Органическая химия: Методические указания к выполнению СРС

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет (ГОУ ВПО ВСГТУ)

Методические указания к выполнению СРС по органической химии для студентов специальностей: 260100- технология продуктов питания. 260201- технология хранения и переработки зерна 260202- технология хлеба, макаронных и кондитерских изделий 280201- охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. 80202- инженерная защита окружающей среды.

Составитель: Золотарева А.М.

Улан-Удэ, 2006 г

Настоящие методические указания составлены в соответствии с ГОСВПО программы органической химии для технологических специальностей. Методические указания предназначены для студентов, специализирующихся в области: • технологии продуктов питания на основе сырья растительного происхождения; • охраны окружающей среды. Излагается методика организации самостоятельной работы студентов. Представлен перечень теоретического материала курса органической химии и опорные понятия, необходимые для успешного усвоения программы. Предложены теоретические вопросы по каждой теме курса, при выполнении которых студенты получат практические навыки решения задач. Методические указания построены с учетом усиления роли самостоятельной работы студентов.

2 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие…………………………………………..………………..…....3 1 Предметные цепи обучения……………………………....………........3 2 Содержание разделов дисциплины ………………….……………......4 2.1 Введение……………...………………………………………….……..4 2.2 Теоретические положения и общие вопросы органической химии..4 2.3 Классы органических соединений…………………………………...4 2.3.1 Углеводороды…………………………………………..………….4 2.3.2 Производные углеводородов……………………………………..5 2.3.3 Кислородсодержащие органические соединения……………….6 2.3.4 Азотсодержащие органические соединения……………………..7 2.3.5 Гетероциклические соединения…………………………………..7 2.4 Соединения со смешанными функциональными группами…….…7 2.5 Биоорганические соединения…………………………….…………..8 3 Лабораторные занятия……………………………………..…………..9 3.1 Введение в органическую химию……………………..……………...9 3.2 Методы выделения, очистки и разделения органических соединений……………………………………………………………10 3.3 Определение основных физических свойств органических соединений……………………..……………………………………..10 3.4 Общие представления об элементном анализе химических веществ……………………………………………..………………...10 3.5 Углеводороды……………………………………….…..……………11 3.6 Галогенпроизводные углеводородов………………………………..11 3.7 Оксисоединения……………………………………….......…………11 3.8 Оксосоединения………………………………………..……………12 3.9 Карбоновые кислоты…………………………………………………..12 3.10 Азотсодержащие органические соединения. Нитросоединения, амины…………………………………………………………….………....12 3.11 Гетероциклы………………………………………………………………..13 3.12 Соединения со смешанными функциональными группами…...…..13 3.13 Углеводы………………………………………….………..…………13 3.14 Липиды………………………………………………………………..14 3.15 Белковые вещества…………………………………………..……….14 3.16 Синтез органических соединений…………………….…………….15 3.17 Идентификация неизвестного органического соединения…..…....16

4 Самостоятельная работа студентов………………….…………..….17 4.1 Виды контроля………………………………………………..……..17 4.2 Организация контроля………………………………...…………….18 5 Примеры и задачи семинарских занятий……….….….……………18 5.1 Алканы………………………………………….……...……………..18 5.2 Алкены. Алкадиены…………………………..…….……….……….19 5.3 Алкины………………………………………………………………..20 5.4 Ароматические углеводороды………………………………………20 5.5 Галогенпроизводные…………………….…………………………...21 5.6 Гетероциклы………………………………………………………….22 5.7 Спирты и фенолы…………………………………………………….22 5.8 Альдегиды и кетоны…………………………………………………24 5.9 Карбоновые кислоты………………………………………………...24 5.10 Азотсодержащие вещества. Амины………………….……………..25 5.11 Оксикислоты…………………………………………………………26 5.12 Аминокислоты……………………………………………………….26 5.13 Белки……………………………………………….………………....27 5.14 Углеводы………………………………………….….……………….27 6 Рекомендуемая литература…………………….…………………….28 6.1 Дополнительная литература……………………………….……..…..28

3

Органическая химия изучает соединения углеводородов, их производных с другими элементами и законы, которым подчиняются превращения этих веществ. Особое положение органической химии обусловлено тем, что она базируется на основе неорганической химии и тесно связана с биологией. Представленный курс органической химии является одной из важнейших дисциплин естественнонаучного блока. В связи с общей тенденцией естественнонаучных дисциплин приблизиться к «молекулярному уровню», к курсу органической химии предъявляются повышенные требования, поскольку фундамент этого « молекулярного уровня» создается органической химией. В курсе органической химии для студентов по данным специальностям большое внимание уделяется рассмотрению химии органических веществ с современных позиций. Задачей курса органической химии является формирование у студентов правильных представлений об окружающем мире, о значении и роли органических веществ в различных отраслях промышленности. Органическая химия является базовой дисциплиной, которая определяет становление высококвалифицированного специалиста. Изучение дисциплины придает научно-практическую направленность общетеоретической подготовке студентов. Поэтому в области химии инженер по данному направлению должен: знать: • теоретические основы органической химии, строение органических веществ, номенклатуру, физические и химические свойства, распространение в природе и применение; • основные направления развития теоретической и практической органической химии , механизмы химических процессов, принципы планирования органического синтеза; • методы выделения, очистки и идентификации органических соединений; иметь опыт: • в планировании и постановке химического эксперимента и обработке полученных результатов; уметь:

• прогнозировать реакционную способность органических молекул с позиций современных электронных представлений; • идентифицировать и анализировать органические соединения при помощи химических, физико-химических и физических методов исследования; • ставить задачу исследования; • выбирать метод исследования. Данные методические указания составлены в соответствии с современным уровнем развития органической химии. Особое внимание уделено общим закономерностям, наиболее важных органических соединений. Подробно рассматриваются в курсе те органические соединения, которые представляют составную часть объектов или продукцию будущей специальности студентов. Для успешного изучения курса органической химии необходима самостоятельная работа студентов. При подготовке к лабораторным и практическим занятиям студент должен прежде всего изучить программный теоретический материал: проработать конспекты лекций с использованием рекомендуемой литературой, сдать теоретические коллоквиумамы, выполненить домашние контрольные работы. С целью организации самостоятельной работы студентов в данном методическом указании проведены соответствующие разделы программы. При подготовке к защите лабораторных работ и сдаче теоретического коллоквиума студенты должны ответить на контрольные вопросы, предлагаемые для лабораторного практикума по каждой теме. 1 ПРЕДМЕТНЫЕ ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ Главной целью курса является формирование у студентов научного мировоззрения на природные явления и окружающий мир, понимания механизма и целенаправленности химических, биологических и технологических процессов, происходящих в объектах будущей их профессиональной деятельности и их влияние на окружающую среду. Органическая химия является основой познания биологических наук. Усвоение ее позволит изучать такие дисциплины как биологическая химия, микробиология, физическая и коллоидная химия, технология продуктов питания, пищевая химия и др. Специалисты в области технологии продуктов питания и в своей деятельности будут иметь дело с органическими соединениями,

4 поскольку многие объекты будущей работы – продукты питания являются органическими веществами. Поэтому знания основных закономерностей, свойств органических соединений, природы химических связей атомов их молекул и механизмов реакций являются основными предпосылками понимания физико-химических, биологических, технологических процессов, происходящих при переработке, хранении сырья и продуктов питания, а также их качественного состава и биологической ценности. Эти необходимые знания для студентов реализуются более глубоким изучением отдельных тем, которые отражены в вариативной части в в виде раздела «Биоорганические соединения». 2 СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1 ВВЕДЕНИЕ Предмет органической химии и ее особенности. Место органической химии в ряду других общенаучных фундаментальных наук. Важнейшие этапы развития органической химии и ее роль в познании законов и категорий диалектического развития природы и формирования научного знания у студентов на окружающий мир, явления и процессы, встречающихся в будущей их профессиональной деятельности. Значение органической химии в народном хозяйстве, в промышленности продуктов питания. Проблемы экологии, охраны окружающей среды. Проблема сохранения чистоты оз. Байкала и его бассейна. Основные сырьевые источники получения органических соединений. Нефть, ее переработка. Каменные, бурые угли, их использование. Газы и их применение. Газификация Бурятии. Месторождения полезных ископаемых в Бурятии, их использование. Анализ и методы исследования органических соединений. Понятие о методах выделения, очистки и идентификации органических веществ. Качественный элементный анализ. Количественный анализ и установление эмпирических формул. Значение и использование физикохимических методов исследования при установлении строения органических соединений ( УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии и др.). 2.2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Краткие сведения о развитии теоретических представлений в органической химии. Теория химического строения органических соединений. Методологические основы теории химического строения и основные положения теории А.М. Бутлерова, как часть объективной истины законов диалектики. Современное состояние и значение теории химического строения А.М. Бутлерова. Виды химических связей. Химическое, пространственное, электронное строение органических соединений. Стереохимические представления Вант-Гоффа и Ле-Беля. Понятие о квантомеханическом представлении природы ковалентной связи ( метод молекулярных орбиталей - МО). Электронное строение простых и кратных связей:σ- и π - связи. Природа углерод-углеродной связи. Явление гибридизации орбиталей sp3 sp2 sp-гибридизации. Характеристика ковалентной связи: длина, энергия, направленность в пространстве ( валентные углы), полярность, простые и кратные связи. Донорно-акцепторная ( координацирнная, семиполярная) связь. Водородная связь. Реакции органических соединений. Понятие о механизмах реакций. Разрыв связи – гомологический и гетеролитический. Реакции свободно-радикальные ( радикальный механизм) ионные (электрофильные и нуклеофильные) или ионный механизм. Условия протекания реакции. Инициаторы, катализаторы, ингибиторы. Типы реакций. Реакции замещения (S), присоединения А), отщепления ( Е), молекулярной перегруппировки (изомеризация). Реакционная способность органических соединений и их строение. Взаимное влияние атомов в молекуле – определяющая основа реакционной способности вещества ( В.В. Марковников). Факторы, определяющие реакционную способность органических соединений. Индуктивный ( индукционный -J) и мезорный (эффект сопряжения -М). Стерический (пространственный) эффект. Кислотность и основность. Классификация и номенклатура органических соединений. Основные классы органических соединений. Явление гомологии и гомологические ряды. Закон перехода количественных изменений в качественные. Функциональные группы. Явление изомерии. Виды изомерии: структурная, пространственная. Поворотная ( вращательная) и денамическая ( таутомерия) изомерия. Закон единства и борьбы противоположностей. Номенклатура органических соединений. Понятие о равноценности атомов углерода. Понятие о радикалах (алкилах) и их названия. Тривиальная, рациональная и систематическая номенклатура IUPAC.

5 2.3 КЛАССЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 2.3.1 УГЛЕВОДОРОДЫ Алканы ( предельные углеводороды). Гомологический ряд. Общая формула гомологического ряда. Номенклатура. Изомерия. Строение алканов : химическое, пространственное, электронное. Понятие о конформации. Реакционная способность алканов. Характеристика углерод-углеродной, углерд-водородной связей. Реакции замещения: галоидирование, нитрование, сульфоокисление, окисление. Цепной механизм радикальной реакции. Реакции дегидрирования и крекинг. Условия протекания и продукты реакции. Важнейшие источники и синтетические методы получения алканов и применение. Алканы как моторное топливо и сырье в органическом синтезе. Окианово число. Алкены (непредельные, этиленовые углеводороды). Гомологический ряд. Номенклатура. Изомерия. Строение алкенов, пространственное, электронное. Реакционная способность алкенов. Реакции присоединения, механизм электрофильного присоединения водорода, галогенов, галогенводородов, серной кислоты, воды. Правило Марковникова и электронная трактовка. Механизм радикального присоединения ( пероксидный эффект), качественная реакция на двойную связь, окисление алкенов. Полимиризация алкенов и сополимеризация, Механизм полимеризации. Важнейшие источники и синтетические методы получение: дегидрирование, дегидратация спиртов, дегидрогалогенирование галогенпроизводных. Применение. Алкадиены. Типы диеновых углеводородов. Строение. Сопряженная система. Электронная трактовка природы сопряжения. Механизм реакции электрофильного и радикального присоединения. Качественная реакция. Основные источники, методы получения и применение бутадиен –1,3 по реакции Лебедева С.В. Каучуки и синтетические каучуки.

