Nazwa przedmiotu (w języku. CHEMIA ORGANICZNA I polskim oraz angielskim) ORGANIC CHEMISTRY I Jednostka oferująca przedmiot

Transkrypt

1 Nazwa pola Komentarz Nazwa (w języku CHEMIA ORGANICZNA I polskim oraz angielskim) ORGANIC CHEMISTRY I Jednostka oferująca przedmiot CBMiM PAN Liczba punktów ECTS 5 Sposób zaliczenia Egzamin Język wykładowy Polski Określenie, czy przedmiot Zaliczenie jednorazowe może być wielokrotnie zaliczany Skrócony opis W ramach wykładu zostaną omówione wszystkie ważniejsze aspekty chemii rodników węglowych: synteza, reaktywność, efekty podstawników, wymagania i efekty selektywności, metody tworzenia wiązań węgiel-węgiel z udziałem donorów wodoru i heteroatomu. W formie skróconej, omówione zostaną również rodniki heteroatomowe. Zostaną przedstawione reakcje pericykliczne, ich podział i mechanizmy. Dla wyjaśnienia podstaw teoretycznych podane zostaną podstawowe informacje dotyczące teorii orbitali molekularnych. Omówione będą reguły przewidywania stereochemii w poszczególnych typach reakcji pericyklicznych: w reakcjach elektrocyklicznych, cykloaddycji i przegrupowania sigmatropowego. Podane zostaną również typowe przykłady wykorzystania tych reakcji w syntezie. Przedstawione zostaną ogólne wiadomości dotyczące reakcji typu jonowego w chemii organicznej. Do tych reakcji należą reakcje podstawienia nukleofilowego i elektrofilowego w związkach alifatycznych i aromatycznych, reakcje addycji nukleofilowej i elektrofilowej do związków zawierających wiązania nienasycone, reakcje eliminacji, oraz częściowo reakcje przegrupowania, utleniania i redukcji. Przypomniane będą podstawowe informacje związane z mechanizmami i występowaniem tych reakcji z uwzględnieniem nowszych poglądów dotyczących przedstawianych mechanizmów. Przedstawione będą na ogólnych i konkretnych przykładach metody wykorzystywania danych typów reakcji w syntezie organicznej. Podkreślone będą aspekty stereochemiczne omawianych reakcji. Zostaną także omówione i zilustrowane na modelowych przykładach podstawowe definicje stereochemiczne oraz pojęcia z zakresu syntezy asymetrycznej wraz z prezentacją modelowych przykładów stechiometrycznych i katalitycznych reakcji syntezy asymetrycznej. Wykład obejmuje następujące zagadnienia: - zależność pomiędzy geometrią cząsteczki a hybrydyzacją poszczególnych atomów - izomerii konstytucyjnej i stereoizomerii - chiralności (typy chiralnych połączeń) i czynności optycznej - absolutnej konfiguracji i metod jej oznaczania i opisania ( reguły Cahn Ingold Prelog) - nadmiarów: enancjomerycznego i diasteroizomerycznego i czystości optycznej oraz metod ich oznaczania - racemizacji i epimeryzacji - stereoselektywności i sterospecyficzności reakcji - pseudorotacji - prochiralności i pojęć pochodnych - strategii syntezy połączeń optycznie czynnych -reakcji enacjo- i diastereoróżnicujących 1

