Указания методические по изучению органической химии и задания для контрольной работы Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики беларусь Департамент образования, науки и кадров Учреждение образования «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» Кафедра химии ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Методические указания по изучению органической химии и задания для контрольной работы для студентов-заочников агробиологического факультета специальности – 1-74 02 01 – агрономия Горки 2003 Одобрено методической комиссией агробиологического факультета 02.04.2003. Составили профессор А. Р. ЦЫГАНОВ, доценты В. М. МИНОВ, В. И. КАЛЬ, ст. преподаватель М. Н. ШАГИТОВА. СОДЕРЖАНИЕ Общие методические указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Теоретические основы органической химии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Приемы и методы работы, получение, выделение, идентификация и установ- ление строения органических соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. Источники химического сырья и пути его переработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4. Углеводороды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5. Терпены и стероиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 6. Галогенпроизводные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 7. Спирты. Фенолы. Меркаптаны. Простые эфиры и эфиры неорганических кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 8. Альдегиды и кетоны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 9. Карбоновые кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 10. Липиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 11. Окси-, альдегидо- и кетокислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 12. Оптическая изомерия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 13. Углеводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 14. Амины и аминоспирты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 15. Аминокислоты и белки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 16. Гетероциклические соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 17. Нуклеиновые кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 18. Биологически активные органические соединения и сельское хозяйство . . . 29 19. Вопросы для контрольных работ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 УДК 547(072) Органическая химия: Методические указания / Белорусская государственная сельскохозяйственная академия; Сост. А. Р. Ц ы – г а н о в, В. М. М и н о в, В. И. К а л ь, М. Н. Ш а г и т о в а. Горки, 2003, 52 с. Методические указания содержат вопросы и контрольные задания по основным разделам курса органической химии. Перед каждым разделом курса дано краткое теоретическое введение, где содержится минимум сведений, необходимых для осмысливания физико-химической сущности вопросов. Для студентов-заочников агробиологического факультета специальности – 1-74 02 01 – агрономия. Рецензенты Н. К. Закревская, Т. В. Булак. Ó Составление. А. Р. Ц ы г а н о в, В. М. М и н о в, В. И. К а ль, М. Н. Ш а г и т о в а, 2003 Ó Учреждение образования «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», 2003 Общие методические указания Основной вид учебных занятий студентов-заочников – самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу органической химии она состоит из следующих элементов: изучение материала по учебникам и учебным пособиям, выполнение контрольной работы, лабораторно-экзаменационная сессия. Работа над книгой. Изучать курс органической химии рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе. При первом чтении старайтесь получить общее представление об излагаемых вопросах, а также отмечайте трудные и неясные места. При повторном изучении темы усвойте все теоретические положения, а также принципы составления химических реакций. Вникните в сущность того или иного процесса, а не пытайтесь заучить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений способствует более глубокому и прочному усвоению материала. Пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий конспект курса будет полезен при повторении материала в период подготовки к экзамену. Контрольная работа. В соответствии с учебным планом по органической химии следует выполнить одну контрольную работу. К написанию контрольной работы надо приступить после полного изучения курса по учебнику в соответствии с программой и методическими указаниями. Студент выполняет контрольную работу, состоящую из 10 задач, каждая из которых относится к одному из разделов органической химии. Ниже перечислены разделы и указаны номера относящихся к ним заданий. 1. Алканы 1–16. 2. Алкены, алкины, алкадиены 17–29. 3. Арены, 30–45. 4. Галогенпроизводные 46–54. 5. Спирты и фенолы 55–71. 6. Альдегиды и кетоны 72–79. 7. Кислоты, оксикислоты и их производные 80–105. 8. Углеводы 106–132. 9. Амины, амиды, аминокислоты и белки 133–172. 10. Гетероциклы 173–190. Вариант контрольного задания соответствует двум последним цифрам шифра (номер студенческого билета). Например, номер студенческого билета 03–5312, две последние цифры его – 12. Следовательно, должна быть выполнена , обозначенная вариантом 12. При оформлении работы вопросы контрольного задания переписываются полностью в тетрадь. После каждого вопроса дается четкий и ясный ответ. Уравнения реакций писать структурными формулами и подписывать названия всех веществ по международной номенклатуре. В конце работы приводится список учебников, использованных при выполнении контрольной работы, с указанием авторов и года издания, ставится дата окончания работы над контрольной и подпись. Если не зачтена, ее необходимо выполнить повторно с учетом замечаний рецензента и выслать на повторную рецензию вместе с незачтенной работой. Исправления необходимо давать в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Контрольная работа, выполненная не по шифру, не рецензируется. Лабораторно-экзаменационная сессия. Студент, изучивший весь предусмотренный программой материал и успешно выполнивший контрольную работу, допускается к лабораторно-экзаменационной сессии, во время которой прослушивает курс лекций, выполняет лабораторные работы, сдает зачет и экзамен. Литература о с н о в н а я 1. Г р а н д б е р г И. И. Органическая химия. 3-е изд. М.: Высшая школа, 1987. д о п о л н и т е л ь н а я 1. С т е п а н е н к о Б. Н. Курс органической химии. М.: Высшая школа, 1981. 2. Н е с м е я н о в А. Н., Н е с м е я н о в Н. А. Начала органической химии. 2-е изд. Т. 1, 2. М.: Химия, 1974. 3. Р о б е р т с Д ж. К а с е р и о. Основы органической химии. 2-е изд. Т. 1, 2. М.: Мир, 1978. 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Органическая химия – наука, изучающая соединения уг­лерода. В связи с этим необходимо вспомнить из курса не­органической химии строение атома углерода и его валент­ные состояния с различными типами гибридизации, атомные орбитали s- и р-типа, строение и особенности s- и p-связей – основных связей в органических соединениях. Необходимо с самого начала курса уяснить та­кие понятия органической химии, как: гомология, гомологи­ческие ряды, углеводородный радикал, химическая функция и главнейшие функциональные группы, изомерия. Среди ор­ганических соединений существуют два вида изомеров: структурные и пространственные. В структурной изомерии, обусловленной различной последовательностью связывания атомов, различают изомерию углеводного скелета и изомерию, вызванную положением заместителя (например, орто-, мета- и параположениях в ароматических соединени­ях), таутомерию (кето-енольную, лактим-лактамную, кольчато-цепную), т. е. явление, когда два или более структур­ных изомера быстро превращаются друг в друга и между ними существует подвижное равновесие. Пространственная изомерия представлена несколькими разновидностями: энантиомерия, обусловленная наличием в молекуле асимметрического атома углерода; диастереомерия, характерная для соединений с несколькими асимметрическими атомами углерода; цис- и транс- изомерия для соединений с двойными связями. Особое внимание следует уделить изучению номенклатур органических соединений (тривиальной, рациональной, меж­дународной – ИЮПАК) и уметь пользоваться последней но­менклатурой. Изучая основные положения теории строения органиче­ских соединений А. М. Бутлерова, необходимо обратить вни­мание на взаимное влияние атомов в молекулах. Следует различать в нереагирующих молекулах два вида влияния: индуктивный эффект – смещение электронной плотности вдоль s-связи и мезомерный эффект (эффект сопряже- ния) – перераспределение электронной плотности в молекуле, про­исходящей с участием р-орбиталей. Основные типы реакций в органических соединениях (за­мещения, присоединения, отщепления) могут протекать по различному механизму (радикальному, ионному) в зависи­мости от разрыва ковалентной связи в реагирующей моле­куле: гомолитическому (симметричному) или гетеролитическому (несимметричному). При гомолитическом разрыве связи образуются свободные радикалы, при гетеролитиче- ском – ионы. Каждый из механизмов имеет свои особенности, и их нужно изучить на примерах реакций галогенирования алканов (метана), бензола и др. Следует также обратить особое внимание на тот факт, что реакционная способность органических соединений зависит от электронных и простран­ственных факторов. Литература: [1, с. 6–13, 19–24, 25–47, 53–82, 120–125, 136, 146–148, 155–157, 172, 190–197, 210, 222–224, 245, 251, 264, 286, 339, 342–358, 362–369, 427]. 2. ПРИЕМЫ И МЕТОДЫ РАБОТЫ, ПОЛУЧЕНИЕ, ВЫДЕЛЕНИЕ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ И УСТАНОВЛЕНИЕ СТРОЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ При изучении этой темы необходимо ознакомиться с та­кими основными методами работы с органическими вещест­вами, как: кристаллизация, упаривание, фильтрование, суш­ка, экстракция, перегонка, возгонка, хроматография. Для обнаружения наиболее распространенных элементов в орга­нических веществах (углерода, водорода, азота, серы, гало­генов) необходимо их разрушить и перевести исследуемые элементы в неорганические соединения, а затем открыть обычными методами аналитической химии. На основе результатов количественного анализа можно вывести эмпирическую формулу, а на основании молекуляр­ной массы – молекулярную формулу. Для установления структуры вещества определяют функциональные группы с помощью различных физико-химических методов исследо­вания. Широкое применение получили спектроскопия, про­тонный магнитный резонанс и масс-спек-трометрия. Литература: [1, с. 15–19,83–101, 110–113]. 3. ИСТОЧНИКИ ХИМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ И ПУТИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ Основными источниками органических соединений явля­ются природные газы, торф, каменный уголь, нефть, древе­сина и другие растительные объекты, а также биомасса. При изуче­нии этого раздела необходимо обратить внимание на основ­ные способы переработки нефти (крекинг, перегонка), прак­тическую значимость древесины, живицы, растительных и животных жиров, сахаров, алкалоидов и стероидов. В последние годы особое внимание уделяется возможно­сти исполь- зования биомассы живых организмов, масса ко­торой на земле ежегодно составляет 116,7 млрд. тонн. Из нее получают спирты, сырую нефть, биогаз и другие продукты. Большим достижением химиков-органиков является созда­ние искусственной пищи на основе углеводородов нефти. Литература: [1, с. 14, 132–135, 201, 409]. 