ЗМЕСТ ВУЧЭБНАГА МАТЭРЫЯЛУ

РАЗДЗЕЛ 1. Асноўныя паняцці арганічнай хіміі

Будова і класіфікацыя арганічных злучэнняў. Вуглевадародны касцяк і функцыянальныя групы. Тэорыя будовы арганічных злучэнняў (Бутлераў, Кекуле). Прасторавая будова арганічных злучэнняў. Спосабы пазначэння будовы малекул на плоскасці. Структурныя формулы. Стэрэапраекцыйныя формулы. Праекцыйныя формулы Ньюмена, Фішэра. Паняцце аб канфігурацыі і канфармацыі. Ізамерыя, ізамеры. Структурная ізамерыя. Прасторавая ізамерыя. Дыястэрэамерыя. Энантыямерыя. Хіральнасць і ахіральнасць, іх сувязь з сіметрыяй малекулы.

Наменклатура арганічных злучэнняў: асноўныя тыпы. Замяшчальная наменклатура ІЮПАК. Уяўленне аб іншых сістэматычных наменклатурах (рацыянальнай і радыкальна-функцыянальнай, аддытыўнай і інш). Наменклатура стэрэаізамераў. Правіла старшынства Кана-Інгальда-Прэлага. Наменклатура энантыямераў. Наменклатура π-дыястэрэамераў і цыклічных злучэнняў. Уяўленне аб наменклатуры канфармераў

Электронная тэорыя хімічнай сувязі. Тыпы гібрыдызацыі атамных арбіталяў. Тэорыя накіраваных валентнасцей. Узаемаўплыў атамаў і груповак атамаў у малекуле. Электронныя эфекты: індукцыйны, мезамерны, F- і гіперкан’югацыі. Тыпы і палярызацыя сувязей. Спосабы разрыву і ўтварэння сувязей: гамалітычны, гетэралітычны, узгоднены. Спосабы пазначэння механізмаў рэакцыі.

Прамежкавыя часціцы: радыкалы, карбкатыёны (карбеніевыя іёны), карбаніёны, карбены. Устойлівасць прамежкавых часціц, фактары, якія на яе ўплываюць. Тыпы рэагентаў. Нуклеафільнасць і электрафільнасць. Нуклеафілы і электрафілы. Асноўнасць і кіслотнасць, кіслоты і асновы Льюіса.

Класіфікацыя арганічных рэакцый (па характары змянення будовы субстрата, па характары пераразмеркавання электронаў у працэсе узаемадзеяння субстрата і рэагента, малекулярнасці, селектыўнасці, тыпу актывацыі, абарачальнасці і цеплавым эфекце).

Уяўленне аб селектыўнасці арганічных рэакцый. Паняцце аб прадуктаселектыўнасці арганічных рэкцый і яе тыпах: хема-, рэгія- і стэрэаселектыўнасць. Спосабы колькаснай і якаснай ацэнкі розных відаў селектыўнасці. Паняцце аб канцэпцыі прахіральнасці.

Тэма 1.2. Вылучэнне, раздзяленне і ідэнтыфікацыя арганічных злучэнняў

Вызначэнне будовы і ідэнтыфікацыя, метады раздзялення і ачысткі арганічных злучэнняў хімічнымі і фізіка-хімічнымі метадамі. Уяўленне аб якасным элементным аналізе і аналізе функцыянальных груп; ІЧ, УФ, ЯМР-спектраскапіі, мас-спектраметрыі, рэнтгенаструктурным аналізе, храматаграфіі. Агульная схема вылучэння біялагічна актыўных злучэнняў з прыродных аб’ектаў, аналізу і устанаўлення іх структуры.

