, Ф. И.О.)

Одобрена советом (методической комиссией)

________________________________________факультета (университета)

«____» _______________ 200 ___ г.

Председатель ______________________________

(подпись, Ф. И.О.)

1.  ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА СТЕРЕОХИМИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ,

ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1  ЦЕЛИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА СТЕРЕОХИМИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Стереохимия, как раздел химии, рассматривает вопросы пространственного строения молекул и влияние последнего на свойства веществ, в том числе и биохимические, и на направление и скорость их реакций, поэтому знание стереохимических закономерностей позволяет глубже проникнуть в суть химических превращений, понять их механизмы.

1.2  ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА СТЕРЕОХИМИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Курс стереохимии органических реакций предназначен для увязывания в единый комплекс таких понятий как: пространственное и электронное строение исходных веществ, свойства реагирующих соединений, кинетические и термодинамические факторы реакции, переходное состояние, механизмы реакций, пространственное строение конечных веществ и т. д. Таким образом, стереохимия не только позволяет глубже понять связь между исходными и конечными соединениями в реакции, но и управлять процессами трансформации молекул.

1.3 ПЕРЕЧЕНЬ ДИСЦИПЛИН, УСВОЕНИЕ КОТОРЫХ НЕОБХОДИМО

ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТЕРЕОХИМИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Учитывая, что с основами стереохимии студенты знакомы по курсу органической химии, более глубокое рассмотрение ряда понятий потребует конкретных знаний в области физической химии, общей и неорганической химии, математики и теоретической физики (квантово-механические представления о строении веществ).

2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА СТЕРЕОХИМИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

 

2.1 ЛЕКЦИИ

2.1.1 ВВЕДЕНИЕ.

Стереохимия как специфический раздел органической химии.

2.1.1.1 Место стереохимии в химии органических веществ. Связь пространственного строения с физическими и химическими свойствами веществ. Влияние стереохимии соединений на направление и скорость химических реакций.

2.1.2 Практическое значение стереохимии: строение веществ и их физиологическое действие; стереорегулярные и нестереорегулярные полимеры, биополимеры и полисахариды – как объекты стереохимических исследований.

2.1.2.1  ПОНЯТИЯ СТЕРЕОХИМИИ (повторение и детализация).

2.1.2.1.1 КОНФИГУРАЦИЯ И КОНФОРМАЦИЯ. Конформационные изомеры. Ротамеры, основ-ные их конформации, энергетические барьеры вращения, различие в энергетике, дипольных моментах.

2.1.2.2  ВИДЫ СТЕРЕОИЗОМЕРИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. Энантомеры (антиподы),

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.

2.1.3  МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕРЕОИЗОМЕРОВ.

2.1.3.1.РАСЩЕРЛЕНИЕ 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).

2.1.3.2 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.

2.1.3.2.1 ЭНЕРГЕНИКА, КИНЕТИКА, ПРОСТРАННСТВЕННЫЕ 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.

2.1.3.2.2 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 свободная 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.

2.1.3.2.2. КИНЕТИЧЕСКИ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ 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.

2.1.3.2.3 АС НА ОСНОВЕ ХИРАЛЬНЫХ (ПРОХИРАЛЬНЫХ) МОЛЕКУЛ.

Понятие абсолютного и частичного АС. Диаселективный и энантиоселективный АС. Кинетически и термодинамически контролируемые АС.

2.1.3.2.3.1 АС НА БАЗЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

Реакции восстановления: хиральными гидридами; с участием ферментов; металлооргани-ческими комплексами.

Асимметрическое алкилирование в активное a - положение на полимерном носителе с хиральными якорными группами.

2.1.3.2.3.2 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.

2.1.3.2.3 СИНТЕЗЫ В ХИРАЛЬНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ.

Магнийорганический синтез в растворе изопропилтартратов.

2.1.3.2.4 ЗАКОНОМЕРНОСТИ АС.

Диастереоселективные асимметрические синтезы. Правила Крама и Прелога, область применения.

2.1.3.3 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.

2.1.3.4 КИНЕТИЧЕСКОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ (КР).

Принципы КР. Условия КР: катализ хиральными катализаторами; реакции в присутствии оптически активного растворителя.

2.1.4. ВЛИЯНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА СТЕРЕОХИМИЮ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

2.1.4.1 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 конфигурации промежуточно образующихся карбанионов и стереохимия реакции SЕ1 (сохранение оптической активности или рацемизация).