4. УГЛЕВОДОРОДЫ Углеводороды являются родоначальниками основных классов органических соединений, поэтому необходимо уде­лить особое внимание их изучению. При их рассмотрении необходимо за­острить внимание на таких положениях, как: гомологический ряд, изомерия, номенклатура, углеводородный и свободный радикалы. Углеводороды – класс простейших органических соедине­ний, состоящий из углерода и водорода, подчиняющийся об­щей формуле Сn Нm . При замещении атомов водорода на различные функцио­нальные группы или радикалы получают самые разнообраз­ные соединения, которые группируются в гомологические ряды, в которых каждый последующий гомолог отличается от предыдущего на группу СН2 , называемую гомологической разностью. Каждый гомологический ряд подчиняется общей формуле и имеет сходные химические свойства. Гомологи могут отличаться физическими свойствами – результат перехода количественных изменений в качественные. Углеводороды в зависимости от строения углеродного скелета и характера связи между атомами углерода делятся на алканы (предельные), алкены, алкины, диеновые (не­предельные), арены (циклические непредельные), алициклические (циклоалканы). Литература: [1, с. 115–190]. 4.1. Алканы Характерной особенностью алканов является то, что ато­мы углерода, находящиеся в состоянии sр3 гибридизации, соединены между собой одной s-связью, а все осталь­ные валентности насыщены атомами водорода. Общая фор­мула алканов Сn Н2 n+2 . Гомологический ряд алканов со­ставляют метан (СН4 ), этан (С2 Н6 ), пропан (С3 Н8 ), бутан (С4 Н10 ), пентан (С5 Н12 ) и т. д. При изучении алканов надо научиться составлять струк­турные формулы, помня при этом, что углерод в органиче­ских соединениях четырехвалентен. Составляя структурные формулы, обратите внимание на существование изомеров, т. е. органических веществ, имеющих одинаковый состав, но отличающихся расположением атомов в молекулах. Соедине­ния с неразветвленной углеродной цепью называются нор­мальными, с разветвленной – изосоединениями. Например: СН3 –СН2 –СН2 –СН3 ; СН3 –СН–СН3 . н-бутан СН3 изобутан Структурные формулы, показывающие порядок химиче­ской связи атомов в молекуле, не передают их пространст­венного расположения. Вместе с тем молекулы алканов су­ществуют в виде различных конформаций или поворотных изомеров – энергетически неравноценных форм молекул, переходящих друг в друга только за счет свободного враще­ния или изгиба связей, т. е. для алканов характерна конфор-мационная разновидность пространственной изомерии. Углеродные атомы в молекулах алканов могут быть пер­вичными, когда они соединены с одним атомом углерода, вто­ричными – с двумя, третичными – с тремя, четвертичными – с четырьмя атомами углерода. Общепринятой номенклатурой для алканов является международная ИЮПАК, в соответствии с которой углево­дороды имеют окончание -ан, а радикалы, полученные от них путем отнятия одного атома водорода, -ил. Напри­мер: СН4 ; –СН3 ; СН3 –СН3 ; –СН2 –СН3 и т. д. метан метил этан этил Необходимо разобраться с основными принципами пост­роения названий алканов с разветвленными цепями. Присту­пая к изучению химических свойств, следует иметь в виду, что алканы обладают малой химической активностью. Для них характерны реакции замещения (галогенирование, нитрование, сульфохлорирование), реакции с разрывом цепи (крекинг, окисление). Следует обратить внимание на сво- боднорадикальный механизм реакций замещения в алканах, а также изучить методы их получения (синтез Вюрца, гидрирование алкенов, сплавление солей карбоновых кислот со щелочью). Литература: [1, с. 120–131]. 4.2. Алкены Углеводороды, в молекулах которых помимо простых s-связей углерод-углерод и углерод-водород имеется углерод-углеродная p-связь, называются алкенами. Общая формула алкенов Сn Н2 n . Название каждого члена гомологического ряда алкенов соответствует названию алканов с тем же чис­лом атомов углерода, только окончание –ан заменяется на -ен. СН3 –СН3 ; СН2 =СН2 ; СН3 –СН2 –СН3 ; СН2 =СН–СН3 . этан этен пропан пропен Для алкенов простого строения сохранились и такие на­звания, как этилен (этен), пропилен (пропен). Углеводород­ные радикалы имеют окончание -енил. Например: Н2 С=СН– (этенил, винил по тривиальной номенклатуре); 3 2 1 СН2 =СН–СН2 – (2-пропенил). При названии алкенов с разветвленной цепью углеродных атомов в качестве главной цепи выбирается цепь, содержа­щая двойную связь, и нумеруется так, чтобы атом углерода, от которого начинается двойная связь, получил наименьший номер, который и указывает положение двойной связи. На­пример: 1 2 3 4 5 6 7 СН3 ––СН2 ––СН=С––СН––СН2 ––СН3 . СН3 СН3 4,5 диметилгептен-3 При изучении явления изомерии у алкенов обратите вни­мание на структурную изомерию, обусловленную не только строением углеродного скелета, но и положением двойной связи. Кроме того, соединения, содержащие у атомов угле­рода, связанных двойной связью, хотя бы по одному разно­му заместителю, могут существовать в виде двух простран­ственных изомеров. Расположение пары одинаковых заме­стителей по одну сторону плоскости двойной связи дает цис-изомер, по разные – транс-изомер. При изучении химических свойств алкенов следует обра­тить вни- мание на свойства двойной связи, состоящей из s-связи и p-связи менее прочной и легко деформируемой. Этим и объясняется реакционная способность алкенов, выражаю­щаяся в их способности вступать в реакции присоединения, полимеризации, окисления. При этом следует учитывать, что реакции присоединения галогенводородов, воды и т. п. в не­симметричных алкенах идут по правилу Марковникова, т. е. водород присоединяется к более гидрогенизированному ато­му углерода, а в присутствии перекисей – к менее гидрогенизированному. Качественной реакцией на двойную связь является реак­ция с бромной водой, а для определения положения двойной связи в молекуле используют реакцию озонирования. Литература: [1, с. 135–146]. 4.3. Алкины Алкины – углеводороды, содержащие тройную связь (s-связь и две p-связи) у одной пары углеродных атомов. Общая формула гомологического ряда алкинов Сn Н2 n-2 . Для алкинов характерна структурная изомерия, т. е. изо­мерия углеродной цепи и положения тройной связи. В соответствии с международной номенклатурой назва­ние каждого члена гомологического ряда алкинов соответ­ствует названию алкенов с тем же числом атомов углерода, только окончание -ен заменяется на –ин. СН2 =СН2 ; СНºСН; СН2 =СН—СН3 ; СНºС—СН3 . этен этин пропен пропин Однако для алкинов простого строения сохранились и три­виальные названия, например, ацетилен (этин). В разветвленных алкинах для указания положения трой­ной связи и замещающих групп цепь нумеруют так же, как в алкенах: выбор главной цепи и начало нумерации опреде­ляет тройная связь. Радикалы алкинов называют алкинильными группами, а наиболее простые из них имеют тривиальные названия: Н–СºС–, НСºС–СН2 – . этинил пропаргил Изучая химические свойства алкинов, следует обратить внимание на особенности тройной связи. Все реакции при­соединения, свойственные алкенам, наблюдаются и у алки­нов и протекают с нуклеофильными реагентами даже не­сколько легче. Однако некоторые реакции протекают свое­образно (реакция М. Г. Кучерова). Большое значение име­ют реакции присоединения спиртов, синильной кислоты, кар- боновых кислот, альдегидов, кетонов, реакции димеризации, поскольку продукты этих реакций являются важнейшим сырьем для синтеза веществ, используемых в сельском хо­зяйстве. Другой особенностью алкинов является наличие у некоторых из них подвижного атома водорода (ºС–Н), обладающего кислотными свойствами, т. е. способностью замещаться на металлы с образованием ацетиленидов. Литература: [1, с. 147–154]. 4.4. Диеновые углеводороды Молекулы диеновых углеводородов содержат две двой­ные связи. Общая формула гомологического ряда Сn Н2 n-2 . Название диеновых углеводородов по международной номен­клатуре образуется от названия соответствующего предель­ного углеводорода с добавлением окончания -диен. Циф­рами указывается положение двойных связей. Н3 С–СН2 –СН2 –СН3 ; Н2 С=СН–СН=СН2 бутан бутадиен-1,3 При рассмотрении изомерии диеновых углеводородов об­ратите внимание на структурную изомерию (положение двой­ных связей и углеродной цепи), а также пространственную цис- и транс- изомерию. Среди диеновых углеводородов наи­большее практическое значение имеют соединения с со­пряженными (1, 3) связями, так как они легко полимеризуются. Наиболее важными из диеновых углеводородов явля­ются бутадиен, изопрен, хлоропрен. В связи с этим необхо­димо изучить их методы синтеза, уметь писать реакции по­лимеризации, присоединения, исходя из свойств сопряжен­ных связей, т. е. наличия общего для всей молекулы p-электронного облака. Например: Н2 С=СН–СН=СН2 + НВr ® Н3 С–СН=СН—СН2 Вr. бутадиен-1,3 1-бромбутен-2 Атомы водорода и брома присоединяются не к двум сосед­ним атомам углерода (1, 2), а к первому и четвертому (1, 4), в результате между 2-м и 3-м атомами углерода возникает двойная связь. Аналогично идут реакции полимериза­ции, которые лежат в основе получения синтетических каучуков. При изучении строения природного каучука обратите внимание на стереоизомерию: натуральный каучук имеет цис-строение цепей. Литература: [1, с. 155–165]. 4.5. Арены Изучая арены (ароматические углеводороды), следует обратить внимание на строение молекулы бензола, разо­браться в понятиях «ароматичность», «резонанс». Для аренов, в основном, применяют тривиальные названия (бензол, толуол, нафталин, антрацен и др.). Называя более сложные производные бензола, нумеруют бензольное кольцо от за­местителя по принципу: сумма цифр номеров заместителей должна быть наименьшей. Радикал бензола С6 Н5 – носит название фенил, толуола (С6 Н5 –СН2 –) – бензил. Однозамещенные бензола не име­ют изомеров, а двухзамещенные производные бензола могут существовать в виде орто-, мета- и параизомеров (положе­ние 1,2-орто; 1,3-мета, 1,4-пара). Будучи непредельными по составу (общая формула аренов Сn Н2 n-6 ) и по строению (наличие p-электронного обла­ка из шести р-электро-нов), арены не проявляют в обычных условиях свойств непредельных соединений. Они легче всту­пают в реакцию замещения, а не присоединения, устойчивы к действию окислителей. Изучите механизм реакций электрофильного замещения в бензольном ряду. Реакции замещения в гомологах бензола имеют свои осо­бенности. При рассмотрении их следует обратить внимание на то, что каждый заместитель в бензольном ядре, в зависимо­сти от взаимодействия с ним, обладает определенным направ­ляющим действием. По своему направляющему действию за­местители делятся на электронодонорные и электроноакцепторные. Электронодонорные группы (ОН, NН2 , NНR, NR2 , ОR, СН3 и любой алкил, SН, SR, NНСОR, галогены) направ­ляют последующие вводимые группы в орто- и параположения, в которых под их влиянием происходит повышение элек­тронной плотности бензольного кольца. Электроноакцепторные группы (NО2 , SO3 Н, СНО, СОR, СООН, СООR, СN) направляют последующие вводимые группы в метаположения. В присутствии электроноакцепторных групп электронные облака бензольного кольца смеща­ются в сторону этих групп, реакции замещения протекают с трудом и преимущественно в метаположении. В зависимости от природы заместителей и их взаимного расположения в бензольном ядре направляющее действие их может быть согласованным и несогласованным. При изучении ароматических углеводородов обратите вни­мание на использование их производных в качестве инсекти­цидов, гербицидов. Литература: [1, с. 168–187,450–454]. 