WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ЧАСТЬ III Для студентов биологического факультета Барнаул • 2000 Составители: И.Б. Катраков, канд. хим. наук В.И. Маркин, канд. хим. наук О.А. Панченко П.И. Сиянко, канд. хим. наук, доцент Представленное пособие является рабочей тетрадью, для самостоятельной работы студентов при изучении органической химии по модульно рейтинговой технологии обучения. Предназначено для студентов очного и вечернего отделений по специальности 01.09 "Биология".

Во вторую части пособия вошли три темы: "Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза карбонилсодержащих и азотсодержащих соединений", "Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза карбоновых кислот и их производных, окси- и оксокислот", "Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза альдегидо- и кетоспиртов. Углеводы. Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза аминокислот. Белки. Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза гетероциклических соединений".

Пособие может быть полезно студентам нехимических специальностей вузов, школьникам специализированных классов, а также всем интересующимся органической химией.

Подписано в печать 20.10.2000. Формат 60*80/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. п.л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ Типография Алтайского государственного университета:

656099, Барнаул, ул. Димитрова, 66 3 Студент(ка) Группа Фамилия, имя, отчество Указания к выполнению задания: Предлагаемое Вашему вниманию задание предназначено для самостоятельной работы в свободное от аудиторных занятий время. Задания предполагают индивидуальное и самостоятельное выполнение! Только в этом случае Вас ждет успех при изучении органической химии.

Задание состоит из нескольких разделов. Только первый раздел "Программа" носит информативный характер и определяет тот минимум знаний, которым Вы должны владеть после выполнения данной модульной программы. Все ответы на упражнения в остальных разделах следует вносить в данное задание на свободном, специально предназначенном для этого месте. После ответа на все вопросы данное задание сдается преподавателю, ведущему лабораторные занятия.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА КАРБОНИЛ- И АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРОГРАММА Классификация карбонильных соединений.

Альдегиды и кетоны. Предельные альдегиды и кетоны. Изомерия. Номенклатура. Физические свойства. Связь с другими классами соединений. Строение карбонильной группы.

Методы получения из спиртов, производных карбоновых кислот, алкенов (озонолиз), алкинов (гидроборирование), на основе металлоорганических соединений.

Ацилирование и формилировение аренов. Промышленное получение формальдегида, ацетальдегида (Вакер-процесс) и высших альдегидов (гидроформилирование).

Строение карбонильной группы, ее полярность и поляризуемость. Сравнение свойств двойной углерод-углеродной и углерод-кислородной связей. Общие представления о механизме нуклеофильного присоединения по карбонильной группе альдегидов и кетонов. Кислотный и основной катализ. Присоединение воды, спиртов, меркаптанов, магний органических соединений. Реакции с аммиаком, аминами, гидроксиламином, гидразином и его производными. 1,3-Дитианы и использование их в органическом синтезе.

Получение бисульфитных производных и циангидринов. Бензоиновая конденсация. Взаимодействие альдегидов и кетонов с азотистыми основаниями. Получение аминов и енаминов. Оксимы, гидразоны, фенилгидразоны. Перегруппировка Бекмана.

Реакции с металлоорганическими соединениями. Синтез спиртов, побочные реакции в этом синтезе.

Кето-енольная таутомерия. Енолизация альдегидов и кетонов в реакциях галогенирования, изотопного обмена водорода и рацемизации оптически активных кетонов.

Кислотный и основной катализ этих реакций.

Альдольно-кротоновая конденсация альдегидов и кетонов в кислой и основной среде, механизм реакции. Биохимическое значение реакции конденсации.

Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов, реагенты восстановления, восстановление С=О-группы до СН2-груплы. Окисление альдегидов, реагенты окисления. Аутоокисление альдегидов. Окисление кетонов перкислотами по Байеру–Виллигеру. Диспропорционирование альдегидов по Канниццаро. Реакция углеводородных радикалов альдегидов и кетонов (галогенирование и галоформная реакция).

–Дикетоны. Кето-енольная таутомерия 1,3-дикетонов. Влияние структурных факторов и природы растворителя на положение кето-енольного равновесия и зависимость его от соотношения С-Н- и O-H-кислотности кетона и енола. Двойственная реакционная способность енолят-ионов в реакциях их алкилирования. Влияние природы катиона, среды и алкилирующего агента на направление (С– или О–) алкилирования. Ацилирование енолят-иона. Алкилирование и ацилирование енаминов. Интерпретация в рамках принципа ЖКО.

Органические соединения азота. Классификация.