РАЗДЗЕЛ 2. ВУГЛЕВАДАРОДЫ

Тэма 2.1. Неараматычныя вуглевадароды

Алканы. Будова. Паняцце аб тэтраэдрычным атаме вугляроду. Структурная ізамерыя алканаў. Канфармацыі алканаў. Наменклатура. Знаходжанне і біялагічная роля у прыродзе. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці. Хімічныя уласцівасці: акісленне, галагенаванне, нітраванне, сульфаакісленне, сульфагалагенаванне. Рэакцыі радыкальнага замяшчэння S_R, іх механізм. Селектыўнасць рэакцый і устойлівасць алкільных радыкалаў. Першасная перапрацоўка газу і нафты. Другасная перапрацоўка нафты. Рэакцыі алканаў пры пераапроцоўцы нафты: крэкінг, гідракрэкінг, рэформінг, цыклізацыя, ізамерызацыя. Шляхі выкарыстання алканаў.

Алкены. Будова. Прырода двайной сувязі. Ізамерыя структурная і прасторавая. E-,Z-наменклатура. Уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі алкенаў у прыродзе. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці.

Хімічныя уласцівасці. Радыкальныя рэакцыі ў алільнам становішчы: галагенаванне, акісленне, атрыманне акрыланітрылу. Стабілізацыя і ўстойлівасць алільнага радыкала. Рэакцыі іёнага і радыкальнага далучэння да кратнай сувязі: уяўленне аб механізмах, стэрэа- і рэгіяселектыўнасці, перагрупоўках прамежкавых карбкатыёнаў. Правіла Маркоўнікава, яго тлумачэнне. Рэакцыі далучэння да алкенаў: гідрыраванне, галагенаванне, гідрагалагенаванне, гідратацыя, гідрабараванне. Акісленне алкенаў (па Прылежаеву, Вагнеру, Вейцу, Шарплесу, азаноліз, Вакер-працэс): механізмы, рэгіяселектыўнасць і стэрэаселектыўнасць. Рэакцыя карбаніліравання, роля каталізатараў. Рэакцыі палімерызацыі алкенаў. Тыпы палімерызацыі і каталізатары. Прыклады радыкальнай, катыённай і аніённай палімерызацыі. Каталізатары Цыглера-Натта, уяўленне аб стэрэарэгулярных палімерах. Поліэтылен, поліпрапілен, полівінілхларыд (ПВХ). Рэакцыі цыкладалучэння да алкенаў. Уяўленне аб [2+1] (узаемадзеянне з карбенами); [2+2] (фотахимичная дымерызацыя) і [2+4] (Рэакцыя Дыльса-Альдэра) цыкладалучэнні. Рэакцыі спалучэння (Хека).

Алкіны. Будова. Ізамерыя. Наменклатура. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці. Уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе.

Хімічныя уласцівасці. Рэакцыі далучэння: гідрыраванне (поўнае і парцыяльнае, стэрэаселектыўнасць), галагенаванне, гідрагалагенаванне, гідратацыя (рэакцыя Кучарава), узаемадзеянне са спіртамі, амінамі і тыоламі (электрафільнае і нуклеафільнае далучэнне), акісленне, карбаніліраванне. Роля каталізатараў. Алігамерызацыя і полімерызацыя алкінаў.

C-H-кіслотнасць. Атрыманне і рэакцыі ацэтыленід-аніенаў: з алкілгалагенідамі, карбанільнымі злучэннямі (сінтэз Фаворскага, рэакцыя Рэппе). Рэакцыі спалучэння (Санагашыра).

Алкадыены. Класіфікацыя і будова дыенавых вуглевадародаў. Кумулены. Алены: уяўленне аб будове і хімічных уласцівасцях.

1,3-дыены (спалучаныя дыены). Асаблівасці рэакцый далучэння ва ўмовах тэрмадынамічнага і кінетычнага кантролю: прадукты 1,2- і 1,4-далучэння. Рэакцыі гідрыравання, галагенавання, гідрагалагенавання. Рэакцыі цыклізацыі. Рэакцыя Дыльса-Альдэра: уяўленне аб механізме. Дыены і дыенафілы. Рэакцыі палімерызацыі. Бутадыен. Атрыманне бутадыенавага каўчуку. Ізапрэн. Ізапрэнавае звяно ў прыродных злучэннях. Ізапрэноіды. Каўчук і гутаперча (прасторавая будова, прамысловая перапрацоўка, вулканізацыя, гума). Каратыноіды, стэроіды, тэрпеноіды: уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе.