4.6. Алициклические углеводороды Алициклические углеводороды (циклоалканы) представ­ляют собой соединения, содержащие одно или более замкнутых колец углеродных атомов, соединенных простыми s-связями, т. е. это несколько групп СН2 , соединенных в цикл. Их состав выражается формулой Сn Н2 n , как и состав алкенов, однако это предельные углеводороды. Названия алициклических углеводородов строятся анало­гично алканам с добавлением приставки цикло-: циклопропан, циклобутан и т. д. При наличии заместителей в цикле нумерацию следует вести по правилу: сумма номеров должна быть минимальной. При изучении изомерии обратите внимание на ее виды и разновидности. В ряду алициклов имеют место оба вида изо­мерии: структурная (по величине цикла, положению замести­теля в цикле, в боковых цепях) и пространственная (цис- и транс-, конформационная). Обратите также внимание на то, что по реакционной способности алициклические углеводоро­ды различаются между собой в связи с наличием в различ­ных циклических структурах избыточного углового напря­жения (теория Байера). Наиболее реакционным является циклопропан, благодаря освобождению энергии напряжения при раскрытии цикла, например при реакциях гидрирования и галогенирования. Менее реакционноспособным является циклобутан, а циклопентан и циклогексан не отличаются от алканов, т. е. для них характерны реакции замещения. Среди алициклов большое практическое значение приоб­ретают полиэдрические циклоалканы (кубан – С8 Н8 , адамантан – С10 Н16 и другие), которые рассматриваются как перспек­тивные топливные смеси. Литература: [1, с. 189–200]. 5. ТЕРПЕНЫ И СТЕРОИДЫ Изучая этот раздел органической химии, необходимо ра­зобраться в структуре различных представителей этого клас­са, выяснить их значимость и функции в организме. Обрати­те внимание на структуру терпенов со­става С10 Н16 , как: мирцен, лимонен, a-пинен и их кислород­осодержащих производных – терпеноидов: ментола, камфоры, борнеола. Особую значимость в жизнедеятельности че­ловека и животных играют растительные пигменты – каротиноиды, такие, как: ликопин, b-каротин, отвечающие форму­ле С40 Н56 . Необ-ходимо разобраться в их структуре и свойст­вах, связанных с наличием большого числа сопряженных связей в молекулах каротиноидов. Изучая структуру вита­ми-на А, обратите внимание на его конформацию. Среди природных веществ, в молекулах которых содер­жится скелет полностью гидрированного циклопентанофенантрена, необходимо усвоить структуру стеринов – холестери­на, эргостерина; желчных кислот – холевой и дезоксихолевой; стероидных гормонов – эстрона, тес- тостерона, кортикостерона, преднизолона), а также познакомиться с их функци­ями в организме. Литература: [1, с. 201–207]. 6. ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ Галогенпроизводными называются органические соедине­ния, образующиеся при замене атома водорода в углеводоро­дах на атомы галогенов. Изучая эту тему, обратите внимание на классификацию, изомерию и номенклатуру. Моногалогенпроизводные чаще называют по одновалентным радикалам, добавляя к названию радикала слова: хлористый, йодистый и т. д. Например: СН3 Сl – хлористый метил. По междуна­родной номенклатуре названия галогенсодержащих соедине­ний происходят от названий углеводородов, причем впереди ставятся название галогена и цифра, обозначающая, при ка­ком атоме углерода от начала цепи находится галоген: СН3 –СН–СН2 –СН3 . Сl 2-хлорбутан Изучая методы получения, обратите внимание на реакции галогенирования углеводородов, замещение гидроксила на галоген в спиртах, присоединение галогенов и галогенводородов по кратным связям. Благодаря наличию электроотрицательного атома галогена, для молекул галогенпроизводных соединений характерны полярность и поляризуемость, что и определяет их реакционную способность: реакции замещения на гидроксил, амино- и нитрильную группы, отщепление га­логена при взаимодействии с металлами (натрием, цинком, магнием) и спиртовым раствором щелочи. Познакомьтесь с методами получения ди-, три- и полига-логенпроизводных (дихлорэтан, хлороформ, йодоформ и другие), а также непредельных галогенпроизводных (хлорвинила, трифтор- и тетрафторэтиленов), используемых для производ­ства пластиков. Среди ароматических галогенпроизводных обратите внимание на производные бензола, используемые в сельском хозяйстве. Литература: [1, с. 165–168, 209–221]. 7. СПИРТЫ. ФЕНОЛЫ. МЕРКАПТАНЫ. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ И ЭФИРЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ Спиртами называются производные углеводородов, со­держащие одну или несколько гидроксильных групп ОН у насыщенного атома углерода. Прежде всего, ознакомьтесь с классификацией, номенклатурой и изомерией спиртов. По международной номенклатуре названия одноатомных спиртов складываются из названия соответствующих углево­дородов и окончания -ол, двухатомных – -диол, трехатомных – -триол. Цифрой указывается местоположение гидроксилов. Многоатомные спирты чаще называют по числу углеродных атомов, добавляя окончание -ит. Например: пентит, гексит и т.д. Изомерия спиртов обусловлена строением углеродной це­пи и положением гидроксила. В зависимости от положения гидроксила различают спирты первичные, вторичные, третич­ные. Изучая химические свойства, обратите внимание, что не­которые из них зависят от положения гидроксила (например, отношение их к действию окислителей), от числа гидроксиль­ных групп в молекуле спирта (например, реакция с гидроксидом меди для двух-, трех- и многоатомных спиртов). Спирты не обладают ярко выраженными кислотными или основными свойствами. Однако благодаря смещению элект­ронной плотности алкильным радикалом в сторону атома кислорода, легче протекает диссоциация связи С–ОН, чем связи О–Н. В результате этого легче протекают реакции за­мещения гидроксила, а реакции с участием атома водорода в гидроксиле (с образованием алкоголятов, простых и слож­ных эфиров) идут труднее, По-разному ведут себя первичные, вторичные и третичные спирты в реакциях окисления, и на это надо обратить внимание при рассмотрении примеров реакций. Разные продукты при окислении дает глицерин, поскольку в его молекуле име­ются первичные и вторичные спиртовые группы. При изучении многоатомных, алициклических и непре­дельных спиртов усвойте структуры наиболее важных пред­ставителей (эритриты, пентиты, гекситы, инозиты, кверцит, гераниол, фарнезол, цитронеллол). Кроме этого, изучая спир­ты, рассмотрите реакции, связанные с радикалом: для пре­дельных спиртов – реакции замещения атома водорода, для непредельных – реакции присоединения, полимеризации и др. При изучении фенолов обратите внимание на строение молекулы фенола, классификацию, изомерию. Необходимо знать представителей двух- и трехатомных фенолов, уметь отличать фенолы от ароматических спиртов. Следует уяснить, что отличие химических свойств фенолов от ароматических спиртов обусловлено электроотрицательным характером фенильного (С6 Н5 –) радикала, который придает фенолу кис­лые свойства. В связи с этим фенолы в отличие от спиртов взаимо- действуют со щелочами, образуя феноляты. Другой особенностью фенолов является то, что под влиянием гидроксильной группы атомы водорода в бензольном ядре в орто- и параположениях приобретают большую подвижность и бо­лее высокую способность к реакциям замещения (нитрование, бромирование). Производные фенола (простые и слож­ные эфиры, нитрофенолы, гербициды) имеют большое прак­тическое значение. Изучая меркаптаны, обратите внимание на их строение: это сернистые аналоги спиртов. Их общая формула R–SН. Название меркаптанов (тиолов) образуют добавлением окон­чания -тиол к названию углеводородов. Например: СН3 –SН ; СН3 –СН2 –СН2 –SН. метилтиол пропилтиол Меркаптаны обладают кислотными свойствами, более яр­ко выраженными, чем у спиртов, благодаря наличию SН-группы. Обратите внимание на соединения, содержащие тиоловую группу, серу, дисульфидные связи, аминокислоты: цистин, цистеин, метионин и ферменты. При рассмотрении простых эфиров изучите способы их образования из спиртов, галогенпроизводных. Познакомьтесь с номенклатурой и изомерией простых эфиров. Уясните, что простые эфиры являются довольно устойчивыми в химическом отношении соединениями. В отличие от сложных эфиров они не омыляются, с кислотами дают соли оксония. Наиболь­шее значение имеют диэтиловый эфир, анизол (простой эфир фенола), диоксан. Из эфиров минеральных кислот обратите внимание на эфиры борной, серной, азотной, кислородных кислот фосфо­ра (фосфорной, пирофосфорной), а также познакомьтесь с фосфорсодержащими инсектицидами. Литература: [1, с. 222–250, с. 453]. 8. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ Альдегидами называются производные углеводородов, в молекуле которых атом водорода замещен альдегидной группой О –С . Н О Общая формула R–С . H Кетонами называются соединения, в молекуле которых карбониль- ная группа –СО– связана с двумя углеводородны­ми радикалами. Общая формула R–С–R'. О Таким образом, благодаря наличию в молекуле этих классов соединений общей группы >С=0, они способны про­являть общие химические свойства. Необходимо знать, что электронное строение двойной связи карбонильной группы характеризуется наличием одной s-связи и одной p-связи. Эта двойная связь сильно поляризована благодаря большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с уг­леродным атомом, т. е. альдегиды и кетоны – полярные ве­щества с избыточной электронной плотностью на атоме кис­лорода. Этим и определяются химические реакции альдеги­дов и кетонов. Наиболее характерны для альдегидов и кетонов реакции присоединения, замещения, конденсации. Для альдегидов характерны легкая окисляемость и спо­собность к реакциям полимеризации. Кетоны окисляются труднее и не вступают в реакции полимеризации. При изуче­нии химических свойств альдегидов и кетонов обратите вни­мание на подвижность водорода при a-уг-леродном атоме, т.