Органические соединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная фармацевтическая академия

Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Кафедра органической химии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА

Пермь - 2008

Методические указания и контрольные работы по органической химии для студентов факультета заочного обучения подготовлены старшим преподавателем кафедры органической химии, к.х.н. Полыгаловой Н.Н.

Рецензенты: каф. органической химии, к.х.н. Питиримова С.Г., зав. каф. фармацевтической химии ФДПО и ФЗО, д.ф.н, проф. Чекрышкина Л.А.

Методические указания и контрольные работы по органической химии для студентов заочного факультета утверждены и рекомендованы к изданию кафедрой органической химии (протокол заседания кафедры №12 от 02.04.2008 г.) и ученым советом академии (протокол № 9 от 24.04.2008 г.).

В структуре государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности «Фармация» квалификация «Провизор» органическая химия входит в группу естественнонаучных дисциплин. В курсе органической химии формируются знания и умения для медико-биологических и профильных дисциплин (биологической, фармацевтической, токсикологической химии; фармакогнозии и фармакологии, фармацевтической технологии), а также для практической деятельности провизора.

Органическая химия изучает строение органических соединений, способы их получения, химические свойства, а также пути практического применения этих веществ. В настоящее время известно свыше 10 миллионов органических веществ и каждый год получают примерно 200 тысяч новых органических соединений.

Органические вещества играют важную роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов, являясь основой проявления жизни. Достижения органической химии широко используются в повседневной жизни человека - это пластмассы и синтетический каучук, красящие и взрывчатые вещества, искусственное волокно и топливо, ядохимикаты и сельскохозяйственные удобрения, химические реактивы и лекарственные вещества. В системе фармацевтического образования большое значение придается изучению органической химии, поскольку около 95 процентов лекарственных препаратов имеют органическую природу.

Органический синтез является фундаментом для создания новых эффективных лекарственных средств со специфическим фармакологическим действием. Знание строения, свойств лекарственных препаратов, взаимосвязи структуры препаратов с биологическим действием позволяет выбрать оптимальные методы их идентификации, применения, условия хранения.

Конечная цель изучения курса органической химии состоит в том, чтобы на основе современных научных достижений сформировать системные знания закономерностей химического поведения органических соединений во взаимосвязи с их строением и умения решать химические проблемы лекарствоведения.

Учебная программа по курсу органической химии для студентов фармацевтических вузов (факультетов), утвержденная Министерством здравоохранения Российской Федерации в 2004 году, предусматривает приобретение студентами следующих навыков и умений:

- самостоятельно работать с химической литературой: вести поиск, превращать прочитанное в средство для решения типовых задач, работать с табличным и графическим материалом;

- составлять формулы по названию и называть по структурной формуле типичные представители классов органических соединений на основе знания принципов номенклатуры и изомерии;

- определять принадлежность соединений к определенным классам и группам на основе знания классификационных признаков;

- выделять в молекуле реакционные (кислотные, основные, электрофильные, нуклеофильные) центры, прогнозировать свойства органического соединения и его поведение в конкретных условиях окружающей среды, исходя из структуры соединения и знания теоретических основ органической химии, а также типичной реакционной способности функциональных групп;

- прогнозировать возможные пути и условия преобразования функциональных групп в важнейших классах органических соединений;

- выбирать оптимальные схемы синтезов заданных органических соединений;

- ставить простой учебно-исследовательский эксперимент на основе овладения основными приемами техники работ в лаборатории, выполнять расчеты, составлять отчеты и рефераты по работе;

- выделять, очищать и идентифицировать органические вещества, исходя из знания химических свойств и основных физико-химических методов исследования органических соединений.

Общие рекомендации к выполнению контрольных работ.

1. Основным видом учебной работы студентов заочной формы обучения является самостоятельное изучение дисциплины по учебным пособиям. Работу над изучением курса органической химии рекомендуется проводить равномерно в течение всего учебного года. Наиболее сложные вопросы учебной программы освещаются в период лабораторно-экзаменационных сессий на лекциях, консультациях и лабораторных занятиях. Учебный план включает:

- самостоятельное изучение теоретического материала;

- выполнение трех контрольных работ;

- выполнение лабораторных работ и прослушивание лекций;

- сдачу курсового экзамена.

2. Курс органической химии для последовательного изучения разделен на три части. Контрольные работы представляются в следующие сроки:

работа № 1 - ноябрь-декабрь

работа № 2 - январь-февраль

работа № 3 - март-апрель

3. В период самостоятельной работы необходимо изучить все разделы органической химии. Первостепенное внимание следует обратить на классификацию, номенклатуру и изомерию органических соединений, строение химических связей, взаимное влияние атомов в органических молекулах, пространственное строение, кислотные и основные свойства органических соединений, общие принципы реакционной способности. Без основательного усвоения этого материала дальнейшее изучение курса окажется затруднительным.

4. Каждая контрольная работа выполняется в тетради школьного типа.

Оформление обложки тетради контрольной работы:

Шифр

Контрольная работа № _______________________

По органической химии

Вариант_____________

Студента (ки) ________ курса_________ группы

заочного факультета

Пермской государственной фармацевтической академии

Ф.И.О. (полностью)_______________________________

Домашний адрес: почтовый индекс,

обл.(край, республика, город, село) улица, дом, квартира.

5. Номер варианта контрольной работы определяется шифром: последней цифрой номера зачетной книжки. Цифра 0 соответствует варианту № 10. Номера заданий соответствующего варианта студенты получают на кафедре.

