Наприклад



жүктеу 354.46 Kb.
Дата23.02.2018
өлшемі354.46 Kb.
түріПротокол

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Хімічний факультет

Факультет / інститут
Кафедра органічної хімії

Назва кафедри
Укладачі: проф. Комаров І. В.,

ас. Григоренко О.О.

вчене звання, прізвище та ініціали

МЕТОДОЛОГІЯ ОРГАНІЧНОГО СИНТЕЗУ

назва дисципліни
РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА
для студентів спеціальності 0703 – Хімія

шифр і назва спеціальності
Затверджено

на засіданні кафедри



Протокол № ___

від „ ” ________ 20__ р.

Зав. кафедри

Воловенко Ю.М.

Підпис Прізвище, ініціали

Декан факультету/ Директор інституту



____________ Воловенко Ю.М.

Прізвище, ініціали
КИЇВ – 2012

Робоча навчальна програма з дисципліни «методологія органічного синтезу».



назва навчальної дисципліни

Укладачі:



д. х. н., проф. Комаров І. В., к. х. н., ас. Григоренко О. О.

науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ім’я, по-батькові

Лектори: д. х. н., проф. Комаров І. В., к. х. н., ас. Григоренко О. О.

науковий ступінь, вчене звання, прізвище та ініціали
Викладачі: д. х. н., проф. Комаров І. В., к. х. н., ас. Григоренко О. О.

науковий ступінь, вчене звання, прізвище та ініціали викладача(ів),

який(і) веде(уть) семінарські, практичні, лабораторні заняття

Погоджено

з науково-методичною комісією

«____» ______________ 20___р.
___________________________

Підпис голови НМК факультету/ інституту

Вступ

Дисципліна “Методологія органічного синтезу” є спеціальною дисципліною та викладається на І курсі магістратури, І семестрі в обсязі 324 год., з них лекцій 68 год., практичних занять 68 год., самостійної роботи 188 год. та з формою підсумкового контролю – іспит.



Місце в структурно-логічній схемі спеціальності. Спеціальна навчальна дисципліна "Методологія органічного синтезу" є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "магістр", і є дисциліною за вибором для студентів магістратури 1-го семестру навчання.

Система контролю знань та умови складання іспиту. Навчальна дисципліна "Методологія органічного синтезу" оцінюється за модульно-рейтинговою системою. Вона складається з 2 модулів.

Форми поточного контролю: оцінювання активності, домашніх самостійних завдань; доповідей та контрольних робіт, виконаних студентами під час практичних занять.

КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ


Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою. Форми контролю: поточний і підсумковий.

ПОТОЧНИЙ

Робота з вивчення програмного матеріалу впродовж семестру поділяється на 2 змістових модуля. При виставленні балів за поточний контроль враховуються:

– рівень теоретичних знань та практичних навичок з тем, включених до змістових модулів;

– ступінь активності студента під час практичних занять;

– якість самостійної роботи студента при виконанні відповідних завдань для самостійної роботи;

– якість виконання усних доповідей;

– написання підсумкових контрольних робіт.
Оцінювання за формами контролю:

Співвідношення складових у змістовому модулі:

– усна доповідь (на семестр 2 доповіді) 9 балів;

– активність 1 бал;

– самостійна робота 1 бал;

письмові контрольні роботи (на семестр 5 контрольних робіт) 7 балів;



Підсумковий у формі іспиту 40 балів.

При цьому, кількість балів відповідає оцінці:

1-34 – «незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням дисципліни;

35-59 – «незадовільно» з можливістю повторного складання;

60-64 – «задовільно» («достатньо») ;

65-74 – «задовільно»;

75 - 84 – «добре»;

85 - 89 – «добре» («дуже добре»);

90 - 100 – «відмінно».

Шкала відповідності1

За 100-бальною шкалою

Оцінка за національною шкалою

90 – 100

5

відмінно

85 – 89

4

добре

75 – 84

65 – 74

3

задовільно

60 – 64

35 – 59

2

незадовільно

1 – 34


1 змістовий модуль. Максимальна кількість балів, яка може бути отримана за підсумком першого змістового модуля —20 балів.

В рамках першого змістового модуля передбачається вивчення теоретичного матеріалу та проведення практичних занять з стратегії планування органічних синтезів. Активність студента на практичних заняттях та лекціях оцінюється максимум в 1 бал. Самостійна робота студента оцінюється максимум в 1 бал. Наприкінці змістовного модуля за підсумками самостійної роботи, роботи на практичних заняттях та лекціях студент виконує дві усні доповіді, кожна з яких оцінюється максимум у 9 балів.


Розрахунок максимальної кількості балів за перший змістовий модуль:
1 (активність) + 1 (сам. робота) + 29 (доповідь) = 20 балів.
2 змістовий модуль. Максимальна кількість балів, яка може бути отримана за підсумком другого змістового модуля — 40 балів.

В рамках другого змістового модуля передбачається вивчення теоретичного матеріалу та проведення практичних занять з тактичних прийомів органічних синтезів – сучасних синтетичних методів. Активність студента на практичних заняттях та лекціях оцінюється максимум у 4 бали. Самостійна робота студента оцінюється максимум в 1 бал. Протягом змістовного модуля за підсумками самостійної роботи, роботи на практичних заняттях та лекціях проводиться п’ять контрольних робіт, кожна з яких оцінюється у 7 балів.


Розрахунок максимальної кількості балів за другий змістовий модуль:
4 (активність) + 1 (сам. робота) + 57 (контр. робота) = 40 балів.
Підсумковий

контроль знань студента проводиться у формі іспиту, під час якого може бути отримана максимальна кількість балів – 40.


