Пакет курсов по олимпиадной химии 10-11 класс

Органическая химия: Сентябрь: Строение атома и молекул – I Строение атома, описание атомных орбиталей и их визуализация. Образование ковалентных и ионных связей, характеристики связи Строение атома и молекул – II. Гибридизация и классы соединений МВС и основы ММО, нестандартные связи и невалентные взаимодействия. Описание гибридизации, идеи об изоэлектронности, описание геометрического строения молекул. Основные классы органических соединений и изображение формул Семинар по занятиям 1 и 2 Теория резонанса. Электронные эффекты в органической химии Определение сопряженных систем, построение канонических структур и резонансных гибридов. Индуктивный и мезомерный эффекты. Правила Хюккеля в ароматических соединениях Кислоты и основания в органической химии. Введение в кинетику, нуклеофилы и электрофилы Понятие о силе кислот и оснований. Кислые протоны в органических соединениях, сильные основания, используемые в органике. Базовые понятия кинетики, примеры нуклеофилов и электрофилов. Контроль в реакциях и растворители Семинар по занятиям 4 и 5 Номенклатура и стереохимия Заместительная, радикало функциональная и тривиальная номенклатуры. Изомерия углеродного скелета и положения. Хиральные центры, хиральность, понятие об энантиомере и диастереомере. Конформации и конфигурации Алканы и циклоалканы Строение, получение и свойства алканов и циклоалканов. Радикальные реакции и их кинетика. Особенности химии циклопропана Семинар по занятиям 7 и 8 Алкены и алкины Строение, получение и свойства алкенов и алкинов. Реакции электрофильного присоединения к кратной связи, окисления/восстановления кратной связи, реакции, затрагивающие аллильное положение. Полимеризация и олигомеризация Диены. Механизмы нуклеофильного замещения – I Различные типы диенов, их получение и свойства. Реакция Дильса-Альдера. Описание механизмов нуклеофильного замещения и их различий, дифференциация двух механизмов Cеминар по занятиям 10 и 11 Октябрь: Механизмы нуклеофильного замещения – II. Их применение в химии спиртов, галогеналканов, аминов, простых эфиров Практическое применение механизмов нуклеофильного замещения. Превращение спиртов в галогеналканы, сульфонаты. Химия аминов, тиолов, простых эфиров и эпоксидов. Реакция Мицунобу Механизмы элиминирования, дифференциация механизмов нуклеофильного замещения и элиминирования Механизмы E1, E2 и E1cB, их различие и применение. Дифференциация от механизмов нуклеофильного замещения. Правила Зайцева и Гофмана Семинар по занятиям 13 и 14 Механизмы электрофильного присоединения – I. AdE2, AdE3, образование «ониевых» ионов Использование механизмов электрофильного присоединения в химии алкенов и алкинов. Получение галогеналканов, спиртов. Присоединение галогенов к двойной связи в различных растворителях. Использование солей ртути и реакция Кучерова Механизмы электрофильного присоединения – II. Правила Болдуина, синхронное присоединение Иодлактонизация и правила Болдуина для описания подобных реакций. Гидроборирование окисление и реагенты для проведения реакций. Применение алюминийорганических соединений Семинар по занятиям 16 и 17 Окисление – I. Окислительные уровни, жесткое окисление, окисления алкенов, диолов, спиртов Понятие об окислительных уровнях. Окисление алкенов до диолов, эпоксидов и карбоновых кислот. Озонолиз. Окисление диолов до альдегидов и карбоновых кислот Окисление – II. Окисление спиртов, карбонильных соединений, дополнительные окисления Окисление спиртов различными реагентами до альдегидов/кетонов и карбоновых кислот. Окисление галогеналканов до альдегидов, альдегидов до кислот. Окисление кетонов, окисление по Райли Семинар по занятиям 