02.00.03 Органическая химия

Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Башкирский государственный аграрный
университет»
Рабочая программа
дисциплины
ПРОГРАММА
вступительного экзамена
в аспирантуру
Утверждаю
Проректор по научной и
инновационной деятельности
____________ И.Г. Асылбаев
“____”_____________2011 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру по специальности
02.00.03 Органическая химия
Программа послевузовского профессионального образования
(аспирантура)
Уфа 2011
Составители:
- заведующий кафедрой
химии, к.х.н.
Н.Г. Нигматуллин
- профессор кафедры химии, д.х.н.
Р.М. Исламова
- доцент кафедры химии, к.х.н.
Р.Р. Ишбердина
Программа составлена в соответствии с документами:
1 Федеральные государственные требования к структуре основной профессиональной
образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура)
утверждены приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 16 марта 2011 г. № 1365.
2 Рабочий учебный план послевузовского профессионального образования (аспирантуры) по направлению научной специальности 02.00.03 Органическая химия, утвержденный ректором Башкирского ГАУ
«24»августа 2011 г. (протокол №1).
3 Номенклатура специальностей научных работников (приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 25 февраля 2011 г. № 59) и паспорта специальностей, разработанные Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки
Российской Федерации (ред. от 18 января 2011 г.)
Рабочая программа обсуждена и одобрена
на заседании кафедры химии
«31» августа 2011 г. (протокол № 1)
Заведующий кафедрой, к.х.н.
Н.Г. Нигматуллин
Рассмотрена и одобрена на заседании
методической комиссии факультета пищевых технологий
«12».сентября 2011г. (протокол №1).
Председатель методической комиссии
факультета пищевых технологий
к.х.н., доцент
Н.Г. Нигматуллин
Согласовано:
Декан факультета пищевых технологий
д.с.-х.н., профессор
Н.М. Губайдуллин
Введение
Основу программы составляют положения Федеральных и национальнорегиональных блоков дисциплин Государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования по направлению Органическая химия для данной специальности:
1. Математических и естественнонаучных (математика, информатика, физика, химия,
биология с основами экологии, теоретическая механика);
2. Общепрофессиональных (начертательная геометрия и инженерная графика, механика, теплотехника, гидравлика, электротехника, электроника и автоматика, метрология,
стандартизация и сертификация);
1 СОДЕРЖАНИЕ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
Тема 1 Механизмы органических реакций.
1. Классификация реагентов и реакций. Промежуточные частицы (интермедиаты): радикалы,
карбокатионы, карбанионы, карбены, нитрены, арины.
Электронное и пространственное строение промежуточных частиц. Электронные эффекты
заместителей. Индуктивный и мезомерный эффекты и способы изображения этих эффектов.
Резонансные структуры, правила их построения.
2. Основы стереохимии. Способы изображения пространственного строения
молекул с sp3-гибридизованным углеродом. Конформации, конформеры.
Геометрическая изомерия соединений с двойной связью. Цис-, транс- и син-, антиноменклатура.
3. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Классификация реакций ароматического электрофильного замещения. Общие представления о механизме реакций.
Представление о π- и σ-комплексах. Структура переходного состояния. Аренониевые ионы в
реакциях электрофильного замещения. Влияние природы заместителя на ориентацию и скорость реакции электрофильного замещения. Электронодонорные и электроноакцепторные
заместители. Согласованная и несогласованная ориентация двух или нескольких заместителей в ароматическом кольце.
4. Нуклеофильное ароматическое замещение. Общие представления о механизме нуклеофильного замещения. Механизм присоединения−отщепления SNAr, примеры реакций и активирующее влияние электроноакцепторных заместителей.
13. Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода в
алкилгалогенидах как метод создания связи углерод−углерод, углерод−азот,
углерод−кислород, углерод−сера, углерод−фосфор (получение алкилгалогенидов, спиртов, тиолов, простых эфиров, нитросоединений, аминов,
нитрилов, сложных эфиров и др.). Классификация механизмов реакций
нуклеофильного замещения. Основные характеристики SN1-, SN2-реакций.
5. Реакции элиминирования. α- и β-Элиминирование. Классификация
механизмов β-элиминирования: Е1, Е2. Направление элиминирования. Правила Зайцева и
Гофмана. Стереохимия элиминирования: син- и анти-элиминирование. Влияние природы
основания и уходящей группы на направление отщепления. Конкуренция процессов Е2 и
SN2, Е1 и SN1. Факторы, влияющие на эту конкуренцию. Использование реакций βэлиминирования в галогеналканах для синтеза алкенов, диенов и алкинов.
