Підсумкова семестрова рейтинговаоцінка складається з семестрових модульних (60 балів) та іспитової оцінок (40 балів) і не перевищує 100 балів.

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

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

60-64 – «з адовільно» («достатньо»);

65-74 – «задовільно»;

75 - 84 – «добре»;

85 - 89 – «добре» («дуже добре»);

90 - 100 – «відмінно».

Шкала відповідності [1]

1 змістовий модуль. Максимальна кількість балів, яка може бути отримана за підсумком першого змістового модуля — 10 балів.

В першому змістовому модулі передбачається проведення лекцій та практичних занять з розгляду методів комп’ютерного моделювання таких органічних молекул, як фулерени та нанотрубки.

Активність студента в рамках першого модуля максимально може бути оцінена в 4 бали. Виконання завдань з самостійної роботи в рамках 1 модуля максимально може бути оцінено в 6 бали.

Розрахунок максимальної кількості балів за перший змістовий модуль:

4 (активність) + 6 (самост. робота) = 10 балів

2 змістовий модуль. Максимальна кількість балів, яка може бути отримана за підсумком другого змістового модуля — 25 балів.

У 2 змістовому модулі передбачається проведення лекцій та практичних занять з розгляду таких методів синтезу, як бромування, відновлення комплексними гідридами.

Наприкінці 2 змістового модуля проводиться модульна контрольна робота. Максимальна кількість балів за контрольну роботу - 10. Активність студента під час практичних занять в рамках першого модуля максимально може бути оцінена в 12 балів (3 бали – виконання лабораторної роботи та написання звіту, 3 бали – усна доповідь). Виконання завдань з самостійної роботи в рамках 2 модуля максимально може бути оцінено в 3 бали.

Розрахунок максимальної кількості балів за другий змістовий модуль:

12 (9 активність + усна відповідь 3) + 10 (контр. робота) + 3 (самост. робота) = 25 балів

3 змістовий модуль. Максимальна кількість балів, яка може бути отримана за підсумком другого змістового модуля — 25 балів.

У 3 змістовому модулі передбачається проведення лекцій та практичних занять з розгляду таких методів синтезу, як каталітичне відновлення, гомогенне каталітичне гідрування та реакції гомогенного каталізу, окиснення органічних сполук SeO₂ та Pb(OAc)₄, синтези за умов міжфазового каталізу.

Наприкінці 3 змістового модуля проводиться модульна контрольна робота. Максимальна кількість балів за контрольну роботу - 10. Активність студента під час практичних занять в рамках першого модуля максимально може бути оцінена в 12 балів (3 бали – виконання лабораторної роботи та написання звіту, 3 бали – усна доповідь). Виконання завдань з самостійної роботи в рамках 3 модуля максимально може бути оцінено в 3 бали.

Розрахунок максимальної кількості балів за другий змістовий модуль:

12 (9 активність + усна відповідь 3) + 10 (контр. робота) + 3 (самост. робота) = 25 балів

Підсумковий

Підсумкова семестрова рейтинговаоцінка складається з семестрових модульних (60 балів) та іспитової оцінок (40 балів) і не перевищує 100 балів.

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)

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

1- поточне оцінювання роботи в змістовому модулі - контрольна робота

2- активність (робота на семінарських заняттях)

3- самостійна (домашня) робота

НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ

Загальний обсяг 72 год.,в тому числі:

Лекцій –36 год.

Практичні роботи – 36 год.

Лабораторні роботи – 54 год.

Контрольних робіт: - 2 год.

Самостійна робота – 30 год.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1

Лекція 1. Ізомери. Розрахунок кількості, кодування, конструктивне перелічення. Комбінаторні методи розрахунку чисел ізомерів. Метод циклових індексів. Перелічувальні ряди. Алгебраїчне перелічення алканолів, алкенів, алкінів, аренів, гетероаренів. Камфора, норкамфора та їхні бромопохідні. Конденсовані полібензени та конструктивне перелічення їх ізомерів.