е. атома, непосредственно связанного с карбонильной группой. При изучении свойств непредельных альдегидов обратите внимание на реакции присоединения по кратной связи в ра­дикале, а также на значение альдегидов, содержащихся в растениях (цитраль). Ароматические альдегиды и кетоны обладают некоторыми особенностями. Обратите внимание на отсутствие a-водорода в бензальдегиде, в связи с чем при реакции с хлором идет замещение водорода альдегидной группы, а также на способность ароматических альдегидов вступать в реакции бензоиновой конденсации. Большое значение имеют такие соединения, как: хиноны – продукты окисления двухатомных фенолов (орто- и параизомеров). По своим химическим свойствам они ведут себя как непредельные кетоны. Производные хинонов входят в струк­туру витамина К. Литература: [1, с. 264–284]. 9. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ Карбоновые кислоты – это класс органических соединений, содер- О жащих карбоксильную группу –С . ОН При рассмотрении этого класса соединений необходимо обратить внимание на классификацию, номенклатуру, изомерию карбоновых кислот. Свойства карбоновых кислот, несмотря на наличие в карбоксильной группе карбонила >С=О и гидроксила –ОН, отличаются от свойств спиртов, альдегидов и кетонов благодаря взаимному влиянию этих функциональных групп друг на друга. Изучая свойства важнейших предста­вителей карбоновых кислот (муравьиной, уксусной, пальми­тиновой, стеариновой, бензойной), обратите внимание на особенности муравьиной кислоты. Из известных методов получения карбоновых кислот об­ратите внимание на возможность получения их путем окис­ления углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, а также путем гидролиза галогенпроизводных и нитрилов. Литература: [1, с. 286–294]. 9.1. Функциональные производные карбоновых кислот К функциональным производным карбоновых кислот от­носятся соли, галогенангидриды, ангидриды, нитрилы, слож­ные эфиры. Изучите основные методы получения этих соединений, их химические особенности и роль в народном хозяйстве. Осо­бое внимание уделите изучению амидов, продуктов замеще­ния гидроксильной группы в карбоксиле кислоты на амино­группу. При изучении амидов следует уяснить классификацию, способы получения и химические свойства этих соединений. Особое внимание следует обратить на строение амидной группы атомов. Так как электронная пара азота участвует в сопряжении, то амиды проявляют очень слабые основные свойства. Под действием воды в кислых или щелочных сре­дах амиды гидролизуются с образованием кислот и аммиа­ка или аминов. Из амидов особое внимание следует обратить на мочеви­ну (карбамид). Нужно знать строение, способы по­лучения мочевины и химические свойства, а также примене­ние мочевины и ее производных в сельском хозяйстве. Литература: [1, с. 295–300]. 9.2. Дикарбоновые кислоты При изучении дикарбоновых кислот (предельных, арома­тических) следует иметь в виду, что они, благодаря наличию двух карбоксильных групп, вступают в те же реакции, что и монокарбоновые кислоты. Однако в результате взаимного влияния двух карбоксильных групп дикарбоновые кислоты являются более сильными. Дикарбоновые кислоты в зависи­мости от числа вступивших в реакцию карбоксильных групп могут образовывать два вида производных: кислые и сред­ние соли, полные и неполные амиды, эфиры и т. д. Обратите внимание на особые свойства метиленовой группы малоново­го эфира и ангидриды дикарбоновых кислот. Изучите реакции получения синтетических волокон (лавсана, найлона) на основе дикарбоновых кислот. Литература: [1, с. 301–305]. 9.3. Непредельные кислоты Непредельные кислоты – это органические кислоты, со­держащие в радикале одну или несколько кратных связей. Необходимо познакомиться со свойствами одноосновных не­предельных карбоновых кислот (олеиновой, акриловой, метакриловой, линолевой, линоленовой) и двухосновных непре­дельных кислот (фумаровой, малеиновой), а также представи­телями ароматических кислот (коричными). По карбоксиль­ной группе эти кислоты проявляют те же свойства, что и предельные кислоты: диссоциируют, образуют соли, амиды, галогенангидриды, ангидриды, эфиры. Однако необходимо об­ратить внимание на то, что у непредельных карбоновых кис­лот кислотные свойства выражены, сильнее, чем у соответст­вующих предельных кислот. Это объясняется влиянием не­предельного радикала на карбоксильную группу. Благодаря наличию двойной связи непредельные карболовые кислоты могут участвовать в реакциях гидрирования, присоединения галогенов, галогенводородов, воды, в реакциях полимериза­ции. Обратите внимание на зависимость химических свойств двухосновных карбоновых кислот от пространственного стро­ения (на примере малеиновой и фумаровой кислот). Литература: [1, с. 307–313]. 10. ЛИПИДЫ При изучении этого раздела органической химии следу­ет обратить внимание на такие соединения, как: жиры – сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и различ­ных органических кислот (пальмитиновой, стеариновой, оле­иновой, линоленовой и линолевой), мыла и детергенты, воски, фосфатиды. Изучая жиры, особое внимание уделите реакциям обра­зования нейтральных жиров, омыления, гидрогенизации, а также вопросам окислительной порчи жиров, их полимери­зации. Необходимо знать о значении жиров, их технической переработке и использовании. Среди представителей сложных липидов особое внима­ние следует обратить на фосфатиды: лецитины, кефалины. Литература; [1. с. 313–324]. 11. ОКСИ-, АЛЬДЕГИДО- И КЕТОКИСЛОТЫ Окси-, альдегидо- и кетокислоты относятся к соединени­ям со смешанными функциональными группами. в молекулах оксикислот име­ется гидроксильная группа, характерная для спиртов. (СООН)n Общая формула для оксикислот R , где (ОН)m n – число карбоксильных групп; m – число гидроксильных групп. Необходимо обратить внимание на изомерию и номенклатуру оксикислот, способы образования при биохимическом гидроксилировании, окислении гликолей, восстановлении кетокислот. Для оксикислот характерны два типа изомеров: струк­турные (a-, b, g-и т. д., в зависимости от взаимного распо­ложения двух функциональ-ных групп) и пространственные, так как они содержат асим-метрический атом углерода. Являясь одновременно кислотами и спиртами, оксикислоты дают все реакции как по карбоксильной группе (диссо­циация, образование солей, сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов, амидов), так и по гидроксильной (алкоголяты, простые эфиры, сложные эфиры, окисление). Вместе с тем, благодаря взаимному влиянию карбоксильной и гид­роксильной групп друг на друга, отмечаются специфические особенности a-, b- и g-оксикислот: дегидратация a-оксикислот приводит к образованию лактидов, b-оксикислот – не­предельных кислот, g-оксикислот – лактонов. Нужно знать формулы важнейших оксикислот: гликолевой, молочной, яблочной, винных, лимонной. Важное значе­ние имеют фенол-карбоновые кислоты, существующие в ви­де изомеров положения гидроксильной группы (орто-, мета-, пара-). Среди них салициловая, галловая, сиреневая и другие фенолкарбоновые кислоты чаще всего в виде эфиров содер­жатся в эфирных маслах растений и имеют большое прак­тическое значение (жаропонижающее средство, антиоксиданты, консерванты). Альдегидо- и кетокислотами называют соединения, моле­кулы которых содержат карбоксильную и альдегидную или соответственно кетонную группы. Представителями альдегидо- и кетокислот (оксокислот) являются глиоксиловая, пировиноградная, ацетоуксусная, левулиновая (СН3 СО(СН2 )2 СООН) кислоты. Ввиду боль­шой биологической значимости необходимо знать строение и свойства оксокислот, обусловленные наличием двух функцио­нальных групп. Из производных кетокислот наибольшее значение имеет ацетоуксусный эфир, широко применяемый в органическом синтезе. Необходимо познакомиться с методом его получения (конденсация Кляйзена) и рассмотреть на его примере кето-енольную таутомерию. Литература: [1, с. 326–341]. 12. ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ Явление оптической активности широко распространено среди органических соединений. К оптически активным ве­ществам относятся многие важные природные вещества: бел­ки, углеводы, нуклеиновые кислоты. Это явление имеет глубо­кое биологическое значение, так как оно связано с асимметрией живого вещества и явлением жизни. Оптическая активность большинства органических соеди­нений связана со строением их молекул. Молекула органиче­ского соединения, в которой атом углерода связан с четырьмя различными атомами или группами атомов, асимметрична, поэтому она вращает плоскость поляризованного луча и, следовательно, оптически активна. В подобной молекуле от­сутствует плоскость симметрии. Структурным признаком асимметричного соединения является присутствие асиммет­ричного атома углерода, обозначаемого обычно звез­дочкой. Асимметричные молекулы образуют стереоизомеры, раз­лича-ющиеся расположением в пространстве заместителей у асимметричных атомов углерода. Стереоизомеры, относящиеся друг к другу как предмет и его зеркальное отображение, назы­ваются оптическими антиподами. Асимметричной молекуле соответствует ее стереоизомер. Он имеет иное расположение заместителей в пространстве и является зеркальным изображением первого изомера. Оба изомера относятся как предмет и его изображение в зеркале. Необходимо уяснить вклад ученых (Ж. Б. Био, Л. Пастер, Я. Г. Вант-Гофф, Ж. А. Ле-Бель, М. А. Розанова) в изучении оптически активных веществ, а также такие понятия, как: энантиомеры, рацематы, асимметрический синтез. Литература: [1, с. 342–359]. 13. УГЛЕВОДЫ Углеводы или сахара – это группа органических соедине­ний, имеющих большое биологическое значение в жизни жи­вотных и растений. Это самая распространенная группа при­родных органических соединений, составляющих 80% сухого веса растений и 2% – животных организмов. Углеводы образуются в растениях из углекислого газа и воды в процессе реакций фотосинтеза, осуществляемых за счет солнечной энергии с участием зеленого пигмента растений – хлорофилла. Углеводы (сахара) подразделяются на две большие груп­пы: 1) моносахариды (простые углеводы), или монозы, не способные гидролизоваться; 2) ди- и полисахариды (сложные углеводы), состо­ящие из различного числа остатков простых углеводов, подвергающиеся гидролизу. Моносахариды. По числу атомов углерода в молекуле их делят на триозы (3 С), тетрозы (4 С), пентозы (5 С), гексозы (6 С) и так далее. Моносахариды – полифункциональные со­единения, являются оксиаль- дегидами (альдозы) или оксикетонами (кетозы). Наиболее распространены гексозы * * * * О * * * CH2 –CH–CH–CH–CH–C ; CH2 –CH–CH–CH–C–CH2 OH. OH OH OH OH OH H OH OH OH OH O альдогексоза кетогексоза Для них известно большое число стереоизомеров (2n , где n – число асимметрических атомов). Так, для альдогексоз 24 =16, для кетогексоз 23 =8, то есть, для альдоз существует 16 оптически активных изомеров, или 8 пар антиподов, для кетоз – соответственно 8 и 4. Каждая пара имеет свое назва­ние: глюкоза, галактоза, фруктоза и так далее. Для определения принадлежности к D- или L-генетическому ряду каждого изомера из пары (рацемата) сравнивают конфигурацию последнего асимметрического атома углерода этого изомера с конфигурацией D- или L-глицеринового аль­дегида. При этом записывают проекционные формулы молекул так, чтобы карбонильная группа находилась сверху: 1 O O C–H C–H 2 Н–С–ОН HO–C–H О О 3 С–Н С–Н HO–C–H H–C–OH 4 Н–С–ОН НО–С–Н H–C–OH HO–C–H 5 СН2 ОН СН2 ОН H–C–OH HO–C–H 