Тема 12. Гетероциклические соединения.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Гетероциклические соединения широко распространены в природе и имеют большое биологическое и практическое значение. Многие из них имеют связь с алкалоидами, белками и некоторыми природными красящими веществами.

Изучите определение, классификацию, номенклатуру и свойства гетероциклических соединений.

В гетероциклических соединениях, в отличие от карбоциклических, кольца состоят не только из углеродных атомов, но и из атомов других элементов: N, O, S и др.

Они классифицируются по общему числу атомов в цикле, по названию гетероатомов и по числу гетероатомов.

Большое практическое значение имеют пяти- и шестичленные соединения, содержащие азот.

Обратите внимание, что некоторые гетероциклические соединения, имеющие в цикле сопряженные двойные связи, как например, фуран, пиррол и тиофен, по своей прочности и некоторым свойствам приближаются к бензолу и обладают ароматическим характером.

Ароматический характер пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом обусловлен взаимодействием четырех π - электронов 4- углеродных атомов с двумя свободными р- электронами гетероатома. Изучите строение, способы получения, свойства и значение фурана (его производных – фурфурола и фурацилина), тиофена, пиррола (его производных – пирролина, пирролидина и пирроленина), индола и его производных – триптофана, синего и белого индиго).

Из пятичленных гетероциклов с двумя гетероатомами следует знать строение, способы получения, свойства и значение пирозола и его производных (пирозолин, пиразолидин, антипирин, амидопирин) имидазола и его производных (гистидин, гистамин), тиазола и его производных (норсульфазол, тиазолидин).

Следует знать строение, способы получения, свойства и значение шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом (пиридин и его производных (витамин РР), пиперидин, хинолин, изохинолин, акридин) и двумя гетероатомами (пиримидин, урацил, цитозин, тимин, барбитуровая кислота, пиразин).

Из различных систем конденсированных гетероциклов следует знать строение, способы получения, свойства и значение пурина и его производных – ксантина, кофеина, аденина и гуанина. Студент должен иметь современное представление о структуре и свойствах нуклеиновых кислот РНК и ДНК.

Вопросы для самопроверки.

1. Объясните, что представляют собой гетероциклы, напишите структурные формулы гетероциклов пурина, пиримидина.

2. Напишите структурные формулы гетероциклов, входящих в состав аминокислот.

3. Чем отличается ДНК от РНК?

12.1. АЛКАЛОИДЫ

В большинстве случаев алкалоиды – это соединения сложного строения, часто содержащие в своих молекулах гетероциклы. Многие алкалоиды – азотистые соединения, обладающие основными свойствами и встречающиеся преимущественно в растениях и значительно реже – в животных организмах (к группе алкалоидов часто относят адреналин – гормон мозгового слоя надпочечников животных).

Название «алкалоиды» происходит от латинских слов «alkali» - щелочь и «oides» - подобный. Многие алкалоиды обладают сильным физиологическим действием: в больших дозах они являются ядами, а в малых – часто применяются в качестве ценных лекарственных веществ, например, стрихнин, атропин, кофеин, морфин и др. Ознакомьтесь с принципом классификации алкалоидов, методами выделения их из растений.

Из общих свойств алкалоидов обратите внимание на образование нерастворимых простых солей (реакции с танином, пикриновой кислотой), образование двойных (комплексных) солей (реакция с раствором йода в растворе йодистого калия), а также реакции окрашивания.

При изучении представителей алкалоидов обратите внимание на строение, свойства и значение никотина, а также особенности строения, свойства и значение хинина, морфина и кодеина.

Раздел 4. Контрольные задания.

Методические указания по выполнению контрольной работы

После изучения курса органической химии студент выполняет одну контрольную работу. Ответы на вопросы контрольного задания должны соответствовать своему варианту.

В тетрадь переписывается вопрос и затем пишут ответ. Ответ должен быть конкретным. Формулы химических соединений должны быть изображены структурно. Реагирующие вещества и продукты реакции необходимо назвать.