Завдання для самостійної роботи 1 год.

Реферат 1: Розрахунок чисел ізомерів алканолів і алкенів.

Реферат 2. Розрахунок чисел ізомерів алкінів і заміщених бензенів.

Реферат 3. Кодування конденсованих полібензенів.

Лекція 2. Кодування і програмоване моделювання 6-нанотрубок і 6-нанокілець, їхня ізомерія. Розфарбування як метод виявлення хіральності і ототожнення моделей. Ковпачки для нанотрубок.

Завдання для самостійної роботи 1 год.

Моделювання 1. А-, Z- і хіральні нанотрубки. Побудова і оптимізація геометрії.

Моделювання 2. А- і Z-нанокільця. Автоматична побудова і оптимізація геометрії.

Моделювання 3. Хіральні нанокільця, оптимізація геометрії, підтвердження хіральності.

Лекція 3. Вузли, спіралі і катенани з карбонових нанотрубок. Коси з карбінових ниток. Наноконуси. Поняття про азуліти (пентагептити). Перетворення Стоуна – Уеллса.

Завдання для самостійної роботи 2 год.

Реферат 1. Вузли, спіралі і катенани, їхня хіральність.

Реферат 2. Карбінові коси.

Реферат 3. Графіт і азуліти.

Лекція 4. Звичайні та ідеальні фулерени. Теорема Ейлера. Фулеренові подушки. Карбонові тіла Платона і Архімеда.

Завдання для самостійної роботи 2 год.

Моделювання 1. Фулерени С₆₀ – С₈₀. Хіральні фулерени.

Моделювання 2. Карбонові тіла Платона.

Моделювання 3. Карбонові тіла Архімеда.

Примітки.

1. Реферати робляться у формі презентацій.

2. Моделювання виконується за допомогою HyperChem і відповідних скриптів.

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 1.

1. Принципи алгебраїчного розрахунку чисел ізомерів на прикладі алканолів.

2. Принципи алгебраїчного розрахунку чисел ізомерів на прикладі аренів і гетероаренів.

3. Принципи конструктивного перелічення ізомерів на прикладі полібензенів.

4. Карбонові нанотрубки, наноконуси і нанокільця.

5. Кодування нанотрубок і нанокілець.

6. Принципи автоматичного моделювання нанотрубок і нанокілець.

7. Ковпачки до нанотрубок.

8. Карбонові вузли, катенани і коси.

9. Карбонові тіла Платона.

10. Карбонові тіла Архімеда.

11. Графіт і азуліти.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2

Лекція 5. Вибрані методи новітнього органічного синтезу.

Семінар 1. Техніка безпеки при роботі в лабораторії. – 4 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Правила роботи при виконанні синтезів з бромом, при відновленні комплексними гідридами, каталітичному відновленні, окисненні, міжфазовому каталізі.

Лекція 6. Бромування органічних сполук за допомогою N -бромосукциніміду (N -БС) та діоксандиброміду.

Семінар 2. Одержання N -БС, його будова та кількісне визначення йодометричним способом. Механізм бромування N -БС. Вплив розчинників, температури та каталізаторів. Алільне бромування ненасичених сполук етиленового ряду та аліциклічних моноолефінів, дієнових сполук. – 2 год.

Лабораторна робота 1. Одержання N -бромосукциніміду, N,N^’ -дибромодиметилгідантоїну та діоксандиброміду – 8 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Переваги N -БС в порівнянні з іншими бромуючими агентами.

Лекція 7. Використання в органічному синтезі інших галогенуючих реагентів.

Семінар 3. Бромування карбонільних сполук. Бромування N -БС ароматичних сполук: бензену, толуену, аніліну, нафталінів, гетероциклічних сполук. Діоксандибромід, його одержання та застосування для бромування альдегідів, кетонів та монобромування реакційно здатних сполук. – 2 год.