За результатами семестру студент отримує підсумкову оцінку за 100-бальною системою, яка розраховується з оцінок за кожен з модулів у семестрі та оцінки за іспит:


І семестр

Змістовний модуль 1

Змістовний модуль 2

Іспит

Підсумкова оцінка за повний курс

Максимальна кількість балів

20

40

40

100


Підсумкова семестрова рейтингова оцінка складається з семестрової модульної (60 балів) та іститової оцінок (40 балів) і дорівнює 100 балам.

Підсумкова оцінка дисципліни у балах 100-бальної шкали переводиться у чотирибальну (національну шкалу):


100-бальна шкала Оцінка за національною шкалою та шкалою університету

90 – 100 5 (Відмінно)

85 – 89 4 (Дуже добре)

75 – 84 4 (Добре)

65 – 74 3 (Задовільно)

60 – 64 3 (Посередньо задовільно)



1 – 59 2 (Незадовільно)

НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ І ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

№ лекції

Назва лекції

лекції

практичні заняття

самост. робота

ЗМІСТОВИЙ Модуль 1.

1

Вступ

2

2

6

2

Планування органічних синтезів – синтетичні стратегії

2

2

6

3

Тактичні прийоми в синтезі: загальний огляд

2

2

6

4

Проблема селективності в органічному синтезі

2

2

6

5

Каталіз в органічному синтезі

2

2

6

6

Стереохімія та планування органічного синтезу

2

2

6

7

Принципи побудови циклічних систем

2

2

6

8

Стратегія планування тотальних синтезів природних сполук

2

2

6

ЗМІСТОВИЙ Модуль 2.

9

Реакції заміщення та елімінування як синтетичні методи

2

2

6

10

Реакції приєднання до кратних зв’язків як синтетичні методи. Гідроборування

2

2

4

11

Реакції окиснення як синтетичні методи

2

2

6

12

Реакції відновлення як синтетичні методи

2

2

6

13

Методи захисту функціональних груп як синтетичні методи

2

2

4

14

Карбаніони та металоорганічні сполуки

2

2

6

15

Карбаніони та металоорганічні сполуки

2

2

6

16

Карбаніони та металоорганічні сполуки

2

2

6

17

Мідьорганічні сполуки в органічному синтезі

2

2

6

18

Паладій-каталізовані реакції як синтетичні методи

2

2

6

19

Паладій- та мідь-каталізовані реакції як синтетичні методи

2

2

6

20

Реакції приєднання до кратних зв’язків С–О і С–N як синтетичні методи

2

2

6

21

Генерування та алкілування енолятів

2

2

6

22

Альдольна реакція та її сучасні варіанти як синтетичні методи

2

2

6

23

Приєднання за Міхаелем та його сучасні варіанти як синтетичні методи

2

2

6

24

Сульфур-стабілізовані карбаніони в органічному синтезі

2

2

4

25

Методи олефінування кетонів

2

2

6

26

Основні поняття про синхронні процеси як синтетичні методи

2

2

6

27

Перегрупування Кляйзена як синтетичний метод

2

2

6

28

Перегрупування Коупа як синтетичний метод

2

2

4

29

Реакції [3+2] циклоприєднання як синтетичні методи

2

2

6

30

Реакції метатезису як синтетичні методи

2

2

6

31

Методи синтезу циклопропанів

2

2

4

32

Методи синтезу циклобутанів

2

2

4

33

Методи синтезу циклопентанів

2

2

4

34

Методи синтезу циклогексанів

2

2

4

ВСЬОГО

68

68

188

Загальний обсяг 324 год., в тому числі:

Лекцій – 68 год.

Практичних занять – 68 год.

Самостійна робота – 188 год.


ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1


Лекція 1. Вступ. – 2 год. Задачі органічного синтезу на сучасному етапі розвитку органічної хімії. Синтез безперечно (умовно) корисних для діяльності людини сполук, синтез як метод дослідження (відкриття нових реакцій та реагентів, модельні дослідження – перевірка гіпотез у різних галузях науки), мистецтво органічного синтезу. Тактика органічного синтезу як сукупність синтетичних прийомів, що використовуються на кожній стадії. Стратегія синтезу – генеральний план, що враховує особливості всіх стадій синтезу.

Практичне заняття 1. Вступ. – 2 год. Органічна реакція та синтетичний метод: порівняння. Ознаки ефективного синтетичного методу в органічній хімії: надійність, селективність, технологічність, безпека, достатня вивченість границь застосування і особливостей. Приклади деяких синтетичних методів та історії їх відкриттів. Іменні реакції в органічній хімії.



Лекція 2. Планування органічних синтезів – синтетичні стратегії. – 2 год. Послідовний та конвергентний синтези. Поняття про ретросинтетичний аналіз. Синтони, хірони, синтетичні еквіваленти. Стратегічний зв’язок. Принципи вибору стратегічного зв’язку.

Практичне заняття 2. Використання сучасних електронних баз даних при плануванні синтезів. – 2 год. Бази даних Beilstein, CA, Chemreact, Spresi, Reaxys. Формулювання завдання на пошук в структурних та текстових хімічних електронних базах даних.

Лекція 3. Тактичні прийоми в синтезі: загальний огляд. – 2 год. Синтетичні методи, які дозволяють здійснити перетворення функціональних груп без зміни їх ступені окиснення (ізогіпсичні перетворення): заміщення функціональних груп, приєднання до кратних зв’язків, відщеплення функціональних груп з утворенням кратних зв’язків. Перетворення функціональних груп, що супроводжуються зміною їх ступеня (неізогіпсичні перетворення): окиснення та відновлення, сучасні реагенти, що використовуються для цього.

Практичне заняття 3. Тактичні прийоми в синтезі: загальний огляд. – 2 год. Приклади С1–С5 синтонів, що часто використовуються при плануванні сучасних органічних синтезів. Обернення полярності (umpolung).

