PředmětyPředměty(verze: 849)
Předmět, akademický rok 2018/2019
  
Organická chemie B - N110029
Anglický název: Organic Chemistry B
Zajišťuje: Ústav organické chemie (110)
Platnost: od 2016 do 2018
Semestr: oba
Body: 7
E-Kredity: 7
Způsob provedení zkoušky:
Rozsah, examinace: 3/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: zimní:neurčen / neurčen (neurčen)
letní:neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh:  
Další informace: http://fchi-oppa.vscht.cz/index.php/cs/studium-na-FCHI/bakalarske-studium/chemie/organicka-chemie-a-b
http://předmět je vyučován pouze v letním semestru
Poznámka: předmět lze zapsat v ZS i LS
Garant: Budka Jan doc. Ing. Ph.D.
Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D.
Pro tento předmět jsou dostupné online materiály
Anotace -
Poslední úprava: Budka Jan doc. Ing. Ph.D. (06.08.2013)
Předmět rozvíjí učivo Organické chemie A. Systematická část se zabývá především chemií kyslíkatých derivátů v závislosti na stoupajícím oxidačním čísle. Velká pozornost je věnována zejména enolové a příbuzné organické chemii. Závěrečná část je zaměřena na chemii dusíkatých sloučenin a přírodních látek. V rámci rozšíření znalostí jsou zařazeny přednášky na téma heterocyklické sloučeniny, pericyklické reakce, přechodné kovy v organické syntéze a základy supramolekulární chemie.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (19.08.2013)

Studenti budou umět:

mechanismy přeměn základních funkčních skupin

základní činidla a jejich využití v organické syntéze

používat jednoduché retrosyntetické postupy

chemii základních přírodních látek

základní principy supramolekulárních interakcí

Literatura -
Poslední úprava: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (05.01.2016)

Z: J. McMurry: Organická chemie, český překlad 8. vydání, VUT Brno, VŠCHT Praha, 2015. 9788070809303

D: Svoboda J. a kol.: Organická chemie I, Vydavatelství VŠCHT Praha, 2005. 9788070805619

D: Liška F.: Konstituce, konformace, konfigurace v názvech organických sloučenin, 1. vydání, Vydavatelství VŠCHT Praha, 2007. 9788070806401

Studijní opory -
Poslední úprava: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (05.01.2016)

https://och.vscht.cz

http://fchi.vscht.cz/index.php/cs/studium-na-FCHI/bakalarske-studium/chemie/organicka-chemie-a-b

Požadavky ke kontrole studia
Poslední úprava: Budka Jan doc. Ing. Ph.D. (26.04.2017)

Během semestru se píší 2 průběžné testy, maximální součet bodů je 50. Pro udělení zápočtu je zapotřebí získat minimálně 50 bodů. Pokud student dostatečný počet bodů nezíská, může napsat zápočtový test.

Ke zkoušce z Organické chemie B může přistoupit student, který:

1. získal klasifikovaný zápočet z Organické chemie A

2. získal zápočet z Organické chemie B

Zkouška z Organické chemie B se skládá z písemné a ústní části. Zkoušková písemka trvá 120 min. a je klasifikována 100 body. Podmínkou účasti na písemné zkoušce je zápočet zapsaný v indexu. Kontrola zápočtu probíhá před začátkem písemné části zkoušky. Podmínkou postupu k ústní zkoušce je, aby student získal alespoň 50 bodů. Pokud tuto podmínku student nesplní, je klasifikován známkou "F". Pokud student neuspěje u ústní zkoušky, musí znovu opakovat i zkouškovou písemku bez ohledu na výsledek té předchozí.

Sylaby, vzorové písemky a další materiály jsou umístěny na stránkách ústavu: http://uoch.vscht.cz.

Organizace zkoušek:

8:30 - 10:30 Písemná část zkoušky; probíhá ve velké posluchárně. Během písemné části zkoušky se studenti dozví, kdy a kde se bude konat ústní část zkoušky

10:30 - 14:00 Opravování písemné části zkoušky; výsledky jsou postupně ve studentském informačním systému

13:00 - 14:00 Obvyklý začátek ústní zkoušky; pořadí studentů si určuje zkoušející. V případě, že je zkoušející zaneprázdněn, ústní zkouška se koná druhý den.

Podrobný sylabus:

01. Alkoholy a fenoly - přehled syntéz. Syntéza chinonů. Reaktivita na vazbě O-H: acidobazické děje. Reaktivita na vazbě C-O: eliminace a substituce. Chránění OH skupiny. Dioly a polyoly. Pinakolový a retropinakolový přesmyk.

02. Ethery a epoxidy - syntéza a reaktivita. Crown-ethery. Thioly a sulfidy - syntéza a chiralita. Sloučeniny obsahující karbonylovou skupinu. Přehled nukleofilních reakcí na karbonylové skupině: 1) Nukleofilní atak na karbonylové skupině (adice nukleofilů na aldehydy a ketony, nukleofilní acylová substituce), 2) Reakce enolátů jako nukleofilu (elektrofilní substituce v α-poloze, aldolizace a příbuzné reakce).