6 D-глицериновый L-глицериновый CH2 OH CH2 OH альдегид альдегид D-глюкоза L-глюкоза В глюкозе положение гидроксила при 3-м, а в галактозе при 3-м и 4-м углеродных атомах противоположны положению при 5-м углеродном атоме. Фруктоза, начиная с 3-го атома уг­лерода, имеет такое же строение, как и глюкоза. О О С–H C–H CH2 OH H–C –OH H–C–OH C=O HO–C –H HO–C–H HO–C –H H–C–OH HO–C –H H–C–OH H–*C –OH H–C* –OH H–C*–OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH D-глюкоза D-галактоза D-фруктоза Для углеводов характерен еще один вид структурной изо­мерии, называемый циклоцепной таутомерией. Это явление вызывается внутримолекулярным взаимодействием окси- (–ОН) и оксо- (>С=О) групп углевода: НО Н О ОН С С Н–С H Н–С–ОН H–C–OH Н–С–ОН HO–C–H О НО–С–ОН HO–C–H О H–C–OH H–C–OH H–C–OH H–C H–C–OH H–C CH2 OH CH2 OH CH2 OH b,D-глюкоза D-глюкоза a,D-глюкоза Появившийся в циклической формуле у атома С1 гидроксил, возникающий из карбонильной группы открытой формы, называется полуацетальным, или гликозидным. Он существен­но отличается по свойствам от спиртовых гидроксилов. Если он расположен так же, как и гидроксил, определяющий принадлеж­ность к D или L ряду, то такая форма называется a-формой, если с противоположной стороны, то b-формой. При изучении углеводов и их производных обратите внима­ние, что именно за счет этого гликозидного гидроксила идет образование сложных углеводов, глюкопротеидов, нуклеино­вых кислот и других природных соединений. Более наглядно строение молекулы углевода можно пред­ставить, используя так называемые перспективные формулы. Плоскость кольца изображают перпендикулярно плоскости листа бумаги, атом кислорода расположен в правом заднем углу. Заместители, которые были слева или справа в проекци­онных формулах, пишут соответственно сверху или снизу по отношению к плоскости кольца, изменяя положение замести­телей у атома углерода, за счет которого осуществляется цик­лизация. Шестичленные циклы называют пиранозами, а пятичленные – фуранозами по аналогии с названиями веществ: и пиран фуран СH2 OH CH2 OH O O H H H–C–OH H H OH H OH H OH H OH OH H OH H OH a,D-глюкопираноза a,D-глюкофураноза Из сложных сахаров необходимо знать: а) дисахариды – мальтозу (состоит из двух молекул a-D-глюкозы), целлобиозу (состоит из двух молекул b-D-глюкозы), лактозу (состоит из a-D-глюкозы и b-D-галак-тозы), сахарозу (состоит из a-D-глюкозы и b-D-фруктозы); б) полисахариды – крахмал, глико­ген, клетчатку и пентозаны. При изучении химических свойств сахаров следует исходить из химических свойств функциональных групп, входящих в молекулу. Так, если молекула углевода содержит свободный гликозидный гидроксил, то в водном растворе она будет нахо­диться в равновесии с открытой формой и давать реакции кар­бонильной группы, например окисление. Следует учесть, что именно наличие или отсутствие свободного гликозидного гид­роксила определяет отношение дисахаридов к восстанавлива­ющим (целлобиоза) и невосстанавливающим (сахароза). В процессе изучения сахаров обратите внимание на обра­зование сложных эфиров, ибо они играют важную биохимиче­скую роль (фосфорные эфиры в синтезе и распаде углеводов) и имеют большое народнохозяйственное значение (нитроклетчатка, ацетатное волокно и т. п.). Ознакомьтесь с вопросами химической переработки древесины. Литература: [1, с. 360–385]. 14. АМИНЫ И АМИНОСПИРТЫ Амины – органические соединения, которые можно рас­сматривать как продукты замены атомов водорода аммиака на водородные радикалы. В зависимости от числа замещен­ных на радикалы атомов водорода аммиака различают ами­ны первичные, вторичные и третичные. Необходимо обра­тить внимание на классификацию аминов в зависимости от характера углеводородного радикала и числа аминогрупп (диамины). Изучая методы получения аминов, обратите внимание на реакции восстановления нитросоединений, оксимов, гидразонов, амидов, реакцию Гофмана. При изучении химических свойств аминов обратите вни­мание на роль свободной электронной пары в проявлении основных свойств аминов и комплексообразовании. Сравните основные свойства аммиака и аминов жирного и ароматического ряда. При этом уясните, что более сильная щелоч­ная реакция водных растворов аминов объясняется положи­тельным индукционным влиянием алкильных радикалов, за счет чего повышается электронная плотность у атома азота. Обратите при этом внимание и на роль пространственных факторов. Необходимо знать, какие продукты образуются при вза­имодействии различных аминов с азотистой кислотой (ка­чественная реакция). У ароматических аминов основные свойства по сравнению с аминами жирного ряда ослаблены благодаря влиянию бензольного кольца и повышена актив­ность к реакциям электрофильного замещения. Реакция с азотистой кислотой в первичных ароматических аминах при­водит к образованию солей диазония, применяемых в химии красителей. Аминоспиртами называют соединения, в молекуле кото­рых одновременно содержатся амино- и гидроксильные груп­пы. Наиболее важными из них являются этаноламин, холин, так как входят в состав биологически активных веществ – фосфатидов. Необходимо знать строение и методы получения этих аминоспиртов. Значение диамина (гексаметилендиамин NН2 –(СН2 )6 –NН2 ) определяется использованием его для получения полиамидного волокна найлона. Литература: [1, с. 251–263, 307]. 15. АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ Органические соединения, содержащие в молекуле кар­боксильную и аминогруппы, называют аминокислотами. При изучении аминокислот следует уяснить их номен­клатуру, классификацию, изомерию, способы получения. За­учить формулы важнейших аминокислот. Особое внимание обратить на химические свойства аминокислот. Молекулы аминокислот имеют амфотерные свойства, так как в их со­ставе имеются карбоксильные и аминогруппы. Нужно уметь писать схемы диссоциации аминокислот как амфотерных соединений. Следует знать характерные для аминокислот химические свойства: а) образование солей с кислотами и основаниями, внутренних солей; б) образование пептидов из аминокислот, реакции аминокислот с нингидрином,азотистой кислотой и формалином; в) биохимическое декарбоксилирование, дезаминирование, переаминирование аминокислот; г) отношение аминокислот к нагреванию. Белки представляют собой биополимеры, сложные моле­кулы которых построены из остатков a-аминокислот. В при­роде существует примерно 1010 –1012 различных белков, обес­печивающих существование огромного числа видов живых организмов различной сложности, начиная от вирусов и кон­чая человеком. Необходимо разобраться в строении пептидов и белков. Аминокислоты соединяются друг с другом пептидной связью. Соединение, образованное двумя аминокислотами, называ­ют дипептидом. Увеличивая число аминокислот, получают трипептид и т. д. Если число аминокислот свыше 10 и до 50, то соединение относят к полипептидам. Белки же име­ют обычно более высокую молекулярную массу – свыше 10000. В строении белковых молекул различают четыре структу­ры: первичную, вторичную, третичную и четвертичную. Студенту необходимо разобраться в различных уровнях организации белковых молекул, а также изучить физические и химические свойства белков, их классификацию и биоло­гическую роль. Литература: [1, с. 385–409]. 16. ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Гетероциклическими называют соединения, содержащие в своих молекулах циклы, в образовании которых кроме ато­мов углерода принимают участие и атомы других элементов (N, О, S и другие). Гетероциклические соединения широко распространены в природе и имеют большое биологическое значение, особенно содержащие в гетероциклах атомы азота. Они входят в со­став нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов, хлорофил­ла, гемоглобина и других соединений. Необходимо изучить и знать строение, свойства пиррола, индола, имидазола, пиримидина и его важнейшие производ­ные (цитозин, урацил, тимин), пурина и его важнейшие про­изводные (аденин, гуанин и другие). Студенту необходимо иметь понятие о строении и свойствах тех химических соединений, в состав которых входят перечисленные выше гетероциклы. К ним относятся хлоро­филл, гемин, некоторые аминокислоты, гетероауксины, алка­лоиды, антибиотики, психогены. При изучении гетероциклов необходимо обратить внима­ние на характер связей в цикле, подчеркивая ароматичность строения и свойств молекул гетероциклических соединений, так как их химические свойства в первую очередь определя­ются наличием ароматического цикла и гетероатома. Химические свойства гетероциклов можно классифициро­вать следующим образом: 1) кислотно-основные превращения с участием гетероатома; 2) реакции замещения; 3) реакции присоединения; 4) реакции расширения цикла; 5) реакции замены гетероатома. Литература: [1, с. 411–438]. 17. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Нуклеиновыми кислотами называются высокомолекуляр­ные соединения (биополимеры), построенные из отдельных нуклеотидов (мононуклеотидов). Нуклеиновые кислоты обычно связаны с белками за счет образования солеобразных и водородных связей и образуют сложные белки — нуклепротеиды. Связи легко разрываются путем простой солевой коагуляции белка, и нуклеиновые кислоты выделяются в свободном состоянии. При гидролизе нуклеиновых кислот получаются мононуклеотиды. Последние расщепляются на b-D-рибофуранозу или 2-де-зокси-b-D-рибофуранозу, пиримидиновые (цитозин, урацил, тимин) и пуриновые (аденин, гуанин) основания, ортофосфорную кислоту. Для того чтобы разобраться в строении нуклеиновых кис­лот, необходимо иметь ясное представление, что такое нуклеозиды и нуклеотиды. При соединении молекулы пиримидинового или пуринового основания с молекулой b-D-рибофуранозы или 2-дезокси-b-D-рибофура-нозы образуются нуклеозиды. Нуклеотиды – это фосфорные эфиры нуклеозидов. В зависимости от природы углевода нуклеотидов все ну­клеиновые кислоты делятся на два типа: ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты, содержащие в молекулах остатки 2-дезокси-b-D-рибофуранозы, называются дезоксирибонуклеиновыми кислотами (ДНК), а содержащие остатки b-D-рибофуранозы – рибонуклеиновыми кислотами (РНК). Необходимо разобраться в важнейших понятиях, харак­теризующих строение ДНК и РНК, которые известны как первичная и вторичная структура нуклеиновых кислот. Студент должен знать строение нуклеиновых кислот и их биологическую роль. Литература: [1, с. 438–446]. 18. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ И СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО Огромная роль в сельском хозяйстве принадлежит химическим средствам защиты растений от вредителей, болезней и сорняков (пестицидам). Студенту необходимо знать классификацию пестицидов, какие из них наиболее широко используются в настоящее время в сельском хозяйстве в связи с применением интенсив­ных технологий возделывания сельскохозяйственных куль­тур. Для ознакомления с химией пестицидов необхо­димо проработать по учебнику главу XXVI «Биологически активные органические соединения и сельское хозяйство». Литература: [1, с. 448–462]. 19. ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ 1. Основные положения теории химического строения ор­гани-ческих соединений А. М. Бутлерова. Напишите все изо­меры гептана, назовите их по международной номенклатуре. 2. Углеводородные и свободные радикалы. Приведите примеры. Напишите все возможные радикалы для углеводо­рода С5 Н12 , назовите их и укажите формулы наиболее устой­чивых радикалов. 3. Гомология и гомологические ряды в органической хи­мии на примерах углеводородов (алканов, алкенов, алкинов, диенов). Укажите, какие из представленных ниже соедине­ний являются гомологами, какие изомерами: а) 2,4-диметилбутан; б) гексан; в) 2-метилпропен, г) бутен-2; д) 2-метилпентен-1; е) 2,3-диметилбутен-1; ж) пентин-1; з) 2-метилбутадиен-1,3. 4. Изомерия скелета и изомерия, вызванная положением заместителя. Напишите изомеры гексана и ароматического углеводорода состава С9 Н12 . Назовите их и укажите разно­видности изомерии. 5. Официальная номенклатура органических соединений – номен- клатура ИЮПАК. Назовите по международной номенклатуре следующие соединения: а) CH3 ––CH––CH––CH2 ––C(CH3 )––CH3 ; C3 H7 CH3 C2 H5 б) C2 H5 в) CH3 ––CH2 ––CH––CH2 —CH––CH3 CH3 ––C––CH3 ; C2 H5 CH ; C4 H9 CH3 CH3 г) CH3 ––CH2 ––CH––CH2 ––CH3 д) CH3 ––CH––CH2 ––CH==C––CH2 ––CH3 CH––CH3 ; CH3 CH––CH3 ; CH3 CH3 е) CH3 ––CºC––CH2 —CH––CH3 ; ж) CH2 ==C––CH==C––CH3 CH3 CH3 CH2 ; CH3 з) CH3 ––CH2 ––C==CH––CH––CH3 ; и) CH3 ––CH––CH2 ––COH––CH3 CH3 CH3 CH3 CH––CH3 ; CH3 к) CH3 O л) CH2 ==CH––CO––CH3 ; CH3 ––CH––CH2 ––C––C ; CH2 CH3 H CH3 м) O н) CH3 ––CH==CH––COOH; CH3 ––CH––CH2 ––C ; CH3 OH o) CH3 п) O CH3 ––C––CH––COOH; CH3 ––CH––CH2 ––C ; CH3 OH NH2 OH p) HCOOC––CH2 ––CHBr––COOH; c) CH3 ––CH––CH==C––COOH. NH2 Cl 6. Напишите структурные формулы веществ с пятью атомами углерода, названия которых заканчиваются на –ан, -ен, -диен, -ин, -ол, -он, -аль, -овая. 7. Строение электронной оболочки атома углерода. Гиб­ридизация атома углерода (-sр3 , -sр2 , -sp) на конкрет­ных примерах. 8. Изомерия непредельных углеводородов (алкенов, ал­кинов, диенов). Напишите структурные формулы изомерных углеводородов С5 Н8 . Назовите их. Укажите разновидности изомерии. 9. Напишите структурные формулы изомеров углеводоро­да (С6 Н12 ) с прямой цепью и циклом. Какие из изомеров это­го углеводорода могут существовать в виде конформеров. Покажите их форму. 10. Напишите структурные формулы изомерных углево­дородов, имеющих состав С5 Н10 , назовите их. Обратите внимание на цис-транс-изомерию. Укажите, какой из изомеров более устойчив. 11. Химические свойства алканов: реакции галогенирования, нитрования, сульфохлорирования, окисления и крекинг. Напишите реакцию нитрования изопентана, продукт реакции назовите. 12. Химические свойства метана на примерах соответст­вующих реакций. Покажите механизм радикальных реакций на примере взаимодействия этана с хлором. Какое практи­ческое значение имеет метан и продукты его реакций? 13. Способы получения алканов. Какие углеводороды получатся при действии металлического натрия на смесь: а) йодистого метила и йодистого изобутила; б) йодистого этила и йодистого изопропила; в) бромистого пропила и бромистого втор-бутила. 14. В каком валентном состоянии находятся атомы углерода в предельных углеводородах? Приведите атомно-орбитальные схемы стро-ения молекул метана, этана, пропана. 15. Получите 2-метилпропан: а) гидрированием непредельного углеводорода; б) восстановлением галогенпроизводного; в) по реакции Вюрца. Напишите реакции взаимодействия 2-метилпропана с бромом и с азотной кислотой. Укажите условия проведения этих реакций. 16. В чем сущность и практическое значение процесса крекинга? Какие химические реакции характеризуют его? Разберите механизм этих реакций на примере октана. 17. Химические свойства алкенов: реакции присоединения водорода, галогенов, галогенводородов, воды. Покажите механизм реакции электрофильного присоединения брома к этилену. 18. Правило Марковникова и его объяснение. Гомо- и гетеролитический разрыв свя­зей. Напишите уравнения реакций взаимодействия пентен-1 и 2-метилбутен-2 с хлороводородом. 19. Реакции окисления и полимеризации в алкенах. На­пишите реакции взаимодействия бутен-2 с водным раствором перманганата калия и с озоном. Продукты реакции назови­те. 20. Способы получения алкенов. Какие углеводороды по­лучатся при действии спиртового раствора щелочи на 2-дибромбутан, 3-хлор-2-метилпентан? С помощью каких реак­ций можно доказать строение полученных углеводородов. 21. Алкины, их получение и химические свойства. Особые свойства тройной связи углерод-углерод. Получите пропин из соответствующего дигалогенпроизводного. 22. Химические реакции ацетиленов: гидрирования, ги­дратация по Кучерову, другие реакции присоединения по тройной связи. Напишите реакцию взаимодействия бутина-1 с двумя молями НСl и одним молем Н2 О. 23. Напишите уравнения реакций конденсации: а) ацетилена с метилэтилкетоном; б) этилацетилена с формальдегидом; в) винилацетилена с ацетоном. 24. Каким способом можно получить 3-метилбутин-1? Сколько алкинов соответствует его углеродному скелету? Приведите уравнения реакций взаимодействия 6-метилгептина-1 с водой и с хлором. 25. Напишите схемы реакций ступенчатого гидрирования 2,5-ди-метилгексина-3. Возможна ли геометрическая изомерия для алкена, полученного на первой стадии гидрирования. 26. Приведите примеры реакций с участием подвижного водородного атома в ацетилене: замещение на металл, при­соединение по карбонильной группе, димеризация. Напиши­те уравнение реакций взаимодействия ацетилена с формаль­дегидом, метанолом и уксусной кислотой. 27. Бутадиен, изопрен, хлоропрен, их промышленный синтез и применение. Напишите формулы всех изомеров ди­енового углеводорода состава С5 Н8 и назовите их. 28. Сопряженные двойные связи и их особые свойства (1,4-при-соединения). Эффект сопряжения, полимеризация диенов. Напишите уравнение реакции полимеризации хлоропрена и присоединения к нему НС1. 29. Понятие о строении природного каучука. Дивиниловый и изопреновый синтетические каучуки. Напишите реак­цию димеризации бутадиена. 30. Напишите уравнения реакций нитрования бензола, толуола, хлорбензола и нитробензола. Сравните реакционную способность этих соединений. 31. Какое строение имеет углерод ароматического ряда общей формулы С8 Н10 , если при его окислении хромовой смесью была получена терефталевая кислота, а при окислении в более мягких условиях образуется п-толуиловая кислота? 32. Методы получения ароматических углеводородов. По­лучите бензол и толуол из метана. 33. Химические свойства ароматических углеводородов: галогени- рование, нитрование, сульфирование, реакция Фриделя-Крафтса. Напишите реакцию бензола с хлористым этилом. 34. Сколько изомеров ряда бензола соответствует составу С9 Н12 ? Напишите их структурные формулы, назовите. Осуществите реакцию радикального и электрофильного монохлорирования изопропилбензола. 35. Электродонорные и электроакцепторные заместители; их направляющее влияние. Исходя из бензола, получите: а) о- и п-бром-нитробензолы и б) м-бромнитробензол. 36. Понятие об эффекте сопряжения и индуктивном эф­фекте. Теория замещения в бензольном ядре. Напишите урав­нения реакций толуола с азотной кислотой. 37. Согласованная и несогласованная ориентация. Акти­вирующее влияние нитрогруппы на нуклеофильный обмен атома галогена, связанного с ароматическим ядром. Напиши­те уравнения реакций м-кси-лола и м-динитробензола с азот­ной кислотой. 38. Установите строение углеводорода С8 Н6 , обесцвечивающего бромную воду, образующего осадок с аммиачным раствором оксида серебра, а при окислении дающего бензойную кислоту. Напишите уравнения соответствующих реакций. 39. Установите строение вещества состава С7 Н8 , если оно легко нитруется, образуя два изомера состава С7 Н7 NO2 , а при окислении образует бензойную кислоту. Приведите уравнения реакций. 40. Стирол (фенилэтилен) – продукт многотоннажного промышленного производства. Опишите его свойства. Напишите для него уравнения реакций: а) с хлористым водородом; б) с хлором; в) исчерпывающего гидрирования; г) полимеризации. 41. Из бензола получите бромбензол и объясните, почему он не взаимодействует со щелочами, подобно бромистому этилу. 42. Способы получения циклоалканов из углеводородов, дигалогенпроизводных и дикарбоновых кислот. Получите циклогексан всеми способами. 43. Напишите структурную формулу углеводорода С9 Н10 , обесцвечивающего бромную воду, при окислении хромовой смесью образующего бензойную кислоту, а при окислении по Вагнеру – 3-фенил-пропандиол-1,2. 44. Напишите схемы следующих превращений: а) бензол ® толу- ол ® тринитротолуол; б) бензол ® хлорбензол ® п-нитрохлорбензол; в) бензол ® нитробензол ® м-нитрохлорбензол. 45. Приведите схему распределения электронной плотности в хлорбензоле. Почему введение галогена уменьшает подвижность атома водорода в бензольном ядре? 46. Классификация, изомерия и номенклатура галогенпроиз-водных. Напишите изомеры состава С6 Н4 С12 , назови­те их. 47. Общие способы получения галогенпроизводных: галогени-рование углеводородов, замещение гидроксила на гало­ген, присоединение галогенов и галогенводородов по крат­ным связям. Получите дихлорэтан всеми возможными спо­собами. 48. Химические свойства моногалогенпроизводных алканов: замещение галогена на водород, гидроксил, амино- и нитрильную группы. Отщепление галогена. Реакция Вюрца. Получите 2,3-диметилбутан из соответствующего галогенпроизводного по реакции Вюрца. 49. Химические особенности галогенпроизводных с не­сколькими атомами галогена у одного углеродного атома. Напишите реакцию взаимодействия 1,2,3-трихлопропана со щелочью (водный раствор). 50. Для 2-хлорпропана напишите реакции нуклеофильного замещения со следующими реагентами: а) натриевая соль муравьиной кислоты; б) этиламин; в) нитрит натрия. Какие реагенты называются нуклеофильными? 51. Химические свойства галогенпроизводных непредель­ных углеводородов. Хлористый винил, его полимеризация и значение. Напишите уравнение реакции присоединения НВг к винилбромиду. 52. Химические свойства галогенпроизводных ароматиче­ских углеводородов, их применение в сельском хозяйстве. Получите хлорбензол и хлористый бензил и сравните их свойства. 53. Объясните причину низкой реакционной способности атома галогена в бензольном ядре по сравнению с атомом галогена в боковой цепи. Сравните свойства хлорбензола и хористого бензила. 54. Напишите изомеры состава С4 Н7 Cl. Какой изомер более реакционно способен в реакции замещения? Осуществите для него все известные вам реакции замещения. 55. Предельные одноатомные спирты. Гомологический ряд, изомерия и номенклатура. Напишите изомеры спирта С4 Н9 ОН и укажите первичные, вторичные и третичные спир­ты. 56. Способы получения спиртов из предельных и этиле­новых углеводородов, галогенпроизводных, сложных эфиров, карбонильных соединений. Получите этанол всеми указан­ными выше методами. 57. Химические свойства одноатомных спиртов: реакции с металлами, галогенными соединениями фосфора, спиртами и кислотами. Напишите уравнение реакций пропанол-2 с ук­сусной кислотой. 