В конце работы необходимо указать литературу, которой пользовались при выполнении работы. Если работа возвращается на доработку, исправление необходимо написать в конце контрольной работы, в той же тетради и отдать для повторной проверки.

Контрольная работа считается зачтенной после собеседования с рецензентом и затем необходимо представить на экзамен. Выполняемый вариант контрольного задания определяется по двум последним цифрам шифра. Например, шифр 2115, студент должен выполнить № 15.

Вопросы для выполнения контрольных работ (ФПТ)

1) Основные положения теории строения органических соединений A.M. Бутлерова. Напишите формулы всех изомеров гексана.

2) Углеводородные радикалы, их номенклатура. Напишите формулы изомеров октана с пятью атомами углерода в главной цепи, обозначьте в них первичные, вторичные, третичные и четвертичные атомы углерода.

3) Превратите бромистый изобутил в предельный углеводород:

а) с тем же строением углеродного скелета;

б) с удвоенным числом углеродных атомов и назовите их по номенклатуре ИЮПАК.

4) Какие соединения получаются при дегидратации следующих спиртов: а) 3-метилбутанол-1; б) 4-метилпентанол-2; в) 2-метилпентанол-3. Сформулируйте правило Зайцева. Полученные соединения назовите по систематической номенклатуре.

5) Какие соединения получаются при гидрохлорировании следующих веществ: а) 2-метилгексен-2; б) 2-метилпентен-2. Сформулируйте правило Марковникова.

6) Напишите структурную формулу этиленового углеводорода, озонид, которого при расщеплении водой образует: формальдегид и 2-метилбутаналь.

7) Какие соединения получаются в результате следующих превращений:

8) Напишите схему следующих превращений:

9) Из карбида кальция получите 2, 2-дибромбутан.

10) На 2, 3-диметилбутадиен-1, 3 подействовали эквимольным количеством НВг, а затем металлическим натрием. Напишите уравнения реакций и назовите полученные соединения.

11) Напишите схему превращений и укажите реагенты, необходимые для получения бутадиена-1, 3 из ацетилена.

12) На пропин подействуйте следующими веществами:

а) метанолом; б) уксусной кислотой; в) синильной кислотой;

г) уксусным альдегидом.

13) Синтезируйте по методу С.В.Лебедева бутадиен-1, 3.

14) Напишите схемы следующих превращений. Какие реагенты надо использовать?

15) Изомерия предельных и непредельных углеводородов. Напишите формулы изомеров углеводорода С₅Н₁₀.

16) Гомологические ряды в органической химии на примере углеводородов. Укажите, какие из приведенных соединений являются гомологами, а какие - изомерами:

17) Изомерия ароматических углеводородов. Напишите формулы изомеров двух- и трехзамещенных бензола.

18) Химические свойства предельных углеводородов. Иллюстрируйте эти свойства на примере соответствующих уравнений реакций метана. Какое практическое применение имеют продукты реакций?

19) Химические свойства этиленовых углеводородов. Иллюстрируйте эти свойства на примере соответствующих уравнений реакций этена.

20) Химические свойства ацетиленовых углеводородов. Напишите соответствующие уравнения реакций этина. Какая реакция называется реакцией Кучерова?

21) Химические свойства диеновых углеводородов с сопряженными связями. Напишите характерные реакции для бутадиена-1, 3.

22) Химические свойства бензола. На какие группы делятся все заместители по характеру своего направляющего действия? Исходя из бензола, получите:

а) м-бромнитробензол; б) о- и п-бромнитробензол.

23) Спирты, их классификация. Напишите формулы изомеров спирта С₄Н₉ОН, укажите первичный, вторичный и третичный спирты.

24) В чем отличие первичных и вторичных спиртов по химическим свойствам? Ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.

25) Напишите формулы промежуточных и конечных веществ в следующей схеме:

26) Из карбида кальция получите:

27) Предложите схему получения м-бромбензойной кислоты, исходя из ацетилена.

28) Получите орто-хлорнитробензол и мета-хлорнитробензол из бензола.

