Учебные курсы по химии
для студентов нехимических факультетов МГУ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Введение

Предмет органической химии. Распространение органических соединений в природе. Использование в медицине и технике. Особенности методологии преподавания и логика изучения органической химии.

Понятие о гибридизации атомов углерода. Алканы. Алкены. Алкины.

Строение алканов, конформации, проекции Ньюмена. Химические свойства алканов. Понятие об электроотрицательности элементов. Гомолитический и гетеролитический разрыв связей. Механизмы свободнорадикальных реакций. Стабильность радикалов. Гиперконъюгация. Галогенирование. Сульфохло­рирование. Нитрование по Коновалову. Крекинг. Гидрокрекинг. Окисление алканов. Органическая масс-спектрометрия. Стабильность карбокатионов. Понятие об индуктивном и мезомерном эффектах.

Алкены

Строение алкенов. Геометрическая Z,E-изомерия. Химические свойства алкенов. Реакции электрофильного присоединения. Сопряженное присоединение. Гидрогалогенирование. Гидратация. Правило Марковникова. Меркурирование олефинов. Присоединение по Харашу. Радикальная полимеризация, теломеризация. Метатетезис. Оксосинтез. Вакер-процесс. Окисление алкенов в жестких условиях. Озонолиз, окислительное и восстановительное расщепление озонидов. Окисление по Вагнеру. Окисление по Прилежаеву. Восстановление алкенов. Гидроборирование алкенов. Присоединение карбенов. Триплетные и синглетные карбены, карбеноиды. Реакции без затрагивания двойной связи. Понятие о мезомерном эффекте. Аллильное галогенирование.

Изолированные, кумулированные и сопряженные диены. Сопряженные диены (1,3-диены). Понятие о порядке связей. Конфигурации сопряженных диенов. УФ спектроскопия. Химические свойства 1,3-диенов. Реакции 1,2- и 1,4-присоединения. Конетический и термодинамический контроль обратимых процессов. Диеновый синтез Дильса-Альдера. Полимеризация

Строение алкинов. Понятие об устойчивости карбанионов. Сопряженные кислоты и основания. Кислотные свойства алкинов. Синтетическое использование ацетелинидов меди. Реакции ацетиленов с участием тройной связи. Гидрогалогенирование. Гидратация, реакция Кучерова. Нуклеофильное присоединение к алкинам. Окисление алкинов. Восстановление алкинов (цис- и транс-восстановление). Гидроборирование алкинов

Понятие ароматичности. Правило Хюккеля. Критерии ароматичности. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Химические свойства аренов. Восстановление ароматических систем. Реакции боковых цепей. Галогенирование боковых цепей. Электрофильное замещение в ароматическом ряду. Механизм электрофильного замещения, π- и σ-комплексы. Нитрование. Галогенирование. Алкилирование по Фриделю-Крафтсу. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу. Методы получения ароматических альдегидов. Сульфирование ароматических соединений, понятие об изотопном эффекте.  Влияние заместителей в бензольном кольце на ориентацию электрофильного замещения. Мезомерные структуры. Согласованная и несогласованная ориентация. Влияние стерических факторов.

Классификация реакций элиминирования (α-, β- и γ-элиминирование). Бимолекулярное β-элиминирование (Е2).  Дегидрогалогенирование. Правило Зайцева. Элиминирование по Гофману. Мономолекулярное элиминирование (Е1).  Дегидратация спиртов в кислых средах. Влияние строения субстрата, основания и условий реакции на соотношение продуктов  нуклеофильного замещения и элиминирования. Элиминирование по механизму (Е1cb)

Ароматическое нуклеофильное замещение

Механизм ароматического нуклеофильного замещения. Комплексы Мезенгеймера. Нуклеофильное замещение атома водорода. Окислитерьная ароматизация анионных σ-комплексов. Нуклеофильное замещение галогенов. Нуклеофильное замещение других групп. Замещение неактивированного галогена в присутствии металлической меди (реакция Ульмана). Ариновый механизм

Металлорганические соединения

Магнийорганические соединения. Методы получения и строение реактивов Гриньяра. Магнийорганические реагенты как основания и нуклеофилы. Реакции с солями металлов, соединениями с подвижным атомом водорода, СО2, карбонильными соединениями и производными кислот. Цинкорганические соединения. Методы получения. Реакция Реформатского. Натрий­орга­нические соединения. Реакция Вюртца. Литийорганические соединения, методы получения, реакционная способность. Литийдиаклкилкупраты.

Классификация спиртов. Одноатомные и многоатомные спирты. Особенности    строения. Понятие о водородной связи. ИК спектроскопия.

Одноатомные спирты

Первичные, вторичные и третичные спирты. Кислотность спиртов. Основность и нуклеофильность спиртов. Реакции замещения гидроксильной группы на галоген. Использование галогенводородных кислот, галогенидов фосфора. Использование хлористого тионила, SNi-механизм. Понятие об ионных парах. Получение простых эфиров. Окисление спиртов. Дегидратация спиртов

Гликоли. Ансольвокислоты. Внутри- и межмолекулярная дегидратация   этиленгликоля. Дегидратация глицерина. Окисление этиленгликоля.

Методы получения простых эфиров. Образование оксониевых солей. Соли Мейервейна. Расщепление простых эфиров. α-Оксиды (эпоксиды, оксираны). Раскрытие эпоксидов в кислых средах. Раскрытие под действием нуклеофилов. Дезоксигенация эпоксидов – метод изомеризации алкенов. Краун-эфиры. Методы получения, тепмлатный синтез.  Строение, номенклатура и синтетическое использование.