6. Контрольные работы должны быть выполнены аккуратно, четким почерком с оставлением полей для замечаний, объяснений и указаний рецензента. Выполнение заданий должно проводиться в той последовательности, в какой они даны в настоящем пособии. Перед ответом необходимо продублировать вопрос задания.

7. Контрольные работы рекомендуется выполнять сразу после изучения материала. Ответы на вопросы должны быть конкретными, краткими, емкими по информативности, не должны содержать повторений и сведений, не относящихся к поставленному вопросу.

8. При изложении теоретических вопросов следует избегать механического переписывания текста учебного пособия. Исходные, промежуточные и конечные продукты химических реакций и превращений должны быть названы по заместительной, а при возможности и по радикально-функциональной номенклатуре. При написании химических реакций необходимо подробно указывать условия их проведения.

9. Контрольную работу студент должен тщательно проверить, подписать и поставить дату выполнения. В конце работы должен быть приведен список литературы, используемой при выполнении данной работы.

10. Выполненные контрольные работы направляются в академию для рецензирования в установленные сроки. Во избежание повторения допущенных ошибок выполнять контрольные работы следует последовательно. Работы, выполненные не по своему варианту, возвращаются студенту без проверки.

11. Повторно рецензируется работа только в том случае, если к ней приложена рецензия на незачтенную работу. В случае требования рецензента переработать тот или иной раздел необходимо сделать это без задержки.

12. При получении рецензии необходимо проанализировать отмеченные в работе недостатки и только после этого приступить к изучению материала для выполнения очередной контрольной работы.

13. Рецензии на контрольные работы являются учебным документом, поэтому их необходимо сохранять до времени сдачи курсового экзамена. Рецензентам предоставлено право в период лабораторно-экзаменационных сессий при необходимости проводить собеседование по содержанию выполненных контрольных работ.

14. При затруднениях, возникающих при выполнении контрольных работ или при изучении курса, студенту предоставляется право в письменной или устной форме обратиться за консультацией к рецензенту.

15. К сдаче курсового экзамена студент допускается при условии выполнения всех контрольных и лабораторных работ и получения зачета по изучаемой дисциплине.

Методические указания к первой контрольной работе.

Выполнение контрольной работы № 1 требует от студента теоретической подготовки в вопросах классификации органических соединений по функциональным группам, изомерии, заместительной и радикально-функциональной номенклатуры, электронного строения химических связей атома углерода, электронных и пространственных эффектов в органических молекулах, стереоизомерии, классификации реакций и реагентов (присоединение, замещение, отщепление, перегруппировки; радикальные, электрофильные, нуклеофильные), механизмов реакций, кислотных и основных свойств органических соединений, а также строения, способов получения и химических свойств углеводородов. Определение принадлежности соединений к определенным классам органических соединений.

Функциональная группа и строение углеродного скелета являются основными классификационными признаками органических соединений. При отнесении соединений к определенным классам органических соединений следует руководствоваться следующей схемой:

Пример 1. Мезатон

Молекула мезатона содержит фенольный гидроксил, вторичный спиртовый гидроксил, вторичную аминогруппу.

Следовательно, его можно отнести к следующим классам соединений: фенолы, вторичные спирты, вторичные амины.

Молекула содержит один асимметрический атом углерода (отмечен звездочкой).

Пример 2. Аспирин (ацетилсалициловая кислота)

Молекула аспирина содержит карбоксильную и сложноэфирную группы. Следовательно, его можно отнести к следующим классам соединений: ароматическим карбоновым кислотам, сложным эфирам уксусной кислоты.

Химическая связь.

Этот раздел курса предусматривает изучение типов химических связей в органических молекулах, видов гибридизации атомных орбиталей углерода, их пространственное расположение в зависимости от вида гибридизации, ковалентных - и -связей, электронного строения двойной и тройной углерод-углеродных связей и их основных характеристик (длины, энергии, полярности, поляризуемости).

Подробное изложение материала по данной контрольной работе см. в рекомендуемых учебниках и учебно-методическом пособии «Номенклатура органических соединений. Теоретические основы органической химии».

Методические указания ко второй контрольной работе.

Вторая контрольная работа включает важнейшие классы гомо- и гетерофункциональных органических соединений. Вопросы составлены с учетом электронных представлений в органической химии и физико-химических методов установления строения органических соединений.

Для успешного выполнения заданий второй контрольной работы необходимо освоить материал по номенклатуре, строению, способам получения и химическим свойствам классов органических соединений. Данный материал изложен в рекомендуемой литературе.

Методические указания к третьей контрольной работе.

Третья контрольная работа включает материал по углеводам, нуклеиновым кислотам, гетероциклическим соединениям, алкалоидам, липидам, качественным реакциям на функциональные группы и их спектральным характеристикам.

Углеводы.

Моносахариды могут существовать как в открытой (оксоформе), так и в циклических формах. В растворе эти изомерные формы находятся в динамическом равновесии (таутомерии). Оксоформа моносахаридов изображается с помощью формул Фишера, циклические - с помощью формул Колли-Толленса и Хеуорса. Циклические формы моносахаридов образуются в результате взаимодействия карбонильной группы молекулы с гидроксильной группой при пятом или четвертом по счету углеродах от карбонильной. В зависимости от этого образуются соответственно шестичленные (пиранозные) или пятичленные (фуранозные) циклы. В процессе циклизации из углерода карбонильной группы образуется хиральный центр - атом углерода, с которым связана полуацетальная гидроксильная группа. Этот атом называют аномерным, а два соответствующих стереоизомера - ?- и ?-аномерами. У ?-аномера конфигурация аномерного центра одинакова с конфигурацией нижнего хирального центра молекулы, определяющего принадлежность к D- или L-ряду, а у ?-аномера - противоположна.