Лекція 4. Проблема селективності в органічному синтезі. – 2 год. Захист функціональних груп. Класифікація захисних груп відповідно до умов їх зняття та відповідно до груп, що захищають.

Практичне заняття 4. Приклади планування та виконання ефективних синтезів природних сполук. – 2 год. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Лекція 5. Каталіз в органічному синтезі. – 2 год. Визначення явища каталізу. Гомогенний та гетерогенний каталіз. Метали, комплекси металів у каталізі, органокаталіз. Ензими, їх використання в органічному синтезі. Каталітичні антитіла.

Практичне заняття 5. Приклади планування та виконання синтезів сполук, цікавих з теоретичної точки зору. – 2 год. Синтез модельних сполук для досліджень в галузі стереохімії, біоорганічної хімії (моделі ензимів), каталізу. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Лекція 6. Стереохімія та планування органічного синтезу. – 2 год. Асиметричний синтез: асиметрична індукція, використання хіральних допоміжних груп, хіральних реагентів, каталізаторів.

Практичне заняття 6. Приклади планування та виконання синтезів сполук для супрамолекулярної хімії. – 2 год. Молекулярне розпізнавання, самозбирання, молекулярні механізми, перемикачі, автомати, дендримери. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Лекція 7. Принципи побудови циклічних систем. – 2 год. Синтез карбо- та гетероциклічних сполук. Легкість утворення циклів різного розміру та правила Болдуїна. Особливості синтезів малих (напружених) циклів, циклів середнього розміру та макроциклів. Темплатний синтез.

Практичне заняття 7. Приклади планування та виконання синтезів сучасних лікарських засобів. – 2 год. Лікарські засоби для лікування вірусних захворювань, антибактеріальні лікарські засоби, лікування ракової пухлини. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Лекція 8. Стратегія планування тотальних синтезів природних сполук. – 2 год. Класичні роботи з тотального синтезу Р. Вудворда, Е. Корі та інших видатних хіміків-органіків. Сучасні роботи з тотального синтезу природних сполук. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Практичне заняття 8. Приклади планування та виконання тотальних синтезів природних сполук. – 2 год. Конкретні приклади буде взято з останніх публікацій в наукових хімічних журналах.

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 1:

  1. Для чого проводять органічні синтези в лабораторіях і в промисловості?

  2. В яких випадках органічний синтез можна назвати інструментом наукових досліджень?

  3. Поясніть значення термінів «стратегія органічного синтезу», «тактика органічного синтезу».

  4. Які специфічні особливості мають синтетичні методи органічної хімії?

  5. Яких реакцій слід уникати при плануванні органічних синтезів? Назвіть приклади.

  6. Чому синтез малих та середніх циклів є надзвичайно складним?

  7. Що таке асиметричний синтез?

  8. Чи бере каталізатор участь в реакції, яку він прискорює?

  9. Назвіть формалізовані правила асиметричної індукції в реакціях за участю карбонільних сполук.

  10. Чи є використання захисних груп обов’язковим в органічних синтезах.

  11. Назвіть найпоширеніші захисні групи, які знімаються в кислому та лужному середовищах.

  12. В чому полягає головна ідея ретросинтетичного аналізу?

  13. Що таке синтон? Наведіть приклади.

  14. Які електронні бази даних, що можна використати при плануванні органічних синтезів, Вам відомі?

  15. Які принципові підходи планування органічних синтезів за допомогою комп’ютерів Ви знаєте?

Завдання для самостійної роботи до змістового модуля 1:

Постійними завданнями для самостійної роботи є:

– робота над лекційним матеріалом з конспектом та рекомендованою літературою;

– виконання домашніх завдань.



Приблизні теми індивідуальних усних доповідей (кінцевий варіант списку готується протягом перших 2–3 лекцій на основі останніх публікацій в наукових хімічних журналах):

  1. Розбір тотального синтезу бреветоксину.

  2. Розбір тотального синтезу стрихніну.

  3. Планування синтезу терпеноїдів, виділених з фруктів Amomum kravanh.

  4. Планування синтезу противірусних фенолів, виділених з Arundina gramnifolia.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2

Лекція 9. Реакції заміщення та елімінування як синтетичні методи. – 2 год. Способи активації карбонових кислот. Активація карбонових кислот перетворенням на хлорангідриди. Активація карбонових кислот з використанням хлороформіатів, карбонілдигетероциклів, карбодіімідів, N-гідроксигетероциклів, уронієвих солей, фосфонієвих солей. Механізм реакції Міцунобу. Використання О-, N-, галогенідних та S-нуклеофілів у реакції Міцунобу. Модифікації конденсуючих реагентів у реакції Міцунобу. «Класичні» реакції Е2-елімінування. Елімінування сульфоксидів та селеноксидів. Син-елімінування за Чугаєвим та Коупом. Реагент Бургеса. Сучасні варіанти реакції Курціуса, Гофмана та Хунсдіккера.

Практичне заняття 9. Реакції заміщення та елімінування як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу ветикадинолу.

Лекція 10. Реакції приєднання до кратних зв’язків як синтетичні методи. Гідроборування. – 2 год. Стехіометрія, регіоселективність та стереоселективність реакції гідруборування сполук, що містять кратні зв’язки (боран). Похідні борану як реагенти гідроборування. Енантіоселективне гідроборування. Гідроборування – окиснення. Оксимеркурування – відновлення. Перетворення алкілборанів на алкани, аміни, кетони та галогенпохідні. Карбонілювання боранів. Йодолактонізація.

Практичне заняття 10. Реакції приєднання до кратних зв’язків як синтетичні методи. Гідроборування. – 2 год. Розбір тотального синтезу маманутахінону.

