WWW.PROGRAMMA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Учебные и рабочие программы
 


«Рабочая программа дисциплины «Металлокомплексный катализ» ДИСЦИПЛИНА «Металлокомплексный катализ» Специальность: Цикл дисциплин (по учебному плану): Курс: Трудомкость: 2 зачетных ...»

Рабочая программа дисциплины

«Металлокомплексный катализ»

ДИСЦИПЛИНА «Металлокомплексный катализ»

Специальность:

Цикл дисциплин (по учебному плану):

Курс:

Трудомкость: 2 зачетных единицы

Трудомкость: 72 часа

Количество аудиторных часов на дисциплину: 60 часов

В том числе:

Лекции: 8 часов

Практические и семинарские занятия: 52 часа



Количество часов на самостоятельную работу: 12 часов Рабочая программа дисциплины «Металлокомплексный катализ» составлена на основании федеральных государственных требований к структуре основной профессиональной образовательной программы Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение дисциплины (компетенции), относящиеся к данной программе:

Выпускник аспирантуры по специальности 02.00.04 «Физическая химия» должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК), такими как:

способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

Завершивший изучение дисциплины должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями ПК), такими как:

способность использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин ООП (ПК-1);

способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

готовность оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-5).

Компетенции по видам деятельности:

научно-исследовательская деятельность:

способность предлагать пути решения, выбирать методику и средства проведения научных исследований в области химии;

способность применять методики разработки математических и физических моделей исследуемых процессов, явлений и объектов в области органической химии;

способность планировать и проводить эксперименты в области химии, обрабатывать и анализировать их результаты;

готовность к работе на современном научном оборудовании для физико-химических исследований органических и элементоорганических соединений;

способность подготавливать публикации, научно-технические отчеты, обзоры по результатам выполненных исследований в области химии.

Цели изучения дисциплины:

Задачи дисциплины:

Изучение следующих базовых аспектов металлокомплексного катализа:

значение комплексов металлов в физической и органической химии;

уникальные особенности химических превращений, достигаемые с помощью катализа комплексами металлов;

фундаментальные аспекты металлокомплексного катализа(координация органических молекул, окислительное присоединение и восстановительное элиминирование, образование новых связей углерод-углерод, углерод-гетероатом и углерод-элемент и т.д.);

синтетическое применение металлокомплексного катализа (реакции циклизации, окисление и восстановление, реакции изомеризации, метатезис кратных связей, реакции сочетания, гетерофункционализация органических молекул и др.);

механизмы каталитических процессов, строение и реакционная способность металлоорганических интермедиатов;

Принципы отбора содержания и организации учебного материала:

Настоящая программа составлена на основе

Содержание дисциплины:

Лекция № 1.

Применение металлокомплексного катализа в современной органической химии.

Современное состояние и перспективы металлокомплексного катализа (вводная информация). Классификация реакций: стехиометрические и каталитические. Уникальные особенности металлокомплексного катализа: осуществление “запрещенных” реакций, увеличение стереоселективности, изменение направления реакции.

Лекция № 2.

Элементарные стадии каталитических циклов на основе комплексов переходных металлов.

Реакции внедрения; процессы переметаллирования; координация лигандов; окислительное присоединение; восстановительное элиминирование.





Лекция № 3.

Механизмы каталитических реакций.

Проблемы в изучении механизмов каталитических реакций. Регистрация и установление структуры реакционноспособных металлоорганических интермедиатов. Квантовохимический расчет структуры, энергетических и спектральных характеристик интермедиатов каталитических реакций. Построение полных поверхностей потенциальной энергии каталитических циклов.

Лекция № 4.Металлокомплексы как нуклеофильные и электрофильные реагенты.

Стехиометрические реакции нуклеофильного замещения и присоединения к катионным и нейтральным комплексам металлов. Контроль стерео- и региоселективности химических превращений. Каталитические циклы нуклеофильного присоединения и замещения. Синтез гетероциклических соединений.

Лекция № 5.

Активация связей в металлокомплексном катализе.

Проблема активации связей, исторический аспект, современное состояние. Активация С-Н связи, механизмы реакций. Активация кратных связей.

Лекция № 6.

Реакции изомеризации.

Изомеризация алкинов, алкенов и диенов. Процессы изомеризации аллильных производных.

Перегруппировки циклических соединений.

Лекция № 7.

Реакции окисления и восстановления.

Реакции гидрирования и дегидрирования. Гидроборирование и гибросилилирование.

Восстановление гидридами металлов. Окисление спиртов. Синтез эпоксидов. Окисление углеводородов.

Лекция № 8, №9.

Реакции сочетания.

Реакции Suzuki, Sonogashira, Negishi, Kumada, Stille, Heck. Кросс-сочетание аминов, аминирование и циклизация. Синтез гетероциклических соединений. Механизмы реакций.

Практические аспекты.

Лекция № 10.

Процессы каталитического присоединения к кратным связям.

Реакции активации соединений со связями элемент-водород и элемент-элемент с последующим присоединением к кратным углерод-углеродным связям.

Гетерофункционализация алкинов, алкенов и диенов. Стерео- и региоселективнй синтез непредельных соединений.