19 и 20 Механизм нуклеофильного присоединения – I. Типы катализа, реакции с различными нуклеофилами Кислотный и основный катализ в механизме нуклеофильного присоединения. Образование и расщепление ацеталей и полуацеталей. Образование тиоацеталей, бисульфитных производных, иминов, енаминов и гидразонов. Синтез гем диолов Механизм нуклеофильного присоединения – II. Создание металлоорганических производных Способы синтеза литийорганических соединений и реактивов Гриньяра, их свойства. Реагенты на основе остальных щелочных металлов и переметаллирование. Медьорганические производные Семинар по занятиям 22 и 23 Ноябрь: Механизм присоединения отщепления, производные карбоновых кислот Понятие о механизме и тетраэдрическом интермедиате. Синтез и свойства карбоновых кислот, хлорангидридов, ангидридов, сложных эфиров, амидов и нитрилов. Присоединение металлоорганики к сложным эфирам и способы синтеза кетонов из производных карбоновых кислот. Ортоэфиры Восстановление Гидрирование кратных связей. Использование комплексных гидридов в органическом синтезе. Восстановление альдегидов, кетонов и производных карбоновых кислот. Восстановление кетонов до алканов Семинар по занятиям 25 и 26 Механизм нуклеофильного присоединения – III. Создание C=C связей Илиды фосфора и реакция Виттига. Реакции Хорнера Уодсворда Эммонса и Сейферта Гилберта, их вариации. Реакции олефинирования по Джулиа и Петерсону Енолы и еноляты, их реакции Кето енольная таутомерия, образование енолов и енолятов. Бромирование карбонильных соединений и карбоновых кислот. Различные синтетические эквиваленты енолов, их реакционная способность. Термодинамические и кинетические еноляты Семинар по занятиям 28 и 29 Синтезы с использованием диэтилмалоната (DEM) и ацетоуксусного эфира (EAA). Реакция Михаэля Кислые протоны в DEM и EAA, вариации их испоьзования. Расщепление полученных производных. Реакция Крапчо. Реакции с электрофильными алкенами, общие закономерности реакции Михаэля и проведение реакций с металлоорганикой. Изменение направления некоторых реакций в случае акцепторов Михаэля Конденсации Альдольная реакция и альдольно кротоновая конденсация (АКК). Вариации АКК, направленная АКК. Реакции Мукаямы и Анри. Конденсации Кляйзена и Торпа Циглера. Конденсации Кнёвенагеля и Дарзана, аннелирование по Робинсону Семинар по занятиям 31 и 32 Ароматические соединения – I. Механизм электрофильного ароматического замещения Номенклатура ароматических соединений, механизм электрофильного замещения. Ориентация в зависимости от заместителей, реакции нитрования, сульфирования и галогенирования. Образование углерод углеродной связи с бензольным кольцом Ароматические соединения – II. Окислительно восстановительные реакции и химия солей диазония Окисление/восстановление ароматического кольца и окисление боковых групп. Получение солей диазония, спектр их реакций. Азосочетание и азокрасители Семинар по занятиям 34 и 35 Декабрь: Ароматические соединения – III. Механизм нуклеофильного ароматического замещения и ариновый механизм Условия для механизма нуклеофильного ароматического замещения, реакции генерации дегидробензола и его реакционная способность. Орто литиирование Ароматические соединения – IV. Фенолы, хиноны и дополнительные реакции Синтез фенолов и их особые реакции. Окисление фенолов в хиноны и применение хинонов. Реакция Ульмана и радикальное галогенирование Семинар по занятиям 37 и 38 Карбоновые кислоты Обзор на синтез карбоновых кислот. Реакция Арндта Эйстерта. Свойства кислот, декарбоксилирование различными способами. Перегруппировки Гофмана, Курциуса и Шмидта. Синтез кетенов и их реакции Азотсодержащие органические соединения – I. Амины Обзор на синтез