(непредельные, ацетиленовые углеводороды) Алкины Гомологический ряд. Номенклатура. Изомерия. Строение алкенов :химическое, пространственное, электронное. Реакционная способность алкинов. Реакции присоединения водорода, галгенов, галогенводородов, воды, спиртов, карбоновых кислот, синильной кислот. Механизм реакции электрофильного и нуклеофильного присоединения. Реакция замещения. Ацетилениды. Основные методы получения. Синтезы на основе ацетилена. Циклические углеводороды Алициклы. Строение ( химическое, пространственное, электронное) и устойчивость циклов. Теория напряжения Байера. Современная трактовка устойчивости цикла. Арены ( ароматические углеводороды). Признаки ароматичности (ароматический характер). Строение бензола. Формула Кекуле и современное электронное представление о строении бензола. Ароматический секстет. Правило Хюккеля. Бензол и его гомологи, изомеры. Реакционная способность и строение. Реакции замещения и присоединения. Механизм электрофильного замещения водородов бензольного ядра. Правила замещения и электронная трактовка. Взаимное влияние атомов в молекуле. Индукционный и мезорный эффекты. Согласованная и несогласованная ориентация с электронной точки зрения. Нуклеофильное замещение, механизм реакции с очки зрения взаимного влияния атомов в молекуле. Реакции присоединения. Основные источники и методы получения. Синтез на основе бензола. Понятие о многоядерных ароматических углеводородах. Конденсированные и неконденсированные системы. Понятие о канцерогенных веществах и красителях. Понятие о небензоидных ароматических системах. Циклопентадиенильный анион. Ферроцен. Катион тропилия. Азулен. Генетическая связь между углеводородами. Взаимные переходы углеводородов из одного класса в другой. 2.3.2 ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ Галогенпроизводные. Классификация по углеводородному радикалу и галогенам. Моно-, полигалогенпроизводные. Строение, взаимное влияние атомов в молекуле с электронной точки зрения. Качественные реакции. Реакции нуклеофильного замещения и их механизмы, SN1; SN2.

6 Важнейшие реакции получения из углеводородов ( см. реакции галогенирования соответствующих углеводородов). Галогенпроизводные предельного, непредельного, ароматического рядов. Хлороформ. Фреоны. Хлористый винил. Хлорпрен. Тетрафторэтилен. Хлорбензол. Гетороциклы. Классификация. Ароматические пяти-, шестичленные гетероциклы. Строение. Электронная трактовка ароматического характера гетероциклов. Правило Хюккеля. Реакции и механизм замещения. Реакционная способность и ориентация. Источники получения пяти-, шестичленных гетероциклов. Применение. Фуран, пиррол, тиофен, фурфурол, индол. Пиридин. Витамин РР. Алкалоиды. Хинолин. Пиримидин. Витамин В, нуклеиновые кислоты. Строение и биологическая роль. 2.3.3 КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Оксисоединения ( спирты, фенолы). Классификация по углеводородному радикалу и по атомности. Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатура. Строение спиртов, фенолов. Взаимное влияние атомов в молекуле с электронной точки зрения. Роль водородной связи в ОН – группах. Химические свойства. Реакции замещения «ОН» и «Н» в оксигруппе. Реакции с щелочными металлами, галогенидами фосфора, галогенпроизводными кислотами, реактивом Гриньяра, образование простых и сложных эфиров. Механизм реакции этирификации, обратимый характер реакции. Обменные процессы липидов. Окисление спиртов. Основные источники и методы получения спиртов и фенлов: из галогенпроизводных, гидратацией алкенов, восстановлением оксосоединений, с помощью реактива Гриньяра. Одноатомные спирты. Метиловый, этиловый, пропиловый спирт. Аллиловый спирт. Бензиловый спирт. Многоатомные спирты. Гликоли, глицерины. Ксилит, сорбит. Фенолы, нафтолы. Одно-, двухатомные фенолы. Простые эфиры. Строение. Изомерия. Свойства. Антиоксиданты пищевых продуктов. Тимол. Оксосоединения ( альдегиды и кетоны). Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатура. Химическое, пространственное, электронное строение оксогруппы, ее полярность и отличие альдегидной группы от

кетонной. Свойства оксосоединений. Реакции нуклеофильного присоединения водорода, спиртов, синильной кислоты, бисульфита натрия. Аммиака, реактива Гриньяра. Реакции с гидразином, гидроксиламином. Альдольно-кротоновая конденсация. Сложноэфирная конденсация. Реакция Канниццаро. Конденсация с фенолами, анилинами, бензоиновая конденсация. Реакция Перкина, Кляйзена. Реакции окисления альдегидов и кетонов. Отличия оксосоединений жирного ряда от ароматических альдегидов и кетонов. Основные методы получения оксосоединений Окислением, дигидрированием спиртов, пиролизом солей карбоновых кислот, гидролизом дигалогенпоизводных, оксосинтезом алкенов, синтезом из алкинов ( реакция Кучерова). Получение ароматических альдегидов и кетонов по реакции Фриделя-Крафтса и Гаттермана-Коха. Предельные альдегиды и кетоны. Формальдегид, уксусный альдегид, ацетон. Реакции уплотнения, конденсации. Получение углеводов. Диальегиды, дикетоны, диацетил. И роль в продуктах питания. Непредельные альдегиды и кетоны. Акролеин. Ацетон. Метилвинилкетон. Ароматические оксосоединения. Бензальдегид, ацетофенон. Ванилин. Карбоновые кислоты. Классификация. Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатура. Ацилы. Химическое, пространственное, электронное строение карбоксильной группы. Взаимное влияние атомов в молекуле – взаимное влияние двух функциональных групп в карбоксиле. Свойства карбоновых кислот. Кислотный характер карбоксильной группы. Влияние водородной связи. Реакции карбоновых кислот: образование солей, сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов. Взаимодействие с аминами и механизм реакции амидирования и обратный характер реакции обменные процессы в белковых молекулах. Реакции замещения в углеводородном радикале кислот: галогенирование α-положения, окисление в α- и β-положения карбоновых кислот, β-окисление в биологических системах. Основные источники получения и методы синтеза: окислением углеводородов, оксосинтезом, гидролизом нитрилов, трехзамещенных галогенпроизводных, сложных эфиров, по реакции Гриньяра. Одноосновные кислоты. Муравьиная, уксусная, масляная кислоты. Пальмитиновая, стеариновая кислоты. Непредельные кислоты: акриловая, метакриловая, кротоновая, сорбиновая, олеиновая, линолевая, линоленоая. Ароматические кислоты. Бензойная кислота. Коричная кислота. Кислоты –консерванты пищевых продуктов.

7 Двухосновные кислоты. предельные, непредельные, ароматические кислоты. Изомерия, номенклатура. Свойства. Особенности двухосновных кислот. Реакции образования циклических ангидридов, декарбоксилирования. Синтезы с помощью малонового эфира. Щавелевая, малоновая, адипиновая кислоты и их роль в синтезе витаминов и заменителей. Малеиноая и фумаровая кислоты. Их применение для стабилизации жиров, масел, сухого молока. Фталевые кислоты. Производные кислот. Соли. ПАВ. Мыла. Сложные эфиры и их применение в качестве эссенции в пищевой промышленности. Ангидриды кислот, галогенангидриды, ацилирующие агенты.

2.3.4 АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Нитросоединения. Классификация. Изомерия. Номенклатура. Строение нитрогруппы. Семиполярная связь. Таутомерия. Физические свойства. Реакции нитросоединений: восстановление по Зинину, восстановление в различных средах, взаимодействие с разбавленной щелочью, реакции с азотистой кислотой, конденсация с альдегидами. Основные методы получения нитрованием алканов по реакции Коновалова, ароматических углеводородов и их механизмы. Нитрометан, нитроэтан. Нитробензол. Нитронафталины. Амины. Классификация. Изомерия. Номенклатура. Строение аминогруппы. Основной характер жирных аминов и анилинов. Свойства аминов и анилинов. Реакции: образование солей, алкилирования, ацилирования. Взаимодействий аминов и анилинов с азотистой кислотой. Реакции бензольного ядра в анилинах. Основные методы получения: восстановлением нитросоединений, нитрилов, алкилированием аммиака ( реакция Гофмана), из амидов. Моноамины. Метиламин. Этиламин. Диамины. Гексаметилдиамин. анилины. Диазо-, азосоединения. Аромтические диазосоединения. Строение. Изомерия. Реакция диазотирования и ее механизм. Свойства. Реакции с выделением азота: действие воды, спирта ( дезаминирование), замещение диазогруппы на галогены, нитральную группу ( реакция Зандмейера). Образование металлорганических соединений ( реакция Несмеянова). Реакции без выделения азота: восстановление солей диазония, реакция азосочетания. Азоткрасители.

Красители. Строение и цветность. Индикаторы. Красители трифинилметанового, ализаринового, антоцианидинового ряда. Красители в пищевой промышленности. 2.3.5 ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Определение. Классификация. Номенклатура. Пятичленные гетероциклические соединения. Строение м взаимные превращения фурана, тиофена, пиррола. Источники их получения. Ароматический характер. Электрофильное замещение в фуране, тиофене, пирроле: галогенирование, ацилирование, сульфирование, нитрование. Гидрирование и окисление. Фурфурол, особенности химического поведения. Понятие о хлорофилле и гемине. Индол. Гетероауксин. Триптофане. Понятие о пятичленных гетероциклических соединениях с несколькими гетероатомами. Пиразол, имидазол, тиазол. Шестичленные гетероциклические соединения. Пиридин. Строение. Основность. Получениепиридиновых соединений. Физические свойства. Общая характеристика пиридина. Реакции нуклеофильного и электрофильного замещения. Восстановление. Никотиновая кислота, витамин РР. Понятие об алколоидах; конин, никотин, анабазин. Понятие о шестичленных гетероциклах с двумя атомами азота. Пиримидин, пиримидиновые основания. Пурин. Пуриновые основания. Понятие о нуклеозидах, нуклеотидах и нуклеиновых кислота. 2.4 СОЕДИНЕНИЯ СО СМЕШАННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ГРУППАМИ Галогенокислоты. Строение. Особенности галогенокислот. Моно-, ди-, треххлоруксусная кислоты. Оксикислоты. Классификация по функциональным группам и по строению углеводородного радикала. Структурная изомерия, номенклатура. Строение. Взаимное влияние атомов в молекуле. Свойства: кислотные, спиртовые. Особенности α-, β-, γ-, σ- оксикислот. Основные источники получения брожением углеводов и синтетические методы. Оптическая изомерия оксикислот (Био, Л. Пастер). Оптическая активность органических соединений ( Вант-Гофф, Ле Бель). Ассиметрический атом углерода. Хиральные молекулы. Оптические антиподы оксикислот, рацемическая смесь. Удельное вращение.