03. Aldehydy a ketony: názvosloví, syntézy, oxidační reakce, nukleofilní adice: O- (hydratace, acetaly), C- (Grignardovo činidlo, CN-, Wittigova reakce), H- (komplexní hydridy, Canizzarova reakce), N-nukleofily (amoniak, aminy, atd.). Karboxylové kyseliny a nitrily - názvosloví, syntéza a reaktivita.

04. Funkční deriváty karboxylových kyselin - názvosloví. Nukleofilní acylová substituce: Příprava funkčních derivátů a jejich vzájemná přeměna. Obecný mechanismus - tetraedrický meziprodukt.

Polymery založené na funkčních derivátech: polykondenzace a polyadice. Polymery založené na kondenzačních reakcích formaldehydu. Calixareny.

05. Tautomerie karbonylových sloučenin. Enolizace. Elektrofilní reakce v α-poloze (halogenace, Liebenova reakce, Hell-Volhart-Zelinskij). Acidita H v α-poloze, acidita β-dikarbonylových sloučenin. Alkylace enolátů - malonesterová a acetoctanová syntéza, mechanismus dekarboxylace β-dikyselin, β-oxokyselin a β,γ-nenasycených kyselin - využití v syntéze (retrosyntetický přístup). Přehled syntéz karboxylových kyselin z halogenderivátů. Aldolizace a aldolová kondenzace - obecný mechanismus. Smíšená aldolizace. Intramolekulární aldolová kondenzace.

06. Claisenova kondenzace - obecný mechanismus, srovnání s aldolizací/aldolovou kondenzací, smíšená Claisenova kondenzace, Dieckmannova kondenzace. Michaelova adice, Storkova reakce, Robinsonova annelace. Canizzarova reakce, acyloinová kondenzace. α,δ - nenasycené karbonylové sloučeniny, konjugovaná vs. přímá adice, příklady tvrdých a měkkých nukleofilů. Záhřívání kyseliny mravenčí, dikyselin a substituovaných kyselin - shrnutí a opakování. Příprava ethyl-acetoacetátu a diethyl-malonátu, dekarboxylace odpovídajících kyselin. Zahřívání α,β,γ a δ- hydroxy- a aminokyselin. Syntéza hydroxykyselin: kyanhydrinová a Reformatského syntéza. Beckmannův přesmyk a Baeyer-Villigerova oxidace - syntéza laktonů a laktamů.

07. Deriváty kyseliny uhličité. Fosgen, močovina. Heterokumuleny - syntéza a reaktivita. Keten a diketen. Využití DCC v syntéze esterů, amidů, anhydridů - mechanismus. Aminy - doplnění a shrnutí, chiralita a basicita. Syntéza a reaktivita. Alkylamoniové soli, N-oxidy. Aminokyseliny - Streckerova a Galatova syntéza. Dělení racemických směsí pomocí diastereoisomerních solí. Enantioselektivní syntézy - př. Knowles, ee.

08. Acidobasické vlastnosti aminokyselin - pKa, isoelektrický bod. Chiralita - R/S, D/L. Kódy základních aminokyselin. Peptidy a bílkoviny - struktura peptidové vazby. Stanovení struktury - totální hydrolýza, stanovení C- a N- konce řetězce, Edmanovo odbourávání. Syntéza peptidů - chránění C- a N- konce, aktivace karboxylu. Merrifieldova metoda syntézy na pevné fázi. Klasifikace bílkovin, struktura primární až kvarterní. α-helix, β-sheet, role vodíkové vazby ve struktuře bílkovin. Příklady dalších biomolekul - lipidy, prostaglandiny, terpenoidy.

09. Sacharidy - klasifikace a struktura. Prostorové, Fischerovy a Masamuneho vzorce. Překreslování do cyklických pyranos a furanos - Tollensovy, Haworthovy, Millsovy a konformační vzorce. Stereochemické pojmy - D/L- řada, enantiomer, diastereoisomer, epimer, anomer, optická otáčivost. Mutarotace. Reaktivita různých typů hydroxylových skupin v molekule sacharidu. Koenigs-Knorrova reakce, redox reakce, výstavba a odbourávání sacharidů. Využití chránících a aktivujících skupin. Cyklodextriny.

10. Heterocykly. Aromatické heterocykly - pětičlenné (furan, pyrrol, thiofen) + pyridin - srovnání vlastností a reaktivity. Basicita pyrrolu a pyridinu. Pyridin, pyridin-N-oxid, pikoliny - struktura a reaktivita. Acidita methylového vodíku v α- a γ-pikolinu, nukleofilní substituce α- a γ-chlorpyridinu, pyridony, Čičibabinova reakce.