29) Напишите механизм бромирования бензола бромом в присутствии АlBr₃ как катализатора.

30) Напишите структурные формулы промежуточных и конечных продуктов реакций следующей схемы превращений:

31) Напишите уравнения реакций взаимодействия 2-бромпентана со следующими веществами:

а) магнием; б) цианистым калием; в) водным и спиртовым раствором щелочи.

32) Ароматический углеводород состава С₉Н₁₀ легко обесцвечивает раствор брома, присоединяя 1 молекулу Вг₂, а при окислении

Напишите структурную формулу исходного соединения.

33) Химические свойства двухатомных и трехатомных спиртов. Напишите качественную реакцию на многоатомные спирты.

34) Отличие в строении ароматических спиртов и фенолов. Как это отражается на их химических свойствах? Ответ иллюстрируйте соответствующими уравнениями реакций.

35) Тимол - антисептик, применяется при желудочно-кишечных заболеваниях. К какому классу органических соединений он относится? Какие типы химических реакций для него характерны?

36) Номенклатура и изомерия альдегидов и кетонов. Напишите формулы всех изомерных альдегидов и кетонов состава С₅Н₁₀О.

37) Способы получения альдегидов и кетонов. Ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.

38) Химические свойства альдегидов. Напишите уравнения реакций, характерных для уксусного альдегида:

39) Химические свойства кетонов. Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций с ацетоном.

40) Почему у альдегидов и кетонов проявляются сходные химические свойства? Напишите уравнения реакций, которые могут протекать как с альдегидами так и с кетонами.

41) Классификация, номенклатура и способы получения карбоновых кислот.

42) Химические свойства предельных одноосновных карбоновых кислот на примере уксусной кислоты. Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из уксусной кислоты и пропанол-2.

43) Какие вещества образуются в приведенной ниже схеме реакций:

44) Получите спирты, исходя: а) из формальдегида и изопропилмагний бромида;

б) уксусного альдегида и втор-бутилмагний бромида.

45) Как получить 2-метилбутанол-2 из 2-метилбутанол-1.

46) Используя магнийорганический синтез, получите 2-метилпентанол-3. Проведите реакцию дегидратации, продукт окислите водным раствором КМпО_4.

47) Напишите уравнения реакций, протекающих при взаимодействии:

а) фенолята натрия с хлористым этилом;

б) хлорбензола с изопропилатом натрия.

48) Напишите и назовите продукты реакций в следующей схеме

49) Какое соединение образуется в результате альдольной конденсации 2-метилпропаналя.

50) Напишите формулы строения промежуточных и конечных соединений в следующей схеме:

51) Из этанола получите бутанон - 2.

52) Напишите схемы превращений 1-хлорпентана: в пентаналь, в пентанон-2.

53) Напишите схему превращения бутаналя в бутанон.

54) Какие соединения получаются при действии: а) этанола на пропаналь; б) метанола на этаналь.

55) Напишите реакции гидролиза дигалогенпроизводных:

а) 1, 1-дибром-3-метилгексана;

б) 3, 3-дихлор-2-метилпентана.

Назовите полученные соединения.

56) Получите бутановую кислоту, исходя из пропанола-1.

57) Получите уксусноэтиловый эфир, используя в качестве исходного вещества ацетилен.

58) Какая кислота получится при действии двуокиси углерода на изопропилмагнийбромид с последующей обработкой Н₂О.

59) Напишите реакции, с помощью которых ацетон можно превратить в 2-метилпропановую кислоту.

60) Предложите схему синтеза м-хлорбензойной кислоты, исходя из ацетилена.

61) Используя только уксусную кислоту и неорганические соединения, получите пропанол-2.

62) На примере 2-метилбутановой кислоты получите: а) ангидрид; б) хлорангидрид; в) амид; г) сложный эфир.

63) Химические свойства оксикислот, обусловленные карбоксильной группой. Напишите уравнения реакций, подтверждающие эти свойства для молочной кислоты.