Лабораторна робота 2. Бромування N -бромосукцинімідом або N,N ^’-дибромодиметилгідантоїном циклогексанону. Бромування аніліну діоксандибромідом – 8 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

N -БС у реакціях електрофільного ароматичного заміщення.

Лекція 8. Відновлення комплексними гідридами металів – літійалюмінійгідридом та борогідридом натрію.

Семінар 4. Використання літійалюмогідриду (ЛАГ) для відновлення органічних сполук. Відновлення альдегідів, кетонів, кислот та їх похідних: естерів, хлорангідридів, амідів, нітрилів. Відновлення амідів та нітрилів кислот до альдегідів. Відновлення лактонів. Відновлення a,b -ненасичених кислот та їх похідних. – 4 год.

Лабораторна робота 3. Відновлення карбонільних сполук за допомогою ЛАГ. – 6 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Загальна схема приладу для відновлення ЛАГ. Розчинники, що використовуються при відновленні, їх очищення.

Лекція 9. Змішані комплексні гідриди металів у сучасному органічному синтезі.

Семінар 5. Відновлення нітропохідних. Борогідриди натрію та літію та реагенти на їх основі. – 2 год.

Лабораторна робота 3. Відновлення карбонільних сполук за допомогою NaBH₄. – 6 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Джерела небезпеки під час роботи з алюмогідридом літію.

Модульна контрольна робота 1.

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 2.

1. Одержання N -бромосукциніміду, його будова та кількісне визначення йодометричним способом.

2. Механізм бромування N -бромосукцинімідом. Вплив розчинників, температури та каталізаторів.

3. Алільне бромування ненасичених сполук етиленового ряду та аліциклічних моноолефінів, дієнових сполук.

4. Бромування карбонільних сполук.

5. Переваги N -бромосукциніміду в порівнянні з іншими бромуючими агентами.

6. Бромування N -бромосукцинімідом ароматичних сполук: бензену, толуену, аніліну, нафталінів, гетероциклічних сполук.

7. Діоксандибромід, його одержання та застосування для бромування альдегідів, кетонів та монобромування реакційно здатних сполук.

8. Препаративне застосування реакцій бромування за допомогою N -бромосукциніміду.

9. Реакції окиснення за допомогою N -БС.

10. Використання в органічному синтезі інших галогенуючих реагентів (трет- бутилгіпохлориту, N -хлоро-, N -бромо- та N -йодоамідів та імідів).

11. N -Галогенсукциніміди як електрофільні галогенуючі агенти.

12. Одержання та властивості літійалюмінійгідриду (ЛАГ).

13. Відновлення ЛАГ альдегідів, кетонів, карбонових кислот та їх похідних: естерів, хлорангідридів, амідів, нітрилів.

14. Відновлення амідів та нітрилів кислот до альдегідів.

15. Відновлення лактонів. Відновлення a,b -ненасичених кислот та їх похідних.

16. Відновлення нітропохідних.

17. Борогідриди натрію та літію та реагенти на їх основі.

18. Відновлення органічних сполук борогідридом натрію та літію та реагентами на їх основі.

ЗМІСТОВИЙ Модуль 3

Лекція 10. Загальні методи гетерогенного каталітичного гідрування.

Семінар 6. Методи одержання водню та його очищення. Каталізатори гідрогенізації на основі нікелю, платини, паладію, їх приготування. Каталізатори на підложках, очищення підложок. Скелетні каталізатори та методи їх одержання. Отруєнння каталізаторів. Промотори. – 2 год.

Лабораторна робота 4. Каталітичне відновлення органічної сполуки на Pd/C. – 8 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Деструктивне гідрування та каталітичний перерозподіл водню. Відношення циклопропану, циклобутану та циклопентану до гідрогенізаційного та дегідрогенізаційного каталізу.