аминов. Алкилирование аминов, реакции с азотистой кислотой, галогенирование и окисление Семинар по занятиям 40 и 41 Азотсодержащие органические соединения – II. Нитросоединения и диазосоединения Обзор на азотсодержащие органические соединения, синтез алифатических и ароматических нитросоединений. Реакция Нефа. Получение оксимов. Синтез диазометана и диазокетонов, реакции диазометана Перегруппировки и фрагментации Карбокатионные перегруппировки, перегруппировки с расширением и сужением циклов. Секстетные перегруппировки, сигматропные перегруппировки. Фрагментации по Гробу и Эшенмозеру Танабе Семинар по занятиям 43 и 44 Защитные группы Описание понятия защитных групп, принцип ортогональной стабильности. Защитные группы для спиртов, карбонильных соединений, карбоновых кислот, аминов и терминальных алкинов Umpolung Понятие об Umpolung. Бензоиновая конденсация, синтез Кори-Зибаха, реакция Нефа. Реакция Штеттера, NHC Семинар по занятиям 46 и 47 Январь: ЯМР спектроскопия – I Анализ спектров ПМР. Химический сдвиг, его значения для функциональных групп. Спин спиновое взаимодействие. Расшифровка спектров ЯМР спектроскопия – II. ИК спектроскопия и масс спектрометрия Анализ спектров 13C ЯМР, химические сдвиги групп. Основы ИК спектроскопии и таблица частот колебаний функциональных групп. Вид масс спектра и различные виды ионизации Семинар по занятиям 49 и 50 Элементоорганические реагенты – I Синтез и свойства борорганических соединений. Нуклеофильное замещение и стабилизация карбокатионов в кремнийорганике. Реакция Хосоми Сакураи, окисление по Тамао Флемингу. Синтез оловоорганики Элементоорганические реагенты – II Синтез фосфинов и фосфонатов, их реакции. Виды сераорганических соединений, их синтез и реакции: тиолы, сульфиды, ацетали, дисульфиды, трисульфиды, тетрасульфиды, соли сульфония, сульфоксиды, сульфоны, тиокетоны, тиокарбоновые кислоты и сульфоновые кислоты Семинар по занятиям 52 и 53 Металлоорганический катализ – I Правило Сиджвика, характеристики лигандов. Типичный каталитический цикл. TON и TOF в катализе. Использование палладия в катализе. Различные кросс сочетания Металлоорганический катализ – II. Метатезис Аллилирование по Цудзи Тросту. Вакер процесс. Метатезис с использованием рутениевых катализаторов. Ениновый и алкиновый метатезис. Кобальт, родий, никель и золото в катализе Семинар по занятиям 55 и 56 Реагенты на основе переходных металлов Реактивы Теббе и Петасиса, реакция Кулинковича. Реагент Шварца. Виды медьорганических соединений и их реакции. Реакция Симмонса Смита. Применение хрома в органической химии Перициклические реакции – I. Правила протекания и реакция Дильса-Альдера Описание орбиталей сопряженных систем, взаимодействие граничных орбиталей. Правила Вудворда-Хоффмана. Термические и фотохимические реакции. Подробный разбор региохимии и стереохимии реакции Дильса-Альдера Семинар по занятиям 58 и 59 Февраль: Перициклические реакции – II. Циклоприсоединения Различные вариации [2+2] циклоприсоединений. Циклоприсоединение по Хьюсгену и синтез диполей. Клик реакции: CuAAC, SPAAC. Хелетропные реакции Перициклические реакции – III. Сигматропные перегруппировки, электроциклические реакции, реакции с переносом групп Гидридные сдвиги и различные [3,3] сигматропные перегруппировки. Орбитальное описание электроциклических реакций. Контротаторное и дисротаторное вращения. Реакция Назарова. Еновая реакция Альдера, реакция Чугаева Семинар по занятиям 61 и 62 Радикальные реакции – I Понятие о радикалах, элементарные стадии радикальных реакций. Стабильность радикалов. Радикальное сдваивание в органических реакциях. Ацилоиновая конденсация Радикальные реакции – II. Карбены Использование гидридов олова