64) Химические свойства оксикислот, обусловленные спиртовой группой. Напишите уравнения реакций, подтверждающие эти свойства для молочной кислоты.

65) Особенности протекания реакции при нагревании с выделением воды у α -, β - и γ - оксикислот. Напишите уравнения реакций с оксимасляными кислотами.

66) Реакции окисления оксикислот. Напишите уравнения данных реакций с α -, β - оксипропионовой и яблочной кислотами.

67) Изомерия фенолокислот. Напишите уравнения реакций образования простого и сложного эфира из салициловой кислоты и этанола.

68) Альдегидокислоты. На примере глиоксалевой кислоты напишите уравнения реакций, характерные для альдегидной и карбоксильной групп.

69) Кетокислоты. На примере пировиноградной кислоты (кетопропионовой) напишите основные уравнения реакций, характерные для кето- и карбоксильной групп.

70) Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращение ацетилена в 2-оксипропановую кислоту.

71) Получите любым способом 2-окси-3, 3-диметилбутановую кислоту. Для полученной оксикислоты напишите реакции с НСl и NaOH.

72) Получите из пропановой кислоты молочную кислоту и напишите для последней реакции с уксусным ангидридом и этиловым спиртом.

73) Из пропаналя через продукт альдольной конденсации получите 3-окси-2-метилпентановую кислоту.

74) Напишите схему превращения:

75) Химические свойства предельных двухосновных карбоновых кислот на примере щавелевой кислоты. Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из щавелевой кислоты и пропанола-2.

76) Геометрическая (цис- и транс-) изомерия на примере фумаровой кислоты. Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из фумаровой кислоты и пропанола-2.

77) Изомерия и химические свойства фталевых кислот. Напишите уравнение реакции образования кислого сложного эфира из терефталевой кислоты и этанола.

78) Реакция этерификации. Напишите уравнение реакции образования тристеарина.

79) Жиры, их разновидности и способы получения. Напишите уравнение реакции образования трипальмитина.

80) Воски, их отличие от жиров. Напишите уравнение реакции образования триолеина.

81) Мыла, способы получения. Напишите уравнение реакции омыления трипальмитина щелочью.

82) Масла, их строение и применение. Напишите уравнение реакции гидролиза триолеина.

83) Какие соединения называются оксикислотами? Их классификация и номенклатура. Напишите формулу салициловой кислоты и укажите, к каким оксикислотам она относится.

84) Основность оксикислот. Чему равна основность яблочной кислоты? Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из яблочной кислоты и пропанола-2.

85) Атомность оксикислот. Чему равна атомность яблочной кислоты? Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из яблочной кислоты и уксусной кислоты.

86) Классификация углеводов. Приведите примеры триоз, пентоз и гексоз. Напишите уравнение реакции серебряного зеркала с глюкозой.

87) Какой вид изомерии называется стереоизомерией и какой углеродный атом асимметрическим? Напишите проекционные формулы стереоизомеров глюкозы D и L- ряда. Отметьте асимметрические атомы углерода.

88) Химические свойства моносахаридов. Напишите соответствующие уравнения реакций с глюкозой.

89) Циклические формы моносахаридов. Напишите проекционные и перспективные формулы α -D-фруктофуранозы и β -D- глюкопиранозы.

90) Какой гидроксил называется полуацетальным (гликозидным). В чем его отличие от других гидроксильных групп в моносахаридах? Напишите уравнение реакции образования гликозида из α -D-галактозпиранозы и этанола.;

91) Как реагируют в присутствии НСl:

а) α, D-глюкофураноза с этиловым спиртом;

б) β, D-фруктофураноза с пропанолом-2?

92) Напишите уравнения реакций D-рибозы с:

а) синильной кислотой;

б) гидроксиламином;

в) уксусным ангидридом.

93) Что такое мутаротация? Приведите пример и объясните.

94) Напишите схему перехода в щелочной среде глюкозы во фруктозу.

95) Для глюкозы напишите схему образования озазона.

96) Из фруктофуранозы и фосфорной кислоты получите фруктозо-1, 6-дифосфат.

