Organická chemie II (a) - MC270P02N

• Anglický název: Organic Chemistry II
• Zajišťuje: Katedra organické chemie (31-270)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2012 do 2016
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 6
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:3/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc.
• Vyučující: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc.
• Atributy: Chemie pro bakalářskou zkoušku
• Prerekvizity : MC270P01
• Je neslučitelnost pro: MC270P81
• Ve slož. neslučitelnosti pro: MC280P66B, MC280P67B

Anotace

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc. (13.06.2014)

Základní poznatky z první části kurzu jsou rozšiřovány o detailní znalosti vybraných reakcí a jejich mechanismů jako např. přesmyky karbokationtů, mechanismus a stereochemie alifatické nukleofilní substituce, adiční a eliminační reakce, mechanismus a distribuce produktů při aromatické elektrofilní substituci, kondenzace karbonylových sloučenin apod. V závěrečné části přednášky jsou probírány přírodní látky (sacharidy, lipidy, isoprenoidy, peptidy) a biologicky aktivní organické sloučeniny.

(For ERASMUS students in English)

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc. (13.06.2014)

AIM: To expand the students' knowledge of organic chemistry and to enable them to rationalise and predict chemical reactions.
CONTENTS: A more thorough discussion of reaction types known from 1st semester of Organic Chemistry course, e.g. carbonium ion rearrangements, mechanism and stereochemistry of aliphatic nucleophilic substitution, addition and elimination reactions, and
mechanism and product distribution of aromatic electrophilic substitutions, carbonyl condensation. Natural substances.

(For ERASMUS students in English)

Literatura

Poslední úprava: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc. (15.09.2014)

1. John McMurry: Organic Chemistry, 5th ed. Brooks/Cole 2000
(Organická chemie; John McMurry; Vysoké technické učeni v Brně, Nakladatelství VUTIUM a Vysoká škola chemicko-technologická v Praze; 2007.)
2. Susan McMurry . Organic Chemistry Study guide and solution manual. (Studijní příručka a řešené příklady k českému vydání učebnice John McMurry: Organická chemie; Vysoká škola chemicko-technologická v Praze; 2009.)
3. Tomáš Trnka a kol. : Organická chemie pro nechemiky. Karolinum 2002

Speciální elektronické materiály nejsou k dispozici.

Požadavky ke zkoušce

Poslední úprava: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc. (13.01.2013)

Požadavek pro absolvování zkoušky je úspěšné zdolání zápočtu.

Zkouška bude písemná. Bude v rozsahu učiva uvedeného v doporučené literatuře a probíraného během přednášek (vyjma spektroskopických metod).

Zápočet je možné získat po splnění minimálně 60% zápočtového testu na konci kurzu (tj. konci zimního semestru).

Počet termínů a opravných terminů se řídí zkušebním řádem.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc. (11.01.2014)

1. Aldehydy a ketony. Příprava aldehydů a ketonů (např. Friedel-Craftsova acylace). Oxidace aldehydů a ketonů např. Jonesova oxidace). Nukleofilní adice na aldehydy a ketony: relativní reaktivita, hydratace, adice HCN, Grignardových a organokovových činidel, adice aminů, adice hydrazinů

2. Kižněr-Wolffova reakce, Clemmensenova redukce, Kursanova-Parnesova redukce, Mozingo redukce, tvorba acetalů, Wittigova reakce, Petersonova olefinace, Tebbeho reakce, Canizzarova reakce. Konjugovaná adice na alfa,beta-nenasycené aldehydy a ketony. (Syntetické příklady: syntéza Duloxetinu, asymetrická syntéza steroidů.)

3. Karboxylové kyselina a nitrily. Fyzikální vlastnosti karboxylových kyselin, jejich disociace, vliv substituce na pKa, vliv substituce na pKa benzoových kyselin. Příprava karboxylových kyselin (oxidace alkoholů a aldehydů, oxidativní štěpení dvojných vazeb, oxidace alkylaromátů, hydrolýza nitrilů, karboxylace organohořečnatých a litných sloučenin, Kolbe-Schmittova reakce, Willgerodtova reakce, haloformová reakce, Arndt-Eistertova reakce, Perkinova syntéza, malonesterová syntéza, Faworského přesmyk). Redukce karboxylových kyselin. Chemie nitrilů. Příprava nitrilů (SN2 substituce, Sandmeyerova reakce, dehydratace amidů). Reakce nitrilů (redukce, adice vody, organokovových činidel). (Syntetické příklady: syntéza liquiritigeninu, ibuprofenu a fenclovacu).

4. Funkční deriváty karboxylových kyselin. Nukleofilní acylová substituce. Halogenidy karboxylových kyselin (příprava, reakce, Friedel-Craftsova reakce), anhydridy karboxylových kyselin (příprava, reakce), estery karboxylových kyselin (příprava, reakce, amidy karboxylových kyselin (příprava, reakce). Thioestery a acylfosfonáty (přírodní deriváty karboxylových kyselin). Polyamidy a polyestery.