При переходе от формулы Колли-Толленса к формуле Хеуорса заместители, находящиеся справа от углеродной цепи, располагают под плоскостью цикла, т.е. внизу, а заместители, расположенные слева, - над плоскостью, т.е. вверху. У альдогексоз D-ряда в пиранозной форме (и у альдопентоз D-ряда в фуранозной форме) СН2ОН-группа всегда располагается над плоскостью цикла, что служит формальным признаком принадлежности к D-ряду.

Таутомерные формы моносахаридов с помощью формул Фишера, Колли-Толленса и Хеуорзса предлагается изобразить по следующей схеме:

?-

D-глюкоза ?-D-глюкопираноза ?-D-глюкопираноза ф-лы Хеуорса

ф-ла Фишера ф-лы Колли-Толленса (пиранозный цикл)

D-глюкоза ?-D-глюкофураноза ?-D-глюкофураноза ф-лы Хеуорса

ф-ла Фишера ф-лы Колли-Толленса (фуранозный цикл)

Идентификация органических соединений.

Большинство органических веществ представляют собой соединения углерода с водородом, кислородом, азотом, серой или галогенами. Все эти элементы могут быть определены с помощью качественного анализа. Для более детального качественного анализа определяют функциональную принадлежность органических соединений и на функциональные группы проводят качественные реакции. Результатом качественных реакций является изменение цвета, появление осадка, выделение газообразных продуктов.

На функциональные группы необходимо привести следующие качественные реакции:

Фенольный гидроксил: комплексообразование с хлоридом железа, окисления (индофеноловая проба), с реактивом Марки (формальдегид с конц. серной кислотой), бромной водой, азосочетания с солями диазония.

Спиртовый гидроксил: образование сложных эфиров, окисление первичных и вторичных спиртов бихроматом калия в сернокислой среде, пробу Лукаса (с хлоридом цинка в хлороводородной кислоте) и образование комплексных соединений с сульфатом меди в щелочной среде для многоатомных спиртов.

Карбоксильная группа: реакция на лакмус, реакция натриевых или аммониевых солей кислот с растворами солей Ag, Pb, Co, Cu, Fe и реакция этерификации.

Первичная ароматическая аминогруппа: образование азокрасителей, оснований Шиффа с п-диметиламинобензальдегидом в кислой среде, изонитрильную пробу, бромирование бензольного кольца, пробу Гинсбурга (взаимодействие с бензолсульфохлоридом).

Первичная и вторичная алифатические аминогруппы: с азотистой кислотой, с хлороформом в щелочной среде, образование азометинов, пробу Гинсбурга (взаимодействие с бензолсульфохлоридом).

Карбонильная группа: с 2,4-динитрофенилгидразином, гидросульфитом натрия, аммиачным раствором оксида серебра (проба Толленса), раствором Фелинга, реактивом Несслера (раствор тетрайодмеркурата калия в щелочи), йодоформную реакцию на метилкетоны.

Кратные связи: с бромной водой, окисление перманганатом калия в нейтральной или щелочной среде (реакция Вагнера), образование ацетиленида серебра (определение концевой тройной связи).

Галогены: восстановление галогенопроизводных этилатом натрия с последующим осаждением образующегося галогенид-иона нитратом серебра, пробу Бельштейна.

Тиольная группа: образование нерастворимых солей меркаптидов металлов (с нитратом или ацетатом свинца), с ферроцианидом калия Fе4Fе(СN)63 в щелочной среде, с нитропруссидом натрия Nа2Fe(CN)5NO в насыщенном растворе бикарбоната натрия.

Сульфоновая группа: образование солей с тяжелыми металлами (Со, Zn, Ва), с аминами (п-толуидином), сплавление сульфокислот со щелочами.

Амидная и сложноэфирная группы: гидроксамовая проба, кислотный или щелочной гидролиз амидов карбоновых кислот и сложных эфиров и идентНитрогруппа: взаимодействие со щелочью, азотистой кислотой, восстановление до аминогруппы и идентификация аминопроизводных соответствующими методами.

Простые эфиры: расщепление йодистоводородной кислотой и идентификация образующихся продуктов расщепления соответствующими методами.

При выполнении заданий по данной теме необходимо привести уравнения указанных качественных реакций.

Контрольная работа № 1

кислотность атом молекула ароматический

Тема 1: Теория строения А.М. Бутлерова. Органическая химия как базовая дисциплина в системе фармацевтического образования. Номенклатура полифункциональных соединений

1. Дайте определение органической химии. Сформулируйте основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) N-(n-гидроксифенил)амида уксусной кислоты б) кетона, содержащего главную цепь из 8 атомов углерода, двойную и тройную связи, амино-, гидрокси-, винильную группы. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

2. Укажите значение органической химии в системе фармацевтического образования. Рассмотрите классификацию органических соединений по природе функциональной группы. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) этилового эфира 3-амино-2-гидрокси-4-пентеновой кислоты, б) альдегида, содержащего главную цепь из 8 атомов углерода, двойную и тройную связи, амино-, нитро-, метильную группы и атом галогена. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