Лекция № 11.

Карбонилирование.

Координация и внедрение СО. Образование новых связей углерод-углерод и углеродгетероатом. Карбонилировнаие, гидроформилирование и циклизация. Родственные процессы: внедрение СО2 и CS2.

Лекция № 12.

Реакция метатезиса.

Метатезис двойных и тройных углерод-углеродных связей. Краткий исторический обзор и современное состояние. Катализатор Граббса. Метатезис ациклических соединений.

Метатезис с размыканием и замыканием цикла.

Лекция № 13, 14.

Комплексы палладия в современном органическом синтезе.

Реакционная способность комплексов Pd(0), Pd(II), Pd(IV). Реакции с участием алкинов, алкенов и диенов. Синтезы на основе аллильных систем и пропаргильных производных.

Циклизация. Реакции с участием ароматических соединений.

Лекция № 15.

Металлокомплексный катализ и экологически безопасные методы синтеза.

Основные принципы “зеленой химии”. Атом-экономичные реакции. Реакции без растворителей. Синтез под действием микроволнового излучения. Применение ультразвука.

Реакции в среде ионных жидкостей.

Технологии освоения программы:

Освоение программы предусматривает аудиторные занятия, включающие интерактивные формы освоения учебного материала и самостоятельную работу, связанную с применением спектральных методов для решения проблем диссертационного исследования.

Организация самостоятельной работы: Анализ литературных данных, составление подборки статей из научных журналов по применению различных спектральных методов для идентификации элементоорганических соединений.

Типовые задания для самостоятельной работы: Подготовка обзора литературы по применению методов масс-, ИК, УФ и ЯМР- спектроскопии для идентификации и исследования строения элементоорганических соединений.

Аттестация:

а) Текущая аттестация - сдача индивидуального коллоквиума по дисциплине

б) Итоговая аттестация – включена в экзамен по специальности Материалы по контролю знаний по курсу "Металлокомплексный катализ" Основные сферы приложения металлокомплексного катализа в органической химии.

-Связь металл-углерод. Общие закономерности, зависимость от металла и гибридизации атома углерода. Сравнение М-С и С-С связей.

Координация алкенов и алкинов. Относительная устойчивость -комплексов.

Стерический и электронный эффект заместителей в алкене. Зависимость от металла.

Влияние металла на лиганд. Влияние лиганда на лиганд, транс- и цис- эффекты.

Методы установления структуры комплексов переходных металлов.

Элементарные стадии каталитических реакций на основе комплексов переходных металлов. Координация лигандов. Окислительное присоединение. Восстановительное элиминирование. Реакции внедрения. Процессы переметаллирования. -Гидридное элиминирование. Внешняя нуклеофильная атака.

Комплексы металлов в качестве нуклеофильных и электрофильных реагентов. Примеры реакций. Применение в органическом синтезе.

Комплексы металлов как защитные и стабилизирующие группы.

Область применения реакций изомеризации. Механизм реакций изомеризации.

Реакции окисления и восстановления. Вакер-процесс и др. реакции. Дегидрирование и межмолекулярный перенос водорода. Механизм реакции гидрирования на катализаторе Уилкинсона. Гидрирование алкенов, диенов и полиенов. Гидросилилирование. Реакции эпоксидирования. Деоксигенирование. Дегалогенирование.

Общие представления о реакциях сочетания. Область применения реакций сочетания.

Механизм реакции кросс-сочетания. Реакции Stille (с участием галогенидов и трифлатов), Suzuki, Sonogashira, Negishi, Kumada-Corriu, Hiyama.

Понятие гетерофункционализации. Общие сведения о присоединении молекул со связями элемент-элемент (E-E) и элемент-водород (E-H) к алинам и алкенам. Механизмы реакций.

Факторы, определяющие стерео- и региоселективность. Зависимость от металла и элемента.

Дисилилирование, диборирование и дистаннилирование непредельных соединений.

Присоединение дисульфидов и диселенидов. Присоединение несимметричных молекул (Е-Е’). Гидроборирование алкинов, алкенов и диенов. Гидросилилирование, гидростаннилирование и гидротиолирование.

Общие представления о реакции карбонилирования. Механизм гидроформилирования алкенов. Карбонилирование галогенпроизводных, трифлатов, алкенов, алкинов и диенов.

Альтернативные источники СО. Карбонилирование и циклизация. Реакции кросссочетания в присутствии СО. Декарбонилирование.

Общие сведения о реакции метатезиса. Катализаторы Шрока и Граббса (I и II поколение).

Получение катализаторов Граббса. Механизм реакции: образование активной формы катализатора и каталитически цикл. Кросс-метатезис. Реакции метатезиса с образованием цикла. Тандемные реакции. Метатезис с расширением и размыканием цикла.

Реакция Хека. Механизм активации палладиевых комплексов (4 способа).

Каталитический цикл.

Понятия TON и TOF. Приемлемые величины TON и TOF для органического синтеза.

Соотношение TON и TOF с временем реакции и выходом.

Основные принципы “зеленой химии”. Реакция Сузуки с точки зрения “зеленой химии”.