Цыклаалканы. Уяўленне аб прасторавай будове. Тыпы напружання ў цыклах: вуглавое (Баер), сувязі, Прэлагаўскае, тарсіёнае (Пітцэр). Канфігурацыйныя і канфармацыйныя ізамеры цыклаалканаў. Наменклатура цыклаалканаў.

Малыя цыклы. Будова. Ізамерыя. Уяўленне аб прыродзе сувязей і хімічных уласцівасцях цыклапрапана і цыклабутана.

Сярэднія цыклы. Цыклапентан. Цыклагексан. Цыклагептан. Канфармацыйная ізамерыя цыклагексану. Канфармацыі крэсла, чоўна (ванны), твіст (скажонай ванны). Інверсія цыкла. Канфармацыйная ізамерыя моназамешчаных цыклагексанаў. Аксіяльныя і экватарыяльныя замяшчальнікі.

Прыродныя цыклаалканы. Стэроіды, тэрпеноіды, прастагландыны: уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе.

Тэма 2.2. Араматычныя вуглевадароды (арэны)

Канцэпцыя араматычнасці. Правіла Хюкеля. Будова арэнаў. Наменклатура арэнаў. Бензол. Нафталін. Антрацэн. Фенантрэн. Бензпірэн. Знаходжанне і біялагічная роля у прыродзе.

Рэакцыі бакавога ланцугу. Стабілізацыя і ўстойлівасць бянзільнага радыкала. Радыкальнае замяшчэнне бянзільнага атама вадароду: рэакцыі галагенавання, акіслення (поўнае і парцыяльнае акісленне).

Рэакцыі араматычнага кола: з парушэннем і захаваннем араматычнасці. Аднаўленне: поўнае і парцыяльнае (аднаўленне па Бёрчу). Акісленне. Параўнанне араматычных уласцівасцей кандэнсаваных арэнаў з бензолам.

Рэакцыі электрафільнага замяшчэння: агульныя заканамернасці і механізм S_EAr. -Комплекс: стабілізацыя, дэлакалізацыя дадатнага зараду з удзелам замяшчальнікаў. Арыентацыя замяшчэння моназамешчаных бензолаў у раўнаважных і нераўнаважных працэсах. Суладная і несуладная арыентацыя полізамешчаных бензолаў. Уплыў груп на хуткасць S_EAr. Рэакцыі сульфіравання, нітравання, галагенавання, алкілавання і ацылавання па Фрыдэлю-Крафтсу. Метады ўвядзення бакавых алкільных ланцугоў у арэны. Карбаніліраване і карбаксіліраванне арэнаў: Рэкцыі Гатэрмана, Гатэрмана-Коха, Губена, Геша, Вельсмейера, Тыемана, Кольбе. Рэакцыі спалучэння (Хека). Асаблівасці электрафільнага замяшчэння кандэнсаваных арэнаў.

Нуклеафільнае замяшчэнне: механізмы, залежнасць ад будовы субстратаў. Механізм далучэння-адшчаплення. Комплекс Мейзенгеймера. Уплыў замяшчальнікаў на хуткасць і напрамак рэакцыі. Механізм адшчаплення-далучэння. Выкарыстанне галагенарэнаў у арганічным сінтэзе.

РАЗДЗЕЛ 3. МОНАФУНКЦЫЯНАЛЬНА ЗАМЕШЧАНЫЯ ВУГЛЕВАДАРОДЫ.