3. Дайте определение органической химии. Сформулируйте основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 8-амино-2-меркапто-3-октен-1,5-диола, б) сложного эфира карбоновой кислоты, содержащей главную цепь из 7 атомов углерода, двойную связь, гидрокси-, меркапто- и метокси- группы. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

4. Укажите значение органической химии в системе фармацевтического образования. Рассмотрите классификацию органических соединений по природе функциональной группы. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 7-гидрокси-3-метил-1-нитро-3,5-гексадиен-2-она, б) галогенангидрида карбоновой кислоты, содержащей главную цепь из 9 атомов углерода, две двойные связи, амино-, циано-, меркапто- группы и аллильный радикал. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

5. Дайте определение органической химии. Сформулируйте основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 3-N-метиламино-4-гидрокси-2-метил-2-гексеновой кислоты, б) двухатомного спирта, содержащего главную цепь из 8 атомов углерода, двойную связь, амино-, меркапто-, нитро- группы и винильный радикал. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

6. Укажите значение органической химии в системе фармацевтического образования. Рассмотрите классификацию органических соединений по природе функциональной группы. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 4-гидрокси-2-метокси-5-этилбензальдегида, б) N-метиламида карбоновой кислоты, содержащей главную цепь из 7 атомов углерода, амино-, гидрокси-, меркапто- группы и этильный радикал. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

7. Дайте определение органической химии. Сформулируйте основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 3-амино-2-метил-6-гексен-4-иналя, б) карбоновой кислоты, содержащей главную цепь из 9 атомов углерода, две двойные связи, тройную связь, амино-, гидрокси-, оксо- группы и винильный радикал. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

8. Укажите значение органической химии в системе фармацевтического образования. Рассмотрите классификацию органических соединений по природе функциональной группы. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 6-нитро-2-этил-1,4-гексадиен-3-она, б) сульфокислоты, содержащей главную цепь из 6 атомов углерода, тройную связь, гидрокси-, меркапто-, имино- группы. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

9. Дайте определение органической химии. Сформулируйте основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 3-винил-2-гидрокси-4-нитро-6-октиналя, б) двухосновной карбоновой кислоты, содержащей главную цепь из 7 атомов углерода, двойную связь, атом галогена, амино-, циано- группы и метильный радикал. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

10. Укажите значение органической химии в системе фармацевтического образования. Рассмотрите классификацию органических соединений по природе функциональной группы. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 2-амино-1(4'-хлорфенил)-1-пропанона, б) сложного эфира карбоновой кислоты, содержащей главную цепь из 7 атомов углерода, двойную связь, гидрокси-, сульфо- группы и изопропильный радикал. Укажите, к каким классам соединений они относятся, обозначьте асимметрические атомы углерода. Соединение «б» назовите по международной номенклатуре.

Тема 2: Химическая связь. Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений и способы его передачи: индуктивный и мезомерный эффекты

1. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода в первом валентном состоянии. Изобразите строение этана с помощью атомных орбиталей. Охарактеризуйте типы химических связей в органических молекулах, дайте определения ?- и ?- связям. Опишите свойства ковалентной связи.

Рассмотрите передачу электронного влияния заместителей на примере: а) метилэтилацетилена б) акриловой кислоты, в) диэтилвиниламина.

2. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода во втором валентном состоянии. Изобразите строение этилена с помощью атомных орбиталей. Дайте определения ?- и ?- связям. Охарактеризуйте электроотрицательность атомов, полярность и поляризуемость связей, индуктивный и мезомерный эффекты.

С помощью электронных эффектов покажите распределение электронной плотности в молекулах: а) пропилена, б) метилвинилового эфира, в) 1-нитро-1-пропена.

3. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода в третьем валентном состоянии. Изобразите строение ацетилена с помощью атомных орбиталей. Охарактеризуйте типы химических связей в органических молекулах, дайте определения ?- и ?- связям. Опишите свойства ковалентной связи.

Рассмотрите передачу электронного влияния заместителей на примере: а) 1-бутена, б) акролеина, в) анилина.

4. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода в первом валентном состоянии. Изобразите строение пропана с помощью атомных орбиталей. Приведите характеристики углерод-углеродных связей в состояниях sp3, sp2 и sp-гибридизации.Опишите способы передачи взаимного влияния атомов в молекулах органических соединений.

С помощью электронных эффектов покажите распределение электронной плотности в молекулах: а) несимм-диметилэтилена, б) бензальдегида, в) винилбензола.

5. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода во втором валентном состоянии. Изобразите строение пропилена с помощью атомных орбиталей. Изложите основные положения метода молекулярных орбиталей. Охарактеризуйте электроотрицательность атомов, полярность и поляризуемость связей.

С помощью индуктивного и мезомерного эффектов покажите влияние заместителей в молекулах: а) толуола, б) кротонового альдегида, в) винилхлорида.

6. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода в третьем валентном состоянии. Изобразите строение метилацетилена с помощью атомных орбиталей. Дайте определения ?- и ?- связям, электроотрицательности атомов. Охарактеризуйте типы сопряжения, сопряженные системы с открытой и замкнутой цепью.

Рассмотрите передачу электронного влияния заместителей на примере: а) пропена, б) метоксибензола, в) акролеина.

7. Охарактеризуйте электронное строение атома углерода в основном и в возбужденном состояниях. Перечислите виды гибридизации атома углерода в органических молекулах, объясните в каждом случае форму и пространственную направленность атомных орбиталей. Охарактеризуйте электроотрицательность атомов, полярность и поляризуемость связей.