Лекція 11. Реакції окиснення як синтетичні методи. – 2 год. Реагенти окиснення спиртів на основі хрому. Реагент Сверна та його модифікації. Діоксид мангану як реагент окиснення спиртів. Реагент Десса-Мартіна. IBX. Реагенти на основі рутенію. Окиснення альдегідів. Окиснення кетонів з розривом С–С зв’язку. Окиснення кетонів за -положенням. Оксазиридини Девіса. Епоксидування алкенів. Епоксидування за Шарплесом. Епоксидування за Якобсеном. Епоксидування за Ши. Цис-гідроксилювання алкенів. Цис-гідроксилювання алкенів за Шарплесом. Окиснення алкенів з розривом С=С зв’язку та споріднені реакції. Окиснення сульфурвмісних сполук. Окиснення за Тамао–Флемінгом.

Практичне заняття 11. Реакції окиснення як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу свайнсоніну.

Лекція 12. Реакції відновлення як синтетичні методи. – 2 год. LiAlH4. LiAlH(OtBu)3. Red-Al. NaBH4. LiBH4. Реагент Люше. Ацетоксиборогідрид. Ціаноборогідрид. Супергідрид. Селектриди. Боран. DIBAL. Діастереоселективність реакції відновлення кетонів (модель Фелкіна–Ана). Енантіоселективне відновлення кетонів: стехіометричні реагенти. CBS-відновлення. Каталітичне гідрування органічних сполук: зв’язки Карбон–Карбон. Каталітичне гідрування органічних сполук: зв’язки Карбон–Оксиген. Каталітичне гідрування органічних сполук: зв’язки Карбон–Нітроген, перетворення нітрогенвмісних груп без участі зв’язків Карбон–Нітроген. Каталітичне гідрування сульфур- та галогенвмісних органічних сполук. Енантіоселективне гідрування -дикетонов. Енантіоселективне гідрування алкенів. Лужні метали як відновники. Цинк як відновник. Трибутилстанан як відновник. Амальгама алюмінію як відновник.

Практичне заняття 12. Реакції відновлення як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу 9(12)-капнелену.

Лекція 13. Методи захисту функціональних груп як синтетичні методи. – 2 год. Способи захисту ОН–групи. Силільний, ацильний, карбаматний, ацетальний, етерний захист ОН–групи. Захист 1,2- та 1,3-діолів. Захист фенолів. Ацетальний захист альдегідів та кетонів. Тіоацетальний захист альдегідів та кетонів. Естерний захист карбоксильної групи. Ортоестерний захист карбоксильної групи. Карбаматний захист аміно групи. Амідний, сульфамідний та алкільний захист. Захист ацетиленів та дієнів. Захист боронових кислот та фосфатів.

Практичне заняття 13. Методи захисту функціональних груп як синтетичні методи – 2 год. Розбір тотального синтезу таутоміцину.

Лекція 14. Карбаніони та металоорганічні сполуки. 2 год. Визначення карбаніону та металоорганічної сполуки. Рання історія хімії металоорганічних сполук. Геометрія карбаніонів. Інверсія sp3-гібридних карбанінонів. Вільні та асоційовані карбаніони. Типи хімічного зв’язку в карбаніонах. Будова літійорганічних сполук. Будова магнійорганічних сполук. Будова бор-, алюміній та стануморганічних сполук. Фактори, що впливають на стійкість карбаніонів. Кількісна оцінка стійкості карбаніонів. Шкали кислотностей. Типові значення pKa основ, що використовуються для генерування карбаніонів. Типові значення pKa карбаніонів та органічних кислот. Основні способи добування металоорганічних сполук. Добування металоорганічних сполук прямим металюванням та металюванням за участі солей. Депротонування СН-кислот за участі основ: загальна характеристика. Основи для депротонування СН-кислот. Депротонування СН-кислот за участі основ: шляхи використання. Направлене орто-металювання (DOM): механізм. DOM-ефекти функціональних груп.

Практичне заняття 11. Підсумкова контрольна робота № 1. – 2 год.

Лекція 15. Карбаніони та металоорганічні сполуки. – 2 год. Добування металоорганічних сполук переметалюванням за участі металів. Добування металоорганічних сполук переметалюванням за участі солей металів: загальна характеристика, супероснови (сполуки Na, K), сполуки Zn, Cd, Hg, B, Al, Si, Sn. Добування металоорганічних сполук переметалюванням за участі металоорганічних сполук: загальна характеристика, механізм, шляхи використання. Добування металоорганічних сполук обміном галогенів та споріднених груп за участі металів: загальна характеристика, механізм, сполуки Li, Mg, Zn. Комерційно доступні МОС на основі Li, Mg, Zn. Добування металоорганічних сполук обміном галогенів та споріднених груп за участі аніон-радикалів. Добування металоорганічних сполук обміном галогенів та споріднених груп за участі металоорганічних сполук: механізми, сполуки Li, Mg, Zn, B, Sn. Реакція Шапіро.

Практичне заняття 15. Карбаніони та металоорганічні сполуки. – 2 год. Розбір тотального синтезу -туйону.

Лекція 16. Карбаніони та металоорганічні сполуки. – 2 год. Добування металоорганічних сполук відновленням кратних зв’язків металом. Добування боронових кислот приєднанням до кратних зв’язків карбон–карбон. Добування металоорганічних сполук гідрометалюванням кратних зв’язків: сполуки Al. Гідросилілювання алкенів. Гідросилілювання алкінів. Гідростанування кратних зв’язків карбон–карбон. Гідроцирконування: загальна характеристика, реакційна здатність субстратів. Шляхи використання цирконійорганічних сполук. Проблеми регіоселективності реакції гідроцирконування. Карбометалювання кратних зв’язків карбон–карбон: загальна характеристика, шляхи використання. Цирконій-каталізоване карбоалюмінування алкінів: загальна характеристика, механізм (Me3Al, Et3Al тощо). Цирконій-каталізоване карбоалюмінування алкенів: класичний реагент Негіші, енантіоселективний варіант. Тандем гідроалюмінування – карбоалюмінування.

