SubjectsSubjects(version: 855)
Course, academic year 2019/2020
  
Organic Chemistry B - N110029
Title: Organická chemie B
Guaranteed by: Department of Organic Chemistry (110)
Actual: from 2019
Semester: both
Points: 7
E-Credits: 7
Examination process:
Hours per week, examination: 3/2 C+Ex [hours/week]
Capacity: winter:unknown / unknown (unknown)
summer:unknown / unknown (unknown)
Min. number of students: unlimited
Language: Czech
Teaching methods: full-time
Level:  
Is provided by: B110002
For type:  
Additional information: 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
Note: you can enroll for the course in winter and in summer semester
Guarantor: Budka Jan doc. Ing. Ph.D.
Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D.
Is interchangeable with: B110002
This subject contains the following additional online materials
Annotation -
Last update: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (28.11.2013)
The subject developes Organic Chemistry A. Systematical part is focused mainly on chemistry of oxygenous derivatives in relation to oxidation number. Special attention is paid to chemistry of enolates and similar compounds. Last part is focused on chemistry of nitrogenous derivatives and natural compounds. Extra lectures on heterocyclic compounds, pericyclic reactions, transition metals in organic chemistry and simple supramolecular chemistry are also incorporated.
Aim of the course -
Last update: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (28.11.2013)

Students will be able to:

solve the mechanisms of functional groups transformation

know basic reagents and their using in organic synthesis

use simple retrosynthetical procedures

know the chemistry of basic natural compounds

know the basic principles of supramolecular interactions

Literature -
Last update: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (05.01.2016)

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

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

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

Learning resources -
Last update: 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

Requirements to the exam - Czech
Last update: 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.

Syllabus -
Last update: Budka Jan doc. Ing. Ph.D. (21.04.2017)

1. Alkohols and phenols - a review of synthesis. Reactivity on O-H and C-O bonds. OH group protection. Diols and polyols. (Retro)pinacoline rearrangement.

2. Ethers and epoxides - synthesis and reactivity. Crown-ethers. Thiols and sulfides - synthesis and chirality. Compounds contains carbonyl group. Overview of nucleophilic reactions on carbonyl group.

3. Aldehydes and ketones: synthesis, oxidation, nucleophilic addition to carbonyl group. Carboxylic acids, nitriles - nomenclature, synthesis and reactivity.

4. Functional derivatives of acids. Acyl nucleophilic substitution. Synthesis and mutual transformations of functional derivatives. Polycondensation and polyaddition. Calixarenes.

5. Tautomerism of carbonyl compounds. Enolisation. Enolate reactions - using in synthesis (retrosynthetical perspective). Aldolisation and aldol condensation.

6. Claisen condensation. Michael addition. Robinson annelation. Cannizzaro reaction, acyloin condensation. Carbonic acid derivatives.

7. Heterocumulenes. Using of DCC. Amines - completion and summary, chirality and basicity. Amino acids - Strecker and Galat synthesis. Enantioselective synthesis - f.e. Knowles, definition of ee.

8. Acidobasic behaviour of amino acids. Peptides. Proteins and others biomolecules.

9. Saccharides - clasification and structure. Reactivity of saccharides. Protective and activating groups. Cyclodextrines.

10. Heterocycles. Aromatic heterocycles - five-membered (furan, pyrrole, thiofen) + pyridine.

11. Condensation reactions of pyrrole - calixpyrroles, porphyrin ring. Nucleosides, nucleotides, nucleoic acids.

12. Basic principles of supramolecular chemistry.

13. Pericyclic reactions: Border orbitals theory. Cycloaddition. Sigmatropic rearrangements. Electrocyclic reactions. Cyklopropanation reaction.

14. Transition metals in organic synthesis - phormalism, ligand types, electron counting. Types of reactions catalyzed by transition metals. Samples of reactions.

Registration requirements -
Last update: Budka Jan doc. Ing. Ph.D. (06.08.2013)

Organic Chemistry A

Teaching methods
Activity Credits Hours
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
Coursework assessment
Form Significance
Examination test 20
Oral examination 80

 
VŠCHT Praha