Тема 2. Углеводороды.
1. Асимметрический атом углерода. Хиральность, условия, необходимые для
возникновения хиральности. Оптическая изомерия, оптическая активность.
Энантиомеры. Рацематы. Принцип R,S-номенклатуры. Проекционные формулы (Э.Фишер).
Их построение, правила пользования ими. Способы разделения рацематов. Соединения с
двумя хиральными центрами. Диастереомеры. Представление об оптической изомерии соединений, не содержащих асимметрического атома углерода.
2. Химические свойства алкенов. Электрофильное, нуклеофильное и радикальное присоединение к алкенам. π- и σ-Комплексы, ониевые ионы. Правило В.В. Марковникова.
3. Алкадиены. Типы диенов. Изолированные, кумулированные и сопряженные диены. Изомерия и номенклатура. Методы синтеза 1,3-диенов. 1,2- и 1,4Реакция Дильса−Альдера с алкенами и алкинами, стереохимия реакции.
4. Алициклические соединения. Циклоалканы и их производные. Классификация алициклов.
Строение циклопропана, циклобутана, циклопентана,
циклогексана. Конформационный анализ циклогексана. Представления о
полициклах, спиранах и фуллеренах.
5. Арены. Ароматичность. Строение бензола. Формула Кекуле. Молекулярные орбитали бензола. Концепция ароматичности. Правило Хюккеля. Ароматические катионы и анионы. Конденсированные ароматические углеводороды: нафталин, фенантрен, антрацен, азулен и др.
Гетероциклические пяти- и шестичленные ароматические соединения (пиррол, фуран, тиофен, пиридин). Антиароматичность. Критерии ароматичности.
Тема 3. Кислородсодержащие соединения.
1. Методы синтеза спиртов, карбонильных соединений, карбоновых кислот,
нитросоединений и аминов. Получение соединений с несколькими функциональными группами (гидрокси-, амино- и оксокислоты, ди- и триолы, поликарбонильные соединения).
2. Фенолы. Методы получения. Свойства фенолов. Фенолы как ОН-кислоты. Сравнение кислотного характера фенолов и спиртов, влияние заместителей на кислотность фенолов. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов.
Тема 4. Азотсодержащие соединения.
1. Шестичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом.
Пиридин, хинолин и изохинолин. Синтезы. Ароматичность. Пиридин и
хинолин как основания. Реакции электрофильного замещения в пиридине и
хинолине: нитрование, сульфирование, галогенирование. Нуклеофильное замещение атомов
водорода в пиридине и хинолине в реакциях с амидом натрия (Чичибабин) и фениллитием.
Тема 5. Принципы современного органического синтеза. Планирование синтеза.
1. Принципы современного органического синтеза. Планирование синтеза.
2 ВОПРОСЫ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
1. Электронная природа двойной связи. Номенклатура алкенов. Изомерия скелетная и пространственная. Методы получения алкенов.
2. Двухатомные спирты (гликоли). Получение, свойства и применение гликолей.
3. Предложите схему синтеза 3-метилбутанола-2 из 1,1-дибром-3-метилбутана.
4. Типы химической связи в органических соединениях: ковалентная, донорно-акцепторная,
водородная. Энергия связи.
5. Двухосновные карбоновые кислоты: номенклатура, методы получения и химические свойства.
6. Используя магнийорганический синтез получите 2-метилпентанол-3
7. Белки, определение в историческом аспекте. Ранние представления о строении белков.
Пептидный синтез.
8. Окисление этиленовых углеводородов. Зависимость состава продуктов окисления от природы окислителя. Механизм окисления по Вагнеру.
9. Предложите схемы синтезов ацетона из: а) этанола; б) пропанола-1.
10. Современные методы установления строение нуклеиновых кислот.
11. Классификация. Номенклатура. Физические свойства. Галогеноалканы и галогеноциклоалканы. Характеристика связей углерод-галоген. Реакция нуклеофильного замещения: механизм реакции SN1 и SN2. Винил и арилгалогениды: причина низкой подвижности галогена.
12. Каким образом, исходя из хлористого бутила получить следующие соединения:
а) бутин-1;
б) октан;
в) бутен-2.
13. Нуклеиновые кислоты. История открытия, классификация, биологическая роль. Развитие
представлений о строении нуклеиновых кислот.
14. Реакции этерификации. Возможность изменения состояния равновесия с увеличением
выхода сложного эфира. Влияние температуры, катализаторов и стерических факторов на
скорость реакции этерификации.