Практичне заняття 16. Карбаніони та металоорганічні сполуки. – 2 год. Розбір тотального синтезу камптотецину.

Лекція 17. Мідьорганічні сполуки в органічному синтезі. – 2 год. Класифікація купратних реагентів. Одержання гомокупратних та гетерокупратних реагентів. Стабільність купратних реагентів. Шляхи використання купратних реагентів. Крос-сполучення з використанням купратних реагентів: коло субстратів та реагентів, стереохімія, регіоселективність, механізм, алільні та пропаргільні субстрати. Реакція купратних реагентів з епоксидами та лактонами. Карбокупрування алкінів. Реагенти Ямамото. Станілкупрати. Перегрупування Кочінськи.

Практичне заняття 17. Мідьорганічні сполуки в органічному синтезі. – 2 год. Розбір тотального синтезу цефалотаксину.

Лекція 18. Паладій-каталізовані реакції як синтетичні методи. – 2 год. Паладієві каталізатори: прекаталізатори та ліганди. Основні реакції комплексів паладію. Реакція Хека: умови, механізм (нейтральні та катіонні проміжні комплекси), регіоселективність, модифікації (додавання Ag+/Tl+, модифікація Джефері, енантіоселективний варіант, арилхлориди). Реакції крос-сполучення, каталізовані сполуками паладію. Реакція Стіла: умови, субстрати, механізм. Реакція Сузукі: умови, субстрати, механізм, sp2–sp3 сполучення. Реакції Стіла та Сузукі у присутності СО. Реакція Негіші. Реакція Кумада. Реакція Хійями.

Практичне заняття 18. Паладій-каталізовані реакції як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу стрептазоліну.

Лекція 19. Паладій- та мідь-каталізовані реакції як синтетичні методи. – 2 год. Реакція Соногашири: умови, субстрати, механізм. Реакція Цуджі-Троста, регіо- та стереоселективність, механізм. Асиметричне алілування за Тростом. Реакція Бухвальда–Хартвіга: загальна схема, умови, механізм (монодентантні та бідентантні ліганди). Арилювання за Ульманом та споріднені класичні мідь-каталізовані реакції. Сучасні варіанти арилювання за Ульманом: N-, O- та S-нуклеофіли, механізм. Реакція Чена – Лема та споріднені методи: загальна характеристика, механізм.

Практичне заняття 19. Підсумкова контрольна робота № 2. – 2 год.

Лекція 20. Реакції приєднання до кратних зв’язків С–О і С–N як синтетичні методи. – 2 год. Реакція Гриньяра: коло субстратів, побічні процеси. Церієві реагенти. Селективне одержання альдегідів/кетонів з похідних карбонових кислот. Реакції приєднання цинкорганічних сполук до карбонільних сполук. Реакція Реформатського. Реакція Нозакі–Хійяма–Кіші. Діастереоселективне приєднання до карбонільних сполук: модель Фелкіна-Ана, модель хелатування за Крамом, похідні циклогексанону. Енантіоселективне приєднання діалкілцинків до альдегідів. Реакція Сакураї: коло субстратів, механізм. Алілборування: діастереоселективний варіант. Енантіоселективне алілборування за Брауном. Енантіоселективне алілборування за Рушем. Приєднання металоорганічних сполук до зв’язків С=N: проблеми, неактивовані похідні, активовані похідні, похідні амінокислот. Сульфінаміди Елмана. Реакція Петасиса.

Практичне заняття 20. Реакції приєднання до кратних зв’язків С–О і С–N як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу епотилону А.

Лекція 21. Генерування та алкілування енолятів. – 2 год. Алкілування аніонів метиленактивних сполук: коло субстратів. Алкілування малонового естеру. Алкілування ацетооцтового естеру. Декарбоксилювання похідних малонового та ацетооцтового естеру. Забезпечення селективності алкілування циклоалканонів за α-положенням. Генерування енолятів: основи. Генерування та алкілування енолятів з кетонів: регіоселективність реакції. Генерування енолятів з кетонів: фактори, що впливають на стереоселективність реакції. Модель Ірланда. Амбідентність енолятів. Генерування та алкілування енолятів з карбонових кислот та естерів. Дигідрооксазини Мейєрса: алкілування. N-ацилоксазолідони Еванса: алкілування. Аза-еноляти з імінів: генерування, алкілування. Аза-еноляти з гідразонів: генерування, алкілування. RAMP- та SAMP-гідразони: алкілування. Алкілування енамінів. Утворення силіленолятів: силілюючі агенти, основи. Утворення силіленолятів кетонів: регіоселективність та стереоселективність реакції. Силілацеталі кетенів. Алкілювання силіленолятів: SN1-та SN2-активні реагенти. MABR. Генерування та алкілування «голих» енолятів. Бороеноляти та регіоселективність їх утворення. Титано- та стануменоляти.

Практичне заняття 21. Генерування та алкілування енолятів. – 2 год. Розбір тотального синтезу еритроноліду А.

