ПРИКЛАДНЫЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

к.х.н., доцент А.В.Мануйлов

Спецкурс объемом 36 часов читался студентам V курса Факультета естественных наук НГУ специализации "органическая химия" с 1993 по 2006 г.

Аннотация курса.

Курс знакомит с проблемами практического использования достижений органической химии, а также с работами промышленных фирм по созданию новых химических продуктов. Аналогичные курсы (но в большем объеме) читаются в западных университетах под названием "Industrial Products". Общий их принцип заключается в том, что курс строится "не с точки зрения химии, а с точки зрения практической пользы" (цитируются Дж.Теддер, А.Нехватал и А.Джуб - авторы одного из известных курсов такого рода). В России элементы подобного курса имеются в образовательной программе МИТХТ им. Ломоносова. В целом в классических университетах России данная дисциплина пока встречается редко. Актуальность подобного курса для подготовки в рамках специализации "органическая химия" заключается в том, что специалист на базе прослушанных им фундаментальных химических дисциплин знакомится с практическими приложениями полученных знаний в различных областях деятельности. В качестве дополнения в курсе рассматривается прикладное значение некоторых фундаментальных химических проблем: проблемы происхождения углеводородных ископаемых, многообразия органических соединений.

Тематический план курса (распределение часов).

 

Наименование разделов и тем

К о л и ч е с т в о ч а с о в

Лекции

Семинары

Лаборатор-

ные работы

Самостоятель-ная работа

Всего

часов

Введение. Современные направления прикладного использования достижений органической химии.

4

нет

нет

1

4 + 1

Химия цветных фотопроцессов.

3

нет

нет

0

3

Фармацевтическая химия: средства для лечения неинфекционных заболеваний.

6

нет

нет

1

6 + 1

Фармацевтическая химия: средства для лечения инфекционных заболеваний.

6

нет

нет

2

6 + 2

Химические аспекты токсикологии.

6

нет

нет

2

6 + 2

Конверсионная химия.

2

нет

нет

0

2

Репелленты и пестициды. Хлорсодержащие пестициды и связанные с ними экологические проблемы.

5

нет

нет

2

5 + 2

Прикладное значение некото-рых фундаментальных хими-ческих проблем.

4

нет

нет

4

4 + 4

Итого по курсу:

36

   

12

36 + 12

Программа курса.

1. Введение. Современные направления прикладного использования достижений органической химии. Примеры эффективного использования фундаментальных разработок в прикладных целях.

2. Химия современных цветных фотопроцессов. Механизмы передачи цвета, красители. Диффузионный проявляющий процесс. Устройство фотобумаги Polaroid. Другие проявляющие процессы. Представления о технологиях Kodak.

3. Фармацевтическая химия. Связь между структурой и активностью лекарственного средства. Некоторые приемы, используемые в синтезе потенциальных лекарств. Средства для лечения неинфекционных заболеваний. Салицилаты, их современные синтетические аналоги, другие антипиретики и анальгетики. Анестетики для местной и общей анестезии. Снотворные и седативные средства. Транквилизаторы. Антидепрессанты. Представления о механизме действия седативных средств и антидепрессантов. Синтетические заменители крови.

4. Средства для лечения инфекционных заболеваний. Синтез хинина Вудвордом и Дерингом. Современные противомалярийные препараты. Антибиотики 1-4 поколений. Цефалоспорины. Фторхинилоновые антибиотики и их синтез. Противовирусные средства. Противораковые препараты: антиметаболиты, алкилирующие агенты, белки-убийцы опухолевых клеток, стероиды. Стероиды как регуляторы процессов, протекающих в организме. Стероидные гормоны. Синтез стероидов: метод Торгова и его развитие на примере синтеза эстрона из анизола.

5. Химические аспекты токсикологии. Некоторые яды растительного и животного происхождения небелковой природы: никотин, атропин, курурин, бруцин, стрихнин, папаверин, тетродотоксин, палитоксин. Их использование в качестве лекарств. Методы выделения, исследования структуры и синтеза биологически активных веществ. Синтетические яды. Фосфорорганические соединения в химии пестицидов и в военной химии. Механизм токсического действия ФОС. Противоядия, механизм их действия. Атропин как яд и как противоядие. Яды, воздействующие на обмен катехоламинов (сероуглерод, гидразин), тиоловые яды (ионы тяжелых металлов). Раздражающие вещества (CN, CS, CR и другие). Способы дезактивации ядов.

6. Конверсионная химия и связанные с ней экологические аспекты. Проблема утилизации ракетных топлив и отравляющих веществ.

7. Репелленты. Рецептуры эффективных смесей. Композиции репеллентов и инсектицидов. Репелленты против животных, рыб и птиц. Пестициды. Производство хлорсодержащих пестицидов и связанные с этим экологические проблемы. Диоксины: опасности мнимые и реальные. Анализ некоторых промышленных аварий. Химические процессы, лежащие в основе устранении последствий загрязнения окружающей среды хлорорганическими соединениями. Вещества для сельского хозяйства. Классификация пестицидов. Феромоны: установление строения и синтез.

8. Сырье для химических продуктов. Прикладное значение фундаментальной проблемы происхождения углей и нефтей. Причины многообразия соединений углерода. Обобщенные формулы угля. Анализ современного состояния теории происхождения углеводородных ископаемых. Сведения о молекулярной палеонтологии. Связь с проблемами происхождения жизни. Опыты М.Кальвина, С.Миллера и С.Фокса по моделированию химической добиологической эволюции. Взгляды Вернадского и Лавлока на геологическую роль биосферы. Биосфера в глобальной экосистеме. Об антропном принципе в физике и химии.

ЛИТЕРАТУРА

Список основной литературы:

1. Евстигнеева Р.П. Тонкий органический синтез, М.: Химия, 1991.

2. Солдатенков А.Т., Колядина Н.М., Шендрик И.В. Основы органической химии лекарственных веществ, М.: Химия, 2001.

3. Теддер Дж., Нехватал А., Джуб А. Промышленная органическая химия, М: Мир, 1977.

4. Ногради М.. Стереоселективный синтез, М.: Мир, 1989.

5. Г.И.Оксенгендлер. Яды и противоядия - Л: Наука, 1982.

6. Lavelock J.E. Gaia, Oxford University Press, 1979. (есть в экологической б-ке НИОХ)

7. Кальвин М. Химическая эволюция, М.: Мир, 1971.

Дополнительная литература:

Журналы (текущие выпуски): Chemosphere, Reports of NATO Committee on the Challenges of Modern Society, Aldrichimica Acta, New Scientist, Chem. & Eng. News, Industrial & Eng. Chemistry, Chemical Technology, Farm Chemicals, Farmacia, Journal of Medicinial Chemistry.

Интернет-ресурсы:
http://www.chem.isu.ru/leos/medic1.html (медицинская химия).


_______________________