58. Окисление первичных, вторичных и третичных спир­тов. Дегидратация и дегидрирование. Напишите реакции окисления бутанол-1 и бутанол-2, продукты реакции назови­те. 59. Двухатомные спирты (гликоли). Изомерия и номен­клатура. Получение из галогенпроизводных и непредельных углеводородов. Получите этиленгликоль указанными выше способами. 60. В чем заключается основное различие химических свойств одноатомных и многоатомных спиртов? Напишите соответствующие уравнения реакций. Как можно, исходя из пропилена, получить глицерин? 61. Напишите уравнения реакций последовательных превращений: CH3 –CH–CH3 A B C Д. OH 62. Напишите уравнения реакций последовательных превращений: О CH3 –CH2­ –OH . Назовите полученные вещества. 63. Химические свойства глицерина: глицераты, глицериды, продукты окисления. Напишите схемы реакций окисле­ния глицерина до кислоты. 64. Напишите уравнение реакций взаимодействия 3-метилбутанола с PCl5 , с уксусной кислотой, бромистым водородом, хлорангидридом уксусной кислоты. К какому типу реакций принадлежат данные превращения? 65. Фенолы. Строение, номеклатура и изомерия. Напи­шите изомеры вещества, имеющего состав С7 Н8 О, назовите их и укажите, к какому классу соединений они принадлежат. 66. Природные источники и способы получения фенолов из аминов, галогенпроизводных и углеводородов. Предложи­те схему получения фенола из метана. 67. Химические свойства фенолов. Взаимное влияние ра­дикала и функциональной группы. Отличие фенолов от спир­тов. Покажите это на примере бензилового спирта и фенола. 68. Простые и сложные эфиры фенолов. Броамирование, нитрование и окисление фенола. Напишите реакцию взаимо­действия о-нитро-фенола с азотной кислотой. 69. Понятие о гербицидах. Пикриновая кислота. Напиши­те уравнение реакций, с помощью которых из м-дихлорфенола и монохлоруксусной кислоты можно получить 2,4-дихлорфенолуксусную кислоту. 70. Двух- и трехатомные фенолы, их строение, свойства и значение. Напишите реакции окисле­ния гидрохинона и образования триметилового эфира из флороглюцина и трех молекул метилового спирта. 71. Понятие о меркаптанах. Простые эфиры и эфиры не­органических кислот. Напишите уравнения реакций взаимодействия этиленгликоля и глицерина с азотной кислотой в присутствии H2 SO4 . 72. Номенклатура и изомерия альдегидов и кетонов. На­пишите формулы всех изомерных альдегидов и кетонов со­става С6 Н10 О, назовите их. 73. Способы получения альдегидов и кетонов. Напишите уравнения реакций получении пропионового альдегида и ацетона всеми известными методами. 74. Химические свойства альдегидов. Ответ проиллюст­рируйте на примере уксусного альдегида и бензальдегида. 75. Опишите свойства кетонов. Получите из метилэтилкетона: а) бутан; б) бутанол-2; в) гидразон. 76. Приведите примеры реакций с участием a-водородного атома для альдегидов и кетонов. Напишите уравнение альдольной конденсации для пропионового альдегида и диэтилкетона. 77. Сходство и различие альдегидов и кетонов на приме­рах реакций. 78. Получите ацетон окислением соответствующего спирта. Напишите для него уравнения реакций с гидразином, цианистым водородом, хлором, пятихлористым фосфором. 79. Ароматические альдегиды и кетоны, получение, свой­ства. Напишите уравнения реакций окисления бензойного альдегида и взаимодействия его с анилином. 80. Классификация, изомерия и способы получения карбоновых кислот. Из неорганических веществ получите мура­вьиную и уксусную кислоты. 81. Электронное строение карбоксильной группы. Мезомерия аниона. Водородная связь в кислотах. Свойства муравь­иной кислоты. Напишите уравнения диссоциации муравьи­ной, щавелевой и акриловой кислот. 82. Бензойная кислота, свойства, получение. Напишите уравнения реакций взаимодействия бензойной кислоты с ам­миаком на холоду и при нагревании с РС15 , пропиловым спиртом. Продукты реакции назовите. 83. Функциональные производные карбоновых кислот: со­ли, галогенангидриды, ангидриды. Напишите уравнения реак­ций взаимодей- ствия уксусной кислоты с Na2 СО3 , РС13 . Про­дукты реакции назовите. 84. Сложные эфиры, их получение из кислот (этерификация), ангидридов и хлорангидридов. Физические и химиче­ские свойства. Напишите уравнения реакций взаимодействия уксусного ан­гидрида с этиловым спиртом. Продукт реакции подвергните щелочному омылению. 85. Амиды кислот. Гомологический ряд, номенклатура, получение из кислот, галогенангидридов, сложных эфиров и нитрилов. Химические свойства: гидролиз, дегидратация, вос­становление. Напишите уравнения реакций взаимодействия амида пропионовой кислоты с во­дой. 86. Производные угольной кислоты. Мочевина. Получе­ние, свойства, применение. Биурет. Напишите уравнения ре­акций взаимодействия мочевины с азотной и уксусной кис­лотами. 87. Дикарбоновые кислоты. Общие методы синтеза. Осо­бые свойства метиленовой группы малонового эфира. Анги­дриды дикарбоновых кислот. Напишите уравнения реакции образования сложного эфира из щавелевой кислоты и пропанола-1. 88. Фталевая кислота. Терефталевая кислота и синтети­ческое волокно на ее основе (лавсан). На­пишите уравнения реакции образования кислого сложного эфира из изофталевой кислоты и метанола. 89. Непредельные кислоты: акриловая кислота, ее эфи­ры, нитрил. Метакриловая кислота. Пластмассы на их базе. Получите акриловую кислоту из уксусного альдегида, метакриловую из ацетона. Превратите их в метиловые эфиры и напишите реакции полимеризации последних. 90. Фумаровая и малеиновые кислоты. Различие свойств геометрических изомеров. Получите из ацетилена малеиновую кислоту. Напишите их реакции с Вr2 , НВr, Н2 О. 91. Олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты. Корич­ные кислоты. Напишите уравнение реакции взаимодействия олеиновой кислоты с Вr2 и глицерином. 92. Жиры. Распространение в природе, состав, строение. Классификация жиров. Химические свойства: омыление, гид­рогенизация. Напишите уравнение реакции образования тристеарина. 93. Что такое мыла? Напишите реакции получения мыла из жиров. 94. Что такое «высыхающие» и «невысыхающие» масла? Какие химические реакции протекают при «высыхании» натуральной олифы? 95. Напишите реакции омыления и гидрогенизации триолеата глицерина. Укажите условия протекания указанных реакций. 96. Что такое сложные липиды? Их функции в живых организмах? Напишите уравнение реакции гидролиза кефалина (фосфатидиэтаноламина). 97. Оксикислоты, определение, изомерия, номенклатура. Напишите изомеры кислоты (структурные и пространствен­ные), соответствующей молекулярной формуле С3 Н6 О3 , на­зовите их. 98. Способы получения оксикислот. Получите молочную кислоту из неорганических веществ. Химические свойства молочной кислоты. 99. Химические свойства оксикислот, обусловленные кар­бок-сильной группой. Напишите уравнения реакций, подтвер­ждающие эти свойства на примере гликолевой кислоты. 100. Химические свойства оксикислот, обусловленные спир­товой группой. Напишите уравнения реакций, подтверждаю­щие эти свойства на примере молочной кислоты. 101. Дегидратация альфа-, бета-, гамма- оксикислот. Про­ил-люстрируйте эти реакции на примере оксимасляных кис­лот. 102. Многоосновные оксикислоты – яблочная, винные. способы получения. Изомерия. Напишите уравнения реакций винной кислоты с NаОН и Сu(ОН)2 . 103. Фенолкарбоновые оксикислоты: салициловая, галловая, коричные. Напишите уравнения реакций салициловой кислоты с этанолом, фенолом, NаОН, уксусным ангидридом. 104. Одноосновные альдегидокислоты, получение, свойст­ва. Напишите уравнения реакций глиоксиловой кислоты с NаОН, С2 Н5 ОН. 105. Одноосновные кетокислоты: пировиноградная и ацетоук-сусная, их получение. На примере пировиноградной кисло­ты приведите уравнения реакций, характерных для карбо­нильной и карбоксильной групп. 106. Кратко изложите классификацию моносахаридов. Напишите формулы альдопентозы, кетогексозы, альдогексозы, кетопентозы. 107. Стереоизомерия моносахаридов. Напишите проекционные формулы стереоизомеров D- и L-рибозы, дезоксирибозы, ксилозы, глюкозы, галактозы, фруктозы. 108. Таутомерия моносахаридов. Покажите на примерах D-2-дезок-сирибозы, D-рибозы, D-ксилозы. 109. Таутомерия моносахаридов. Покажите на примерах D-глю-козы, D-галактозы. 110. Таутомерия моносахаридов. Покажите на примерах D-глюкозы и D-фруктозы. 111. Опишите явление мутаротации моносахаридов. Объясните это явление на примере таутомерии D-глюкозы. 112. Эпимеризация моносахаридов. Объясните это явление с демонстрацией структурных формул соответствующих моносахаридов. 113. Какой гидроксил в циклических формах моносахаридов называется полуацетальным? Чем он отличается от других гидроксильных групп? Напишите схему реакции образования гликозида из b-D-глюкопиранозы и этанола. 114. Химические свойства моносахаридов. Напишите соответствующие уравнения реакций с глюкозой. 115. На основании каких реакций можно доказать восстанавливающие свойства глюкозы? Напишите не менее двух уравнений реакций. 116. Фруктоза как представитель кетоз. Строение, таутомерия и свойства. Отличие от глюкозы. 117. Характерные особенности полуацетального гидроксила моносахаридов. Гликозиды. Напишите схемы реакций получения следующих гликозидов: а) метил-a-D-глюкопиранозид; б) метил-b-D-глюко-пиранозид; в) метил-b-D-фруктофуранозид; г) метил-b-D-рибофура-нозид. 118. Моносахариды: альдозы и кетозы. Оптическая изомерия. Способы изображения, проекционные формулы Фишера. Напишите проекционные формулы стереоизомеров D- и L-рибозы, дезоксирибозы, глюкозы, галактозы и фруктозы. 119. Физические и химические свойства моносахаридов. Восстановление, окисление и ацилирование сахаров. Оновые и сахарные кислоты. Напишите схемы соответствующих ре­акций. 120. Таутомерия моносахаридов. Пиранозные и фуранозные формы. Альфа-, бета-пиранозы и фуранозы. Формулы Хеуорса. Полуацетальный (гликозидный) гидроксил. Аномеры. Покажите на примере D-глюкозы и D-рибозы. 121. Восстанавливающий тип дисахаридов. Особенности их строения и свойств. Напишите схему образования мальто­зы из соответствующих моносахаридов, используя перспек­тивные формулы Хеуорса или конформационные формулы. 122. Восстанавливающий тип дисахаридов. Особенности их строения и свойств. Покажите таутомерию лактозы, ис­пользуя перспективную, формулу Хеуорса или конформационную формулу. 123. Восстанавливающий тип дисахаридов. Особенности их строения и свойств. Напишите схему образования целлобиозы из соответствующих моносахаридов, используя перс­пективные формулы Хеуорса или конформационные форму­лы. 124. Восстанавливающий тип дисахаридов. Особенности их строения и свойств. Напишите схему реакции взаимодей­ствия мальтозы с реактивом Фелинга, а также схему реакции серебряного зеркала. 125. Восстанавливающий тип дисахаридов. Особенности их строения и свойств. Напишите схему реакции взаимодей­ствия лактозы с реактивом Фелинга, а также схему реакции серебряного зеркала. 126. Восстанавливающий тип дисахаридов. Особенности их строения и свойств. Напишите схему реакции взаимодей­ствия целлобиозы с реактивом Фелинга, а также схему реак­ции серебряного зеркала. 