Нитросоединения. Номенклатура. Физические свойства. Реакция восстановления (Зинин) и ее значение в ароматическом ряду. Промежуточные продукты восстановления. Синтетическое значение.

Амины. Номенклатура. Физические свойства. Классификация аминов. Методы получения: алкилирование аммиака и аминов (Гофман), фталимида калия (Габриэль), восстановление азотсодержащих производных карбонильных соединений и карбоновых кислот, нитросоединений.

Амины как основания. Сравнение основных свойств алифатических и ароматических аминов. Влияние на основность аминов заместителей в ароматическом ядре.



Четвертичные аммониевые основания и их соли.

Сульфамидные препараты. Взаимодействие первичных, вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов с азотистой кислотой. Окисление и галогенирование аминов. Реакции электрофильного замещения в бензольном ядре ароматических аминов. Ацилирование аминов. Защита аминогруппы.

Ароматические диазосоединения. Номенклатура. Физические свойства. Образование, строение, свойства. Диазониевый катион, причины его особой устойчивости и электрофильный характер. Азосочетание как реакции электрофильного замещения.

Реакции диазосоединений без выделения азота: восстановление до арилгидризинов, азосочетание. Азо- и диазосоставляющие условия сочетания с аминами и фонолами.

Азокрасители – представители класса органических красителей. Цвет и строение органических соединений.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ Дайте определения следующим понятиям и терминам:

Азосочетание – Альдольная конденсация – Бензоиновая конденсация – Гидразон – Кетали – Кето-енольная таутомерия – Реакция Канниццаро – Реакция Кижнера-Вольфа – Реакция Клемменсена – Реакция Кучерова – Реакция Удриса-Сергеева – НОМЕНКЛАТУРА, ИЗОМЕРИЯ, ГОМОЛОГИЯ 1. Нижеприведенным соединениям дайте названия по номенклатуре ИЮПАК.

а) CH3 O б) O CH3CHCHC H CH2 CH C CHCH O в) г) H2C CH C CH2 CH CHCH3CHCH2CCHO OH CH3 O CH3 CH N CH2CHд) е) CH3 C CH C CH3 CH3 CH H ж) з) H2N C N N ClO 2. Напишите структурные формулы следующих соединений и дайте им название по другой номенклатуре:

метилизобутилкетон п-толуиловый альдегид 2,7-диметил-2,6-октадиеналь бензофенон 3. Напишите структурные формулы изомерных альдегидов и кетонов общей формулы C5H10O и назовите их.

4. Напишите структурные формулы аминов состава C4H11N. Укажите первичные, вторичные и третичные амины.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ 1. Укажите электронные эффекты в нижеприведенных соединениях. Расположите эти соединения в ряд по увеличению реакционной способности в реакциях нуклеофильного присоединения.

O O а) б) CH3 C C H H H O в) г) O CH2 C H CH3 C CHCl 2. Расположите нижеприведенные соединения в порядке увеличения основности:

NHCHа) CH3CH2CH2CH2NH2 б) CH3CH2 N CH3 в) CH3CH2 NH CH2CH3 г) _ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ 1. Напишите уравнения нижеприведенных реакций:

Br CH3 CH C CH2 CH3 + H2O CH3 Br Br CHCH CH2 CH CH2 CH2 CH3 + H2O Br 2. Напишите уравнение реакций пиролиза:

t (HCOO)2Ca t (C6H5CH2COO)2Ca 3. Из толуола получите 2,4-динитробензальдегид.

4. Приведите промышленные способы получения альдегидов и кетонов.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ РЕАКЦИЙ 1. Осуществите превращения:

NH2NHC6H5 NHO H2O NH2OH H CH3OH HCN H+, t 2. Для реакции, отмеченной ( ) в задании 1 приведите механизм.

3. Рассмотрите механизм превращения п-толуилового альдегида под воздействием концентрированного раствора гидроксида калия.

3. Осуществите превращения, укажите условия реакций:

CH3MgI CH3CHO PCl3 E KOH H2O CaC2 H2O A B D C F сп. р-р а) ABC DEF Cакт CH3Br 2Cl2 2H2O KCN [O] A B C2H2 E F Dсп. р-р AlBr3 hv C б) ABC DEF 4. Напишите формулы структурные формулы кетонов по продуктам их окисления:

а) CH[O] CH3 C COOH + CH3CH2COOH CHб) CH3CH2CHCOOH + CH3COOH + [O] CH+ CH3CH2COOH 5. Почему при реакциях присоединения к,-непредельным альдегидам и кетонам нарушается правило Марковникова Объясните это на примере акролеина.

КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ 1. При окислении 10 мл метанола (=0.8 г/см3) получено 120 г раствора с массовой долей 3% формальдегида. Каков выход альдегида 2. Приведите Какими реагентами можно отличить бутаналь от бутанола-1; ацетон от пропаналя 3. Напишите структурную формулу соединения состава C9H10O, которое реагирует с гидроксиламином, дает реакцию "серебряного зеркала", а при окислении превращается в вещество состава C8H6O4. При нитровании исследуемого соединения получается лишь один изомер.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ, ИХ ПРОИЗВОДНЫХ, ГИДРОКСИ- И ОКСОКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ Монокарбоновые кислоты. Предельные, ароматические и циклоалканкарбоновые кислоты. Изомерия. Номенклатура. Строение карбоксильной группы. Физикохимические свойства кислот: ассоциация, диссоциация, влияние заместителей на кислотность. Методы синтеза. Реакции карбоксильной группы: образование солей; получение функциональных производных. Декарбоксилирование карбоновых кислот.

Реакции в радикале кислоты (галогенирование).

Дикарбоновые кислоты. Щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая.

Функциональные производные карбоновых кислот. Сложные эфиры, галогенангидриды, ангидриды, амиды, нитрилы. Их номенклатура. Методы синтеза. Их взаимные переходы. Относительная реакционная способность их в реакциях присоединения нуклеофильных агентов по карбонильной группе. Общие представления о механизме присоединения-отщепления. Некоторые общие реакции (реакции нуклеофильного замещения): реакция гидролиза (механизм в кислых и щелочных условиях на примере сложных эфиров), реакции со спиртами и фенолами, с аммиаком и амидами, с реактивами Гриньяра.

Методы синтеза: окисление первичных спиртов, альдегидов, алкенов, алкинов и алкилбензолов. Гидролиз нитрилов и других производных карбоновых кислот, синтез на основе металлоорганических соединений; карбонилирование олефинов по Реппе.

Промышленное получение муравьиной и уксусной кислот.

Сложные эфиры. Методы получения: этерификация карбоновых кислот (механизм), ацилирование спиртов и их алкоголятов, карбоксилат-анионов ацилгалогенидами реакция кислот с диазометаном, алкоголиз нитрилов. Методы синтеза циклических сложных эфиров – лактонов. Реакции сложных эфиров: гидролиз (механизмы кислотного и основного катализа), аммонолиз, переэтерификация, восстановление до спиртов и альдегидов комплексными гидридами металлов; сложноэфирная конденсация.





Галогенангидриды. Получение с помощью галогенидов фосфора, тионилхлорида, оксалилхлорида, фосгена. Реакции галогенангидридов: взаимодействие с нуклеофильными реагентами – водой, спиртами, аммиаком, аминами, гидразинами, металлоорганическими соединениями. Восстановление галогенангидридов до альдегидов.

Ангидриды. Методы получения ангидридов кислот: дегидратация кислот с помощью Р2О5,реакцией галогенангидридов с солями кислот. Реакции галогенангидридов кислот с водой, аммиаком, со спиртами.

Амиды. Методы получения: ацилирование аммиака и аминов, пиролиз карбоксилатов аммония, гидролиз нитрилов. Синтез циклических амидов – лактамов. Свойства амидов кислот: гидролиз, восстановление до аминов.

Нитрилы. Методы получения: дегидратация амидов кислот (с помощью P2O5, SOCl2, POCl3), алкилирование. Свойства: гидролиз, восстановление комплексными гидридами металлов до аминов и альдегидов.

Соли. Пиролитическая кетонизация, электролиз (Кольбе). Декарбоксилирование карбоновых кислот.

Природные сложные эфиры: эфирные масла, воска, липиды. Жиры (состав, гидрогенизация, омыление жиров, мыла). Фосфатиды (кефалин и лецитин).

Оксикислоты. Классификация по числу HО– и HООC-групп и по относительному положению этих групп. Методы синтеза оксикислот. Дегидратация –,–, –оксикислот. Лактиды, лактоны. Стереоизомерия винных кислот. Антиподы, диастереомеры, мезоформа. Разделение рацематов на оптические антиподы. Основные представители: гликолевая, молочные, яблочная, винные и лимонная кислоты. Оксикислоты ароматического ряда. Салициловая кислота, ее производные (аспирин, салол).

Сложноэфирная конденсация и ее механизм. Кето-енольная таутомерия ацетоуксусного эфира. Реакции кетонной и енольной форм. Натрийацетоуксусный эфир, синтезы на его основе. Кетонное и кислотное расщепление.