Тэма 3.1. Функцыянальна замешчаныя вуглевадароды пры тэтраэдрычным атаме вугляроду

Агульныя заканамернасці рэакцый нуклеафільнага замяшчэння і элімінавання монафункцыянальна замешчаных вуглевадародаў. Рэакцыі нуклеафільнага замяшчэння і элімінавання як канкурэнтныя працэсы. Механізмы монамалекулярнага і бімалекулярнага нуклеафільнага замяшчэння (S_N1 і S_N2): ход, кінетыка, і стэрэахімія працэсаў. Уплыў фактараў на магчымасць працякання рэакцый па механізмах S_N1 і S_N2: будовы субстрата, варункаў рэакцыі (прыроды растваральніка), прыроды нуклеафіла і нуклеафуга. Асаблівасці працякання рэакцый нуклеафільнага замяшчэння субстратаў алільнага і бянзільнага тыпаў. Класіфікацыя працэсаў элімінавання (α- і β-элімінаванне, інш.). Уяўленне аб механізмах монамалекулярнага і бімалекулярнага β-элімінавання (Е1 і Е2): ход, кінетыка, і стэрэахімія працэсаў. Уплыў фактараў на магчымасць працякання рэакцый па механізмах Е1 і Е2: будовы субстрата, варункаў рэакцыі (прыроды растваральніка), прыроды нуклеафіла і нуклеафуга; канкурэнцыя з працэсамі замяшчэння. Выкарыстанні працэсаў β-элімінавання ў арганічным сінтэзе. Уяўленне аб -элімінаванні. Атрыманне, асаблівасці будовы карбенаў і накірункі іх выкарыстання ў сінтэзе.

Галагенвуглевадароды. Будова. Ізамерыя. Наменклатура. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці. Уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе.

Хімічныя ўласцівасці галагеналканаў. Рэакцыі нуклеафільнага замяшчэння галагена і элімінавання як канкурэнтныя працэсы. Механізмы монамалекулярнага і бімалекулярнага нуклеафільнага замяшчэння і элімінавання галагеналканаў: уплыў розных фактараў на магчымасць працякання рэакцый, ход, кінетыка і стэрэахімія працэсаў. Асаблівасці працякання рэакцый нуклеафільнага замяшчэння галагенідаў алільнага і бянзільнага тыпаў. Узаемадзеянне з O-, S-, N-, Hal-, C-нуклеафіламі, выкарыстанне рэакцый нуклеафільнага замяшчэння галагену ў сінтэзе спіртоў, простых эфіраў (сінтэз Вільямсона), фтарыдаў і іёдыдаў (рэакцыя Фінкельштэйна), амінаў (аманоліз і аміноліз па Гофману, сінтэз Габрыеля, рэкцыя Дзелепіна), нітразлучэнняў, нітрылаў і інш. Уяўленне аб прыродзе і перагрупоўках прамежкавых часціц, якія ўтвараюцца падчас працэсаў нуклеафільнага замяшчэння галагена і элімінавання. Уяўленне аб механізмах узаемадзеяння з рэагентамі галагенвуглевадародаў вінільнага і ацэтыленавага тыпу.

Уяўленне аб металарганічных злучэннях. Атрыманне, будова і фізіка-хімічныя ўласцівасці металарганічных злучэнняў. Рэактывы Грыньяра, літ-, медзь-, іртуць-, цынкарганічныя злучэнні: асноўныя накірункі выкарыстання ў арганічным сінтэзе.

Спірты і фенолы. Будова. Ізамерыя. Наменклатура. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці. Вадародная сувязь, уплыў на фізічны стан і ўласцівасці спіртоў. Уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе.

Хімічныя ўласцівасці спіртоў. Рэакцыі з разрывам сувязі О-Н. Кіслотнасць спіртоў: уплыў замяшчальнікаў на pKa. Атрыманне і ўласцівасці алкагалятаў, ацылаванне. Рэакцыі нуклеафільнага замяшчэння гідраксільнай групы і яе элімінавання як канкурэнтныя працэсы, гідраксільная група як нуклеафуг, метады яе актывацыі. Узаемадзеянне з O-, S- ,N- ,Hal-, C-нуклеафіламі (атрыманне эфіраў, тыолаў, замешчаных амінаў, галагенідаў і інш.). Сінтэз алкенаў. Уяўленне аб перагрупоўках прамежкавых карбкатыёнаў. Акісленне спіртоў: поўнае і парцыяльнае, залежнасць ад прыроды субстрата і рэагента, варункаў рэакцыі. Уяўленне аб сутнасці і механізме ферментатыўнага акіслення спіртоў.