15. Напишите схемы превращений:
O
CH3 - CH - CH3
CH3 - CH - C
O - CH3
CH3
Cl
16. Типы химической связи в органических соединениях: ковалентная, донорно-акцепторная,
водородная. Энергия связей.
17. Двухосновные карбоновые кислоты. Номенклатура. Методы получения и химические
свойства. Синтетическое волокно на основе терефталевой кислоты.
18. Используя магнийорганический синтез получите 2-метилпентанол-3.
19. Белки, определение в историческом аспекте, ранние представления о строении белков,
работы Э.Фишера, пептидный синтез (инсулин).
20. Окисление этиленовых углеводородов. Зависимость состава продуктов окисления от
окислителей. Окисление по Вагнеру (механизм реакции).
21. Из этилмагнийбромида и соответствующего второго компонента получите бутанол-2.
22. Электронная природа двойной связи. Номенклатура. Изомерия (изомерия цепи, цис-транс
изомерия). Методы получения.
23. Двухатомные спирты (гликоли). Получение. Свойства. Значение.
24. Предложите схему синтеза:
OH
CH3 - CH - CH2 - CHBr2
CH3 - CH - CH - CH3
CH3
CH3
25. Понятие ароматичности органических соединений. Правило Хюккеля. Согласованная и
несогласованная ориентация. Примеры.
26. Алкены. Номенклатура. Изомерия. Получение и свойства. Этилен и его значения.
27. Из бензола получите м-аминобензойную кислоту.
28. Современная классификация, функция и структура белков (первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков).
29. Превращение галогенопроизводных углеводородов в спирты, простые и сложные эфиры,
сульфиды, амины, нитрилы, нитропроизводные. Реакции отщепления (элиминирования): дегидрогалогенирование, дегалогенирование. Правило Зайцева.
30. Как получить уксусноэтиловый эфир, имея в качестве исходного органического вещества
только ацетилен.
O
CH
CH
CH3 - C
O - CH2 - CH3
31. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура нуклеиновых кислот.
32. Окисление этиленовых углеводородов. Зависимость состава продуктов окисления от
окислителей. Окисление по Вагнеру (механизм реакции).
33. Предложите схемы получения ацетона из следующих исходных веществ:
а) этанола; б) пропанола-1.
34. Нуклеиновые кислоты. История открытия, классификация, биологическая роль. Развитие
представлений о строении нуклеиновых кислот.
35. Реакции этерификации. Возможность изменения состояния равновесия с увеличением
выхода сложного эфира. Влияние температуры, катализаторов и стерических факторов на
скорость реакции этерификации.
36. Из карбида кальция получите:
CH2 = CH - CH
CH2 = CH - O - C - CH3
CH3 - CH - C
CH
OH
O
37. Строение атома углерода, образованные σ- и π-связей. Ординарная, двойная, тройная
связи.
38. Спирты. Классификация. Получение и свойства одноатомных спиртов. Реакции замещения с металлами, галогенидами фосфора, кислотами, спиртами. Окисление. Дегидратация.
39. Получите пентановую кислоту, используя хлористый бутил (двумя способами).
Рекомендуемая литература
Наименование
В т.ч.
наличие в библиотеке
университета, экз.
а) основная литература
1. Грандберг И.И. Органическая химия. 7-изд. перераб. и доп.–
М.: Дрофа, 2009. – 608с.
2. Березин Б.Д, Курс современной органической химии. – М.:
Высшая школа, 2001. – 768с.
3. Зайнуллин Р.А. Применение спектроскопии в органической
химии, 2006. – 110с.
4. Коптюг В.А. Карбкатионы. Строение и реакционная способность, 2002. – 461с.
б) дополнительная литература
5. Бадаев Ф.З. Органическая химия, 2007. – 111с.
6. Органическая химия, кн.1 (под ред. Тюкавниной Н.А.), 2008. –
639с.
7. Хаканина Т.И. Органическая химия, 2009. – 396с.
8. Вайзман Ф.Л. Основы органической химии., 1995. – 462с.
9. Maрч Дж. Органическая химии. Реакция, механизмы и структура, 1987. – 381с.
10. Шабаров Ю.С. Органическая химия, 2000. – 848с.
11. Бочков А.Ф., Смит В.А. Органический синтез: цели, методы,
тактика, стратегия, 1983. – 303с.
б) базы данных, информационно-справочные и
поисковые системы
1. www.XuMuK.ru
2.www.students.chemport.ru
3.www.Ximia.org.ru
4.www.Ruhim.ru
610
3
2
2
3
2
2
3
2
3
2
интернет
интернет
интернет
интернет