С помощью индуктивного и мезомерного эффектов покажите влияние заместителей в молекулах: а) толуола, б) бензолсульфокислоты, в) 1-пропенамина.

8. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода в первом валентном состоянии. Изобразите строение пропана с помощью атомных орбиталей. Охарактеризуйте типы химических связей в органических молекулах, дайте определения ?- и ?- связям. Опишите свойства ковалентной связи.

С помощью электронных эффектов покажите распределение электронной плотности в молекулах: а) винилацетилена, б) метоксибензола, в) акролеина.

9. Опишите электронное и пространственное строение атома углерода во втором валентном состоянии. Изобразите строение метилэтилена с помощью атомных орбиталей. Охарактеризуйте индуктивный эффект, сопряженные системы с открытой и замкнутой цепью, мезомерный эффект.

С помощью индуктивного и мезомерного эффектов покажите влияние заместителей в молекулах: а) винилхлорида, б) анилина, в) этиленсульфокислоты.

10. Охарактеризуйте электронное строение атома углерода в основном и в возбужденном состояниях. Перечислите виды гибридизации атома углерода в органических молекулах, объясните в каждом случае форму и пространственную направленность атомных орбиталей. Дайте определение ?- и ?- связям, индуктивному и мезомерному эффектам.

Рассмотрите передачу электронного влияния заместителей на примере: а) 2-пентена, б) бензальдегида, в) фенола.

Тема 3: Стереоизомерия

1. Опишите виды пространственной изомерии. Дайте определение понятиям конфигурация и конформация. Сформулируйте правила построения проекционных формул Ньюмена. Охарактеризуйте заслоненную, заторможенную и скошенную конформации на примере молекулы бутана. Приведите проекционные формулы Фишера для стереоизомеров карбоновой кислоты, содержащей один асимметрический атом углерода. Назовите их по D,L- и R,S-номенклатурам.

Напишите формулы геометрических изомеров молекулы 2-пентена, назовите.

2. Опишите виды пространственной изомерии. Дайте определение понятиям: конфигурация, конформация, хиральность, асимметрический атом углерода, оптическая активность, энантиомеры, диастереомеры.

С помощью формул Фишера покажите все возможные изомеры одноатомного спирта, содержащего два хиральных центра. Отметьте энантиомеры, диастереомеры, назовите их по D,L-номенклатуре.

Охарактеризуйте геометрическую изомерию на примере непредельных соединений, приведите E,Z-систему обозначений изомерных алкенов.

3. Дайте определение понятиям: структурные изомеры, стереоизомеры, конформационные (поворотные), геометрические, оптические изомеры. Определите вид изомерии каждой пары соединений: а) бутан и изобутан, б) цис- и транс-2-бутены, в) R- и S-бромбутаны. Приведите формулы данных соединений.

С помощью проекций Ньюмена покажите заслоненную, заторможенную и скошенную конформации молекулы пентана.

4. Опишите виды пространственной изомерии. На конкретных примерах охарактеризуйте виды напряжений: торсионное (питцеровское), Ван-дер-Ваальсово, угловое (байеровское).

Приведите проекционные формулы Фишера для аминокислоты, содержащей два асимметрических атома углерода. Отметьте энантиомеры, диастереомеры, назовите их с учетом конфигурации молекул.

Охарактеризуйте геометрическую изомерию алкенов и алициклических соединений, приведите примеры.

5. Дайте определения понятиям: конфигурация, конформация, хиральность, асимметрический атом углерода, оптическая активность, энантиомеры, ?- и ?- диастереомеры. Приведите примеры.

Приведите проекционные формулы Фишера для соединений: а) D-2-хлорбутановой кислоты, б) L-2-бромпропаналя, в) D-3-аминопентановой кислоты. Отражают ли названия данных соединений их абсолютную конфигурацию? Поясните.

6. Опишите виды пространственной изомерии. Дайте определение понятиям конфигурация и конформация. С помощью проекций Ньюмена приведите конформации молекулы этана.

Напишите проекционные формулы Фишера для изомеров альдегида, содержащего два асимметрических атома углерода. Отметьте энантиомеры и диастереомеры, назовите их по D,L-номенклатуре. На примере одного из изомеров опишите правила R,S-номенклатуры. Сравните возможности данных номенклатур при определении абсолютной конфигурации молекулы.

7. Дайте определение понятиям: структурные изомеры, стереоизомеры, конформационные (поворотные), геометрические, оптические изомеры. Определите вид изомерии каждой пары соединений: а) D- и L-молочные кислоты, б) цис- и транс-2-пентены, в) пентан и 2-метилбутан. Приведите формулы данных соединений.

С помощью проекций Ньюмена покажите заслоненную, заторможенную и скошенную конформации молекулы пропана.

8. Опишите виды пространственной изомерии. На примере молекул этана, пентана и циклопропана охарактеризуйте виды напряжений: торсионное, Ван-дер-Ваальсово и угловое соответственно. С помощью проекций Ньюмена приведите такие конформации этих молекул, в которых данные виды напряжений имеют место быть.

Напишите проекционные формулы Фишера для изомеров двухатомного спирта, содержащего два асимметрических атома углерода и мезо-форму. Отметьте энантиомеры, диастереомеры, назовите их с учетом конфигурации молекул.

9. Дайте определения понятиям: стереоизомеры, конфигурация, конформация, хиральность, асимметрический атом углерода, энантиомеры, ?- и ?- диастереомеры.