Лекція 22. Альдольна реакція та її сучасні варіанти як синтетичні методи. – 2 год. Альдольна реакція альдегідів та кетонів за «класичних» умов. Альдольна реакція за участі стабілізованих енолятів. Реакція Кновенагеля. Реакція Анрі. Реакція Штоббе. Реакція Перкіна. Реакція Кляйзена. Реакція Манніха. Реакція Штреккера. Реакція Дарзана. Бензоїнова конденсація. Реагент Штеттера. Альдольна конденсація за участі літієвих енолятів естерів, похідних альдегідів, кетонів. Реакція Мукаями: умови, механізм. Реакції силіленолятів з ацеталями та споріднені реакції. Генерування та альдольна реакція «голих» енолятів. Альдольна реакція за участі бороенолятів, титано- та стануменолятів. Альдольна реакція за участі енамінів. Діастереоселективність альдольної реакції: модель Цимермана-Тракслера. Альдольна еакція за участі енолятів кетонів, що містять хіральний центр. Альдольна реакція за участі оксазолідонів Еванса та тіазоліндитіонів Кріммінса. Альдольна реакція за участі хіральних альдегідів. Альдольна реакція за участі хіральних протийонів чи їх ковалентних еквівалентів: стехіометричні методи. Асиметрична альдольна реакція: металокаталіз.

Практичне заняття 22. Альдольна реакція та її сучасні варіанти як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу -амірину.

Лекція 23. Приєднання за Міхаелем та його сучасні варіанти як синтетичні методи. – 2 год. Реакція Міхаеля: коло субстратів та нуклеофілів, кислотний та основний каталіз, гетероатомні нуклеофіли, приєднання ціаніду, приєднання аніонів нітроалканів. Реакція Міхаеля з метиленактивними сполуками, енамінами, силіленолятами, алілсиланими та -стананами. Реакція Міхаеля з органокупратами: механізм, коло субстратів та купратів. Реакція приєднання-елімінування за участі органокупратів та енонів. ATPH. Тандем приєднання за Міхаелем – реакція з С-електрофілом: коло субстратів та реагентів. Реакція Бейліса-Хілмана: механізм, умови. Реакція Штеттера.

Практичне заняття 23. Приєднання за Міхаелем та його сучасні варіанти як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу азиміцину.

Лекція 24. Сульфур-стабілізовані карбаніони в органічному синтезі. – 2 год. Реполяризація карбонільної групи. Реакції 1,3-дитіанів з електрофілами (карбонільні сполуки, алкілгалогеніди та епоксиди, акцептори Міхаеля). Перегрупування Брука та участь дитіанів. Реакції монооксидів тіоацеталів з електрофілами. Реполяризація енолятів. Одержання дитіоацеталів кетенів. Реакції дитіоацеталів кетенів з нуклеофілами. Реполяризація α,β-ненасичених карбонільних сполук та їх аніонів. Аніон тритіоортоформіату. Реакція Корі-Чайковського: загальна схема, механізм, порівняння Me2S=CH2 та Me2S(O)=CH2, стабілізовані іліди сульфуру, Ph2S=CMe2, Ph2S=C(CH2)2.

Практичне заняття 24. Сульфур-стабілізовані карбаніони в органічному синтезі. – 2 год. Розбір тотального синтезу вітаміну Е.

Лекція 25. Методи олефінування кетонів. – 2 год. Реакція Віттіга: коло субстратів, механізм, одержання цис- та транс-дизаміщених алкенів із нестабілізованих слідів, стереоселективність одержання тризаміщених алкенів, одержання цис- та транс-дизаміщених алкенів із стабілізованих слідів, функціоналізовані іліди (синтез β,γ-ненасичених кислот та альдегідів, синтез ацетиленів та алілсиланів). Реакція Сейферта–Гілберта. Реагент Охіри–Бестмана. Реакції солей вінілфосфонію. Тандем реакцій Міхаеля та Віттіга. Синтез фосфонатів – реагентів реакції Хорнера–Уодсворта–Еммонса: загальна схема, механізм, стереоселективність. Реакція Петерсона: загальна схема, вплив протийону, проблема стереоселективності. Реакція Петерсона з естерами. Олефінування за Корі-Петерсоном. Реакція Джуліа-Літгоу (типу І): механізм, стереоселективність. Реакція Джуліа-Кочинського (типу ІІ). Генерування карбену Шрока. Реагенти Теббе та Петасіса. Олефінування кетонів, естерів та амідів за Теббе. Реагент Ломбардо. Реакція Такаї.

Практичне заняття 25. Методи олефінування кетонів. – 2 год. Розбір тотального синтезу дактомеліну.

Лекція 26. Основні поняття про синхронні процеси як синтетичні методи. – 2 год. Поняття періциклічної реакції. Теоретичні підходи до опису синхронних процесів. Молекулярні орбіталі полієнів. П’ять типів синхронних процесів. Конротаторне та дисротаторне замикання. Електроциклічні реакції: основні типи. Торквоселективність. Супра- та антараповерхневі міграції. Сигматропні перегрупування: основні типи. [2,3] сигматропні перегрупування. Супра/супра- та супра-/антараповерхневі приєднання. Циклоприєднання: основні типи. Єнові реакції. Ретро-єнові реакції.

Практичне заняття 26. Підсумкова контрольна робота № 3. – 2 год.

Лекція 27. Перегрупування Кляйзена та Коупа як синтетичні методи. – 2 год. Перегрупування Кляйзена: загальна схема, вплив замісників. Одержання субстратів перегрупування Кляйзена. Стереоселективність перегрупування Кляйзена: перехідні стани «крісло» та «ванна». Перегрупування Кляйзена: каталіз кислотами Льюїса. Реакція Керола: класичний варіант, модифікація Цуджі. Перегрупування Ірланда – Кляйзена. Перегрупування Джонсона – Кляйзена. Перегрупування Ешенмозера – Кляйзена. Перегрупування Белуса – Кляйзена. Тіа- та аза-перегрупування Кляйзена. Перегрупування Овермана.

Практичне заняття 27. Перегрупування Кляйзена та Коупа як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу аглікону флувіруцину B1.