8 Молочная, яблочная кислота, роль их в производстве продуктов питания. Оксикислоты с несколькими асимметричными атомами углерода. Эфидрин, винная, лимонная кислоты, их применение в пищевой промышленности. Оксибензойные кислоты и др. Методы разделения рацемической смеси. Оксокислоты ( альдо-,кетокислоты). Классификация. Строение. Свойства альдокислот и кетокислот. Взаимное влияние функциональных групп в молекуле. Таутомерия, кето-енольная. Ацетоуксусный эфир, кетонное и кислотное расщепление, роль в обменных процессах. Аминокислоты. Классификация. Изомерия: структурная, пространственная – оптическая. Номенклатура. Строение, свойства. Амфотерный характер аминокислот. Образование комплексов с металлами. Реакции, обусловленные наличием карбоксильной группы: образование солей, сложных эфиров, амидов, декарбоксилирование. Реакции на аминогруппы: образование солей, ацилирование, алкилирование, действие азотистой кислоты. Полипептиды. Специфические реакции. Отношение аминокислот к нагреванию. Основные источники получения методы синтеза: гидролиз белков, микробиологический синтез, аминирование галогенокислот, получение из оксинитрилов, непредельных кислот, нитрокислот,конденсация альдегидов с малоновой кислотой и аммиаком ( В.М. Родионов). Роль аминокислот в жизни живых и растительных организмов. Высокомолекулярные соединения. Понятие о полимерах. Классификация. Вещества (мономеры), из которых получают полимеры. Строение мономеров и полимеров. Реакции получения высокомолекулярных соединений. Полимеризация и поликонденсация. Сополимеризация. Виниловые полимеры. Полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, политетрафторэтилен ( фторопласт), каучуки, полиакриловые полимеры. Поликонденсационные полимеры. Полиэфиры, полиамиды. Лавсан. Полипиптиды. Капрон, найлон, фенолальдегидные смолы. 2.5 БИООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Углеводы ( оксиоксосоединения, оксиальдегиды, оксикетоны). Распространение в природе. Классификация. Моносахариды. Строение. Альдозы, кетозы. Тетрозы, пентозы, гексозы. Изомерия. Оптические стереоизомеры. Антиподы. Проекционная форма Э. Фишера. Таутомерия моноз. Цикло-оксотаутомерные формы. Полуацетальные

(глюкозидные) гидроксил. α-, β - аномеры. Фуриозные. Пиранозные циклы. Циклические структуры Колли, Толленса, Хеурса. Доказательство окисного кольца. Конформационные формы моносахаридов (поворотная изомерия). Моносахариды. Свойства моносахаридов. Реакции моноз за счет оксогруппы: восстановление до многоатомных спиртов; окисление гидроксидом серебра или меди, фелинговой жидкостью; взаимодействие с сильной кислотой, фенилгидразином, гидрксиламином. Реакции на наличие гидроксильных групп: алкилирование, ацилирование. Брожение гексоз. Эпимеризация. Дегидратация с циклитацией пентоз. Получение моноз: гидролиз ди-, полисахаридов, альдольная конденсация. Взаимное превращение моносахаридов: оксинитрильный синтез ( удлинение цепи), распад по Руффу ( укорачивание цепи). Гексозы: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза. Пентозы: рибоза, арабиноза, ксилоза. Дисахариды. Восстанавливающие ( редуцирующие) и невосстанавливающие ( нередуцирующие) дисахариды. Строение. Таутомерия восстанавливающих дисахаридов. Свойства дисахаридов. Реакции гидролиза дисахаридов, на наличие мнгоатомности в молекуле. Реакции восстанавливающих дисахаридов: окислением гидроксидом серебра или меди, фелинговой жидкостью, присоединение синильной кислоты. Биозоны: лактоза, сахароза, мальтоза, целлобиоза, трегалоза. Полисахариды. Строение высокомолекулярных сахаров. Гомополисахариды, гетерополисахариды. Крахмал, гликоген. Структура (α-, β-аномерной глюкозы). Амилоза, амилопектин. ( α-1,4 – и 1,6гликозидные связи). Йодная реакция на крахмал. Применение. Клетчатка ( целлюлоза). Структура ( β-аномерной глюкозы). Свойства. Реакции ацилироания, нитрования. Применение клетчатки и ее производных. Понятие о пектиновых веществах, камеди, слизи. Липиды. Определение липидов. Классификация. Распространение липидов в природе. Простые липиды. Жиры. Воски. Глицериды. Строение жиров. Карбоновые кислоты, входящие в состав жиров. Высшие карбоновые кислоты. Предельные и непредельные кислоты. Изомерия глицеридов: структурная, геометрическая, оптическая. Свойства жиров. Реакция глицеридов: гидролиз, переэтерификация, алкоголизм, ацидолиз, гидрогенизация, полимеризация, окисление.

9 Понятие об алкильных липидах. Понятие о плазмалогенах. Диольные липиды. Воски. Определение. Свойства. Применение. Сложные липиды. Фосфолипиды и их роль в живом организме. Основные группы фосфолипидов. Глицерофосфолипиды. Основные структурные компоненты. Фосфатидные кислоты, лицитин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозит. Сфинголипиды. Фосфорсодержащие сфинголипиды. Гликосфинголипиды. Анализ липидов. Кислотное и йодное числа. Число омыления. Использования хроматографии. Переработка жиров и масел. Маргарин. Саломас. Мыла. ПАВ. Анионоактивные вещества. СМС. Белковые вещества. Роль белков в природе. Функция белка в организме человека и животных. Белки высокомолекулярные соединения, биополимеры. Аминокислоты как структурные элементы биополимера белка. Основные аминокислоты, входящие в состав белков. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Значение пептидов в изучении химии белка. Пептидная связь. Синтез пептидов. Методы защиты концевых групп для направленного синтеза пептидов. Классификация белков. Простые ( протеины) и сложные ( протеиды) белки. Физико-химические свойства белков. Амфотерный характер. Качественные реакции – цветные реакции. Гидролиз белков. Осаждение белков (высаливание, денатурация). История развития вопроса о строении белков. Роль ученых в исследовании строения и свойств белков: А.Я. Данилевского, А.Д. Зелинского, В.С. Садикова, Д.Л. Талмеда, Н. Гофмейстера, Э. Фишера и др. Современное состояние строения белковой молекулы. Первичная, вторичная структура. Пространственная организация макромолекулярной полипептидной цепи. Основные типы не валентных связей в белковой цепи. Конформации α-спираль ( Л. Полинг). Третичная, четвертичная структура белков. Глобулярные и фибрилярные белки. Их отличия. Инсулин (Сэнджер). Коллаген, кератин. Фиброина. Желатин. Казеин. Лактоглобулин. Гемоглобин. Миоглобин. Эфирные масла. Бициклические терпены. Битерпены. Каротиноиды. Витамин А. После прохождения основного курса органической химии студентам предлагается авторский курс «Полисахариды пищевого сырья».

Целью предлагаемого курса является расширение и углубление знаний студентов в области химии углеводов. В рамках курса сконцентрировано внимание на фундаментальных вопросах структуры углеводных молекул, рассмотрены синтетические проблемы этой области. Задача курса – описать современное состояние исследований в области полисахаридов. Подробно в спецкурсе освещаются разновидности пищевых волокон, в том числе пектинов, их классификация, структуры и свойства. Поскольку пектиновые вещества рассматриваются как средство профилактики отравлений тяжелыми металлами, в данном спецкурсе представлен механизм комплексообразования.

3 ЛАБОТАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ На лабораторных занятиях студент приобретает навыки экспериментальной работы. При выполнении лабораторной работы студенту следует вести рабочий лабораторный журнал, который предназначен для записи всех наблюдений за ходом эксперимента, расчетов и полученных результатов. Делая записи в журнале, следует четко излагать суть проведенного опыта. Схема оформления работы Работа №… Название синтеза (темы) Вещества и реактивы, необходимые для опыта Указать условия проведения реакции Уравнения реакции Наблюдения Вывод Работа зачтена _________ 3.1 ВВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ Цель занятия: 1. Проработать основные положения, приемы и принять к сведению правила безопасной работы в лаборатории.

10 2. Создать представление о содержании, направлениях и задачах органической химии. 3. Ознакомиться посудой, оборудованием, приборами для проведения химических реакций. Исходный уровень знаний: 1. Квантово – механические представления о строении атомов и молекул; 2. Теория молекулярных орбиталей; 3. Теория гибридизации; 4. Теория химического строения Бутлерова. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Роль органической химии в синтезе профессионального образования 2. Основные задачи органической химии. 2.1. Анализ и определение строения органических соединений. 2.2. Синтез и оценка реакционной способности органических соединений 3. Методы исследования 3.1 Химические 3.2 Физические 3.3 Физико-химические Лабораторная работа: 1. Химическая посуда и материалы. 3. 2 МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Цель работы: 1. Ознакомление с основными методами выделения, очистки и разделения органических соединений из смеси. Исходный уровень знаний: Основные методы очистки и выделения органических соединений. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Теоретические основы методов выделения, очистки и разделения смеси веществ. 2. Дать определение процессу фильтрации, возгонки, перегонки, кристаллизации, хроматографии.

3. Перечислить виды перегонки органических соединений и определить их различия. 4. Хроматография и ее виды. 5. Привести примеры использования данных методов выделения и очистки органических соединений в различных отраслях промышленности. Лабораторная работа: 1. Кристаллизация. 2. Возгонка. 3. Экстракция. 4. Перегонка. 5. Хроматография.

3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Цель занятия: 1. Ознакомление с методами определения основных физических характеристик органических веществ: температур плавления, кипения, показ 2. Идентификация органических соединений по физическим константам; 3. Установление степени чистоты органических веществ. Исходный уровень знаний: 1. Основные физические константы органических веществ. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Физические константы твердых, жидких и газообразных органических соединений. 2. Дать определение методу кристаллизации. 3. Что такое возгонка органических веществ. 4. Перегонка органических соединений и ее виды. 5. Обоснования выбора метода очистки органических веществ. 6. Привести примеры использования данных методов в различных отраслях промышленности. Лабораторная работа: 1. Определение температуры плавления 2. Определение температуры кипения.

11 3.

Определение плотности органических веществ.

3.4 ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТНОМ АНАЛИЗЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Цель занятия: 1. Ознакомление с методами определения химических элементов, входящих в состав органических соединений 2. Общие представления об элементном органическом анализе. Исходный уровень знаний: 1. Качественный анализ 2. Количественный анализ Вопросы для подготовки к занятию: 1. Элементный анализ 2. Качественные реакции на углерод, водород, азот, галогены, серу. 3. Количественный анализ Лабораторная работа: 1. Качественные реакции на С, N, Н, СI, S 2. Решение практических задач на установление эмпирической формулы углеводорода. 3.5 УГЛЕВОДОРОДЫ Цель занятия: 1. Составить четкие представления о предельных, непредельных и ароматических углеводородах. 2. Приобретение навыков экспериментального проведения реакций их получения и химических превращений. Исходный уровень знаний: 1. Природа С-С, С-Н, двойной, тройной связи. 2. Классификация, номенклатура углеводородов 3. Строение и химические свойства углеводородов. 4. Способы получения углеводородов. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Гомологические ряды алканов, алкенов, алкинов. 2. Сравнение реакционной способности. 2.1 Реакции замещения алканов. Цепной механизм радикальной реакции.