Приведите проекционные формулы Фишера для изомеров двухосновной карбоновой кислоты, содержащей два асимметрических атома углерода и мезо-форму. Отметьте энантиомеры, диастереомеры, назовите их с учетом конфигурации молекул.

Охарактеризуйте геометрическую изомерию непредельных и алициклических соединений, приведите E,Z-систему обозначений изомерных алкенов. Приведите примеры.

10. Опишите виды пространственной изомерии. Дайте определение понятиям конфигурация и конформация. С помощью проекционных формул Ньюмена приведите заслоненную, заторможенную и скошенную конформации молекулы 1-бромэтана.

Приведите проекционные формулы Фишера для стереоизомеров гидроксикарбоновой кислоты, содержащей один асимметрический атом углерода. На данном примере сравните возможности D,L- и R,S-номенклатур в определении абсолютной конфигурации хирального центра.

Напишите формулы геометрических изомеров молекулы 2-бутена, назовите.

Тема 4: Кислотность и основность органических соединений. Реакционная способность органических соединений

1. Рассмотрите кислотность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Охарактеризуйте константу кислотности и ее показатель. Перечислите факторы, влияющие на силу кислот. Расположите в ряд по увеличению кислотности следующие соединения: уксусную, муравьиную, масляную, бензойную кислоты. Обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Дайте определение понятиям: реакционная способность, субстрат, реагент, реакционный центр. Перечислите типы реакций и реагентов по характеру изменения связей (радикальные, электрофильные, нуклеофильные), приведите примеры.

2. Рассмотрите основность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Охарактеризуйте константы, с помощью которых оценивают силу оснований. Перечислите факторы, влияющие на силу оснований. Расположите в ряд по увеличению основности следующие соединения: а) циклогексиламин, б) анилин, в) n-нитроанилин, г) N-метиланилин. Обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Дайте определение понятиям: химическая реакция, механизм реакции, субстрат, реагент. Охарактеризуйте типы реакций в соответствии с конечным результатом (замещения, присоединения, отщепления (элиминирования), перегруппировки). Приведите примеры.

3. Рассмотрите кислотность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Приведите типы кислот, примеры. Перечислите факторы, влияющие на силу кислот. Сравните кислотность каждой пары соединений: а) этанол и этантиол, б) фенол и бензойная кислота, в) уксусная и хлоруксусная кислоты. Ответ обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Дайте классификацию органических реакций по характеру изменения связей в реагирующих веществах (радикальные, электрофильные, нуклеофильные), по направлению (замещения, присоединения, отщепления, перегруппировки), по числу молекул, участвующих в скоростьопределяющей стадии (мономолекулярные, бимолекулярные). Приведите примеры.

4. Рассмотрите основность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Приведите типы оснований, примеры. Перечислите факторы, влияющие на силу оснований. Сравните основность каждой пары соединений: а) этиламин и этанол, б) метиламин и диметиламин, в) этанол и фенол. Ответ обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Приведите строение промежуточных активных частиц: карбкатионов, карбанионов, радикалов. Рассмотрите типы реакций в соответствии с конечным результатом (замещения, присоединения, отщепления, перегруппировки). Охарактеризуйте статические факторы, определяющие реакционную способность органических соединений.

5. Рассмотрите кислотность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса.Дайте сравнительную характеристику ОН-, SH-, NH- и CH-кислот на примере спиртов, фенолов, тиолов, тиофенолов, алифатических и ароматических карбоновых кислот и аминов, а также соединений, содержащих сильнополярные СН-связи. Обоснуйте. Приведите соответствующие уравнения реакций.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Дайте определение понятиям: реакционная способность, субстрат, реагент, реакционный центр. Перечислите типы реакций и реагентов по характеру изменения связей (радикальные, электрофильные, нуклеофильные), приведите примеры.

6. Рассмотрите основность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Охарактеризуйте константы, с помощью которых оценивают силу оснований. Перечислите факторы, влияющие на силу оснований. Расположите в ряд по увеличению основности следующие соединения: а) этиламин, б) ацетамид, в) N,N-диметилацетамид, г) метилэтиламин. Дайте объяснения.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Дайте классификацию органических реакций по характеру изменения связей в реагирующих веществах (радикальные, электрофильные, нуклеофильные), по направлению (замещения, присоединения, отщепления, перегруппировки), по числу молекул, участвующих в скоростьопределяющей стадии (мономолекулярные, бимолекулярные). Приведите примеры.

7. Рассмотрите кислотность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Охарактеризуйте константу кислотности и ее показатель. Перечислите факторы, влияющие на силу кислот. Расположите в ряд по увеличению кислотности следующие кислоты: дихлоруксусную, трихлоруксусную, хлоруксусную. Какие константы кислотности соответствуют каждой из них: 2,0•10-1, 1,4•10-3, 3,92•10-2? Ответ обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Дайте определение понятиям: химическая реакция, механизм реакции, субстрат, реагент. Охарактеризуйте типы реакций в соответствии с конечным результатом (замещения, присоединения, отщепления (элиминирования), перегруппировки). Приведите примеры.

8. Рассмотрите основность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Приведите типы оснований, примеры. Перечислите факторы, влияющие на силу оснований. Сравните основность каждой пары соединений: а)диэтиламин и диэтиловый спирт, б) триэтиламин и три(трифторметил)амин, в) этиламин и анилин, г) пропиламин и пропионитрил. Ответ обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Приведите строение промежуточных активных частиц: карбкатионов, карбанионов, радикалов. Рассмотрите типы реакций в соответствии с конечным результатом (замещения, присоединения, отщепления, перегруппировки). Охарактеризуйте динамические факторы, определяющие реакционную способность органических соединений.