5. Keto-enol tautomerie (kysele a bazicky katalyzovaný přesmyk). Reaktivita enolů a mechanismus alfa-alkylace. Alfa-halogenace aldehydů, ketonů (Favorského přesmyk) a karboxylových kyselin (Hell-Volhard-Zelinského reakce. Kyselost vodíků v alfa poloze ke karbonylové skupině. Reaktivita enolátů: halogenace (haloformová reakce), alkylace (malonesterová syntéza, acetoacetátová syntéza). Přímá alkylace karbonylových sloučenin. Selenylace (tvorba dvojných vazeb).

6. Kondenzační reakce karbonylových sloučenin. Kondenzace aldehydů a ketonů, tvorba enonů a využití v organické syntéze (syntéza 2-ethylhexanolu). Křížová aldolová kondenzace (Mukaiyamamova aldolová reakce). Intramolekulární aldolová kondenzace . Claisenova kondenzace a její křížová varianta. Další kondenzační reakce: Dieckmannova reakce, Stobbeho kondenzace, Darzensova reakce, Knoevenagelova kondenzace, Perkinova reakce. Michaelova adice (Wieland-Mischerův keton). Storkova enaminová reakce. Robinsonova anulace.

7. Aminy. Vazebné poměry u aminů. Fyzikální vlastnosti aminů. Basicita aminů: alkylaminy, arylaminy, heterocyklické aminy, amidy kyselin. Syntéza aminů (redukce nitrilů, redukce nitrosloučenin, SN. Reakce aminů a arylaminů. Sandmeyerova reakce. substituční reakce, azidová syntéza, Gabrielova syntéza, reduktivní aminace, Delepinova reakce). Hofmannovo a Curtiovo odbourávání. Hofmannova eliminace. Elekrofilní aromatická substituce arylaminů. Diazoniuové sole (Sandmeyerova reakce).

8. Sacharidy. Klasifikace sacharidů. Stereochemie sacharidů (Fischerova projekce) a jejich konfigurace. Cyklická struktura, anomery monosacharidů (mutarotace). Reakce monosacharidů: esterifikace, etherifikace (Williamsonova reakce, glykosidy, digitoxin, Koenigs-Knorrova reakce a její mechanismus, methylarbatin, salicyn), redukce (alditoly), oxidace (aldonové kyseliny), prodlužování (Kilianiho-Fischerova syntéza)a zkracování uhlíkatého řetězce (Wohlovo odbourávání). Disacharidy (maltosa, cellobiosa, laktosa, sacharosa) a polysacharidy (škrob, amylosa, amylopektin, celulosa, chitin). Deoxysacharidy, aminosacharidy, kyselina askorbová). Slakost a sladidla (sacharin, aspartam, atd.).

9. Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny. Struktura aminokyselin. Fischerova projekce. Isoelektrický bod. Syntéza aminokyselin. Peptidy a proteiny. Kovalentní vazba v peptidech. Struktura peptidů a její určení (Edmannovo a Sangerovo odbourávání). Syntéza peptidů.

10. Biomolekuly a lipidy. Mýdla. Fosfolipidy, Prostangladiny. Terpenoidy (isoprenoidní látky). Steroidy a jejich struktura. Heterocyklické sloučeniny. 5- a 6-členné heterocykly: pyrol, furan, thiofen, pyridin. Jejich elektrofilní a nukleofilní substituce. Nukleosidy, nukleotidy a nukleové kyseliny.

11. Pericyklické reakce. Molekulové orbitaly konjugovaných systémů a jejich vztah k pericyklickým reakcím. Termické a fotochemické elektrocyklické reakce: cyklizace hexatrienů, cyklizace dienů a otvírání cyklobutenů. Cykloadiční reakce: Diels-Alderova reakce, 2+2-cykloadice. Sigmatropní přesmyky: 1,5-přesmyk, Copeho a Claisenův přesmyk.

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Martin Kotora, CSc. (21.10.2014)

1. Aldehydes and ketones. Synthesis of aldehydes and ketones (e.g. Friedel-Crafts reactions etc.). Oxidation of  of aldehydes and ketones (e.g. Jones oxidation). Nuclephilic additions to aldehydes and ketones: realtive reactivity, hydration, addition of HCN, addition of Grignard and organometallic reagents, additions of amines and hzdrzines, etc. 

2. Kizhner-Wolff  reaction, Clemmensen reduction, Kursanov-Parnes reduction, Mozingo reduction, formation of acetaůs and ketals, Wittig reaction, Peterson olefination, Tebbe reaction, Canizzaro reaction. Conjugoted addition to alpha,beta-unsaturated to aldehydes and ketones. (Synthetic examples: synthesis of Duloxetine, asymmetric synthesis of steroids.)