Многаатамныя спірты: гліколі, гліцырын. Спецыфічныя хімічныя ўласцівасці ў параўнанні з аднаатамнымі спіртамі. Уяўленне аб знаходжанні ў прыродзе і асобая роля гліцырыны ў біялагічных працэсах. Кіслотнасць, комплексаўтварэнне, сінтэз цыклічных эфіраў, асаблівасці акіслення гліколяў.

Ненасычаныя спірты. Енолы. Уяўленне аб кета-енольнай раўнавазе, фактарах, якія ўплываюць на стан раўнавагі. Фенолы. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці ў параўнанні з аліфатычнымі спіртамі. Кіслотнасць фенолаў: уплыў замяшчальнікаў у араматычным коле на pKa. Рэакцыі фенолаў па гідраксільнай групе і па араматычным коле: узаемаўплыў гідраксільнай і араматычных частак на характар і напрамак адпаведных хімічных працэсаў. Акісленне фенолаў, антыаксіданты. Уяўленне аб двух і многаатамных фенолах.

Простыя эфіры. Будова. Наменклатура. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці. Уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе. Выкарыстанне ў якасці растваральнікаў.

Хімічныя ўласцівасці. Асноўнасць, комплексы з электрафіламі. Рэакцыі нуклеафільнага замяшчэння алкоксі-групы, актывацыя нуклеафуга. Расчапленне простых эфіраў. Атрыманне з простых эфіраў алкілюючых агентаў і іх выкарыстанне ў арганічным сінтэзе. Акісленне простых эфіраў: утварэнне гідраперакісных злучэнняў, спосабы іх разбурэння.

Нітразлучэнні. Будова. Наменклатура. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці.

Хімічныя ўласцівасці. Рэакцыі з удзелам нітрагрупы. Аднаўленне нітраалканаў і нітраарэнаў: поўнае і парцыяльнае. Сінтэз амінаў у лабараторыі і прамысловасці (Зінін, Бешан); арылзамешчаных гідраксіламінаў, азоксі-, аза-, гідразазлучэнняў. Утварэнне з нітраалканаў карбаніёнаў, фактары іх стабілізацыі і накірункі іх сінтэтычнага выкарастання (алкілаванне, узаемадзеянне з карбанільнымі злучэннямі). Ацы-форма. Рэакцыя Нэфа, яе акісляльная мадыфікацыя: атрыманне карбанільных злучэнняў, аксімаў, гідраксіламінаў і амінаў.

Аміны. Будова. Класіфікацыя. Ізамерыя. Наменклатура. Фізічныя і фізіка-хімічныя ўласцівасці. Уяўленне аб знаходжанні і біялагічнай ролі ў прыродзе.

Хімічныя ўласцівасці. Аміны, як асновы: уплыў замяшчальнікаў і прыроды растваральніка на асноўнасць. Аміны як нуклеафілы. Рэакцыі алкілавання і ацылавання амінаў, накірункі іх узаемадзеяння з карбанільнымі злучэннямі. Паняцце аб абароне амінагрупы. Узаемадзеянне з азоцістай кіслатой: уяўленне аб ўтварэнні электрафіла з азоцістай кіслаты і механізме рэакцыі. Солі дыязонію: параўнальная характырыстыка аліфатычных і араматычных вытворных. Рэакцыі з вылучэннем азоту. Выкарыстанне араматычных салей дыязонію ў арганічным сінтэзе (замяшчэнне амінагрупы на H, OH, Cl, Br, I, F, NO₂, CN, алкіл і інш.: уяўленне аб асноўных механізмах; сінтэз замешчаных гідразінаў). Уяўленне аб выкарыстанні ў арганічным сінтэзе аліфатычных салей дыязонію, праблема перагруповак прамежкавых карбкатыенаў. Рэакцыя Тыфена-Дзем’янава. Рэакцыі азаспалучэння. Сінтэз азазлучэнняў. Уплыў pH на формы азазлучэнняў. Азафарбнікі: прыклады сінтэзаў, іх выкарыстанне.