2024/2025
Физическая органическая химия
Статус:
Курс по выбору
Когда читается:
3 модуль
Охват аудитории:
для своего кампуса
Язык:
русский
Кредиты:
3
Программа дисциплины
Аннотация
Курс направлен на ознакомление студентов с современными представлениями теоретической органической химии. Большое внимание будет уделено механизмам реакций: рассматриваются методы и подходы, которые используются для их изучения, обсуждается вопрос о конкуренции между различными механизмами реакций и о том, как «прогнозировать», по какому пути пойдет реакция? Студенты знакомятся с современными шкалами нуклеофильности и электрофильности (по Де Майру), с электрохимической шкалой С-Н кислотности и другими подходами к оценке реакционной способности молекул. Большое внимание будет уделено кинетическому и термодинамическому контролю реакции, рассмотрению взаимосвязи реакционной способности субстрата и селективности реакции, согласованным и многостадийным процессам. Будут обсуждены различные типы переходных состояний, а также возможность использования соотношения линейности свободных энергий и уравнения Гамметта для их изучения.Курс ориентирован на использование концепции молекулярных орбиталей для анализа реакционной способности органических соединений, ее связи и электронным и пространственным строением молекул, а также для решения других практических вопросов, возникающих перед любым химиком-синтетиком, как, например, разрешенность реакции, оценка вклада конкурирующих реакций, регио- и стереоселективность и др. Студенты изучают принципы построения σ- и π- молекулярных орбиталей органических соединений, знакомятся с особенностями орбитальных взаимодействий в металлокомплексах. В задачу курса входит овладение тремя основными методами анализа орбитальных взаимодействий (метод возмущений молекулярных орбиталей, метод корреляционных диаграмм, топологический метод) и применение их для понимания основных закономерностей перициклических реакций различных типов. Современные представления об ароматичности и антиароматичности будут использованы для топологического анализа переходных состояний. Студенты знакомятся с новыми типами «комбинированных» переходных состояний в согласованных процессах и их использованием в синтетической практике. Курс также включает рассмотрение основных закономерностей различных типов неперициклических органических реакций с точки зрения теории орбитальных взаимодействий, что позволяет объяснить наблюдаемую регио- и стереонаправленность, стереоэлектронные эффекты и т.п.Специальный раздел курса посвящен анализу орбитального строения металлокомплексов с различным типом координационного полиэдра. Это позволяет объяснить особенности их химического поведения, а также понять основные принципы выбора катализатора в металлокомплексном катализе.Курс включает рассмотрение реакционноспособных интермедиатов органических реакций: радикалов, катионов, анионов, карбенов, ион-радикальных частиц. Будут обсуждены особенности их строения, способы генерирования и методы детектирования и стабилизации. Особое внимание будет уделено донорно-акцепторным взаимодействиям, которые представляют собой элементарный акт многих органических и природных процессов. Рассматриваются кислотно-основные взаимодействия, влияние сольватации; суперкислые и суперосновные среды; студенты знакомятся с новыми уникальными системами для активации малых молекул - «нереализованными льюисовыми парами» и др. Вводится понятие о слабых (нековалентных) взаимодействиях различной природы: водородных связях, π-стэкинге, образовании интеркалятов, и т.п., обсуждается их роль в функционировании биомолекул. Студенты приобретают не только теоретические знания предмета, но и практические навыки решения конкретных задач. Курс ориентирован на студентов, специализирующихся в области органической и металлорганической химии.