2.2 Реакции электрофильного присоединения для алкенов. Качественная реакция на двойную связь. 2.3 Механизм электрофильного замещения бензольного ядра. Взаимное влияние атомов в молекуле. J- и М- эффекты. 3. Общие представления о механизме реакций σ- и π-комплексов. Лабораторная работа: 1. Получение метана, этилена, ацетилена. 2. Отношение алканов, алкенов, алкинов к бромной воде, окислителям. 3. Окисление толуола. Сульфирование толуола. 3.6 ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ Цель работы: Изучить химические свойства и способы получения галогенпроизводных углеводородов. Исходный уровень знаний: 1. Классификация галогенпроизводных углеводородов. 2. Номенклатура галогенпроизводных углеводородов. 3. Влияние введения галогена на реакционную способность органического соединения. 4. Взаимное влияния атомов в молекуле. Индуктивный и мезомерные эффекты. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Изомерия и номенклатура галогенпроизводных: 2. Способы получения. 3. Химические свойства галогенпроизводных углеводородов. 4. Механизм реакций нуклеофильного замещения атома галогена в галогеналкилах. Переходное состояние, энергетика реакции. 5. Взаимное влияние атомов в галогенпроизводных углеводородов. 6. Сравнительная активностьатомов галогена в различного типа галогенпроизводных. Неподвижность галогена у кратной связи. Лабораторная работа: 1. Получение бромистого изопропила. 2. Поведение галогенов в бензольном кольце и в боковой цепи кольца. 3.7 ОКСИСОЕДИНЕНИЯ

12 Цель занятия: Изучить основные химические свойства и способы получения оксисоединений. Исходный уровень знаний: 1. Классификация. Изомерия и номенклатура оксисоединений 2. Получение оксисоединений ( из галогенпроизводных, непредельных соединений, сульфокислот, реакцией Гриньяра). 3. Химические свойства образование алкоголятов, взаимодействие с галогенводородными кислотами, галогенидами фосфора, дегидратация, окисление. 4. Различие свойств фенолов и спиртов. 5. Сравнительная кислотность гидроксила в различного типа соединениях. 6. Водородная связь. 7. Взаимное влияние бензольного ядра и гидроксильной группы в молекуле фенола. 8. Влияние заместителей и их положения в ядре фенола на кислотность гидроксильной группы. Лабораторная работа: 1. Образование алкоголята натрия и его гидролиз 2. Окисление этилового спирта. 3. Качественная реакция на многоатомные спирты. 4. Получение фенолятов. Реакция фенолов с хлорным железом, с бромом. 3.8 ОКСОСОЕДИНЕНИЯ Цель занятия: 1. Изучить основные химические свойства оксосоединений. Исходный уровень знаний: 1. Классификация. Изомерия и номенклатура оксосоединений 2. Типы химических реакций оксосоединений. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Распределение электронной плотности в молекуле оксосоединения. п- связь в альдегидах и кетонах. 2. Реакционные центры в молекуле альдегидов и кетонов. 3. Механизм реакции присоединения к карбонильной группе. 4. Полимиризация альдегидов. Альдольная и кротоновая конденсация.

5. Окисление альдегидов и кетонов. 6. Реакции замещения. 7. Получение альдегидов и кетонов. Лабораторная работа: 1. Образование альдегида при окислении спирта. 2. Отношение альдегидов и кетонов к окислению. 3. Реакция «серебряного зеркала». 4. Взаимодействие кетона с фенилгидразином. 5. Альдольная и кротоновая конденсация ацетальдегида. 6. Получение ацетона из уксуснокислого натрия. 3.9

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Цель занятия: 1. Научиться объяснять физико-химические свойства карбоновых кислот, исходя из их строения. Исходный уровень знаний: 1. Классификация, номенклатура карбоновых кислот. 2. Химические свойства карбоновых кислот. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Одноосновные карбоновые кислоты. 1.1 Способы получения 1.2 Химические свойства 2. Непредельные одноосновные кислоты. 3. Двухосновные предельные кислоты. 4. Двухосновные непредельные кислоты. Лабораторная работа: 1. Получение муравьиной кислоты из хлороформа и ее открытие. 2. Окисление муравьиной кислоты марганцевокислым калием. 3. Реакции карбоновых кислот с металлами, гидроокисями и карбонатами металлов. 4. Открытие уксусной кислоты, получение комплексной соли и разложение ее при кипячении. 5. Получение натриевой соли щавелевой кислоты. 6. Получение уксусноэтилового эфира. 7. Сравнение рН среды растворов карбоновых и минеральных кислот. 8. Изомеризация олеиновой кислоты в элаидиновую.

13 3.10 АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ НИТРОСОЕДИНЕНИЯ. АМИНЫ Цель занятия: 1. Составить четкие представления об органических соединениях содержащих азот. 2. Уметь дать отличительные признаки нитросоединений, аминов жирного и ароматического ряда. Исходный уровень знаний: 1. Составить четкие представления об органических соединениях содержащих азот. 2. Уметь дать отличительные признаки нитросоединений. Аминов жирного и ароматического ряда. Исходный уровень знаний: 1. Классификация азотсодержащих соединений. 2. Строение нитро-, аминогруппы. 3. Изомерия и номенклатура. 4. Химические свойства. Вопросы для подготовки к занятию: 1. Понятие первичности, вторичности и третичности нитросоединений. 2. Получение нитросоединений (механизм по Титову) химические свойства нитросоединений. 3. (Реакции восстановления, реакция Зимина, реакции с азотистой кислотой). 4. Методы получения аминов ( восстановление нитросоединений, реакция Гофмана). 5. Химические свойства аминов. Реакции аминов с алкирующими и ацилирующими агентами. Изонитрильная реакция, реакция с азотистой кислотой. Лабораторная работа 1. Восстановления нитробензола в анилин. 2. Цветная реакция солей анилина с лигнином. 3. Цветная реакция солей анилина с двухромовокислый казеин. 4. Образование триброманилина. 5. Образование и разложение соли анилина. 3. 11 ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИ Я Цель занятия:

1. Систематизировать знания в области гетероциклических соединений. 2. Обоснование физических и химических свойства гетероциклических соединений исходя из их строения и состава. Исходный уровень знаний: 1. Классификация гетероциклических соединений. 2. Строение и химические свойства пяти-, шестичленных гетероциклов. 3. Способы получения. Вопросы для подготовки к занятию. 1. Взаимные превращения фурана, тиофена, пиррола. Ароматический характер. 2. Реакции электрофильного замещения в пятичленных гетероциклических соединениях. 3. Реакции электрофильного и нуклеофильного замещения в шестичленных гетероциклических соединениях. Лабораторная работа. 1. Окисление фурфурола аммиачным раствором оксида серебра. 2. Реакции фурфурола с фенилгидразином. 3. Конденсация фурфурола с анилином. 3.12 СОЕДИНЕНИЯ СО СМЕШАННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ГРУППАМИ Цель занятия: Показать взаимное влияние атом в молекулах гетерофункциональных производных углеводородов. Исходный уровень знаний: 1. Химические свойства галогензамещенных карбоновых кислот. 2. Химические свойства оксикислоты. 3. Оксокислоты 4. Фенолкарбоновые кислоты. Вопросы для подготовки к занятию. 1. Показать взаимное влияние атомов в молекулах гетерофункциональных производных углеводородов. 1. Химические свойства соединений со смешанными функциональными группами. 2. Способы получения. Лабораторная работа: 1. Качественные реакции на α оксикислоты с хлоридом железа.

14 2. 3. 4. 5. 6.

Образование кислой и средней солей винной кислоты.Фелинга. Отношение аминокислот к индикаторам. Реакции образования медной соли глицина. Взаимодействие аминокислот с азотистой кислотой. Цветная реакция аминокислот с нингидрином. 3.13 УГЛЕВОДЫ

Цель занятия: 3. Систематизировать знания в области углеводов. 4. Обоснование физических и химических свойства углеводов исходя из их строения и состава. Исходный уровень знаний: 4. Классификация углеводов 5. Строение и химические свойства моно-, ди- и полисахаридов. 6. Способы получения. Вопросы для подготовки к занятию. 4. Оптическая изомерия на примере углеводов. 5. Понятия: рацематы, энантиомеры, диастереомеры, хиральный центр. 6. Таутомерия. Циклические формы моносахаридов, перспективные формулы (Хеуорса), явление таутомерии. 7. Химические свойства углеводов. 8. Пути синтеза, обмена, распада углеводов. Лабораторная работа. 1. Общая реакция на углеводы (реакция Молиша). 2. Доказательство наличия гидроксильных групп в глюкозе. 3. Окисление моносахаридов реактивом Фелинга.. 4. Восстановление аммиачного раствора окиси серебра глюкозой. 5. Получение азазона глюкозы. 6. Получение пектаацетилглюкозы. 7. Реакция Селиванова на фруктозу. 8. Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе. 9. Отсутствие восстанавливающей способности в сахарозе. 10. Доказательство гидролиза сахарозы. 11. Наличие восстанавливающей способности в лактозе. 12. Взаимодействие крахмала и гликогена с йодом. 13. Кислотный гидролиз крахмала. 14. Гидролиз клетчатки.

3.14 ЛИПИДЫ Цель занятия: 1. Систематизировать знания о строении липидов. 2. Обосновать особенности физико-химических свойств липидов. Исходный уровень знаний: 1. Структура липидов. 2. Высшие жирные кислоты липидов. 3. Строение глицеридов. 4. Физические свойства жиров и масел. 5. Химические свойства жиров 6. Мыла и детергенты. Вопросы для подготовки к занятию. 1. Классификация липидов. 2. Химические свойства жиров ( гидролиз, алкоголизм, гидрогенизация, окисление). 3. Аналитическая характеристика жиров. Лабораторная работа. 1. Растворимость жира в органических растворителях. 2. Элаидиновая проба. 3. Гидролиз жира в водном растворе (омыление). 4. Гидролиз жира щелочью в спиртовом растворе (омыление). 5. Растворимость жиров в различных растворителях. 6. Оценка непредельности жира. 7. Взаимодействие жира с водным раствором перманганата калия (реакция Вагнера). 8. Обменные реакции мыла. 9. Выделение жирных кислот. 10. Обменные реакции мыла. 11. Эмульгирующие и моющие свойства мыла. 3.15 БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА Цель занятия: 3. Систематизировать знания о строении белков. 4. Обосновать особенности физико-химических свойств, исходя из строения. Исходный уровень знаний: 7. Классификация аминокислот. 8. Строение и свойства аминокислот.

15

3.16 СИНТЕЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Студент получает от преподавателя указание, какую задачу и по какому руководству ему следует выполнять синтез вещества на следующем занятии. План работы и все расчеты должны быть проделаны дома, чтобы в лаборатории не тратить время, которое рассчитано только на выполнение работы. Целесообразно составлять план экспериментов по следующей форме: • основная и промежуточная реакция • тип основной реакции • побочные реакции Для основной и промежуточных реакций со стехиометрическими коэффициентами, с указанием механизма и переходных состояний процессов (если это известно), и использованием структурных формул. Расчет синтеза

моль

4

5

6

7

8

9

%

г

3

Избыток

моль

моль

2

Данной конц.

Для р-в содер. (в % и плот.)

1

Чист.в-ва

Конст по лит. данным. ( t кип.; t пл. η20D; d204:

Требуемые количества По расчету По метод. г и мл.

Мол. масса

Исходные соединения Название соед. и его формула

9. Строение белковой молекулы. 10. Химические свойства данных биоорганических соединений. Вопросы для подготовки к занятию. 4. Классификация белков.. 5. Физико-химические свойства белков ( Амфотерный характер, гидролиз, осаждение: высаливание, денатурация). 6. Синтез белковой молекулы. 7. Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Лабораторная работа. 1. Растворимость белков. 2. Буферные свойства белков. 3. Обратимое осаждение белков из растворов. 4. Осаждение белков концентрированными минеральными кислотами. 5. Осаждение белков солями тяжелых металлов. 6. Цветные реакции белков. а) биуретовая реакция б) нингидриновая реакция в) ксантопротеиновая реакция. 7. Аминокислоты и их отношение к индикаторам.