2 Pełny opis -definicje syntezy asymetrycznej -wybrane przykłady stechiometrycznych reakcji syntezy asymetrycznej - wybrane przykłady katalitycznych reakcji syntezy asymetrycznej -nieliniowości w syntezie asymetrycznej -chiralnych organokatalizatorów Wykład obejmuje następujące zagadnienia: - metody syntezy rodników węglowych - efekty alfa i beta podstawników w alkenie i ich porównanie - geometria ataku rodnika na alken - oddziaływanie rodników z alkenami i alkinami w teorii orbitali frontalnych - wymagania selektywności rodników - efekty selektywności (regioselektywność, stereoselektywność, chemosektywność) - wymagania reaktywności rodników - stosowalność zasady selektywności/reaktywności rodników i jej ograniczenia - metody tworzenia alifatycznych wiązań węgiel-węgiel w oparciu o reakcje rodnikowe międzycząsteczkowe, wewnątrzcząsteczkowe, typu domino - donory atomu wodoru w reakcjach rodnikowych (wodorki rtęci, cyny, germanu i krzemu, wiązania C-H w aldehydach, ketonach, estrach, laktonach, laktamach) - donory heteroatomu w reakcjach rodnikowych (donory halogenu, tiodonory, donory boranowe) -reakcje utleniania z udziałem akceptorów elektronu (utlenianie za pomocą jonów metali, anodowe utlenianie karboanionów) -reakcje rodników węglowych z karboanionami -zastosowanie rodników węglowych w syntezie produktów czynnych biologicznie - rodniki heteroatomowe W ramach części poświęconej reakcjom pericyklicznym przedstawiona zostanie charakterystyka i mechanizmy głównych reakcji przebiegających w sposób uzgodniony. Szczegółowa zawartość to: - Typy reakcji pericyklicznych - Reguły przewidywania stereochemii w reakcjach elektrocyklicznych - Regioselektywność reakcji Dielsa-Aldera - Suprafacjalna i antarafacjalna cykloaddycja i reguły jej przewidywania - Reakcje cykloaddycji jako najbardziej uniwersalna metoda syntezy rozlicznych karbo- i heterocyklicznych połączeń - 1,3-Dipolarna Cycloaddycja - Reakcje cheletropowe - Co to jest Click chemistry - Reguły przewidywania stereochemii w reakcjach przegrupowania sigmatropowego - Przebieg i syntetyczne wykorzystanie przegrupowania [3,3] sigmatotropowego: Claisena i Cope a - Transfer chiralności w reakcjach przegrupowania [2,3] sigmatropowego W obszarze poświęconym reakcjom jonowym przedstawione zostaną -udział par jonowych w reakcjach podstawienia nukleofilowego -mechanizm podstawienia nukleofilowego z udziałem grup sąsiadujących -stereochemia reakcji podstawienia SN2, SN1 -efekty stereoelektronowe w reakcjach podstawienia SN2, SN1 - podstawienie nukleofilowe SN2, SN1 na allilowym atomie węgla - podstawienie nukleofilowe SNi, SNi w związkach alifatycznych 2

3 Literatura - podstawienie nukleofilowe przy winylowym atomie węgla -podstawienie nukleofilowe na alifatycznym trygonalnym atomie węgla -wpływ struktury substratów, nukleofila i warunków reakcji na przebieg reakcji podstawienia nukleofilowego w związkach alifatycznych -PTC phase transfer catalysis - reakcje podstawienia elektrofilowego typu SE2, SE1 w związkach alifatycznych - podstawienie elektrofilowe przy allilowym i winylowym atomie węgla -aromatyczne podstawienie elektrofilowe -mechanizmy aromatycznego podstawienia elektrofilowego -orientacja kierunku podstawienia i reaktywność w aromatycznym podstawieniu elektrofilowym - aromatyczne podstawienie nukleofilowe -reakcje addycji i eliminacji -zasada odwracalności mikrostanów w reakcjach addycji i eliminacji - reakcje addycji elektrofilowej: mechanizmy - reakcje addycji elektrofilowej: stereochemia - reakcje addycji nukleofilowej: mechanizmy -reaktywność, regiochemia i stereochemia w reakcjach addycji -wybrane przykłady reakcji addycji -reakcje eliminacji E2-mechanizm --reakcje eliminacji E2-stereochemia -reakcje eliminacji E1-mechanizm --reakcje eliminacji E1-stereochemia - reakcje addycji do wiązania C=X mechanizmy - reakcje addycji do wiązania C=X stereochemia -reakcje przegrupowania nukleofilowego -reakcje przegrupowania elektrofilowego -reakcje utleniania i redukcji mechanizmy -wybrane przykłady reakcji utleniania i redukcji W części dotyczącej syntezy asymetrycznej wykład obejmuje następujące zagadnienia: - zależność pomiędzy geometrią cząsteczki a hybrydyzacją poszczególnych atomów - izomerii konstytucyjnej i stereoizomerii - chiralności (typy chiralnych połączeń) i czynności optycznej - absolutnej konfiguracji i metod jej oznaczania i opisania ( reguły Cahn Ingold Prelog) - nadmiarów: enancjomerycznego i diasteroizomerycznego i czystości optycznej oraz metod ich oznaczania - racemizacji i epimeryzacji - stereoselektywności i sterospecyficzności reakcji - pseudorotacji - prochiralności i pojęć pochodnych - strategii syntezy połączeń optycznie czynnych -reakcji enacjo- i diastereoróżnicujących -definicje syntezy asymetrycznej -wybrane przykłady stechiometrycznych reakcji syntezy asymetrycznej - wybrane przykłady katalitycznych reakcji syntezy asymetrycznej -nieliniowości w syntezie asymetrycznej -chiralnych organokatalizatorów 1. Radical Chemistry: The Fundamentals (Oxford Chemistry Primers): M. John Perkins, Oxford University Press, USA 2. Radical Reactions in Organic Synthesis (Oxford Chemistry Masters) Samir Z. Zard, Oxford University Press, USA, Chemia organiczna J. McMurry, PWN, Warszawa