3. Carboxylic acids and nitriles. Physical properties of carboxylic acids, dissociation, effect of substitution on pKa, effect of substitution on pKa benzoic acids. Synthesis of carboxylic acids (oxidation of alcohols and aldehydes, oxidative cleavage of the double bonds, oxidation of alkyl aromatic compounds, hydrolysis of nitriles, carboxylation of Grignard and organolithium compouds, Kolbe-Schmitt raction, Willgerodt reaction, haloform reaction, Arndt-Eister reaction, Perkin reaction, malonester synthesis, Faworski rearrangement, Chemistry of nitriles. synthesis of nitriles (SN2 substitution, Sandmeyer reaction, dehydration of amides). Reactions of nitrilů (reduction, addition of water, and organometallic reagents). , adice vody, organokovových činidel).(Synthetic examples: synthesis of ibuprofen a fenclovac).

4. Functional derivatives of carboxylic acids. Nucleophilic acyl substitution. Acyl halides (synthesis, reaction: e.g. Friedel-Crafts reaction), anhydrides of carboxylic acids (preparation, reactions), carboxylic acid esters (preparation, reactions), carboxylic acid amides(preparation, reactions). Thioesters snd acylfosfonates (přírodní deriváty carboxylic acids). Polyamides and polyesters.

5. Keto-enol tautomerization (acid and base catalyzed rearrangement). Reactivity of enols and mechanism of alpha-alkylation. Alpha-halogenation of aldehydes, ketones (Faworski rearrangement) and carboxylic acids (Hell-Volhard-Zelinsky reaction). Acidity of hzdrogens in the alpha position to the carbonyl group. Reactivity of enolates: halogenation (haloform reaction), alkylation (malonester synthesis, acetoacetic synthesis). Direct alkylation of carbonyl compounds. Selenylation (formation of the double bonds).

6. Condenzation reactions of carbonyl compounds. Condenzation of aldehydes and ketones (formation of enones) and their application in organic synthesis (synthesis  of 2-ethylhexanolu). Cross aldol  condenzation (Mukaiyama aldol reaction). Intramolecular aldol condenzation. Claisen condenzation and its cross variant. Other condenzation reactions: Dieckmann reaction, Stobbe condenzation, Darzens reaction, Knoevenagel condenzation , Perkinova reaction. Michael adittion (Wieland-Mischer ketone). Stork enamin reaction. Robinson annulation.

7. Amines. Bonding in amines. Physical properties of amines. Basicity  of amines: alkylamines, arylamines, heterocyclic amines, carboxylic acid amides. Synthesis of amines (reduction of nitriles, reduction of nitro compounds, SN reactions of amines a arylamines. Sandmeyer reaction. Substitution reactions: azide synthesis, Gabriel synthesis , reductive amination, Delepin reaction). Hofmann ann Curtius degradation. Hofmanna elimination. Electrophilic aromatic substitution of arylamines. Diazonium salts (Sandmeyer reaction).

8. Saccharides. Clasification of saccharides. Stereochemistry of saccharides (Fischer projection) and their configuration. Cyklic strukture, anomers (mutarotation). Reaction of  monosaccharides: esterification, etherification (Williamson reaction, glykosides, digitoxin, Koenigs-Knorr reaction and its mechanism, methylarbatin, salicyn), reduction (alditols), oxidace (aldonic acids), chain prologation (Kiliani-Fischer synthesis) a chain degradation (Wohl degradation). Disaccharides (maltose, cellobiose, laktose, sacharose) a polysaccharides (starch, amylose, amylopektin, celulose, chitin). Deoxysaccharides, aminosaccharides,  ascorbic acid). Sweeteness and sweeteners (saccharin, aspartame, atd.).

9. Amino acids, peptides a proteins. Structure of aminoacids. Fischer projection. Isoelectric point. Synthesis of Amino acids. Peptides and proteins. Covalent bonding in peptides. Structura of peptides and its determination (Edmann and Sanger degradation). Synthesis of peptides.

10. Biomolecules and lipids. Soaps. Fosfolipids, prostagladines. Terpenoidy (isoprenoids). Steroids and their structure. Heterocyclic compounds. 5- a 6-membered heterocycles: pyrol, furan, thiofen, pyridin. Their electrophilic and nucleophilic substituttion. Nucleosides, nucleotides and nucleic acids.

 11. Pericyclic reactions. Molecular orbitals of conjugated systems and their relation to pericyclic reactions. Thermal and fotochemical electrocyklic reactions: cyclization of hexatrienes,  cyclization of dienes and ring-opening of cyclobutenes. Cykloaddition reactions: Diels-Alder reaction 2+2-cycloaddition. Sigmatropic rearrangements: 1,5- rearrangement, Cope and Claisen  rearrangement.