10

11

Таблицу « Расчет синтеза» заполняют следующим образом. В графу 1 вписывают структурные формулы всех исходных соединений и их названия. В графе 2 проставляют значения молекулярных масс с точностью до 0,1, рассчитанные самостоятельно. В графу 3 вносят данные из приложения. Графы 4 и 9 заполняют в тех случаях, когда в реакции используются не только индивидуальные вещества, но и растворы ( растворы кислот и щелочей). Как правило, плотности этих растворов приводятся в химических справочниках. Затем заполняют графу 8, а по данным этой графы и графы 2,5,6, заполняют графу 7. Сравнивая графы 7 и 5, выясняют, какие вещества берутся в избытке и какие в недостатке и для первых заполняют графы 10 и 11 В конце плана работы отмечают специфические свойства получаемого соединения: устойчивость, токсичность, физиологическое действие и заполняют графу « Константа» по литературным данным в таблице «Характеристика полученного соединения». План работы должен самостоятельно переосмысленной методикой, приведенной в руководстве, а не являться ее копией. Отчет о выполнении синтеза пишут в процессе его выполнения. Сначала описывают очистку исходных веществ, если она производилась, затем проверку концентраций растворов кислот и щелочей по плотности. Потом подробно описывают синтез данного вещества: дают описание прибора и указывают количество каждого из реагентов, вводившихся в реакцию (в граммах и в молях), а также растворителей, указывают условия проведения реакций и характерные особенности ее течения. Особо отмечают изменения, происходящие в реакционной смеси при реакции, и признаки, характеризующие течение реакции (изменение цвета, разогревание и. т.д.)

16 Особое внимание уделяют описанию способа выделения и очистки продукта реакции, обязательно указывая выход неочищенного продукта. При выделении жидкого продукта реакции указывают способ фракционирования с описанием прибора и указанием числа выделенных фракций, температуры их кипения, массы их при каждой перегонке, потерь при перегонке, констант препарата на каждой стадии очистки вплоть до получения вещества в чистом виде с константами, подтверждающими его чистоту. При получении кристаллического вещества описывают способ его кристаллизации с указанием количества вещества, взятого для перекристаллизации, и количества растворителя. Обязательно указывают температуру плавления вещества как неочищенного, так и после кристаллизации. Приводят данные хроматографического анализа и в журнал вклеивают эскизы хроматограмм. Если выполнялись съемки ИК- и УФспектров, то вклеивают и полученные спектры. В отчет включают также и описание неудачно проведенной работы с указанием причины неудачи. Константы и выходы полученных веществ приводят в конце отчета в таблице « Характеристика полученного соединения».

Структурная формула вещества

Выход

Характеристика полученного соединения Константы

От метод. %

От теор. % г

УФ

ИК см-1

Rf

d204

η20D

Т.пл

Т кип

По лит.данным

Установленные в работе

3.17 ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕИЗВЕСТНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ (Итоговая работа в рамках УИРС)

В процессе обучения и последующей практической или научноисследовательской деятельности работники пищевой промышленности сравнительно часто сталкиваются с необходимостью идентификации того или иного органического соединения. В основном это будут уже известные органические соединения различных классов, однако для их конкретного отнесения необходимо уметь их точно идентифицировать. Методы идентификации простых соединений в большинстве своем не очень сложны, поэтому после практикума по аналитической части органической химии студенты выполняют учебно-исследовательскую работу ( в рамках итоговой работы) по выделению, очистке и идентификации неизвестного органического вещества Студент получает жидкое или твердое органическое вещество; это соединение он должен очистить и идентифицировать, т.е. установить, во-первых, к какому классу соединений оно относится, и, во- вторых, точно определить его. В более сложном варианте дается смесь ( но обычно не более двух) соединений, тогда первоначально необходимо разделить ее на отдельные соединения. Поэтому прежде всего нужно определить, сколько индивидуальных соединений содержит исследуемая проба. Следует учитывать, что, кроме того, в пробе могут находиться механические примеси ( стекло, песок, уголь) и примеси, придающие нехарактерную окраску органическому соединению, хотя эти красящие примеси будут присутствовать в очень небольшом количестве. Нехарактерную темную окраску часто приобретают легко окисляющиеся соединения при хранении на воздухе ( фенолы, ароматические амины и др.) Пробу на индивидуальность проводят с помощью тонкослойной хроматографии, используя в качестве адсорбента оксид алюминия или силикагель, либо готовые пластинки силуфола. При хроматографировании нужно использовать несколько систем растворителей ( элюентов) или различные адсорбенты: наличие только одного основного пятна при хроматографировании в различных условиях с большой степенью вероятности свидетельствует о присутствии только одного органического вещества в пробе. Твердые вещества можно разделить, используя их различную растворимость в том или ином растворителе. Повторная кристаллизация служит методом очистки от примесей. Так, кристаллизация с добавлением активированного угля часто позволяет освободится от окрашенных примесей. Чистое индивидуальное органическое вещество обладает характерными, присущими только ему константами, и его

17 очистку следует проводить до тех пор, пока эти константы не перестанут изменяться. Твердое вещество должно иметь четкую, в пределах 1-2 0С, температуру плавления ( т. пл.); при повторной кристаллизации вещества его температура плавления не должна изменяться. Следует заметить, что примеси, как правило, понижают температуру плавления органического вещества и, главное, делают интервал плавления растянутым. Поэтому после очередной кристаллизации по мере освобождения вещества от примесей температура плавления повышается и становится более четкой. Характерными константами жидкого органического вещества являются температура кипения (т. кип.), показатель преломления (nD) и плотность (d). Чистое вещество кипит в пределах 1-2 0С и не изменяет показателя преломления и плотности при повторных перегонках. Индивидуальной характеристикой органического вещества является его ИК- спектр. Следует отметить, что даже начинающий исследователь часто только по данным ИК- и УФ- спектроскопии может сделать вывод об отнесении вещества к тому или иному классу химических соединений, не проводя кропотливых химических реакций. Крайне просто задача решается в большинстве случаев с применением ПМР – спектроскопии. Идентификацию соединения проводят путем установления идентичности констант ( т.пл., т. кип, R f, n D, и др.) как самого определяемого вещества , так и его производных с константами заведомо известных веществ, приведенных в таблице производных для идентификации. Исследования производят в такой последовательности. Изучают физические свойства соединения: агрегатные соединения, цвет, запах, температуры кипения и плавления, растворимость и отношение к прокаливанию. По этим данным можно иногда сразу определить класс соединений, к которому относится анализируемое вещество, что значительно сократит число последующих операций. Определяют качественный состав, т.е. делают пробы на присутствие углерода, водорода, азота, галогенов, серы. При отсутствии того или иного из перечисленных элементов можно не делать качественных реакций на содержание их функциональные группы. (Огромную пользу в идентификации соединения приносит знание количественного элементного состава вещества.) Однако количественный элементный анализ может быть выполнен только в

специально оборудованной лаборатории или на автоматических приборах – С-, Н-, N- анализаторах.) Открывают отдельные функциональные группы и устанавливают класс анализируемого вещества. Переводят вещество в одно или два наиболее характерных для данного класса производных, по константам которых делают вывод о точном строении вещества (идентификация). Подтверждают структуру соединения, сняв или получив от преподавателя УФ -, ИК- и ПМР- спектры вещества. Результаты всех исследований оформляют как итоговую работу. 4 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ Самостоятельное изучение органической химии представляет трудности из-за большого объема фактического материала, значительного количества новых понятий, своеобразия номенклатуры органических соединений и самой тесной связи одного раздела с другими. Поэтому усвоение курса органической химии требует систематической и последовательной работы. При изучении надо особенно строго соблюдать последовательность перехода к изучению каждого следующего раздела лишь после того, как усвоен материал предыдущего. Не следует механически запоминать формулы, константы, уравнения реакции и др. Необходимо суметь выделить главное, понять сущность тех или иных превращений, найти взаимную связь различных классовых соединений и их значение, применение. Изучение каждой темы органической химии надо начинать с уяснения электронного, пространственного и химического строения, свойства функциональных групп органических молекул. Функциональная группа в основном определяет химические свойства данного класса соединений и роль в процессе обмена веществ. Значение этих свойств позволяет найти генетическую связь между различными классами органических превращений, понять как из более простых молекул углеводородов путем химических превращений можно получить сложнейшие биоорганические соединения. Для успешного усвоения цели занятия студентам необходимо самостоятельно проработать рекомендуемые разделы учебника, лекционного материала, проанализировать логическую структуру темы. Самоподготовка студента ориентирована и завершается контролем степени усвоения.

18 4.1. Виды контроля Входной Проводится с целью определения уровня готовности каждого студента к изучению органической химии по неорганической химии. Результаты используются для организации индивидуальной работы по ликвидации пробелов в системе предварительных знаний. Текущий. Направлен на проверку уровня отдельных понятий курса органической химии. Выполнение самостоятельной работы по индивидуальным занятиям. Допуск и защита лабораторных работ в форме решения типовых задач. На основании полученных данных осуществляется коррекция учебного процесса. Рубежный Направлен на проверку усвоения материала раздела проводится в форме коллоквиумов. Итоговый Зачет – форма проверки успешного выполнения студентом зачетных заданий и усвоение учебного материала практических занятий. 4.2 Организация контроля Входной контроль знаний проводится по общекафедральным тестам. Содержание заданий на текущий контроль определяется преподавателем. Зачет ставится если: 1. Выполнены все лабораторные работы, предусмотренные календарным планом; 2. Оформлены и сданы все отчеты по лабораторным работам теоретические вопросы допуска по этим лабораторным работам; 3. Самостоятельная работа по индивидуальным занятиям выполнены и защищены на удовлетворительную оценку. 4. Студенты аттестованы по теоретическим коллоквиумам. Критерии оценки учебной работы студента.

1. Оценка контрольных работ, проведенных по общекафедральным тестам, осуществляется с помощью коэффициента усвоения: число верно выполненных существенных операций К= -------------------------------------------------------общее число существенных операций Под существенной операцией понимается операция, отражающая цель проверочной процедуры. 2. Защита зачетных заданий проводится в форме устного собеседования преподавателя со студентом. Зачетные задания оцениваются отметкой «зачтено». 5 ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ 5.1 АЛКАНЫ 1. Напишите изомерные формулы бутана, дайте им названия по систематической и рациональной номенклатурам и получите нормальный бутан путем сплавления соли карбоновой кислоты с натронной известью. 2. Допишите структурную формулу соединения –С – С – С – С –   С С назовите его по рациональной и систематической номенклатурам. Из каких галоидных алкилов можно его получить по реакции Вюрца? 3. Получите 2- метилбутан из соответствующего непредельного углеводорода. Дайте название по другой номенклатуре, укажите какие по равнозначности атомы углерода имеются в данном соединении. 4. В какие химические превращения вступает метан? На примере галоидирования его покажите механизм реакции. Какие важные хлорпроизводные могут образоваться? Назовите их. 5. Напишите структурную формулу метилфторбутилметана, дайте название по другой номенклатуре. По какому механизму будет протекать реакция нитрования данного соединения? Назовите. Напишите уравнение реакции.

19 6. Назовите 2,4 – диметилпентанпо рациональной номенклатуре. Укажите при каком углероде легче будет замещаться атом углерода. Покажите на примере. Реакции бромирования. 7. Какие продукты образуются при восстановлении СО и СО2 и где они находят применение? Как можно получить из продуктов восстановления СО и СО2 фреоны? 8. 2,2 – диметилпропан назовите по другой номенклатуре, подвергните его окислению и укажите какие продукты образуются? 9. Укажите, какие вещества образуются из смеси хлористого этила и хлористого изопропила при действии металлического натрия. 10. Дайте название по соответствующей номенклатуре. СН3  СН3-СН –СН2- С- СН3   СН3 СН3 Получите данное вещество из соответствующего непредельного соединения путем гидрирования. 11. Напишите структурные формулы трех изомеров пентана, дайте названия по рациональной и систематической номенклатурам. Какие продукты будут образовываться при окислении н-пентана? 12. Назовите по соответствующей номенклатуре соединение СН3-СН2-СН-СН2.   СН3 СН3 Укажите, в какой гибридизации находится каждый атом углерода и какой тип реакций характерен для данного соединения? 13. Для изопропилтрет. бутилметана дайте название по другой номенклатуре. Укажите, у какого атома углерода водород будет легко вступать в реакцию замещения? Отметьте в формуле первичные, вторичные, третичные, четвертичные атомы углерода римскими цифрами. 14. Углеводороды со сколькими атомами углерода входят в состав бензина? Что такое октановое число? Напишите изомер гексана с одним четвертичным атомом углерода, дайте название по соответствующей номенклатуре. 15. В каких условиях проводится нитрование алканов? Напишите уравнение реакции Коновалова для триметилметана, дайте названия по другой номенклатуре исходного вещества и продукта нитрования.