Лекція 28. Перегрупування Коупа як синтетичний метод. – 2 год. Перегрупування Коупа: загальна схема, стереоселективність. Перегрупування Коупа дивинілциклоалканів. Аніонне окси-перегрупування Коупа: загальна характеристика, вплив замісників та протийону. Безметальне аніонне окси-перегрупування Коупа. Радикальна альтернатива окси-перегрупування Коупа.

Практичне заняття 28. Перегрупування Коупа як синтетичний метод. – 2 год. Розбір тотального синтезу лауреніну.

Лекція 29. Реакції [3+2] циклоприєднання як синтетичні методи. – 2 год. 1,3-Диполярні сполуки алільного та пропаргільного типу. [3+2]циклоприєднання: аналіз граничних МО. Одержання нітронів. [3+2]циклоприєднання за участі нітронів. Карбоніліліди. Генерування карбонілілідів. [3+2]циклоприєднання за участі карбонілілідів. Генерування нітрилоксидів. [3+2]циклоприєднання за участі нітрилоксидів. [3+2]циклоприєднання за участі діазоалканів: селективність,: поведінка 1-піразолінів, використання 2-піразолінів. Циклоприєднання за участі азидів: загальна характеристика. Поняття про «клік»-хімію. Мідь-каталізоване циклоприєднання за участі азидів: механізм, каталізоване циклоприєднання за участі азидів: умови. Рутеній-каталізоване циклоприєднання за участі азидів. Циклоприєднання за участі азидів: синтез тетразолів. Методи генерування азометинових ілідів. Генерування азометинових ілідів з азиридинів, . Генерування азометинових ілідів за участі карбенів. Генерування азометинових ілідів таутомеризацією та депротонуванням імінів та імінієвих солей. Генерування азометинових ілідів декарбоксилюванням. Генерування азометинових ілідів з оксазолів, оксазолінів та оксазолідинів. Генерування азометинових ілідів десилілюванням та дестануванням. [3+2]циклоприєднання за участі азометинових ілідів: реакційна здатність диполярофілів та регіоселективність, діастереоселективність.

Практичне заняття 29. Реакції [3+2] циклоприєднання як синтетичні методи. – 2 год. Розбір тотального синтезу мієнфієнзину.

Лекція 30. Реакції метатезису як синтетичні методи. – 2 год. Види метатезису. Умови та каталізатори, механізм реакції метатезису алкенів. Крос-метатезис алкенів. RCM-реакція: коло можливих циклічних систем, використання тимчасових містків та преорганізація субстрату. Тандем ROM-RCM. Еніновий метатезис. Метатезис алкінів.

Практичне заняття 30. Підсумкова контрольна робота № 4. – 2 год.

Лекція 31. Методи синтезу циклопропанів. – 2 год. Одержання циклопропанів реакцією Вюрца. Одержання циклопропанів алкілюванням енолятів. Циклопропанування за Корі-Чайковським: регіоселективність основних реагентів, вплив субстрату, приклади реагентів; синтез спіропентанів. Карбени та карбеноїди. Синглетні та триплетні карбени. Генерація карбенів з полігалогеналканів. Способи генерації карбенів/карбеноїдів з діазоалканів. Одержання діазоалканів, що не містять стабілізуючих замісників. Одержання діазоалканів з акцепторними замісниками. Перегрупування Вольфа. Синтез Арндта-Ейстреда. Діазоалкани, найбільш уживані у синтезі циклопропанів. Металовмісні каталізатори циклопропанування за участі діазоалканів: вплив металу, вплив алкену. Енантіоселективне циклопропанування за Евансом. Енантіоселективне циклопропанування за Девісом. Реакція Сіммонса-Сміта: загальна схема, реагенти, стереоселективність; участь гідроксильної групи, використання chiral auxiliary, енантіоселективний каталіз. Реакція Кулінковича: класичний варіант, загальна схема та механізм, модифікація з алкенами, внутрішньомолекулярний варіант, модифікації де Мейере та Шимоняка.

Практичне заняття 31. Методи синтезу циклопропанів. – 2 год. Розбір тотального синтезу міріапорону 4.

Лекція 32. Методи синтезу циклобутанів. – 2 год. Одержання циклобутанів реакцією Вюрца. Одержання циклобутанів алкілуванням малонату. Одержання циклобутанів алкілуванням карбаніонів, стабілізованих гетероатомами. Одержання циклобутанів ацилоїновою конденсацією. Одержання циклобутанів розширенням циклопропанів. [2+2] циклоприєднання: розгляд граничних орбіталей. Полярний механізм [2+2] циклоприєднання: донорний алкен + акцепторний алкен, каталіз кислотами Льюїса, енантіоселективний варіант реакції. Одержання кетенів. [2+2] циклоприєднання за участі кетенів: механізм реакції, кетен та диметилкетен, дихлорокетен, метиленокетен, внутрішньомолекулярні реакції. Види ультрафіолетового випромінювання. Ультрафіолетофі лампи. Діаграма електронних станів алкену. Сенсибілізатори. Механізм фотохімічного [2+2] циклоприєднання. Міжмолекулярне фотохімічне [2+2] циклоприєднання за участі енонів. Реакція де Майо. Внутрішньомолекулярне фотохімічне [2+2] циклоприєднання за участі α,β-ненасичених сполук. Правило «п’яти». Внутрішньомолекулярне фотохімічне [2+2] циклоприєднання: каталіз трифлатом міді (І).

Практичне заняття 32. Методи синтезу циклобутанів. – 2 год. Розбір тотального синтезу пентациклоанамоксинової кислоти.