127. Невосстанавливающий тип дисахаридов. Особенно­сти их строения и свойств. Напишите схему образования са­харозы из соответствующих моносахаридов, используя перс­пективные формулы Хеуорса или конформационные формулы этих моносахаридов. 128. В чем заключается инверсия сахарозы? Что такое инвертный сахар? Напишите схему реакции гидролиза са­харозы, используя перспективную формулу Хеуорса или конформационную формулу этого дисахарида. 129. Строение и свойства целлюлозы (клетчатки). Пока­жите фрагмент полимерной цепи целлюлозы, используя перспективные формулы Хеуорса или конформационные фор­мулы. 130. Напишите схемы гидролиза целлюлозы (клетчатки). 131. Эфиры целлюлозы и их использование в народном хозяйстве. Приведите схемы реакций получения эфиров цел­люлозы. 132. Строение и свойства крахмала. Чем отличается ами­лоза и амилопектин как две фракции крахмала по строению и свойствам? Используйте для объяснения структурные фор­мулы. 133. Амины как производные аммиака. Номенклатура, особенности изомерии, классификация. Напишите изомеры амина C4 H11 N, назовите их. 134. Способы получения аминов. Получите этиламин по реакциям Гофмана, Зимина, восстановлением соответствую­щего амида, декарбоксилированием соответствующей кис­лоты. 135. При действии азотистой кислоты на амин состава С4 Н11 N образовался спирт и выделился азот. Напишите структурные формулы возможных изомеров исходного амина и дайте им названия. 136. Из каких альдегидов и кетонов и каким образом можно получить изопропиламин и 2-аминобутан? Напишите уравнения соответствующих реакций. 137. Из каких альдегидов и кетонов можно получить следующие амины: 2-аминопентан; 2-амино,-3-метилбутан? Напишите уравнения соответствующих реакций. Химические свойства этиламина. 138. Напишите уравнения реакций взаимодействия изопропилами- на с йодистым этилом, хлористым ацетилом, уксусным ангидридом. 139. Амины ароматического ряда. Способы получения. Из анилина получите п-нитроанилин и п-метиланилин. Сравните их основные свойства. 140. Химические свойства ароматических аминов: солеобразование, алкилирование, ацилирование. Напишите уравнение реакции взаимодействия анилина с серной кислотой с образованием кислой соли. 141. Химические свойства ароматических аминов: реакции с азотистой кислотой, замещение аминов в ядре, азосочетание. Напишите уравнение реакции хлористого фенилдиазония с фенолом. 142. Аминоспирты: холин, этаноламин, их строение, свойства. Получите холинхлорид путем взаимодействия триметиламина с этиленхлоргидрином (НОСН2 –СН2 Cl). 143. Действие азотистой кислоты на алифатические амины. Нитрозоамины. 144. Какие соединения называются амидами? Покажите строение амидной группы атомов. На примере ацетамида напишите схемы реакций, характеризующих химические свойства амидов. 145. Напишите уравнения реакций ацетамида со следующими веществами: а) водой; б) азотной кислотой; в) гипохлоритом натрия в щелочном растворе; г) водородом в присутствии катализатора. Назовите полученные вещества. 146. Мочевина. Напишите схемы реакций промышленного способа получения мочевины из диоксида углерода и аммиака. Химические свойства. 147. Напишите уравнения реакций образования солей: а) из мочевины и уксусной кислоты; б) мочевины и щавелевой кислоты; в) мочевины и азотной кислоты. С помощью каких реакций можно отличить этиламин от ацетамида? Напишите схемы соответствующих реакций. 148. Классификация аминокислот. Напишите формулы отдельных представителей аминокислот. 149. Напишите формулы следующих аминокислот: глици­на, аланина, лейцина, серина, цистеина, цистина, аминокапроновой кислоты. В формулах звездочкой обозначьте хиральные центры. Напишите проекционные формулы возмож­ных стереоизомеров (D- и L- формы) для данных аминокис­лот, которые имеют хиральные центры. 150. Представители диаминмонокарбоновых кислот: ар­гинин, орнитин и лизин. Напишите их формулы, а также уравнение реакции образования дипептида из аргинина и лизина. 151. Дикарбоновые аминокислоты: аспарагиновая и глутаминовая кислоты и их амиды (аспарагин, глутамин). На­пишите их формулы, а также уравнения реакций образова­ния аспарагина и глутамина соответственно из аспарагиновой и глутаминовой кислот действием аммиака. 152. Ароматические аминокислоты: фенилаланин, тиро­зин. Напи-шите их формулы, а также уравнения реакций с водным раствором гидроксида натрия и соляной кислотой. 153. Гетероциклические аминокислоты: пролин, оксипролин, триптофан и гистидин. Напишите их формулы, а также уравнения реакций декарбоксилирования триптофана и гистидина. 154. Амфотерные свойства аминокислот. Напишите урав­нения реакций взаимодействия аланина с гидроксидом на­трия и соляной кислотой. 155. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Напишите их формулы. 156. Отношение a-, b- и g-аминокислот к нагреванию. Приведите примеры. 157. Действие азотистой кислоты на аминокислоты. При­ведите примеры. 158. Действие формалина на аминокислоты. Приведите примеры. 159. Способы получения аминокислот. Приведите при­меры. 160. Биохимическое декарбоксилирование, дезаминирование, переаминирование аминокислот. Приведите примеры. 161. Пептиды, пептидная связь. Напишите схему реакции образования дипептида из серина и цистеина. 162. Пептиды, их номенклатура. Напишите схему обра­зования дипептида из фенилаланииа и аспарагина. 163. Пептиды. Образование из аминокислот. Напишите схему образования дипептида из триптофана и аланина. 164. Пептиды. Образование из аминокислот. Напишите схему образования дипептида из гистидина и лизина. 165. Пептиды. Образование из аминокислот. Напишите схему образования дипептида из цистеина и глутаминовой аминокислоты. 166. Объясните первичную, вторичную и третичную струк­туру молекул белков. Какое количество дипептидов может быть построено из двух аминокислот: серина и цистеина? На­пишите схемы реакций. 167. Объясните причину многообразия белков в природе. Напиши- те схемы реакций получения различных по структу­ре двух-трех трипептидов из трех аминокислот: фенилаланина, тирозина и глицина. 168. Объясните причину многообразия белков в природе. Напишите схемы реакций получения различных по структу­ре двух-трех трипептидов из трех аминокислот: серина, цисте­ина и гистидина. 169. Объясните причину многообразия белков в природе. Напишите схемы реакций получения различных по структу­ре двух-трех трипептидов из трех аминокислот: аланина, три­птофана и лейцина. 170. Объясните причину многообразия белков в природе. Напишите схемы реакций получения двух-трех различных по первичной структуре трипептидов из следующих трех аминокислот: цистина, лизина и аланина. 171. Объясните причину многообразия белков в природе. Напишите схемы реакций получения двух-трех различных по первичной структуре трипептидов из следующих трех аминокислот: пролина, серина и аспарагиновой аминокис­лоты. 172. Объясните причину многообразия белков в природе. Напишите схемы реакций получения двух-трех различных по первичной структуре трипептидов из следующих трех аминокислот: оксипролина, триптофана и глутаминовой ами­нокислоты. 173. Гетероциклические соединения. Классификация. На­пишите структурные формулы пиррола, индола, пиридина, имидазола, пиримидина. Обозначьте порядок нумерации ато­мов в этих гетероциклах. 174. Пиррол, его строение. Ароматический характер гетероцикла пиррола. Его свойства. Биологическая роль пирро­ла и его производных. 175. Индол, его строение и свойства. В состав какой ами­нокислоты входит индол? Напишите ее формулу. 176. Пиридин, его строение. Ароматический характер гетероцикла пиридина. Его свойства. Основность пиридина в сравнении с основностью пиррола. 177. Имидазол, его строение. Ароматический характер гетеро-цикла имидазола. Его свойства, Основность. В состав какой аминокислоты входит имидазол? Напишите ее форму­лу. 178. Пиримидин, его строение. Ароматический характер гетероцикла пиримидина. Его свойства. Основность. 179. Производные пиримидина: цитозии, урацил, тимин. Показать их таутомерные формы. Биологическое значение. 180. Пурин и его производные: аденин, гуанин. Показать их тауто- мерные формы. Биологическое значение. 181. Строение дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК). Покажите схематично строение фрагмента молекулы ДНК, состоящей не менее чем из четырех различных нуклеотидов. 182. Строение рибонуклеинозых кислот (РНК). Покажи­те схематично строение фрагмента молекулы РНК, состоя­щей не менее чем из четырех различных нуклеотидов. 183. Биологическое значение нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Какие сложные белки называются нуклеопротеидами? 184. Нуклеозиды и нуклеотиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из аденина, b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. 185. Нуклеотиды и нуклеозиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из аденина, 2-дезокси-b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. . 186. Нуклеозиды и нуклеотиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из цитозина, b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. 187. Нуклеозиды и нуклеотиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из цитозина, 2-дезокси-b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. 188. Нуклеозиды и нуклеотиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из урацила, b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. Нуклеотиды и нуклеозиды. Напишите схему реакции об­разования нуклеотида из тимина, 2-дезокси-b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. 189. Нуклеозиды и нуклеотиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из гуанина, b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. 190. Нуклеозиды и нуклеотиды. Напишите схему реакции образования нуклеотида из гуанина, 2-дезокси-b-D-рибофуранозы и фосфорной кислоты. Варианты контрольного задания Номер варианта Номер задачи 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 00 1 17 30 46 55 72 80 106 133 173 01 2 18 31 47 56 73 81 107 134 174 02 3 19 32 48 57 74 82 108 135 175 03 4 20 33 49 58 75 83 109 136 176 04 5 21 34 50 59 76 84 110 137 177 05 6 22 35 51 60 77 85 111 138 178 06 7 23 36 52 61 78 86 112 139 179 07 8 24 37 53 62 79 87 113 140 180 08 9 25 38 54 63 80 108 114 141 182 09 10 26 39 46 64 72 88 115 142 183 10 11 27 40 47 65 73 89 116 143 184 11 12 28 41 48 66 74 90 117 144 185 12 13 28 42 49 67 75 91 118 145 186 13 14 29 41 50 68 76 92 119 146 187 14 15 17 42 51 69 77 93 120 147 188 15 16 18 43 52 70 78 94 121 148 189 16 1 19 44 53 71 79 95 121 148 190 17 2 20 45 54 55 72 96 122 149 173 18 3 21 30 46 56 73 97 123 150 174 19 4 22 31 47 57 74 98 124 151 175 20 5 23 32 48 58 75 99 125 152 176 21 6 24 33 49 59 76 100 126 153 177 22 7 25 34 50 60 77 101 127 154 178 23 8 26 35 51 61 78 102 128 155 179 24 9 27 36 52 62 79 103 128 156 180 25 10 28 37 53 63 72 104 129 157 181 26 11 29 38 54 64 73 105 130 158 182 27 12 17 39 46 65 74 80 131 160 183 28 13 18 40 47 66 75 81 132 161 184 29 14 19 41 48 67 76 82 106 162 185 30 15 20 42 49 68 77 83 107 163 186 31 16 21 43 50 69 78 84 108 164 187 32 1 22 44 51 70 79 85 109 165 188 33 2 23 45 52 71 72 86 110 166 189 34 3 24 30 53 55 73 87 111 167 190 35 4 25 31 54 56 74 88