5.2.АЛКЕНЫ. АЛКАДИЕНЫ. 1. Какие виды изомерии имеет соединение состава С4Н8? Напишите структурные формулы всех изомеров с указанием вида изомерии и дайте названия им по систематической и рациональной номенклатурам. 2. Из каких галогенпроизводных можно получить пентен –2? Напишите уравнение реакции получения. Дайте название по другой номенклатуре. В какой гибридизации находится каждый атом углерода данного соединения? 3. Какое соединение образуется при дегидробромиования бромистого втор. Бутила? Напишите уравнение реакции. Назовите полученное соединение по рациональной и систематической номенклатурам. 4. Какие виды изомерии характерны для данного соединения? 5. Напишите структурную формулу 2- метил-2-бутена, дайте название по другой номенклатуре и отметьте в какой гибридизации находится каждый атом углерода. Получите его из соответствующего спирта. 6. Какое соединение образуется при дегидрирования пропана? Дайте названия полученному веществу по рациональной и систематической номенклатурам. В какой гибридизации находятся атомы углерода в данном алкене? 7. 3- метил-1-бутен подвергните каталитическому гидрированию. Дайте название по другой номенклатуре исходному веществу и укажите в нем в какой гибридизации находится атомы углерода. 8. При бромиронии вещества состава С5Н10 получилось 1,2 дибром2-метилбутан, установите структурную формулу исходного вещества, дайте название по рациональной и систематической номенклатурам, и в какой гибридизации находятся атомы углерода в данном соединении. 9. Для 1- бутена напишите реакцию взаимодействия с хлористым водородом. По какому правилу идет реакция? Объясните с электронной точки зрения. Назовите 1- бутен по другой номенклатуре и укажите в какой гибридизации находятся атомы углерода. 10. Напишите реакцию гидратации 2- метилпропена. Назовите данный алкен по другой номенклатуре и укажите в какой гибридизации находятся атомы углерода. 11. При какой полимеризации метилэтилена получается ценный полимер-полипропилен. Напишите механизм реакции полимеризации метилэтилена. Дайте название исходному веществу по другой

20 номенклатуре и укажите в какой гибридизации находятся атомы углерода. 12. Напишите механизм полимеризации этилена. Какой продукт образуется и где он находит применение? Где еще используется сам этилен? 13. Получите бутадиен –1,3 из этилового спирта. Дайте его другое название и укажите в какой гибридизации находятся атомы углерода. Напишите реакцию присоединения брома. 14. Какой полимер получается из бутадиена 1,3. Напишите уравнения реакции полимеризации и укажите область применения полимера. 15. Назовите изопрен по систематической номенклатуре. В какой гибридизации находятся атомы углерода? Какой полимер образуется при полимеризации изопрена? 16. Напишите реакцию взаимодействия изопрена с водородом. Назовите продукт взаимодействия с водородом и в каком валентном состоянии находятся его атомы углерода. 5.3 АЛКИНЫ 1. Напишите структурные формулы метилацетилена, 3- метил-1бутина, дайте название по другой номенклатуре. Укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода в данных соединениях. 2. Расставьте водороды к соединениям: С≡С-С-С С-С ≡С-С-С-С  С С и дайте название им по рациональной и систематической номенклатурам. Укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода в данных соединениях. 3. Дайте название следующим углеродам: СН3-СН2-С ≡ С-СН3 СН3-СН-СН2С ≡ С-СН3  СН3 по рациональной и ситематической номенклатурам. В каком валентном состоянии находятся атомы углерода в данных соединениях? 4. Какой углеводород образуется при действии воды на карбид кальция? Назовите его рациональной и систематической

номенклатурам. В какие химические реакции вступает полученное соединение? 5. Получите 3метил-1-бутин из соответствующего дигалогенпроизводного. Дайте ему название по другой номенклатуре. Укажите над атомами углерода данного углеводорода вид гибридизации. 6. Исходя из ацетилена получите изобутилацетилен. Дай те ему название по другой номенклатуре. Укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода в полученном соединении. 7. Напишите реакцию М.Г. Кучерова с этилацетиленом с указанием условий проведения и промежуточных стадий. Дайте название этилацетилену по другой номенклатуре. Над атомами углерода в данном соединении отметьте, в какой гибридизации они находятся. 8. Какие из представленных алкилов: СН3-С≡С-Н, СН3-С≡С-СН2-СН3, Н-С≡С-СН-СН3  СН3 могут образовывать ацетилениды с закисью меди. Укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода в данных соединениях. 9. Приведите уравнение реакции частичного присоединения цианистого водорода к метилацетилену. Какое соединение образуется? Для полученного соединения напишите схему образования полимера. . Укажите вид гибридизации атомов углерода в исходном соединении. 11. Какой продукт образуется при частичном присоединении хлористого водорода к ацетилену? Для полученного соединения напишите реакцию полимеризации, назовите полученный полимер. В какой гибридизации находятся атомы углерода в ацетилене? 12. Напишите уравнение реакции взаимодействия 1- бутина с метиловым спиртом. Дайте название исходному веществу по другой номенклатуре и укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода. 13. Какие соединения образуются при частичном и полном присоединении водорода к изобутилацетилену? Дайте название исходному веществу по другой номенклатуре и полученным соединениям. В какой гибридизации находятся атомы углерода в исходном углеводороде? 14. Какой реакцией можно отличить пентин-2 от пентина –1. Дайте название им по другой номенклатуре. Укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода в данных соединениях. 15. Осуществите превращения:

21 СН3-СН2-С≡СН →СН3-С≡С-СН3 Дайте название углеводородам по рациональной и систематической номенклатурам и укажите вид гибридизации атомов углерода в них. 16. Получите из ацетилена реакцией алкилирования 3-метилпентин1. Дайте название по другой номенклатуре и укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода. 5.4 АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 1.Какие изомерные соединения образует углеводород, имеющий состав С8Н10? Напишите формулы и назовите их. Получите монозамещенный изомер по реакции Фиттинга - Вюрца. 2.Напишите реакции взаимодействия метилбензола с бромом в присутствии катализатора и под действием света. По каким механизмам идут реакции? Покажите уравнениям реакции. Дайте названия продуктам реакции. 3.Назовите изомеры метилэтилбензола и напишите их структурные формулы. Исходя из толуола получите пара-изомер по реакции Фриделя-Крафтся. По какому механизму протекает реакция? Какое правило замещения при этом соблюдается? 4.Укажите, в какой гибридизации находятся атомы углерода и изопропилбензола ( кумоле). Получите кумол, исходя из бензола и хлористого изопропила. 5.По каким признакам судят об “ ароматическом” характере ароматических соединений. Приведите примеры и уравнения реакции подтверждающие ароматичность данных соединений. 6.Получите пропилбензол по реакции Фриделя-Крафтся. Покажите перепаспределение электронных облаков в бензольном кольце полученного соединения. 7.Напишите и назовите структурные формулы всех изомеров для углеводородов состава С9Н12. Один монозамещенный изомер подвергните окислению и напишите уравнение реакции. 8.Какие продукты образуются при нитровании толуола? Напишите механизм замещения данной реакции. По какому правилу протекает реакция и почему? Покажите перераспределение электронных облаков в бензольном ядре толуола. 9.По какому механизму протекает реакция хлорирования фенола? Напишите уравнение реакции и какое правило замещения при этом соблюдается. Покажите перераспределение электронных облаков в бензольном ядре фенола. Назовите полученные соединения.

10. Дайте название веществам, которые образуются при сульфирования анилина. Укажите механизм протекающий реакции и какое правило замещения при этом соблюдается? Каково перераспределение электронных облаков в бензольном ядре анилина? 11. Напишите реакцию бромирования хлорбензола, покажите механизм протекания реакции и распределение электронных облаков в ядре хлорбензола и назовите полученные соединения. 12. Покажите механизм протекания реакции хлорирования нитробензола и распределение электронных облаков в бензольном ядре нитробензола. В какие положения направляется атакующая частица молекулы хлора? 13. Как подразделяются многоядерные ароматические системы? В какие химические реакции вступает трифенилметан? Напишите уравнения реакции. 14. Какие изомеры имеют монозамещенный нафталин и как их можно получить ? Покажите уравнением реакции и дайте им названия. 15. Напишите формулы изомеров метилнафталина и нитронафталина? Какие продукты образуются при окислении αизомеров данных соединений? 5.5 ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 1. Напишите структурные формулы галогенопроизводных С6Н13Br, содержащих бром у третичного атома углерода. Назовите их. 2. Напишите уравнения реакций 2- метил-2,4-дихлорбутана со спиртовым и водным растворами спирта. 3. Напишите схему получения: а) 2- бром-3-метилбутана из изоамилбромида; б) втор-бутилбромида из бутилбромида; в) 2-метил-2 хлорбутана из 2-метилбутена-1; г) 1,2-дихлорбутана из этилового спирта. 4. Из соответствующего этиленового углеводорода получите 2йод-2-метилпентан. Напишите уравнения реакций его: а) с иодоводородом; б) с магнием в среде абсолютного эфира. 5. Получите любым способом хлористый изобутил. Напишите для него уравнения реакций: а) с цианидом калия; б) с аммиаком; в) с этилатом натрия;

22 г) со спиртовым и водным растворами щелочи. 6. Используя ацетилен и неорганические реагенты, получите: а) винилхлорид; б) этиледенхлорид. 7. Напишите структурную формулу вещества С5Н11 Вr, которое при гидролизе дает третичный спирт, а при дегидробромированиитриметилэтилен. 8. Как из пропилбромида получить: а) пропан б) пропилен; в) пропиловый спирт; г) пропилпропионат; д) пропиламин; е) бутиронитрил. 9. Исходя из органического галогенида, предложите методы синтеза следующих соединений: а) С6Н5ОСН2СН2 б) СН3СНСН2СН3 / ОН в) С6Н5С≡ССН2 20. Напишите уравнения реакций 1 моль метилмагнийиодида со следующими веществами: а) СН3-СН2-СН2ОН б) СН3 –СОNН2 в) СН3-СН2-СНО г) СН3-СН2-NН-СН3 ) СН3-cL е) циклогексаноном 21. В каких условиях из бензола получается гексахлоран? Напишите уравнения реакции. 22. Напишите уравнения реакций бромирования ( в присутствии катализатора): а) этилбензола; б) дифенилового эфира; в) о—нитротолуола. 23. Из толуола получите: а) о- и п-бромтолуол; б) бензилбромид;

в) бромистый бинзилиден. Для полученных галогенпроизводных напишите уравнения реакций с водным раствором щелочи (укажите условия реакции). 5.6 ГЕТЕРОЦИКЛЫ 1. Напишите структурные формулы соединений: а) 2,5диметилфурана; б) α-бромтиофена; в) α, α′-диметилпиррола; г) 2аминопиридина; д) β-пиридинсульфокислоты; е) 4- индолкарбоновой кислоты. 2. Сравните основные ( щелочные) свойства пиридина и пиперидина. 3. Сравните основные (щелочные) свойства пиррола и пиолидина. 4. Напишите уравнения реакций, происходящих при пропускании над нагретым до 450 0С оксидом алюминия (реакция Юрьева) веществ: а) α-метилфурана с метиламином; б) тиофена с этиламином; в) αметилпиррола с сероводородом. 5. Без учета резонанса определите, по какому атому азота будет протонироваться: а) имидазол; б) пурин. 6. Напишите таутомерные формы: а) 2- аминопиридина; б) 4оксипиридина; в) урацила; г) тимина; д) цитозина; е) аденина; ж) гуанина. 7. Напишите возможные типы водородных связей между молекулами: а) имидозол-имидозол; б) индол-имидазол; в) аденинтимин; г) гуанин-цитозин. 8. По какому атому азота будет протонироваться молекула 5-окси3 (2 ′ -аминоэтил) индола (т.е. серотонина)? 9. Напишите уравнение реакции гидролиза витамина РР (никотинамид). Какова структура получившегося вещества в кислой, нейтральной и щелочной средах? 10. Напишите структурные формулы всех изомерных монометилиндолов. Назовите их. 11. Сравните на примере галогенирования ( например, иодирования) реакционную способность ядра пиррола, тиофена, бензола и пиридина. 12. Сравните пиридин и пиперидин по их основности, отношению к уксусному ангидриду, иодистому метилу, азотистой кислоте. 13. Почему для сульфирования фурана используется пиридинсульфотриоксид? Какого строение этого реагента? Напишите уравнение реакции сульфирования 2- метилфурана. Рассмотрите