Реакции карбонильных соединений с нуклеофильными агентами. Механизм присоединения-элиминирования. Реакции с N-нуклеофилами. Азины и гидразоны. Оксимы. Перегруппировка Бекмана. Енамины. Реакция Сторка. Реакции карбонильных соединений с реактивами Гриньяра. Реакция Виттига. Реакции карбонильных соединений со слабыми нуклеофилами. Ацетали. Реакции карбонильных соединений с пентахлоридом фосфора. Реакции карбонильных соединений, идущие через образование енольных форм. Альдольно-кротоновые конденсации. Конденсации в основных средах. Конденсации в кислых средах. Конденсации метилкетонов в кислой среде. Конденсации разноименных карбонильных соединений. Амбидентность енолят-анионов. Другие реакции с участием енольных форм. Реакция Манниха. Окисление кетонов. Окисление альдегидов. Окисление кетонов надкислотами. Восстановление карбонильн6ых соединений. Восстановление по Мейервейну-Пондорфу-Верлею. Окисление по Оппенауэру. Реакция Тищенко. Восстановление карбонильных соединений комплексными гидридами металлов

Понятие о винилогии. Реакции 1,2- и 1,4-присоединерни. Реакции со слабыми нуклеофилами. Восстановление α,β-непредельных карбонильных соединений. Диеновый синтез.

Кислотность карбоновых кислот. Реакции производных карбоновых кислот. Ацилирующая способность производных карбоновых кислот. Эфиры карбоновых кислот (сложные эфиры). Гидролиз сложных эфиров. Реакции сложных эфиров с аминами. Восстановление сложных эфиров. Реакции сложных эфиров с реактивами Гриньяра. Енолизация производных карбоновых кислот. Сложноэфирная конденсация. Конденсация сложных эфиров с кетонами. Реакция Дарзана. Амиды и нитрилы карбоновых кислот. Гидролиз амидов и нитрилов. Восстановление амидов и нитрилов. Взаимодействие амидов и нитрилов с реактивами Гриньяра. Перегруппировка Гофмана. Перегруппировка Курциуса. Соли карбоновых кислот. Реакция Лейкарта. Галогенангидриды и ангидриды карбоновых кислот. Ацилирование аминов. Взаимодействие галогенангидридов с реактивами Гриньяра. Восстановление галогенангидридов кислот. Реакция Геля-Фольгарда-Зелинского. Кетены

Восстановление водородом в момент выделения. Реакции со слабыми нуклеофилами. Реакции нуклеофильного присоединения. Акрилонитрил. Реакция цианэтилирования.

Дикарбоновые и гидроксикислоты

Щавелевая кислота. Химические свойства. Малоновая кислота. Синтез малонового эфира. Декарбоксилирование. Синтезы с малоновым эфиром. Янтарная кислота. Сукцинимид. Адипиновая кислота. Внутримолекулярная сложноэирная конденсация. Непредельные двухосновные кислоты. Фумаровая и малеиновая кислоты. Использование в диеновом синтезе. Гидроксикислоты. Отношение к нагреванию. Лактиды и лактоны.

Получение ацетоуксусного эфира. Na-Ацетоуксусный эфир. Енолизация ацетоуксусного эфира. Содержание кетонной и енольной форм в зависимости от растворителя и катиона металла. Причины стабильности енолята. Реакции кетонной и енольной формы. Синтезы с ацетоуксусным эфиром. Кетонное и кислотное расщепление ацетоуксусного эфира.

Классификация аминов (первичные, вторичные, третичные, четвертичные соли и основания). Основность аминов. Кислотность аминов. Качественные реакции, свойственные аминам. Разделение аминов. Получение аминов (реакция Габриэл, Гофмана, синтез с использованием уротропина, восстановление нитросоединений, реакция восстановительного аминирования). Ацилирование аминов. Алифатические диазосоединения. Получение и реакции диазометана.

Восстановление в кислой и щелочной среде. Перегруппировка фенилгидроксиламина в кислой среде. Парциальное восстановление динитробензолов. Азоксибензол. Перегруппировка Валлаха. Азобензол. Гидразобензол. Бензидиновая перегруппировка. Ароматические амины. Основность ароматических аминов. Окисление анилинов до хинонов.

Механизм реакции диазотирования. Стабильность ароматических солей диазония. Реакции с выделением азота. Замещение диазогруппы на фтор (реакция Шимана). Замещение диазогруппы на хлор и бром. Замещение диазогруппы на CN. Замещение диазогруппы на нитрогруппу. Замещение диазогруппы на йод. Реакция Мейервейна
Реакции солей диазония, идущие без выделения азота.Реакции азосочетания. Триазены. Ароматическое нуклеофильное замещение, активированное диазогруппой

Кислотность фенолов. Реакции фенолов по гидроксильной группе. Реакции по ароматическому ядру. Электрофильное галогенирование фенолов. Взаимодействие с формальдегидом. Окисление фенолов. Восстановление фенолов. Производные фенолов как антиоксиданты. Хиноны. Окислительные свойства хинонов

Методы получения. Химические свойства пятичленных гетероциклов. Нитрование.
Сульфирование. Галогенирование. Формилирование (реакция Вильсмейра-Хаака). Ацилирование. Кислотные свойства пиррола. Индол. Синтезы индола. Химические свойства индола

Пиридин, хинолин. Методы синтеза. Синтез Скраупа. Синтез Дебнера-Миллера. Химические свойства пиридина и хинолина. Основность. Окисление и восстановление. Электрофильное замещение в пиридине. Химия N-оксида пиридина. Нуклеофильное замещение в ряду пиридина

Рекомендованная литература:

1. М.А.Юровская, А.В.Куркин "Основы органической химии"
2. Ю.С.Шабаров. Органическая химия. М.: Химия, 1994, т.1,2.
3. А.Терней «Современная органическая химия» М.,Мир, 1981, т.I, т.II.