Оптимизация синтетической процедуры в соответствии с требованиями “зеленой химии.

Рекомендуемая литература:

1. Дж.Коллмен, Л.Хигедас, Дж.Нортон, Р.Финке, Металлоорганическая химия переходных металлов, М.: Мир, 1989, т.2.

2. J.Tsuji, Palladium Reagents and Catalysts, John Wiley & Sons, 1995, Chichester, England.

3. Г.Хенрици-Оливэ, С.Оливэ, Координация и катализ, М.: Мир, 1980.

4. S.G.Davies, Organotransition Metal Chemistry. Application to Organic Synthesis, Pergamon Press, Oxford, 1982.

5. M.B.Smith, J.March, Marchs advanced organic chemistry, John Wiley & Sons, 2001, Fifth edition.

6. N.Clayden, N.Greeves, S.Warren, P.Wothers, Organic chemistry, Oxford University Press, 2001.

7. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions, Diederich, F.; Stang, P.J. (Eds.), Wiley-VCH, Weinheim, 1998.

8. "Handbook of Organopalladium Chemistry for Organic Chemistry", E.Negishi (Ed.), v.1, 2, John Wiley & Sons Inc., New York, 2002.

9. Catalytic Heterofunctionalization, A. Togni, H. Grutzmacher (Eds), Wiley-VCH, Weinheim, 2001.

10. K.J.Ivin, J.C.Mol,Olefin Metathesis and Metathesis Polymerization, Academic Press, San Diego, 1997.

11. Anastas P.T., Warner J.C., "Green Chemistry: Theory and Practice," Oxford University Press, New York, 1998, p.30.

12. W.Koch, M.C.Holthausen, A Chemists Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH, Weinheim, 2001.

Автор курса:

Член-корр. РАН, д.х.н. Анаников В.П.



Похожие работы:

«Рабочая программа по химии на 2014-2015 учебный год Класс : 8 класс Учитель: Бубенцова Наталья Юрьевна, учитель химии 68 часjd (2 ч. в неделю) Учебник: «Химия» О.С.Габриелян и др. Плановых контрольных работ 6 Практических работ 5 Пояснительная записка Рабочая программа по химии в 8 классе составлена на основе авторской программы «Химия. 8» О.С.Габриеляна, издательство «Дрофа» 2008г; тематического планирования учебного материала по органической химии (2 часа в неделю, общее число часов по курсу...»

«Администрация МО Заиграевский район Управление образования администрации МО Заиграевский район МБОУ Онохойская средняя общеобразовательная школа №2 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА для учащихся 11 класса химии учителя географии и химии I квалификационной категории Кунгуровой Ирины Анатольевны 2014-2015 учебный год Пояснительная записка Рабочая программа разработана на основании следующих нормативных правовых документов: S федеральный компонент государственного образовательного стандарта, утвержденный Приказом...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» Утверждаю: Ректор _ В.А. Шарнин «» 201 г. Номер внутривузовской регистрации _ Основная образовательная программа высшего профессионального образования 18.03.01 Химическая технология Направление подготовки Технология материалов и изделий электроники и Профиль подготовки...»

«Специализированное структурное образовательное подразделение Генерального консульства РФ в Бонне, ФРГ средняя общеобразовательная школа с углублённым изучением иностранного языка «Согласовано» «Согласовано» Утверждаю Руководитель МО Заместитель Директор школы _И.И. Ивашва руководителя по УВР Т.С. Петрова Протокол № 1 от М.Ю. Медведев Приказ №16а 30 августа 2014 года 30 августа 2014 года 31 августа 2014 года РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Химия 9 класс Учитель биологии и химии: Бычкова М.Н. 2014 – 2015...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Ушаковская СОШ Гагинского района Нижегородской области. Рассмотрено Согласовано Утверждено на заседании МО учителей предметов Заместитель директора Директор МБОУ Ушаковской СОШ естественно-математического цикла МБОУ Ушаковской СОШ //’ /Е.В.Куликова/. МБОУ Ушаковской СОШ /и. В.Юдина/. J C f ^ /1 Л) Протокол № 1 от 3 О О Я 2 0 14 г, Рабочая учебная программа по предмету «Химия» для 8 класса на 2014 —2015 учебный год. Ступень общего...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ ДОНЕЦКИЙ ИНСТИТУТ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОГРАММЫ СРЕДНЕГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ХИМИЯ 10-11 классы Программа для общеобразовательных организаций Донецк Рекомендовано Утверждено на заседании научно-методическогосовета Министерством образования и науки Донецкого ИППО Донецкой Народной Республики (протокол № 4 от 08.06.2015г.) (приказ № 408 от 18.08.2015г.) Составители: Старовойтова И.Ю., учитель химии Донецкого...»

«ПРОГРАММА по предмету «Химии» основное общее образование (8-9 классы, 140ч.) г. Когалым 1. Пояснительная записка Программа предмета «Химии» для 8-9 классов общеобразовательных учреждений составлена на основе Фундаментального ядра содержания общего образования, требований к результатам основного общего образования, представленных в федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования (приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17.12.2010 № 1897...»



 
2016 www.programma.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Учебные, рабочие программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.