Лекція 11. Гетерогенне каталітичне гідрування різних класів органічних сполук.

Семінар 7. Методи гідрогенізації: гідрування у паровій та рідкій фазах. Титрування воднем. Гідрування під тиском. Бомба Іпатьєва та автоклави з мішалкою. Каталітичне гідрування подвійного та потрійного зв’язків, ароматичного циклу. Ступеневе гідрування. Каталітичне відновлення оксигеновмісних груп (СНО, СООН, С=О, NO₂). Залежність напряму реакції від каталізатора та умов гідрування. – 2 год.

Лабораторна робота 4. Каталітичне відновлення органічної сполуки на Pd/C. – 6 год.

Завдання для самостійної роботи – 1 год.

Гідрування гетероциклічних сполук.

Лекція 12. Гомогенне каталітичне гідрування.

Семінар 8. Деструктивне гідрування та каталітичний перерозподіл водню. Відношення циклопропану, циклобутану та циклопентану до гідрогенізаційного та дегідрогенізаційного каталізу. Гідрування гетероциклічних сполук. – 6 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Порівняння каталітичного та хімічного відновлення.

Лекція 13. Реакції гомогенного каталізу.

Семінар 9. – Гідрування карбонільних сполук. Гідрування ненасичених альдегідів. Декарбонілювання альдегідів. Реакція гідросилілювання подвійного карбон-карбонового зв’язку. 2 год.

Завдання для самостійної роботи – 1 год.

Порівняння гомогенного та гетерогенного каталізу.

Лекція 14. Метатезис алкенів.

Семінар 10. Практичне застосування реакції метатезису для синтезу органічних сполук. – 2 год.

Завдання для самостійної роботи – 1 год.

Практичне застосування метатезису для промислового органічного синтезу.

Лекція 15. Окиснення органічних сполук SeO₂ та Pb(OAc)₄.

Семінар 11. Окиснення ненасичених вуглеводнів, олефінів, циклоолефінів та ароматичних вуглеводнів за допомогою SeO₂ та H₂SeO₃. Окиснення карбонільних сполук: альдегідів, кетонів, дикетонів. Окиснення карбонових кислот та їх похідних. Окиснення похідних нітрогеновмісних гетероциклів. – 2 год.

Лабораторна робота 5. Окисненя камфори до камфорхінону за допомогою SeO₂. – 4 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Приготування та очищення SeO₂. Методи проведення реакції окиснення. Розчинники.

Лекція 16. Окиснення органічних сполук м-хлоропероксибензойною кислотою. Інші сучасні реагенти окиснення.

Семінар 12. Окиснення гідрохінонів Pb(OAc)₄. a -Ацетоксилювання карбонільних сполук. Реакції, подібні до реакції ацетоскилювання. Ацетоксилювання вуглеводнів. Розщеплення віц- гліколів. Окиснювальне декарбоксилювання за допомогою Pb(OAc)₄. Окиснювальне перегрупування ароматичних амідів. Галодекарбоксилювання карбонових кислот. Розщеплення циклопропанів. Метилювання. – 2 год.

Лабораторна робота 5. Окисненя камфори до камфорхінону за допомогою SeO₂ та H₂SeO₃ – 4 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Приготування тетраацетату плюмбуму.

Лекція 17. Синтези за умов міжфазового каталізу. Механізм міжфазового каталізу.

Семінар 13. Історія виникнення міжфазного каталізу (МФК). Природа МФК. Йонні пари в органічній фазі. Екстракція йонних пар з водних розчинів. Ефект висолювання. Вплив онієвого катіону. Вплив аніону. Краун-етери, криптанди та інші сполуки, що утворюють хелати, як екстрагенти. Механізм МФК. Механізми реакцій, що відбуваються в присутності гідроксидів лужних металів. – 2 год.

Лабораторна робота 7. Отримання “пурпурного бензену” – 4 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Йонні пари в органічній хімії.