23 механизм действия электрофильных агентов на соединения типа фурана. 14. Расставьте в ряд по легкости нитрования следующие соединения: пиридин, м-динитробензол, тиофен, п-ксилол, бензол. 5.7 СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ 1. Напишите структурную формулу изобутилового спирта и какой продукт получается при его дегидратации? 2. Гидратацией какого этиленового углеводорода можно получить 2-метил-2-бутанол? Напишите реакцию окисления данного спирта. 3. Из каких соединений взаимодействием с реактивом Гриньяра можно получить 1-пентанол? 4. Предложите схему следующего превращения: (СН3)2-СН-СН2ОН →(СН)3 –С- ОН 5. Из какого спирта и в каких условиях в результате гидратации получается 4-метил-2-пентен? 6. Какие соединения образуются в результате следующих превращений: NаОН Н2О 2-бром-3 метилбутан --------- --- ------ ------? Спирт, tо 7. Какой спирт образуется в результате следующих превращений: 8. Напишите схему реакции: Н2С=СН –СН2-СН3 + Н2О Согласно, какому правилу происходит присоединение воды? Назовите продукт реакции. 9. Какие спирты при окислении превращаются в альдегиды ? а) 3-метил –3-пентанол, б) 2-метил—1-пентанол в) 2-метил---2-пентанол г) 3-метил---1-пентанол 10. Какие спирты при окислении превращаются в кетоны? А) 2,3-диметил-2-пентанол, б) 3,4-диметил-1-гексанол, в) 3-пентанол, г) 4-метил—2-пентанол, 11. Какой продукт образуется в результате взаимодействия метилизопропилкарбинола с а) PCl3 б) PCl5.

12 Напишите уравнение внутри- и межмолекулярной дегидратации пропилового спирта. 13 Напишите схему получения этилового спирта из : а) ацетилена, б) этилена. 14 Напишите реакции взаимодействия фенола с : а) NаОН, С2Н5Вr. 15 Напишите схему реакции получения моно-, ди-, тринитрата глицерина. 16 Напишите структурные формулы первичных, и треитичных спиртов С6 Н13 ОН. Назовите их. 17 Получите спирты реакцией Гриньяра, исходя из: а)формальдегида и бромистого изопропилмагния; б)уксуного альдегида и бромистого втор-бутилмагия; в)метилэтилкетона и бромистого пропилмагния. 12.Какие спирты образуются в результате щелочного гидролиза: а)бромистого втор-бутила; б)1-иод—4-метилпентана; в)3-бромбутена? Назовите спирты. 13.Напишите уравнения реакций внутримолекулярной дегидратации: а) СН3-СН2-СН-СН2-ОН / СН3

б) СН3-СН2-СОН-СН-СН3 / / СН3 СН3

в) СН3-СНОН-СН2-СН2-СН3 г) СН3-СНОН-СН2ОН Для каких из одноатомных спиртов дегидратация протекает легче? Какие дегидратирующие агенты вы знаете? 14.Напишите схемы превращений: а) 2- бром-3метилпентана в 3- метилпентанол-3; б) изоамилхлорида в метилизопропилкарбинол. 15. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращение: СН2-СН2-СН2-СНВr2--------> CН3-СНОН-СН2-СН3 16.Вещество С5Н12О при нагревании с уксусной кислотой в присутствии небольшого количества Н2SO4 дает соединение С7Н14О2. На первой стадии окисления оно образует соединение С5Н10О, а при последующим окислении-смесь уксусной и пропионовой кислот. Определите строение вещества С5Н12О.

24 Напишите уравнения всех перечисленных реакций. 17.Получите любым способом 2,2,4- триметилпентанол-3. Напишите уравнения реакцией его: а) метилмагнийиодидом; б) с бромоводороднрй кислотой ; в) с уксусной в присутствии Н 2SO4. 18.При окислении двухатомного спирта получены триметилуксусная кислота и метилизопропилкетов. Напишите структурную формулу спирта. Назовите его по номенклатуре ИЮПАК. 19. Продукт дегидратации пентанола- 2 окислен разбавленным раствором перманганата калия (реакция Вагнера). Полученный гликоль обработан уксусным ангидридом. Напишите уравнений реакций. Назовите все соединения (оптическую изомерию не учитывать). 20. Напишите структурные формулы: а) п-нитрофенола; ) м-бромфенола; в) щ-крезола; г) п-метокситолуола; д) 2-бромфенола; е) этилфенилкарбинола; ж) β-фенилэтилового спирта; з) пикриновой кислоты. 21. Из пропана получите изопропиловый спирт. 22. Из этанола получите изопропанол. 23. Принагревании 23 г. одноатомного спирта с концентрированной серной кислотой образовался этиловый углеводород с выходом 80 % от теоретического. Какого строение исходного спирта, если полученный углеводород может присоединить 64 г брома? 24. Какие вещества и в каком количестве потребуют для получения 50 г 13,6 %-го раствора этилового натрия в этиловом спирте? 25. Газ, образовавшийся при нагревании 28,75 мл одноатомного спирта ( плотность 0,8 г/см3) с концентрированной серной кислотой, присоединяет 8,96 л водорода ( при н.у.). Определите строение исходного спирта, если выход углеводорода состовляет 80% от теоретического. 26. Этиловый углеводород, образовавшийся из 24 г одноатомного спирта при нагревании с концентированной серной кислотой, присоединяет 15,3 мл брома (пл. 3,14 г/см3). 5.8 АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

1. Напишите структурную формулу 3-метил пентоналя и подвергните данные соединения окислению. 2. Какое соединение получится при мягком окислении 3-метил 1бутанола ? Проведите реакцию дегидратации данного спирта. 3. Напишите реакцию альдольной и кротоновой конденсации пропионового альдегида. 4. Окислением каких спиртов можно получить: 5. а) изопропилуксусный альдегид; 6. б) метилэтилкетон? 7. Напишите схему взаимодействия: 8. а) ацетилена, 9. б) метилацетилена с Н2О 10. Напишите схему взаимодействия метил-п-толилацетона с гидроксиламином. Назовите полученный продукт. 11. Какие продукты можно получить при взаимодействии пропионового альдегида и диметилкетона с [ Ag ( NН3)2ОН] ? 12. Какие соединения получаются в результате следующих превращений: 2[н] Cl 2 СН3-СН2-С-СН3 →------→ -----? \\ О 13. Напишите уравнения реакций кондесации п-толуилового альдегида с избытком фенола и диметиланилина. 14. Какое соединение получится в результате следующих превращений ? КмпО4 РСl5 1-гексанол----------------→---------------→ --------? 15. Приведите примеры на промышленный способ получения уксусного альдегида. 16. Получите сухой перегонкой Са –солей карбоновых кислот: а) диэтилкетон; б) метилэтилкетон 17. Напишите схему получения бисульфитного соединения 3метилбутаналя, метилэтилкетона. 18. Напишите схему последовательных превращений: NаОН Н2N-NНС6Н5 Н3С – С – С2Н5 ------→ ……------------→ ----?

25 / \ водн.р-р CI CI 19. Напишите уравнение реакции Канниццаро для бензальдегида. 5.9 КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ 1. Какое превращений:

соединение

получится

в

результате

следующих

НВч НСI 2Н2О СН3-СН=СН2 ----→ ---- ---→ ----- ----→ ? 2. Получите масляную кислоту с помошью магнийорганического соединения. 3. Напишите схему взаимодействия хлористого ацетила с: а) метиламином, б) этилатом натрия 4.Напишите схему превращений: НCN 2 НОН СН3-СН2-СН2СI ---→ ---- ---→ ----? 4. Какое соединение образуется при сухой перегонке кальциевой соли масляной кислоты, смеси кальциевых солей муравьиной и пропионовой кислот? 6.Какие соединения получатся в результате следующих превращений: Вч2 КОН СН3-СН2 –СООН --→ ---- --→ ---? 7.Напишите реакцию образования мыла и его гидролиз. 8. Напишите схемы взаимодействия акриловой кислоты с: а) НВч, б) РCI5 9.Проведите следующую схему превращений: СН2 СI2 2НСN гидролиз -→ --- ---→ --- -----→ ----? СН2 10 Какие продукты образуются при декарбоксилировании следующих соединений: а) молоновой кислоты; б) янтарной кислоты. 6. Напишите схему взаимодействия: SOCL2 С6Н5СООNа С6Н5 –СООН ------→ ----- ------→ --- ? 7. Проведите реакции гидролиза со следующими соединениями:

а) (СН3 –СН2СО)2О; б) СН3СН2СОNН2 Назовите полученные продукты. 8. Напишите схему следующих превращений: 15. Сравните отношение к нагреванию щавелевой, молоновой и адипиновой кислот. Назовите полученные продуты. 16. .Напишите схемы взаимодействия масляной кислоты с: а) пятихлористым фосфором; б) пропиловым спиртом. 5.10 АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ВЕЩЕСТВА. АМИНЫ 1. Напишите структурные формулы и укажите к какой группе первичных или третичных относятся следующие амины: а) изобутиламин; в) трет-бутиламин; г) диэтиламин; д) триэтиламин; е) 1,5-диаминопентан; б) вторбутиламин 2. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) п-толуидина; б) диметиланилина; в) бензиламина; г) п-бромацетанилида. Для соединения ( а) напишите реакцию ацелирования уксусным ангидридом. 3. Иодистый этил нагревали в спиртовом растворе с избытком аммиака ( реакция Гофмана). Напишите уравнения происходящих при этом реакций. 4. Аммиак, метиламин, диметиламин имеют соответственно следующие константы основности: 1,7 10-5; 43,8 10-5; 52,0 10-5. 5. Почему константа основности аммиака отличается от константа основности аминов? 6. Напишите уравнения реакций взаимодействия аминов состава С3Н9N: а) с азотистой кислотой; б) с хлористым ацетилом. С какой целью используются данные реакции? 7. Расположите приведенные ниже соединения в порядке уменьшения основных свойств:

26 а) диметиламин; б) аммиак; в)анилин; г) дифениламин; д) трифениламин. 8. Как реагируют с азотистой кислотой следующие амины: а) о-толуидин; б) бензиламин; в) этиланилин; г) диметиланилин; д) триэтиламин Назовите продукты реакций. 9. По реакции Зинина получите анилин, о-толуидин. Рассмотрите строение молекулы анилина. Как смещена электронная плотность в молекуле этого соединения? 5.11 ОКСИКИСЛОТЫ 1. Какие из следующих соединений могут иметь оптические изомеры: а) СН3-СН2-СН2-СН2ОН б) НОСН2-СНОН-СНО в) СН3-СН2—СНОН-СН3 г) НООС-СН2-СНВr-CООН 2. Напишите формулы оптических изомеров для бутандиола-2,3 и пентандиола –2,3. Укажите оптически недеятельные формы. В чем причина этого? 3. Напишите уравнения реакций формульдегида,изомасляного альдегида, метилбутанона, 4- метилгексанона-3 с синильной кислотой. Проведите гидролиз продуктов присоединения.Назовите полученные соединения. 4. Из пропионового альдегида через продукт альдольной конденсации получите 2- метил-3-оксипентановую кислоту Напишите уравнения реакций взаимодействия ее: с уксусным ангидридом; б) с этиловым спиртом в присутствии серной кислоты. 5. Получите из пропионовой кислоты молочную кислоту. Напишите для последней уравнения реакций: а) с уксусным ангидридом: б) хлороводородом; в) с этиловым спиртом ( условия) ? 6. Напишите проекционные формулы D- и L-глицериновой кислоты.