в радикальных реакциях. Реакции Бартона и Бартона МакКомби. Взаимодействие радикалов и алкенов. Внутримолекулярные реакции. Синглетные и триплетные карбены, их реакции. Синтез карбенов Семинар по занятиям 64 и 65 Пятичленные гетероциклы – I Ароматичность и реакционная способность тиофена, пиррола и фурана. Реакции Дильса-Альдера с гетероциклами. Синтез гетероциклов. Порфирины Пятичленные гетероциклы – II. Шестичленные гетероциклы Химия индолов. Реакции и синтез пиридина, хинолина и изохинолина Семинар по занятиям 67 и 68 Полимеры и энантиоселективный синтез Понятие о полимере и олигомере. Различные типы полимеризации алкенов. Поликонденсация. Популярные полимеры и синтез мономеров. Выделение энантиомеров. Модель Циммермана Тракслера. Хиральные вспомогательные реагенты и катализаторы для проведения энантиоселективных реакций Основы ретросинтетического анализа Основные понятия: целевая молекула, трансформ, ретрон, синтон, синтетический эквивалент. Типы трансформов и синтонов. Мощные реакции. Ретроны и стратегии ретросинтеза Семинар по занятию 71 Углеводы Моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Классификации моносахаридов. Реакции ациклических форм: окисление/восстановление, наращивание/деградация цепи. Циклические формы и их реакции. Гликозиды и дисахариды. Строение полисахаридов Аминокислоты и белки. Азотистые основания и биомолекулы на их основе Классификация аминокислот. Неканонические аминокислоты. Синтез аминокислот и пептидов. Синтез пептидов по Меррифилду. Секвенирование по Сэнгеру и Эдману. Синтез азотистых оснований. Строение нуклеозидов и нуклеотидов Липиды и жиры. Терпены, стероиды и низкомолекулярные биорегуляторы Строение и свойства липидов и жиров. Идеи синтеза жиров. Биосинтез жирных кислот. Мембраны на основе липидов. Классификация, примеры и биосинтез терпенов. Стероидный скелет, нумерация в нем и примеры стероидов. Половые гормоны. Витамины Неорганическая химия: Сентябрь: Строение атома. Периодический закон Строение атома, орбитали, учимся читать таблицу Менделеева: Периодический закон, основные закономерности по группе и периоду радиус атома, электроотрицательность, металлические и неметаллические свойства. Химическая связь Понятие химической связи, классификация связей и кристаллических решеток. Типичные энергии связей. Льюисовские структуры в рамках метода валентных связей, теория резонанса. Метод отталкивания электронных пар Гиллеспи и геометрия молекулярных соединений Семинар по занятиям 1 и 2 Основные понятия общей и неорганической химии Классификация неорганических веществ, кислотность по Аррениусу, Брендстеду, Льюису: примеры в химиии популярных элементов. ОВР и электролиз. Диаграммы Фроста и Латимера для описания окислительно восстановительной активности. Методы расчета – I Понятие моль и его связь с количеством атомов, стехиометрия и расчет по уравнениям реакций, основные газовые законы, необходимые для решения химических задач. Подходы к поиску молярной массы неизвестных соединений Методы расчета – II Расчет по кристаллической решетке. Расчет по данным титрования, виды титрования. Условие электронейтральности, стандартный перебор Водород Полезные факты, встречающиеся в задачах. Получение и применение. Химические свойства в различных степенях окисления. Экзотические соединения. 1 и 2 группы Полезные факты, встречающиеся в задачах. Получение и применение. Химические свойства простых и кислородсодержащих соединений. Цвета пламени. Экзотические соединения. Семинар по занятиям 7 и 8 Бор Полезные факты, встречающиеся в задачах. Получение и применение. Химические свойства простого соединения, гидриды и галогениды. Особенности соединений с кислородом и азотом. 13