97) Сахарозу подвергните гидролизу.

98) Напишите реакции метилового спирта (в присутствии катализатора НС1) с:

а) мальтозой; б) целлобиозой; в) лактозой.

99) Напишите структурную формулу фрагмента амилопектина.

100) По методу Руффа из D-глюкозы получите D-арабинозу.

101) Циангидринным синтезом (метод Фишера - Килиани) получите D-галактозу из D-ликсозы.

102) Из D-галактозы получите D-галактуроновую кислоту, защитив предварительно -ОН группы (получение уроновых кислот).

103) Из D-глюкозы получите D-глюконовую кислоту.

104) Для фруктозы напишите схему образования озазона.

105) Определение и классификация дисахаридов. Напишите уравнение реакции образования мальтозы.

106) Восстанавливающий тип дисахаридов. Напишите уравнение реакции серебряного зеркала с лактозой.

107) В чем заключается инверсия сахаров? Что такое инвертный сахар? Напишите уравнение реакции гидролиза сахарозы.

108) Какие продукты образуются при гидролизе клетчатки? Напишите уравнение реакции гидролиза целлобиозы.

109) Гликоген, его строение и свойства. Напишите уравнение реакции гидролиза мальтозы.

110) Амины, определение, классификация и номенклатура. Напишите уравнение реакции взаимодействия метилэтиламина с серной кислотой.

111) Способы получения аминов. Реакция Зинина. Напишите уравнение реакции синтеза анилина (фениламина).

112) Химические свойства первичных аминов. Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций для этиламина.

113) Химические свойства вторичных аминов. Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций для диметиламина.

114) Химические свойства третичных аминов. Ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций для триметиламина.

115) Анилин, химические свойства. В чем выражается взаимное влияние радикала (фенила) и аминогруппы?

116) Какие соединения называют амидами? Их химические свойства.

117) Мочевина. Способы получения и применение в сельском хозяйстве.

118) Мочевина. Химические свойства. Напишите уравнения реакции образования биурета.

119) Аминоспирты, определение, распространение в природе. Напишите формулы этаноламина (коламина) и холина.

120) Классификация аминокислот. К каким аминокислотам относится аланин? Напишите диссоциацию аланина по кислотному и основному типу.

121) Номенклатура аминокислот. Напишите уравнения реакций взаимодействия аланина с NaOH и НС1.

122) Амфотерные свойства аминокислот. Ответ подтвердите реакциями с цистеином.

123)Заменимые и незаменимые аминокислоты, приведите примеры. Напишите уравнение реакции образования цистина и цистеина.

124) Приведите примеры оксиаминокислот. Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из серина и фосфорной кислоты.

125) Какую реакцию будет иметь раствор аспарагиновой кислоты? Напишите диссоциацию указанной кислоты по основному и кислотному типу.

126)Пептиды, пептидная связь. Напишите уравнение реакции образования дипептида из серина и цистеина.

127)Пептиды, их номенклатура. Напишите уравнение реакции образования дипептида из валина и серина.

128)Белки, классификация и состав. Напишите уравнение реакции образования дипептида из фенилаланина и аланина.

129)Первичная, вторичная и третичная структуры белка. Напишите уравнение реакции образования дипептида из серина и аланина.

130) Получите из уксусного альдегида аланин по методу Зелинского

131)Напишите все изомеры аминокислот состава C₄H₉O₂N (их пять). Назовите их по номенклатуре ИЮПАК.

132) Получите α -аминоизомасляную кислоту из ацетона по методу Зелинского.

133) Получите из уксусного альдегида β -аминомасляную кислоту по методу Родионова.

134)Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов в схеме:

135)Подвергните нагреванию α, β, γ -аминомасляные кислоты и назовите продукты реакции.

136)Напишите уравнения реакций действия азотистой кислоты на:

а) глицин; б) аланин; в) серин.

137)Дополните схему следующих превращений:

138) Из ацетилена получите аланин.