Глиоксалевая, пировиноградная, щавелевоуксусная кислоты, их биохимическое значение.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ Дайте определения следующим понятиям и терминам:

Ассоциаты – Ацил – Воск – Диастереомеры – Жир – Лактон – Мезоформа – Мыло – Омыление – Переэтерификация – Рацемат – НОМЕНКЛАТУРА, ИЗОМЕРИЯ, ГОМОЛОГИЯ 1. Дайте названия нижеприведенным соединениям по номенклатуре ИЮПАК.

а) б) CH3 C COOH CH2COOH CH3 C COOH COOH в) г) O (CH3)3C C H2C OCHCOOC2H д) е) O CHO C CH3 C C NHBr CHCH ж) з) CH2 CH COOH HC C CH2COOH OH CH 2. Назовите нижеприведенные соединения по рациональной номенклатуре:

CH3 CH COOH а) б) CH2 CH COOH CH2C6H O в) г) HC C COOH CH3 C OC2H O CH3 CH COOH д) е) CH3 C CH2 COOH OH 3. Напишите структурные формулы кислот состава C5H18O4 и назовите их по всем номенклатурам.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ 1. В каком порядке возрастают температуры кипения веществ. Дайте обоснование этим фактам.

CH3CH2COOH CH3 C CH3 CH3CH2CH2OH а) б) в) O _ 2. В нижеприведенных парах соединений знаками (<>) укажите то, которое обладает большей кислотностью.

CH3COOH а) б) HOOC COOH COOH COOH CH3O O O O в) г) O CH3CHC CH2CH2C CH2 C OH OH CH3 C OH Cl Cl OH Cl 3. Расположите нижеприведенные группы в порядке увеличения реакционной способности к нуклеофильному присоединению:

–CHO; –C(CH3)O; –COCl; –COO–; –COOCH3; (–CO)2O 4. Сколько оптических изомеров имеет хлоряблочная кислота (HOOC–CHCl– CHOH–COOH). Изобразите пространственные формулы (проекции Фишера) для всех изомеров. Укажите какие пары изомеров являются энантиомерами, диастериомерами.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ 1. Напишите все возможные продукты реакций окисления и назовите их.

KMnO4, H+, t O 2. Изобразите строение соединений А, Б, В на схеме превращений.

изб. H2O (H+) CH3 CH CH2 HBr KCN А В Б АБВ 3. Какие вещества образуются в цепочке превращений NOCl2(Fe) Mg (эфир) CO2 H2O, H+ Г А В Б АБ ВГ 4. Напишите продукты, образующиеся при гидролизе нижеприведенных соединений.

O O O Cl O H2O, H+ NHN O OH Cl Cl 5. Исходя из ацетоуксусного эфира получите 2-метилпропановую кислоту.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ РЕАКЦИЙ 1. Для изомасляной кислоты напишите уравнения реакций. Полученные вещества назовите.

Cl, hv NHO Na2COP2O5, t OH C2H5OH PBrH+, t 2. Из каких веществ в указанных условиях можно получить нижеприведенные соединения.

электролиз водного р-ра а) NaOH (тв.) б) t O C2H5Cl t O в) O O CH3COCl O t г) 3. Приведите соединения, образующиеся в нижеприведенных реакциях.

CH3OH H2O O NH3 Br3, P Cl C2H5ONa CH3COOH 4. Какие вещества образуются в реакциях малеиновой кислоты с нижеприведенными реагентами.

SOClH2O H+ O OH t BrOH O Ca(OH)KMnO4, OH5. Из каких солей при нагревании можно получить приведенные вещества.

O t а) O t H б) 6. Напишите механизм этерификации уксусной кислоты метиловым спиртом в кислой среде.

7. Напишите механизм реакции сложноэфирной конденсации уксусноэтилового эфира в щелочной среде.

8. Приведите уравнения реакций дегидратации -, -, -оксивалериановых кислот при нагревании.

9. Из ацетоуксусного эфира и других необходимых реагентов получите метилвторбутилкетон.

КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ 1. Осуществите превращения. Приведите строение соединений D, G, K.

Ca(OH)2 пиролиз HCN C2H5OH PCl5 G 2NH3 H (CH3CO)2O I 2H2O ABCDE спирт CH3CH2CH2COOH NaOH H+, t H+ DGK 2. Осуществите превращения. Приведите строение соединений B, D, H.

O Mg t 2[H] H2O NH3 E G KOBr H SOClABCD CH3CH2CCHабс.эф.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.