11. Pětičlenné heterocykly - reaktivita, speciální činidla. Výroba a syntéza pěti- a šestičlenných heterocyklů. Hantschova syntéza pyridinu. Aromatizační oxidace - DDQ. Kondenzační reakce pyrrolu - calixpyrroly, porfyrinový kruh. Přírodní látky - dokončení: Nukleosidy, nukleotidy, nukleové kyseliny. Purinové a pyrimidinové báze. Komplementarita. DNA, RNA, primární a sekundární struktura, základní pojmy. Analýza struktury DNA. Laboratorní syntéza nukleosidů a nukleotidů. Syntéza nukleových kyselin. Slabé interakce v biomolekulách - využití v syntetických supramolekulárních systémech.

12. Základy supramolekulární chemie.

13. Pericyklické reakce: Teorie hraničních orbitalů. MO alkenu a konjugovaných dienů a trienů. Cykloadiční reakce - Diels-Alderova reakce jako příklad termické [4+2] adice. Dieny a dienofily z hlediska hraničních orbitalů. Suprafaciální překryv. Regioselektivita reakce. Stereochemický průběh (cis/trans dienofily a exo/endo isomerie). [2+2] adice - antarafaciální překryv, fotochemická excitace. Reakce dvojné vazby s OsO4 a ozonolýza. Sigmatropní přesmyky - Claisenův přesmyk. Suprafaciální a antarafaciální symetrie. Elektrocyklické reakce - reakce substituovaných konjugovaných dienů a trienů - uzavírání a otevírání šesti- a čtyřčlenných cyklů. Termický a fotochemický průběh cyklizační reakce v závislosti na postavení koncových orbitalů (disrotačního a konrotačního) - vliv na cis/trans isomerii produktu. Cyklopropanační reakce.

14. Přechodné kovy v organické syntéze - formalismus, typy ligandů, „electron counting”. Typy reakcí katalyzovaných přechodnými kovy. Příklady reakcí (katalytické cykly) - hydrogenace (Wilkinson), hydroformylace, karbonylace methanolu (Monsanto proces), polymerace (Ziegler-Natta), hydratace (Wacker). Metathese. Grubbsův katalyzátor, ring-closing metathesis. Coupling reakce - klasický oxidativní homocoupling (Glaser), cross-coupling reakce (Sonogashira, Suzuki, Negishi, Stille), Heckova reakce.

Sylabus -
Poslední úprava: Budka Jan doc. Ing. Ph.D. (21.04.2017)

1. Alkoholy a fenoly - přehled syntéz. Reaktivita na vazbě O-H a C-O. Chránění OH skupiny. Dioly a polyoly. Pinakolový a retropinakolový přesmyk.

2. Ethery a epoxidy - syntéza a reaktivita. Crown-ethery. Thioly a sulfidy - syntéza a chiralita. Sloučeniny obsahující karbonylovou skupinu. Přehled nukleofilních reakcí na karbonylové skupině.

3. Aldehydy a ketony: syntézy, oxidační reakce, nukleofilní adice na karbonylovou skupinu. Karboxylové kyseliny, nitrily - názvosloví, syntéza a reaktivita.

4. Funkční deriváty kyselin - Názvosloví. Nukleofilní acylová substituce. Syntézy a vzájemné transformace funkčních derivátů karboxylových kyselin. Polykondenzace a polyadice. Calixareny.

5. Tautomerie karbonylových sloučenin. Enolizace. Reakce enolátů - využití v syntéze (retrosyntetický přístup). Aldolizace a aldolová kondenzace.

6. Claisenova kondenzace. Michaelova adice. Robinsonova annelace. Canizzarova reakce, acyloinová kondenzace. Deriváty kyseliny uhličité.

7. Heterokumuleny. Využití DCC. Aminy - doplnění a shrnutí, chiralita a basicita. Aminokyseliny - Streckerova a Galatova syntéza. Enantioselektivní syntézy - př. Knowles, definice ee.

8. Acidobasické vlastnosti aminokyselin. Peptidy. Bílkoviny a další biomolekuly.

9. Sacharidy - klasifikace a struktura. Reaktivita sacharidů. Chránící a aktivující skupiny. Cyklodextriny.

10. Heterocykly. Aromatické heterocykly - pětičlenné (furan, pyrrol, thiofen) + pyridin.

11. Kondenzační reakce pyrrolu - calixpyrroly, porfyrinový kruh. Nukleosidy, nukleotidy, nukleové kyseliny.

12. Základy supramolekulární chemie.

13. Pericyklické reakce: Teorie hraničních orbitalů. Cykloadiční reakce. Sigmatropní přesmyky. Elektrocyklické reakce. Cyklopropanační reakce.

14. Přechodné kovy v organické syntéze - formalismus, typy ligandů, "electron counting". Typy reakcí katalyzovaných přechodnými kovy. Příklady reakcí.

Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Budka Jan doc. Ing. Ph.D. (06.08.2013)

Organická chemie A

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast na přednáškách 1,5 42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1,5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 2 56
Účast na seminářích 1 28
6 / 7 168 / 196
Hodnocení studenta
Forma Váha
Zkouškový test 20
Ústní zkouška 80

 
VŠCHT Praha