139) С глицином проведите следующие реакции:
а) с этиловым спиртом; б) с аммиаком; в) с гидроксидом меди.

140) Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов в следующей схеме:

141) Напишите формулы и дополните схему следующих превращений:

142) Из изобутанола (2-метилпропанол-1) получите валин.

143) Синтез белковых молекул по методу Гудберга.

144)Используя для защиты аминогруппы карбобензилоксихлорид, а для карбоксила 2-метилпропен, получите дипептид глицил-аланин.

145) Из ацетилена получите мета-аминобензойную кислоту.

146) Используя фталимид (синтез Габриэля) получите этиламин.

147) Напишите уравнения реакций, с помощью которых из этилена можно получить: а) этиламин; б) пропиламин.

148) Расшифруйте цепь превращений:

149) Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов в схеме:

150) Что называется реакцией гидрогенизации? Напишите схему гидрогенизации триолеата глицерина. Назовите полученный продукт реакции.

151) Напишите схему получения трилиноленоата глицерина.

152) Как можно получить натриевую соль стеариновой кислоты (мыло) из жира?

153) Какие соединения называются лецитинами? Напишите их общую формулу.

154) Какие соединения называются кефалинами? Напишите их общую формулу.

155) Переэтирификация жиров. Какое практическое значение имеет этот процесс?

156) Какие соединения входят в состав нуклеозида цитидина? Напишите формулу цитидина.

157) Какие соединения входят в состав нуклеозида аденозина? Напишите формулу аденозина.

158) Какие соединения входят в состав нуклеозида гуанозина? Напишите формулу гуанозина.

159) Какие соединения входят в состав нуклеозида уридина? Напишите формулу уридина.

160) Какие соединения входят в состав аденозинтрифосфата (АТФ)? Напишите формулу АТФ.

161) Какие соединения входят в состав нуклеотида АМФ? Напишите формулу АМФ.

162) Какие соединения входят в состав нуклеотида АДФ? Напишите формулу АДФ.

163) Напишите схему гидролиза гуанозинмонофосфата.

164) Напишите схему гидролиза цитидинмонофосфата.

165) Рибонуклеиновая кислота (РНК), строение, виды РНК и их биологическая роль. Напишите нуклеотид, состоящий из урацила, рибозы и фосфорной кислоты.

166) Чем отличаются нуклеотиды от нуклеозидов? Напишите формулу нуклеотида, состоящего из цитозина, дезоксирибозы и фосфорной кислоты.

167) Какие азотистые основания входят в состав ДНК и РНК? Напишите формулу нуклеотида, входящего в состав ДНК.

168) Чем отличаются по составу нуклеотиды ДНК и РНК? Напишите формулу нуклеотида, входящего в состав РНК.

169) Понятие об алкалоидах. Напишите формулы никотина, конина, хинина, анабазина.

170) Напишите схему превращений пятичленных гетероциклов по Юрьеву.

171) Ароматический характер пятичленных гетероциклов. Приведите схему бромирования и сульфирования тиофена. К какому типу замещения относятся эти реакции.

172) Приведите схему иодирования пиррола в щелочной среде. Сравните реакционную способность бензола и пиррола в реакциях электрофильного замещения.

173) Объясните кислотные свойства пиррола. Напишите схему получения α -метилпиррола из пиррола.

174) Как фурфурол реагирует с бисульфитом натрия?

175) Напишите схему получения оксима фурфурола.

176) Напишите уравнение реакции, доказывающей основные свойства пиридина.

177) Напишите схему получения α -аминопиридина (реакция Чичибабина). К какому типу реакций относится данная реакция?

178) Из β -пиколина (β -метилпиридин), получите витамин РР (амид никотиновой кислоты).

179) Ароматичность пиридина. Сравните реакционную способность бензола и пиридина в реакциях электрофильного замещения (нитрование, сульфирование, галоидирование).

180) Группа индола. Приведите схему метаболизма триптофана в живом организме.

181) Пиридин. Нуклеофильное замещение. Приведите примеры реакций.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45