9. Рассмотрите кислотность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Приведите типы кислот, примеры. Перечислите факторы, влияющие на силу кислот. Сравните кислотность каждой пары соединений: а) пропиламин и пропиловый спирт, б) этанол и этантиол, в) уксусная и бромуксусная кислоты, г) ацетамид и фталимид. Ответ обоснуйте.

Изложите представления о реакционной способности органических соединений. Классифицируйте типы химических реакций по характеру изменения связей в субстрате и реагенте, по числу частиц, принимающих участие в элементарной стадии, в соответствии с конечным результатом. Дайте определение понятиям: региоселективность, хемоселективность, стереоселективность. Приведите примеры.

10. Рассмотрите основность органических соединений с точки зрения теорий Бренстеда и Льюиса. Дайте сравнительную характеристику оксониевых и аммониевых оснований на примере простых эфиров, спиртов, фенолов, алифатических и ароматических аминов. Обоснуйте, приведите соответствующие уравнения реакций.

Дайте определение понятиям: субстрат, реагент, механизм реакции. Приведите типы реагентов. Охарактеризуйте статические и динамические факторы, влияющие на реакционную способность органических соединений.

Тема 5: Алканы, циклоалканы, алкены, алкадиены, алкины

1. Получите реакцией Вюрца следующие углеводороды: а) 3-метилпентан, б) метилэтилметан.

Какие вещества образуются при присоединении бромоводорода к каждому из структурных изомеров углеводорода состава С4Н8? Приведите структурные формулы и уравнения реакций, сформулируйте правило Марковникова.

Напишите структурную формулу углеводорода состава С4Н6, если известно, что он: а) присоединяет 4 атома хлора, б) реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, в) при взаимодействии с водой в условиях реакции Кучерова образует кетон нормального строения. Приведите уравнения реакций.

2. Напишите структурные формулы соединений, назовите их по международной номенклатуре: а) тетраметилметан, б) метилэтилизопропилметан, в) диэтилвтор.бутилметан. Напишите уравнения реакций нитрования в условиях М.И. Коновалова молекул бутана и изобутана. Какой из изомеров нитруется лучше и почему?

Назовите углеводороды, образующиеся в результате дегидрирования следующих спиртов: а) 3-метил-2-бутанола, б) 2-метил-3-пентанола. Приведите уравнения реакций, сформулируйте правило Зайцева. Для продуктов реакции напишите реакции гидрогалогенирования и гидратации. Назовите образующиеся продукты, сформулируйте правило Марковникова.

Опишите химические свойства алкинов. Какие алкины относят к СН-кислотам?

3. Из дигалогеналканов получите: а) этилциклопропан, б) 1,2-диметилциклобутан. На примере реакций циклопропана и циклогексана опишите связь химических свойств циклоалканов с величиной цикла.

Предложите схему превращения 1-пентанола в 2-пентен. С продуктом реакции проведите реакции гидратации и гидрогалогенирования. Сформулируйте правила Зайцева и Марковникова.

Получите из этина 1,3-бутадиен.

4. Напишите, какие углеводороды образуются при действии металлического натрия на следующие галогенопроизводные: а) 2-бромпропан, б) бромистый изобутил, в) бромистый изопропил+йодистый пропил? Назовите. Для одного из продуктов приведите реакцию галогенирования. По какому углеродному атому реакция протекает преимущественно? Объясните.

Приведите уравнения реакций взаимодействия спиртового раствора щелочи со следующими соединениями: а) 1,4-дибром-2-метилбутаном, б) 1,5-дихлорпентаном. Продукты реакций назовите и прогалогенируйте. Объясните различия в направлении протекания реакций.

Приведите уравнения получения из соответствующих дигалогенпроизводных: а) метилацетилена, б) этилизопропилацетилена.

5. Приведите схемы получения соответствующих циклоалканов из следующих соединений: а) 1,3-дибромпропана, б) бензола. Объясните различную устойчивость образующихся продуктов. Подтвердите это различие химическими реакциями.

Получите всеми возможными способами 1-пропен. Напишите для него реакции: а) гидратации, б) гидрогалогенирования, в) получения полипропилена. Сформулируйте правило Марковникова. Дайте определение понятиям: полимеризация, мономер, полимер, степень полимеризации.

Напишите схемы реакций, с помощью которых из ацетилена можно получить: а) винилацетилен, б) ацетальдегид, в) этилвиниловый эфир.

6. Приведите схемы синтеза бутана из следующих соединений: а) йодистого этила, б) н-бутилбромида, в) 2-бутена, г) валерьяновой кислоты, д) пропионовой кислоты. Для бутана приведите реакцию нитрования по М.И. Коновалову.

Назовите углеводороды, образующиеся при действии спиртового раствора щелочи на следующие соединения: а) аллилхлорид, б) винилхлорид, в) 5-хлор-1-пентен. Обозначьте алкадиены с сопряженными, кумулированными и изолированными кратными связями. На примере полученных соединений покажите различия в их свойствах.

Приведите уравнение реакции метилацетилена с амидом натрия. Полученное соединение обработайте изопропилйодидом. Продукт назовите.

7. Приведите структурные формулы всех изомерных циклоалканов состава С5Н10. Назовите по рациональной и международной номенклатурам. Напишите уравнения реакций хлорирования: а) циклопропана, б) циклопентана, в) циклогексана. Чем объясняется различие в их химическом поведении?