4 4. Advanced Organic Chemistry J. March, J. Wiley & Sons. 5 Mechanism and Theory in Organic Chemistry T. H. Lowry, K. Schueller Richardson, Harper Collins Publisher. 6. Organic Chemistry J. McMurry Thomson Brooks/Cole Stereochemistry of Organic Compounds E. Eliel, S.H. Wilen, Wiley, Principles of Asymmetric Synthesis, R.E. Gawley, J. Aube, Pergamon, Comprehensive Asymmetric Catalysis, E. N. Jacobsen, A. Pfalz, Y. Yamamoto (Eds.), Springer 1999( tomy 1-3) Efekty uczenia się Metody i kryteria oceniania Praktyki zawodowe w ramach 1.Doktorant zapoznaje się z podstawowymi pojęciami w zakresie chemii rodników, 2.Poznaje metody syntezy rodników. 3.Zapoznaje się ze specyficznymi zasadami organicznej syntezy z wykorzystaniem rodników. 4.Potrafi samodzielnie projektować nowe cząsteczki w oparciu o reakcje rodnikowe. 5. Zapoznaje się z nomenklaturą stosowaną w reakcjach pericyklicznych. 6. Przyswaja sobie podstawowe cechy reakcji uzgodnionych 7. Poznaje mechanizmy reakcji 8. Poznaje reguły przewidywania stereochemii w reakcjach elektrocyklicznych, cykloaddycji i przegrupowania sigmatropowego 9. Opanowuje przebieg głównych typów przegrupowania sigmatropowego. 10. Przypomina sobie i utrwala podstawowy materiał dotyczący reakcji typu jonowego w chemii organicznej. 11. Poznaje nowe pojęcia związane z mechanizmami w prezentowanych reakcjach 12.Poznaje wykorzystanie reakcji jonowych do syntez różnego typu związków organicznych 13. Zapoznaje się z podstawowymi pojęciami w zakresie stereochemia i syntezy asymetrycznej, 14. Potrafi samodzielnie opisać absolutne konfiguracje zgodnie z obowiązującymi regułami 15. Potrafi samodzielnie wykonać oznaczenia skręcalności właściwych oraz zaproponować procedury oznaczania nadmiarów enancjomerycznego i diastereoizomerycznego 16. Zapoznaje się ze specyficznymi zasadami stechiometrycznej i katalitycznej syntezy syntezy asymetrycznej 17. Potrafi samodzielnie projektować nowe optycznie czynne cząsteczki w oparciu o reakcje syntezy asymetrycznej Wykład kończy się egzaminem w formie pisemnej. Oceny wystawiane są w oparciu o kryterium punktowe, przy czym pozytywna ocena wystawiana jest po uzyskaniu minimum 50% maksymalnej ilości możliwych do zdobycia punktów. Nie dotyczy 4

5 Nazwa pola Cykl dydaktyczny, w którym przedmiot jest realizowany Sposób zaliczenia w cyklu Forma(y) i liczba godzin zajęć oraz sposoby ich zaliczenia Imię i nazwisko koordynatora/ów cyklu Imię i nazwisko osób prowadzących grupy zajęciowe Atrybut (charakter) Metody i kryteria oceniania danej formy zajęć w ramach Metody dydaktyczne Literatura Semestr I Egzamin Prof. dr hab. W.H. Midura Komentarz 16 godzin Prof. P. Bałczewski, dr hab. E. Krawczyk-Sójka, prof. W. H. Midura, prof. J. Drabowicz Obligatoryjny Wykład kończy się egzaminem w formie pisemnej. Oceny wystawiane są w oparciu o kryterium punktowe, przy czym pozytywna ocena wystawiana jest po uzyskaniu minimum 50% maksymalnej ilości możliwych do zdobycia punktów. Wykład interaktywny Jak wyżej 5