7. Какие соединения образуются при щелочном гидролизе: а) αбромпропионовой кислоты; б) β-хлормасляной кислоты; в) γхловалериановой кислоты.; г) хлорянтарной кислоты? Назовите их по рациональной и систематической номенклатуре. 8. Проведите циангидринный синтез, исходя из следующих соединений: а) формальдегид; б) ацетальдегид; в) пропионовый альдегид; г)ацетон д) гликолевый альдегид. Назовите образующиеся соединения и укажите те из них, которые содержат ассиметрический атом углерода. Будут ли полученные соединения реагировать с FеСl3.? 9. Какие из следующих алленов хиральны: а).бута-1,2-диен; б)пента-2,3-диен; в) пента-2,3 диеновая кислота? 10. Напишите формулы всех соединений в приведенной схеме: Сl2(1 моль)

КОН

НООС- СН2-СН2-СООН--------------------->А------------ ------->Б Вr2 КОН (спирт) ------- ------>В-------------->Г Укажите, какие пространственные изомеры возможны для каждого из этих соединений. Получается ли в данном процессе смесь всех теоретически возможных стереоизомеров или процесс идет стереонаправленно? 11. Какие из ниже перечисленных соединений могут проявлять оптическую изомерию:а) 2-бромпропановая кислота; б) 2-метил пропановая кислота в) 2-метилбутановая кислота; г) 3-метилбутановая кислота? 12. Хиральны или ахиральны следующие молекулы: а)трансциклопропан-1,2-дикарбоновая; б) транс-1,3 дихлорциклобутан? 5.12 АМИНОКИСЛОТЫ 1. Напишите структурные формулы аминокислот: а) α-ананина; б) β-аминомасляной; в) α-аминоизовалериановой; г) 2-амино-3-метилпентановой; д) 2,5-диаминогексановой; е) 2-аминобутадиеновой. Соединение (а) получите всеми возможными способами.

27 2. Назовите аминокислоты: а) Н2N – СН2 – СООН, б) СН3 –СН –СООН,  NН2 в) Н2N –СН2 –СН2-СООН, г) Н2N-СН2-СН2-СН2-СООН д) СН3-СН-СН2 -СООН  СН2-NН2 Как относятся к нагреванию соединения ( б, в, г). Напишите уравнения реакций и назовите полученные продукты. 3. Напишите уравнения реакций получения гликокола ( глицина), исходя из этилового спирта. 4. Рассмотрите строение α-аминокислот на примере аминоуксусной кислоты. Что называется биполярным ионом? Чем объясняются высокие температуры плавления аминокислот, а также их неспособность растворяться в обычных органических растворителях? 5. Напишите в виде внутренних солей формулы аминокислот: а)амиуксусной; б) α-аминопропионовой (аланина); г) α-аминоглутаровой (глутаминовой). Разберите механизм образования внутренней соли. 6. Напишите формулы дипептидов: а) глицил-глицина; б) аланил-глицина; в) лейцил-аланина. 7. Охарактеризуйте отношение к нагреванию α-, β- и χ аминокислот. Назовите полученные продукты. 8. Напишите уравнения реакций взаимодействия биполярного иона лейцина: а) с ионом водорода; б) ионом гидроксила. 5.13 БЕЛКИ 1. Напишите формулы глицина и реакцию образования дипептида из 2х молекул аминоуксусной кислоты. Дайте название дипептиду.

2. Напишите реакцию образования молекулы дипептида из двух молекул α-аминопропионовой кислоты. Дайте название продукту. 3. Напишите реакцию трипептида из двух молекул глицина и одной молекулы α-аланина. Дайте название трипептиду (лизин +глицин +α-аланин). 4. Напишите реакцию образования дипептида из глицина + βаланин. Дайте название. 5.Напишите реакцию взаимодействия фенилаланина и глицина. Дайте название полученному дипептиду. 5. Напишите реакцию образования дипептида из пролиина и βаланина. Дайте название продукту. 6. Напишите реакцию образования трипептида из двух молекул глицина и β-аланина. Дайте название трипептиду. 7. Напишите реакцию взаимодействия валина и глицина. Дайте название дипептиду. 8. Напишите реакцию образования дипептида из глицина + αаланин +β-аланин. Дайте название трипептиду. 9. Составьте схему синтеза пилипептида, напишите фрагмент полипептида из β-аланина +глицин. 10. Напишите реакцию образования трипептида из глицина +валин+глицин. Дайте название трипептиду. 11. Методом синтеза получите глицилпролин. Укажите какие функциональные группы вступают в реакцию для образования пептидной связи. 12. Напишите реакцию образования трипептида ( β-аланин + α аланин + глицин). Проведите гидролиз полученного трипептида. 5.14 УГЛЕВОДЫ 1. Какие виды структурной и пространственной изомерии характерны для моносахаридов? Напишите прекционные формулы всех оптических изомеров альдопентоз. Какие из них являются антиподами и какие –диастериоизомерами? 2.Напишите проекционные формулы по Э.Фишеру следующих моносахаридов: а) Д- и α-фруктозы; б) Д- и α-галактозы.

28 1. Какие моносахариды называю.т эпимерными? Напишите проекционные формулы моноз, эпимерных Д- и α-глюкозе. 2. Напишите структурные формулы двух таутомерных форм Дмайноз (открытую и циклическую) и назовите их. 3. Количество оптических изомеров моноз определяют по формуле N=2 П, где п-число асимметрических атомов углерода в молекуле. Рассчитайте, сколько существует стереоизомерных альдогексоз в открытой и циклической форме. 4. Напишите проекционные ( по Фишеру) и перспективные ( по Хеуорсу) формулы аномеров: а) α- и β- χ-глюкопиранозы; б) α- и β- Д-фруктофуранозы. 5. Какое явление называют мутаротацией? Объясните на примерах Д-галактозы и Д-аминозы, используя проекционные формулы и учитывая, что α- и β-аномеры в равновесной системе находятся в пиранозной форме. Как можно обнаружить мутаротацию? 6. Какими пространственными изомерами ( антиподами или диастереоизомерами) являются α- и β формы сахаров. 7. Напишите уравнения реакций α-галактозы со следующими веществами: уксусным ангидридом, гидроксиламином, метиловым спиртом (присутствии НСI). 8. Полуацетальный гидроксил более реакционноспособен, чем спиртовые гидроксилы. Какой реакцией можно это доказать? 9. Объясните, почему сахароза в отличие от мальтозы не вступает в реакции по карбоксильной группе. Напишите проекционную и перспективную формулы сахарозы и назовите ее по современной номенклатуре. 10. Гидролиз сахарозы называется “ инверсией”, т.е. обращением. Объясните этот термин и напишите уравнение реакции. 11. Как осуществляется превращение крахмала в глюкозу? Кем был открыт и практически использован этот процесс? Составьте схему реакции. Какие продукты образуются при последовательном гидролизе крахмала? Напишите структурные формулы промежуточнообразующегося дисахарида. 12. В каких веществах растворяется целлюлоза? Напишите перспективную формулу (по Хеорсу) фрагмента молекулы целлюлозы. 13. Составьте схемы реакций получения моно-, ди- и тринитратов целлюлозы, используя формулы Хеуорса. Что такое коллокоилин и цироксилин? Какое применение находят азотнокислые эфиры целлюлозы?

6 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Нечаев А.П., Еременко Т.В. Органическая химия.- М.; В.Ш.-1985.463с. 2. Петров А.А. Органическая химия: Учебник для химикотехнологических вузов и факультетов. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко; Под редакцией М. Д. Стадничука, 5- е издание, перераб.и допол.-СПб: Иван Федоров; 2002,- 622 с. 3. Березин Б.Д., Курс современной органической химии; Учебное пособие.- М: В.Ш., 1999,- 768 с. 4. Швейхгеймер М-Г., А., Кобраков К.И. Органическая химия: Учебник. М: В.Ш., 1994, -543 с. 5. Нечаев А.П., Артеменко Т. В., Органическая химия- М: В Ш., 1985, - 460с. 6. Петров А.А. и др. Органическая химия: Учебник для химикотехнологических вузов и факультетов. Петров А. А., Бальян Х.В., Терещенко А.Т., Под редакцией А.А Петрова 4- е издание – М: В.Ш., 1981,- 592 с. 7. Степаненко Б.Н. Курс органической химии: Учебник для мед. инств 3-е издание- М: В.Ш.,1979, 432 с. 8. Стародубцев Д.С.Органическая химия: Учебник для металлур. спец.вузов. М: В.Ш., 1991,- 368 с. 9. Тейлор Г.Основы органической химии.- М.: Мир, 1989.-384с. 10. Лабораторные работы по органической хиии/Под ред.Гинзбурга О.Ф., Петрова А.А.-М: Высшая школа, 1982.- 292с. 11. Лабораторные работы по органической химии. В.М. Альбицкая, Х.В. Бальян, О.Ф. Гинзбург и др.; Под ред. О.Ф, Гинзбурга, А.А. Петрова.-4-ое изд. перераб. и доп.М: В.Ш., 1982,-269 с.. 6.1 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Вайзман Ф.Л. Основы органической химии: Учебник пособие для вузов; Пер, с англ. Под ред.А.А.Потехина, СПб: Химия, 1995,- 463 с. 2. Альбицкая В.И..Задачи и упражнения по органической химии: Учебное пособие для химико-технолог. спец.вузов Под.ред. А.П.Петрова- Изд.3-е, перераб. и доп. М: В.Ш.-1983, -207 с. 3. Практикум по органической химии: Синтез и идентификация органических соединений: Учебное пособие для химико-

29 технол.спец.вузов./ Под ред.О.Ф.Гинзбурга, А.А.Петрова- М: В.Ш.,1989,- 318 с. 4. Иванов В.Г. и др. Практикум по органической химии: Учебное пособие для пед.вузов по спец. « Химия» / В.Г.Иванов, О.Н. Гева, Ю.Г.Гаверова.- М: Колос,2000,-288 с. 5. Янковский С.А., Данилова С.А. Задачи по органической химии./ Учеб. пособие для вузов /.- М: Колос, 2000, - 328 с. 6. Гитис С.С. и др. Практикум по органической химии. Органический синтез: / Учеб.пособие для нехим.спец.вузов./ С.С. Гитис., А.И.Глаз., А.В.Иванов. – М: В.Ш., 1991,- 303 с. 7. Артеменко А.И. и др. Практикум по органической химии:/Учеб.пособие для студентов строит. спец.вузов 3- е изд., испр.- М: В.Ш.,2001,- 188 с. 8. Методическая разработка к самостоятельной работе; Индивидуальные и тестовые задания для контроля знаний по органической химии для студентов направл. 552400 и спец. 2701,2703,2708, 2709,2711./ Сост. Л.А.Максанова А.М.Золотарева ВСГТУ/ - Улан-Удэ Изд-во ВСГТУ, 2001,-43 с. 9. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения./ Учебник для хим.фак. унив-тов- 3-е изд., перераб. доп./- М: В.Ш.,1981,-636 с. 10. Краткая химическая энциклопедия.- Изд. « Советская энциклопедия», 1961-1967.,Т1-5.