Приведите схему синтеза из изопропилэтилена триметилэтилена. Сформулируйте правила Зайцева и Марковникова.

Напишите реакции получения метилэтилацетилена из: а) 2,3-дихлорпентана, б) 2-пентена, в) этилацетилена. Для продукта приведите реакции галогенирования, гидрогалогенирования, реакцию М.Г. Кучерова. Продукты назовите. Какие алкины относят к СН-кислотам?

8. Получите всеми известными способами изобутан. Напишите для него реакцию галогенирования и ее механизм.

Приведите структурные формулы изомерных диеновых углеводородов состава С5Н8. Назовите. Укажите, к какому типу диенов относится каждый из изомеров, какие из них могут проявлять геометрическую изомерию. Для изомера с сопряженными связями напишите реакции галогенирования, гидратации, окисления, полимеризации.

Приведите схему синтеза 2-метил-3-пентанона из 4-метил- 2,2-дихлорпентана.

9. Приведите структурные формулы всех изомерных циклоалканов состава С4Н8. Назовите. Предложите реакции, с помощью которых можно различить: а) пропан и циклопропан, б) циклопропан и пропилен.

Предложите несколько способов получения 1-пентена. Приведите схемы синтезов из него: а) 2-хлорпентана, б) 2-пентанола, в) 3-пентанола, г) 4,5-диметилоктана, д) 1-пентина. Для последнего приведите реакцию М.Г. Кучерова.

10. Приведите способы получения: а) пропана реакцией Вюрца, б) бутана пиролизом натриевой соли пентановой кислоты, в) 2,3-диметилгексана электролизом изомасляной кислоты. Охарактеризуйте химические свойства алканов.

Напишите схемы получения 2-метил-2-гексена из: а) спирта, б) галогенопроизводного. Сформулируйте правило Зайцева. На 2-метил-2-гексен подействуйте молекулой брома, затем спиртовым раствором щелочи. Напишите уравнения реакций, назовите продукты. Приведите структурные формулы всех изомерных алкинов состава С5Н8. Назовите по рациональной и международной номенклатурам. Отметьте среди них соединения, способные проявлять кислотные свойства, приведите уравнения реакций.

Тема 6: Ароматические углеводороды

1. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Составьте схемы реакций: а) нитрования изопропилбензола, б) бромирования бензолсульфокислоты. Покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителя (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм. Приведите примеры согласованной и несогласованной ориентации заместителей.

2. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Из бензола получите м-бромнитробензол. Какова должна быть последовательность стадий? Покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителя (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм. Приведите примеры согласованной и несогласованной ориентации заместителей.

3. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Напишите уравнения реакций, учитывая ориентирующее влияние заместителей, между следующими веществами: а) м-нитротолуолом и хлором в присутствии кислоты Льюиса, б) п-аминобензойной кислотой и азотной кислотой в присутствии серной. Отметьте, в каком случае имеет место согласованная ориентация заместителей, а в каком - несогласованная. Для этого покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителей (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм.

4. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Отметьте, в каких соединениях, приведенных ниже, наблюдается согласованная ориентация заместителей, а в каких - несогласованная: а) п-нитротолуол, б) п-крезол, в) сульфаниловая кислота, г) м-гидроксибензальдегид. Дайте обьяснения. Для соединений «а» и «б» приведите реакции алкилирования и сульфирования соответственно. Покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителей (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм.

5. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Расположите в ряд по увеличению скорости нитрования следующие соединения: а) бензол, б) бензойную кислоту, в) м-динитробензол, г) метоксибензол. Объясните. Для наиболее реакционноспособного соединения приведите уравнение реакции, продукт проацилируйте и назовите. Какая ориентация заместителей наблюдается в последней реакции - согласованная или несогласованная? В приведенных реакциях покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителей (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм.

6. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Составьте схемы реакций: а) хлорирования бензальдегида, б) ацилирования изопропилбензола. Покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителя (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм. Приведите примеры согласованной и несогласованной ориентации заместителей.

7. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Из бензола получите п-изопропилбензолсульфокислоту. Какова должна быть последовательность стадий? Покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителя (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм. Приведите примеры согласованной и несогласованной ориентации заместителей.

8. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Напишите уравнения реакций, учитывая ориентирующее влияние заместителей, между следующими веществами: а) п-нитробромбензолом и серной кислотой (олеум), б) м-этиланилином и хлором в присутствии кислоты Льюиса. Отметьте, в каком случае имеет место согласованная ориентация заместителей, а в каком - несогласованная. Для этого покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителей (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм.

9. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Отметьте, в каких соединениях, приведенных ниже, наблюдается согласованная ориентация заместителей, а в каких - несогласованная: а) м-бромбензойная кислота, б) м-ксилол, в) о-крезол, г) м-нитроанилин. Дайте обьяснения. Для соединений «а» и «б» приведите реакции нитрования и бромирования соответственно. Покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителей (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм.

10. Охарактеризуйте влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на направление и скорость реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Расположите в ряд по увеличению скорости сульфирования следующие соединения: а) бензол, б) бензальдегид, в) фенол, г) кумол. Объясните. Для наиболее реакционноспособного соединения приведите уравнение реакции, продукт проалкилируйте и назовите. Какая ориентация заместителей наблюдается в последней реакции - согласованная или несогласованная? В приведенных реакциях покажите распределение электронной плотности в исходных молекулах, отметьте природу заместителей (I или II рода, донор или акцептор). Для одной из реакций приведите механизм.