Лекція 18. Практичне використання МФК. a -Елімінування з утворенням дигалогенокарбенів.

Семінар 14. Застосування МФК в препаративній органічній хімії. С-алкілування активованих С-Н зв’язків (алкілування арилацетонітрилів), нуклеофільне ароматичне заміщення, С-алкілування активованих ціанатів, алкілування амбідентних йонів. Типові методики проведення МФК. – 2 год.

Завдання для самостійної роботи – 2 год.

Загальні експериментальні методи: каталізатори, стабільність та вибір каталізатора, кількість каталізатора; умови проведення реакцій; перемішування.

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 3:

1. Методи одержання водню та його очищення.

2. Каталізатори гідрогенізації на основі нікелю, платини, паладію, їх приготування. Підложки. Скелетні каталізатори та методи їх одержання. Отруєнння каталізаторів. Промотори.

3. Методи гідрогенізації: гідрування у паровій та рідкій фазах. Титрування воднем. Гідрування під тиском. Бомба Іпатьєва та автоклави з мішалкою.

4. Деструктивне гідрування та каталітичний перерозподіл водню. Відношення циклопропану, циклобутану та циклопентану до гідрогенізаційного та дегідрогенізаційного каталізу.

5. Каталітичне гідрування подвійного та потрійного зв’язків, ароматичного циклу.

6. Ступеневе гідрування.

7. Каталітичне відновлення оксигеновмісних груп (СНО, СООН, С=О, NO₂).

8. Гідрування гетероциклічних сполук.

9. Гомогенне каталітичне гідрування, каталізатори, умови реакцій.

10. Приклади реакцій гомогенного каталізу.

11. Метатезис алкенів. Каталізатори Граббса, Шрока.

12. Типи реакцій метатезису.

13. Окиснення ненасичених вуглеводнів, олефінів, циклоолефінів та ароматичних вуглеводнів за допомогою SeO₂ та H₂SeO₃.

14. Окиснення карбонільних сполук: альдегідів, кетонів, дикетонів.

15. Окиснення карбонових кислот та їх похідних.

16. Окиснення похідних нітрогеновмісних гетероциклів.

17. Приготування та очищення SeO₂. Методи проведення реакції окиснення. Розчинники.

18. Окиснення тетраацетатом плюмбуму гідрохінонів.

19. a -Ацетоксилювання карбонільних сполук.

20. Реакції, подібні до реакції ацетоскилювання.

21. Ацетоксилювання вуглеводнів.

22. Розщеплення віц- гліколів.

23. Окиснювальне декарбоксилювання за допомогою тетраацетату плюмбуму.

24. Окиснювальне перегрупування ароматичних амідів.

25. Галодекарбоксилювання карбонових кислот.

26. Розщеплення циклопропанів.

27. Метилювання.

28. Приготування тетраацетату плюмбуму.

Список питань на іспит.

1. Циклові індекси. Зв’язок з перечислювальними рядами і числами ізомерів. Приклади.

2. Перечислювальні ряди. Зв’язок з цикловими індексами і числами ізомерів. Приклади.

3. Периметричне кодування полібензенів. Інваріанти кодів. Числа ізомерів полібензенів.

4. Паперові ізомери алканів. Виявлення. Причини появи.

5. Конструктивне перелічення ізомерів. Методи зіставлення і ототожнення структур ізомерів.

6. Прийоми будування моделей фулеренів. Правило заборони суміжних п’ятиткутників.

7. Прийоми будування моделей нанотрубок.

8. Ковпачки для нанотрубок.

9. Фулерени і нанотрубки. Генетичний зв’язок між ними.

10. Два ряди ідеальних фулеренів.

11. Автоматичне будування графенової мережі і нанотрубок.

12. Автоматичне будування моделей нанокілець.

13. Розпізнавання хіральних і ахіральних нанокілець шляхом розфарбування моделей.

14. N-бромосукцинімід, його одержання, застосування. Механізм бромування ненасичених сполук. Переваги N-бромосукциніміду в порівнянні з іншими бромуючими агентами.

15. Алільне бромування N-бромосукцинімідом ненасичених сполук.

16. Бромування N-бромосукцинімідом та діоксандибромідом карбонільних сполук.

17. Застосування N-галогеносукцинімідів як електрофільних реагентів.

18. Діоксандибромід, його одержання та застосування для бромування органічних сполук.

19. Відновлення карбонільних сполук за допомогою алюмогідриду літію.

20. Відновлення похідних карбонових кислот за допомогою алюмогідриду та алкоксиалюмогідридів літію.

21. Борогідрид натрію та відновлення органічних сполук за його допомогою.

22. Борогідрид натрію та інші комплексні борогідриди як відновники.

23. Порівняння алюмогідриду літію та борогідриду натрію як відновників органічних сполук.

24. Каталітична гідрогенізація. Методи, каталізатори гідрогенізації.

25. Каталітичне відновлення функціональних груп.

26. Каталітичне відновлення ненасичених сполук.

27. Гомогенне каталітичне гідрування, його механізм. Каталізатори гомогенного каталітичного гідрування.

28. Гомогенне каталітичне гідрування енів, інів, карбонільних сполук.

29. Окиснення алкенів за допомогою діоксиду селену.

30. Окиснення карбонільних сполук за допомогою діоксиду селену.

31. Окиснення органічних сполук за допомогою тетраацетату плюмбуму.

32. Окиснення органічних сполук за допомогою MCPBA.

33. Метод міжфазового каталізу в органічній хімії. Механізм міжфазового каталізу, розчинники та каталізатори.

34. Реакції за умов міжфазового каталізу: алкілування, генерування дигалогенокарбенів, окиснення.

35. Метатезис алкенів. Механізм та приклади реакцій.

Список рекомендованої літератури.

1. Мачинская И.В., Бархаш В.А. Реакции и методы исследования органических соединений: В 24 т. – М., 1959. – Т. 9. - С. 287-307.
2. Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза: В 7 т. – М., 1970. – Т. 1, 2, 3.
3. Марч Дж. Органическая химия: в 4 т. – М., 1987. – Т. 3.
4. Препаративная органическая химия.
5. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. – М., Химия, 1968.
6. Яновская Л.А., Терентьев А.П., Беленький Л.И. ЖОХ, 1952. – Т. 22. – С. 1594-1598; Kosolapoff, G.M. J. Am. Chem. Soc., 1953. – V. 75. – P. 3596.
7. Хайош А. Комплексные гидриды в органической химии. Л., 1971.
8. Гейлорд Н. Восстановление комплексными гидридами металлов. М., 1959.
9. Органикум. Практикум по органической химии. - М.: Мир,1979, т. 2;Органикум.–М.:Мир,1992,т. 2.
10. Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П. Органическая химия: В 4 частях. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004 г., т. 3.
11. Долгов Б.Н. Катализ в органической химии. М., 1959.
12. Новые методы препаративной органической химии / Под ред. Д.Н. Курсанова. М., 1950.

13. Общая органическая химия: В 12 т. / Под ред Д. Бартона и У. Оллиса. – М.: Химия, 1986, т. 7.

14. Макквиллин Дж. Гомогенное гидрирование в органической химии. пер. с англ. – М.: Химия, 1980.

15. Реакции и методы исследования органических соединений: В 24 т. – М., 1951. – Т.

16. Демлов Э., Демлов З. Межфазный катализ. Пер. с англ. – М.: Мир, 1987.

17. Вебер В., Гоккель Г. Межфазный катализ в органическом синтезе. – М.: Мир, 1980, 327 с.

18. В. Смит, А. Бочков, Р. Кейпл. Органический синтез. Наука и искусство: Пер. с англ.- М.: Мир, 2001.

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