Лекція 33. Методи синтезу циклопентанів. – 2 год. Одержання циклопентанів алкілюванням/ацилюванням енолятів: ретросинтетичні підходи за схемами С14, С23. икористання циклопропілфосфонію. Одержання циклопентанів внутрішньомолекулярною альдольною реакцією: загальна схема, синтетичні еквіваленти α-галогенокетонів (пропаргілгалогеніди, похідні 2,3-дигалогеноалкенів, алілгалогеніди, нітроалкени, 2-(діетилоксифосфорилокси)-3-хлоропропен-1). Реакція Міхаеля у синтезі похідних циклопентану. Синтез похідних біцикло[3.3.0]октану з гліоксалю. Циклізація 5-алкеніллітієвих похідних: стереохімія реакції. Тандемні циклізації 5-алкеніллітієвих похідних. Циклізації 5-алкенілмагнієвих похідних. Синтез циклопентанів реакціями вклинення карбенів, одержаних з діазоалканів, за С–Н зв’язками. Синтез циклопентанів реакціями вклинення вінілкарбенів. 452. Радикальні циклізації у синтезі циклопентанів. Синтез циклопентанів [3+2]циклоприєднанням за участі комплексів заліза та паладію. Реакція Посона–Кханда: механізм, регіоселективність, модифікації (N-оксиди, карбоніли молібдену). Реакція Назарова: механізм, стереоселективність та регіоселективність, способи підвищення регіоселективності. Реакція Назарова за участі кетенів.

Практичне заняття 33. Методи синтезу циклопентанів. – 2 год. Розбір тотального синтезу ціантівігіну U.

Лекція 34. Методи синтезу циклогексанів. – 2 год. Циклізація 1,5-дикарбонільних сполук: загальна схема. Реакція Робінсона: класичні умови, підвищення селективності (1,3-дикарбонільні сполуки, фенаміни та силіленоляти як субстрати, еквіваленти метилвінілкетону). Катіонні циклізації 1,5-полієнів: умови, вирішення проблеми регіоселективності. Реакція Дільса–Альдера: розгляд граничних орбіталей, регіоселективність, каталіз кислотами Льюїса, використання оксазолідонів Еванса, енантіоселективний каталіз, 1,3-циклоалкадієни, дієн Данішефського та близькі аналоги, α-пірони, о-хінодиметани. Правило Альдера. Внутрішньомолекулярна реакція Дільса–Альдера: одержання біцикло[3.n.1]алкенів та біцикло[4.n.0]алкенів, використання містків, що видалялються. Трансанулярна реакція Дільса–Альдера.

Практичне заняття 34. Підсумкова контрольна робота № 5. – 2 год.

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 2:

  1. Назвіть способи активації карбонових кислот.

  2. Назвіть реагенти, які можна використати для окислення первинних спиртів у альдегіди.

  3. За допомогою яких реагентів можна відновити карбонільні сполуки до спиртів, вуглеводнів?

  4. Дайте визначення карбаніонів. Які способи визначення СН-кислотності ви знаєте?

  5. Назвіть способи генерування карбаніонів через обмін гідрогену на метал. Що таке орто-ефект?

  6. Назвіть способи генерування карбаніонів реакцією переметалювання (заміна МM’).

  7. Назвіть способи генерування карбаніонів через обмін (HalM).

  8. Назвіть способи генерування карбаніонів через реакції приєднання.

  9. Назвіть основні напрямки використання купратних реагентів.

  10. Напишіть приклади реакцій за участю сполук паладію, що використовуються в органічному синтезі.

  11. Які синтетичні методи за участю карбонільних сполук Вам відомі? Напишіть равняння реакцій.

  12. Які реакції олефінування альдегідів та кетонів Ви знаєте?

  13. Що таке реполяризація? Як її здійснити для карбонільнох групи, енолят-іону, акцептору Міхаеля?

  14. Які синтетичні методи – реакції циклоприєднання Ви знаєте?

  15. Наведіть приклади реакції енолятів, що використовуються для одержання циклічних сполук.

  16. У яких випадках перехресний метатезис алкенів є синтетичним методом?

Завдання для самостійної роботи до змістового модуля 2:

Постійними завданням для самостійної роботи є робота над лекційним матеріалом з конспектом та рекомендованою літературою.



Рекомендована література
Основна:

  1. А. Ф. Бочков, В. А. Смит, Р. Кейпл. Органический синтез – наука или искусство? М., 2007.

  2. В. А.Смит, Н. Д. Дильман. Основы современного органического синтеза. М., 2009.

  3. Р. Маки, Д. Смит. Путеводитель по органическому синтезу. М., 1985.

  4. А. Ф. Бочков, В. А. Смит. Органический синтез. М., 1987.

  5. Т. В. Мандельштам. Стратегия и тактика органического синтеза. Л., 1989.

  6. Дж. Марч. Органическая химия. Реакции, механизмы и структура. Углубленный курс для университетов и химических вузов. В 4-х т. , М., 1987.

  7. Ф. Кери, Р. Сандберг. Углублённый курс органической химии. В 2 т. М., 1981.

  8. М. В. Горічко, В. Г. Пивоваренко. Органічна хімія. Реакції карбонільних сполук. К., 2012.

  9. М. Лозинський, В. Ковтуненко. Карбаніони: синтез та алкілування. К., 2008.

Додаткова:



  1. W.A. Smith., A.F. Bochkov, R. Caple. Organic Synthesis – the Science behind the Art. Cambridge, 1998.

  2. M.B. Smith. Organic Synthesis. N. Y., 1994

  3. К.В. Вацуро, Г.Л. Мищенко. Именные реакции в органической химии. М., 1976.

  4. П. Ласло. Логика органического синтеза. М., 1998. В 2 т.

  5. J. P. Clayden, N. Greeves, S. G. Warren, P. D. Wothers. Organic chemistry. Oxford, 2000.

1 У РНП зазначається лише та шкала, яка відповідає формі підсумкового контролю, якщо іспит – з оцінками, якщо ж залік, відповідно «зараховано» чи «не зараховано».


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет