Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры органической химии протокол №614(1/10) от 03. 09. 2010 г.) Заведующий кафедрой: Акимова Т.

Скачать 1.42 Mb.

Название	Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры органической химии протокол №614(1/10) от 03. 09. 2010 г.) Заведующий кафедрой: Акимова Т.
страница	2/13
Дата публикации	24.04.2015
Размер	1.42 Mb.
Тип	Учебно-методический комплекс

100-bal.ru > Химия > Учебно-методический комплекс

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

3. Чемерис М.М., Люкшова Н.В., Мозуленко Л.М. Органическая химия. Курс лекций. Часть 1. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003. – 169 с.

http://www.chem-astu.ru/chair/study/orgchem1/index.htm

4. Чемерис М.М., Люкшова Н.В., Мозуленко Л.М. Органическая химия. Курс лекций. Часть 2. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003. – 199 с.

http://www.chem-astu.ru/chair/study/orgchem2/index.htm

5. Чемерис М.М., Люкшова Н.В., Мозуленко Л.М. Органическая химия. Курс лекций. Часть 3. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003. – 140 с.

http://www.chem-astu.ru/chair/study/orgchem3/index.htm

6. Чемерис М.М., Коньшин В.В., Люкшова Н.В., Мозуленко Л.М., Беушев А.А. Лабораторный практикум по органической химии: Учебное пособие. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2004. – 132 с.

http://www.chem-astu.ru/chair/study/orgchem-lab/index.shtml
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет»

(ДВГУ)
АкАдемия экологии, морской биологии и биотехнологии

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Органическая химия»
Специальность – 020201.65 «Биология»

г. Владивосток

2011
Конспект лекций представлен в виде развернутого плана лекций, разработанного в соответствии со структурой и содержанием дисциплины «Органическая химия», определенном в РПУД в соответствии с требованиями ФГОС.

Лекция 1

Основные понятия и определения. Виды изомерии (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

Основные понятия и определения:

1. Теория А.М. Бутлерова. Основные положения:

а) атомы в молекулах соединяются не беспорядочно, а в определенной последовательности согласно их валентности;

б) свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов входят в состав молекулы, но и от последовательности их соединения, то есть от химического строения;

в) атомы и группы атомов взаимно влияют друг на друга.

2. Элементы-органогены (С,Н,О,N, галогены), валентность этих элементов, гибридизация атомов углерода (sp³, sp²,sp). Функциональная группа (группа атомов, определяющая химические свойства данного класса соединений).

3. Понятия первичный, вторичный, третичный и четвертичный атомы углерода; первичный, вторичный, третичный радикал, катион, анион.

4. Классификация органических соединений: по характеру углеродного скелета; по степени ненасыщенности; по характеру функциональных групп.

5. Классификация органических реакций (присоединение, отщепление, замещение, окисление, восстановление, полимеризация, поликонденсация, изомеризация, разложение).

6. Классификация механизмов органических реакций: замещение электрофильное, нуклеофильное, радикальное; присоединение электрофильное, нуклеофильное, радикальное.

7. Понятия: гомологи, изомеры.

8. Виды изомерии: структурная (изомерия углеродного скелета, положения кратной связи, функциональной группы, межклассовая изомерия), пространственная (геометрическая, оптическая, конформационная).

Лекция 2

Номенклатура органических соединений (1 час)

Строение и получение алканов (1 час)

План лекции (конспект лекции):

1. Виды номенклатуры (систематическая ИЮПАК, рациональная, тривиальная, заменительная).

2. Принципы построения названий по систематической, рациональной и заменительной номенклатуре.

3. Построение названий гетерополифункциональных соединений. Старшинство функциональных групп. Названия функциональных групп в суффиксе и в приставке.

4. Стереохимическая номенклатура: R,S-номенклатура для оптических изомеров, Z,E- для геометрических изомеров.

5. Строение предельных углеводородов (гибридизация, валентный угол, геометрия молекулы).

6. Получение алканов: в промышленности (из природных источников - нефти, газа, углей), в лаборатории ( из непредельных углеводородов, галогензамещенных углеводородов, карбонильных соединений, солей карбоновых кислот).
Лекция 3

Химические свойства алканов (1 час)

Строение и получение алкенов (1 час)

План лекции (конспект лекции):

1. Химические свойства: реакции замещения (галогенирование, нитрование, сульфохлорирование, сульфоокисление, сульфирование), реакции изомеризации, разложения, крекинг, окисление.

2. Радикальный механизм реакций замещения.

3. Строение алкенов (гибридизация, валентный угол, геометрия молекулы), σ и π- связи.

4. Получение алкенов: в промышленности (из природных источников путем переработки), в лаборатории (реакции дегидрирования алканов, реакции гидрирования алкинов, реакции дегидрогалогенирования и дегалогенирования галогензамещенных углеводородов, реакции дегидратации спиртов).

Лекция 4

Химические свойства алкенов (1 час)

Строение и получение диенов (1час)

План лекции (конспект лекции):

1. Химические свойства: а) реакции присоединения по двойной связи (электрофильное присоединение галогенов, галогеноводородов, воды, серной кислоты; радикальное присоединение галогеноводородов в присутствии пероксида водорода), б) окисление алкенов ( без разрыва углеродного скелета – реакция Прилежаева, реакция Вагнера; с разрывом углеродного скелета – реакция озонирования, реакция с сильными окислителями), в) реакции циклодимеризации и полимеризации, г) радикальное замещение по аллильному положению (реакции высокотемпературного галогенирования); присоединение карбенов, гидрида бора. Правило Марковникова (электронные эффекты, устойчивость катионов). Механизм электрофильного присоединения. Стереохимия продуктов окисления и присоединения по двойной связи.

2. Типы диенов: кумулированные, сопряженный и изолированные. Кумулированные по свойствам напоминают алкины, изолированные – алкены, то есть каждая связь реагирует самостоятельно.

3. Строение сопряженных диенов: гибридизация sp², валентный угол 120 градусов, молекула плоская.

4. Получение диенов: дегидрирование алканов и алкенов, дегидрогалогенирование дигалогензамещенных углеводородов.

5. Химические свойства диенов: 1,2- и 1,4-присоединение по двойным связям (кинетический и термодинамический контроль); реакции димеризации, и полимеризации; реакции окисления. Реакция диенового синтеза: требование к диену и диенофилу.

Лекция 5

Получение и химические свойства алкинов (1 час)

Строение и получение аренов (1 час)

План лекции (конспект лекции):

на фактическом уровне получения знаний

необходимо изложить: а) строение алкинов: гибридизация, валентный угол, геометрия молекулы; б) способы получения алкинов в промышленности и в лаборатории; в) реакции алкинов – присоединение (электрофильное и нуклеофильное) и окисление по кратной связи, замещение по пропаргильному положению, замещение атома водорода при тройной связи.

необходимо изложить: а) принцип ароматичности (бензоидные, небензоидные и гетероциклические ароматические соединения), правило Хюккеля;

б) строение бензола (sp²-гибридизация, валентный угол, геомерия молекулы); в) получение бензола и его гомологов в промышленности и в лаборатории;

на операционном уровне получения знаний

уметь: а) писать уравнения реакция для любых алкинов; б) писать уравнения реакций диенового синтеза с алкинами в качестве диенофила, в) определять ароматический характер органического соединения;

на аналитическом уровне получения знаний

делать правильный вывод: а) о виде химической связи существующей в данном органическом соединении; б) о возможности того или иного алкина вступать в реакцию диенового синтеза; в) о возможности синтеза различных алкинов из определенных исходных веществ; г) о возможности получения различных производных бензола из незамещенного бензола, о последовательности проведения реакций.

Учебные вопросы:

I. Строение алкинов: гибридизация sp, валентный угол 180 градусов, молекула линейна.

2. Получение алкинов: дегидрирование алканов и алкенов, дегидрогалогенирование дигалогензамещенных углеводородов; получение гомологов ацетилена из ацетилена: получение ацетилена из метана и карбида кальция.

3. Химические свойства алкинов: присоединение по тройной связи (электрофильное и нуклеофильное); замещение атома водорода при тройной связи (кислый характер атома водорода); реакции димеризации, тримеризации и полимеризации; реакции окисления.
Лекция № 6

Химические свойства аренов (1 час)

Строение и получение спиртов (1 час)

План лекции (конспект лекции):

на фактическом уровне получения знаний

а) реакции электрофильного замещения в бензоле (нитрование, сульфирование, галогенирование, алкилирование, ацилирование), действие катализаторов в этих реакциях; механизм реакции электрофильного замещения в бензоле; ориентанты первого (доноры, способствуют введению второго заместителя, ориентируют в орто- и пара-положение) и второго рода (акцепторы, затрудняют введение второго заместителя, ориентируют в мета-положение); согласованная и несогласованная ориентация при введении третьего заместителя; действие электронных эффектов в молекулах замещенных аренов;

б) реакции присоединения в ряду бензола (гидрирование, галогенирование);

биологическая активность гексахлорциклогексана;

в) реакции боковых цепей (галогенирование, окисление);

г) окисление молекулы бензола (озонирование); использование реакции озонирования для определения структуры ароматического соединения.

на операционном уровне получения знаний:

уметь:

а) правильно писать реакции замещения в гомологах и производных бензола;

б) уметь определять структуру неизвестного гомолога бензола по продуктам его взаимодействия с различными реагентами.

Учебные вопросы

1. Определение спиртов. Классификация спиртов по числу функциональных групп (одноатомные, многоатомные), по характеру углеводородного радикала (предельные, непредельные, ароматические).

2. Получение предельных одноатомных спиртов: окисление алканов, алкенов, аренов; восстановление карбонильных соединений, сложных эфиров; гидратация алкенов; гидролиз галогензамещенных углеводородов, сложных эфиров, реакции карбонильных соединений с реактивами Гриньяра.
Лекция № 7

Химические свойства спиртов (1 час)

Получение и химические свойства фенолов (1 час)

План лекции (конспект лекции):

на фактическом уровне получения знаний

необходимо изложить:

1. Строение и химические свойства спиртов: реакции по связи О-Н, реакции по связи С-О (кислотно-основные свойства спиртов, реакции замещения группы ОН, реакции дегидратации, реакции окисления и дегидрирования спиртов). Перерегруппировки в реакциях замещения группы ОН и в реакциях дегидратации.

2. Двух- и трехатомные спирты. Получение: гидролиз галогензамещенных углеводородов, окисление алкенов. Химические свойства: кислотные свойства – реакции с гидроксидами натрия и гидроксидом меди, реакции дегидратации. Перегруппировки в реакциях дегидратации.

3. Определение фенолов (группа ОН присоединена непосредственно к ароматическому кольцу); классификация фенолов (одно- и многоатомные).

4. Строение и химические свойства фенолов:

а) кислотные свойства фенолов, зависимость кислотных свойств от заместителей (акцепторные заместители увеличивают кислотные свойства, а донорные уменьшают);

б) реакции фенолов по связи О-Н ( реакции с активными металлами, щелочами, алкилирование, ацилирование);

в) реакции замещения группы ОН в ароматическом кольце (замещение на водород, замещение на галоген в фенолах с акцепторными заместителями);

г) электрофильное замещение в ароматическом кольце (реакции галогенирования, нитрования, сульфирования, алкилирования, ацилирования, нитрозирования); условия проведения реакции;

д) реакции окисления и карбоксилирования фенолов (получение салициловой кислоты из фенола);

е) реакции поликонденсации в ряду фенолов (получение фенолформальдегидных смол).

Лекция 8

Получение и химические свойства альдегидов и кетонов (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

1. Карбонильные соединения: альдегиды и кетоны; строение карбонильной группы, поляризация связи в карбонильной группе;

2. Получение карбонильных соединений: реакции окисления одно- и многоатомных спиртов, алканов, алкенов; реакции восстановления производных карбоновых кислот, реакции замещения в ароматическом кольце;

3. Строение и химические свойства альдегидов и кетонов. Реакции карбонильных соединений:

а) реакции по карбонильной группе реагентов типа НХ (вода, галогеноводороды, циановодород, спирты, тиолы, бисульфит натрия, реактив Гриньяра); зависимость скорости реакции от структуры карбонильного соединения; механизм реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе; катализаторы в реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе (кислотный катализ активирует карбонильное соединение – субстрат, а щелочной – реагент).

на фактическом уровне получения знаний

необходимо изложить:

1. Реакции по карбонильной группе реагентов типа Н₂Х (аммиак, первичные и вторичные амины, гидразин, фенилгидразин, 2,4-динитрофенилгидразин, семикарбазид, гидроксиламин).

2. Механизм реакции (нуклеофильное присоединение – отщепление); зависимость скорости присоединения от активности реагента.

3. Перегруппировка Бекмана для оксимов карбонильных соединений. Механизм перегруппировки.

4. Реакции по метиленовой группе в карбонильных соединениях ( галогенирования и альдольно-кротоновая конденсация); механизм альдольно-кротоновой конденсации; реакция диспропорционирования для альдегидов, не способных вступать в реакцию альдольно-кротоновой конденсации; бензоиновая конденсация ароматических альдегидов, механизм бензоиновой конденсации.

5. Реакции окисления альдегидов (слабые окислители) и кетонов (реакции с разрывом углеродного скелета).

на операционном уровне получения знаний:

уметь:

а) писать уравнения и механизмы реакций карбонильных соединений с реагентами типа НХ и Н₂Х;

б) писать уравнения реакций альдольно-кротоновой конденсации для альдегидов и кетонов, правильно выбирать карбонильную и метиленовую компоненту при написании смешанной конденсации.

на аналитическом уровне получения знаний:

делать правильные выводы:

а) о реакционной способности карбонильных соединений в реакциях по карбонильной группе;

б) о необходимости использования кислотного или щелочного катализа в реакциях карбонильных соединений;

в) о возможности протекания альдольно-кротоновой конденсации для карбонильных соединений различной структуры.
Лекция 9

Получение и химические свойства карбоновых кислот (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

Учебные вопросы:

1. Определение карбоновых кислот (соединения, содержащие карбоксильную группу). Классификация карбоновых кислот: по количеству карбоксильных групп (одно-, двух- и многоосновные), по характеру углеводородного радикала (предельные, непредельные, ароматические), по наличию других функциональных групп (окси- и оксокислоты, аминокислоты).

2. Получение карбоновых кислот: окисление алканов, алкенов, алкинов, аренов, спиртов, карбонильных соединений, гидролиз производных карбоновых кислот, карбоксилирование фенолов.

3. Строение и химические свойства предельных одноосновных карбоновых кислот. Зависимость кислотных свойств карбоновых кислот от наличия различных заместителей в углеводородном радикале.

4. Реакции по двойной связи карбоксильной группы (образование сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов, амидов). Механизм реакции этерификации.

5. Реакции замещения в углеводородном радикале (хлорирование и бромирование). Реакции декарбоксилирования.

7. Получение производных карбоновых кислот: из кислот, из других производных карбоновых кислот.

8. Строение производных карбоновых кислот (солей, сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов, амидов, нитрилов).

9. Реакции производных карбоновых кислот:

а) соли (термическое разложение кальциевых и бариевых солей карбоновых кислот с образованиес карбонильных соединений, сплавление натриевых солей карбоновых кислот с гидроксидом натрия с образованием углеводородов, электросинтез по Кольбе с образованием углеводородов);

б) сложные эфиры (гидролиз в щелочной и кислой среде, алкоголиз, ацидолиз, аммонолиз, восстановление в различных условиях, сложноэфирная конденсация);

в) ангидриды (реакции с водой, аминами, спиртами, фенолами);

г) галогенангидриды (реакции с водой, аминами, спиртами, фенолами, аренами);

д) амиды (гидролиз в кислой и щелочной среде, восстановление в различных условиях, реакция с щелочным раствором брома – перегруппировка Гофмана);

е) нитрилы (гидролиз, восстановление, реакции с реактивами Гриньяра).

10. Взаимные переходы производных карбоновых кислот.

11. Производные карбоновых кислот как ацилирующие агенты. Активность производных карбоновых кислот в реакциях ацилирования.
Лекция № 10

Получение и химические свойства оксикислот (1 час)

Получение и химические свойства двухосновных кислот (1 час)
План лекции (конспект лекции):

1. Классификация оксикислот по взаимному расположению функциональных групп (σ-, β- и другие оксикислоты).

2. Получение оксикислот: циангидринный синтез, присоединение воды к непредельным кислотам, гидролиз лактонов).

3. Реакции оксикислот по группе ОН (метилирование диметилсульфатом, замещение группы ОН на галоген), по карбоксильной группе (образование солей, сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов, амидов, нитрилов).

4. Отношение оксикислот к нагреванию: в зависимости от строения оксикислоты при нагревании образуют циклические сложные эфиры – лактиды (α –оксикислоты), непредельные кислоты (β – гидроксикислоты), циклические сложные эфиры – лактоны (γ,δ –оксикислоты).

на фактическом уровне получения знаний

необходимо изложить:

1. Стереохимия соединений с двумя асимметрическими атомами углерода на примере 3-хлор-2-бутанола (проекции Фишера, понятия энантиомеры, диастереомеры, трео- и эритроформы, L- и D-ряды оптически активных соединений, рацемические смеси).

2. Стереохимия 2,3-дигидроксибутандиовой кислоты ( оптически не активная мезоформа –мезовинная кислота, оптически активные L- и D-винные кислоты, оптически не активная рацемическая смесь – виноградная кислота).

на операционном уровне получения знаний:

уметь:

а) определять количество асимметрических атомов углерода в молекуле; считать количество оптических изомеров для данного соединения;

б) изображать проекционные формулы Фишера для оптически активных соединений;

в) определять старшинство заместителей при асимметрическом атоме .

на аналитическом уровне получения знаний:

делать правильные выводы:

а) определяя по структурной формуле соединения возможность оптической активности данного соединения;

б) об R- и S-конфигурации асимметрических атомов по проекции Фишера;

в) о наличии или отсутствии оптической активности в соединении.

Учебные вопросы:

1. Классификация двухосновных кислот по взаимному расположению карбоксильных групп, по степени ненасыщенности углеводородного радикала. Наиболее распространенные дикарбоновые кислоты: предельные - щавелевая, малоновая, янтарная, адипиновая; непредельные – малеиновая и фумаровая (цис- и трансизомеры); ароматические – фталевая и терефталевая.

2. Получение двухосновных карбоновых кислот: окисление циклоалкенов, диалкиларенов, дикарбонильных соединений; гидролиз алкандинитрилов или сложных эфиров.

3. Химические свойства двухосновных кислот зависят от взаимного расположения карбоксильных групп относительно друг друга. Чем ближе расположены карбоксильные группы, тем сильнее их взаимное влияние. Самая сильная кислота из двухосновных – щавелевая, в которой карбоксильные группы соединены друг с другом.

4. Для дикарбоновых кислот характерны те же реакции, что и для одноосновных (образование эфиров, солей, галогенангидридов, амидов нитрилов), но идти они могут либо по одной группе, либо по обеим.

5. Отношение дикарбоновых кислот к нагреванию: щавелевая и малоновая кислоты при нагревании декарбоксилируются и превращаются в муравьиную и уксусную кислоты соответственно; янтарная, глутаровая и фталевая при нагревании теряют воду и превращаются в ангидриды; адипиновая кислота при нагревании теряет воду, углекислый газ и превращается в циклопентанон.
Лекция 11

Получение и химические свойства оксокислот (1 час)

Строение и свойства моносахаридов (1час)

План лекции (конспект лекции):

1. Классификация оксокислот по взаимному расположению функциональных групп: α-оксокислота (пировиноградная), β-оксокислота (ацетоуксусная).

2. Получение оксокислот: взаимодействие галогенангидридов карбоновых кислот с цианидом натрия и последующим гидролизом (α-кетокислоты), сложноэфирной конденсацией (β-кетокислоты).

3. Реакции оксокислот по карбонильной группе: реакция с синильной кислотой, восстановление, образование фенилгидразонов и другие реакции карбонильных соединений.

4. Реакции оксокислот по карбоксильной группе: получение солей, ангидридов, сложных эфиров и другие реакции карбоновых кислот.

5. Получение (сложноэфирная конденсация) и реакции ацетоуксусного эфира: кетонное и кислотное расщепление, кето-енольная таутомерия, синтезы на его основе.

6. Классификации углеводов: монозы (глюкоза, манноза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза), дисахариды (сахароза , мальтоза), полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин).

7. Классификация моносахаридов: альдозы, кетозы. Кольчато-цепная таутомерия моносахаридов. Химические свойства моносахаридов на примере альдогексозы: мутаротация, эпимеризация, окисление, восстановление, алкилирование, ацилирование, образование озазонов, брожение.
Лекция 12

Получение и свойства ди- и полисахаридов (1 час)

Получение и свойства нитросоединений (1 час)

План лекции (конспект лекции):

1. Классификация дисахаридов: восстанавливающие и невосстанавливающие.

2. Реакции дисахаридов: гидролиз, окисление, алкилирование, ацилирование, получение озазонов.

3.Строение и свойства полисахаридов.

на фактическом уровне получения знаний

необходимо изложить:

1. Нитросоединения – это органические соединения, содержащие функциональную группу NO₂ (одну или несколько), соединенную с углеводородным радикалом. Если радикал предельный, то это алифатические нитросоединения, если ароматический – ароматические. Нитросоединения могут содержать кратные связи или дополнительные функциональные группы. Нитросоединения первичные, вторичные и третичные.

2. Получение алифатических нитросоединений: реакция Коновалова (нитрование алканов разбавленной азотной кислотой при 140-150 ⁰С), реакция в паровой фазе по Хаасу (нитрование алканов парами азотной кислоты или тетраоксидом азотапри 450-475 ⁰С), реакция нуклеофильного замещения в галогеналканах.

3. Получение ароматических нитросоединений: нитрование аренов нитрующей смесью (смесь концентрированных азотной и серной кислот в соотношении 1:2.

4. Строение нитрогруппы: описывается с помощью двух одинаковых резонансных структур, отрицательный заряд равномерно распределен между двумя атомами кислорода. Нитрогруппа проявляет сильные электроноакцепторные свойства.

5. Химические свойства: реакции по нитрогруппе (восстановление в нейтральной и слабокислой среде до нитрозосоединений, замещенных гидроксиламинов; восстановление в щелочной среде ароматических нитросоединений до азокси-, азо- и гидразосоединений).

6. Химические свойства: реакции в углеводородном радикале для предельных первичных и вторичных нитросоединений (реакции с щелочами с образованием солей ациформы; с азотистой кислотой с образованием нитролов и псевдонитролов).

7. Химические свойства: разложение солей нитросоединений под действием кислот (под действием концентрированной соляной или 85% серной кислот при нагревании соли первичных нитросоединений пергруппировываются с образованием карбоновых кислот и гидроксиламина; в разбавленных кислотах при комнатной температуре соли первичных аминов образуют альдегиды, а вторичных – кетоны и выделяется оксид азота).

8. Химические свойства ароматических нитросоединений по кольцу: реакции конденсации алкилнитросоединений с альдегидами, электрофильное и нуклеофильное замещение в ароматическом кольце.

на операционном уровне получения знаний:

уметь:

а) определять тип неизвестного нитросоединения (первичное, вторичное или третичное нитросоединение;

б) писать схемы синтеза нитросоединений различной структуры;

в) писать уравнения реакций нитросоединений с различными реагентами.

на аналитическом уровне получения знаний:

делать правильные выводы:

а) о возможности разделить (или различить) различные нитросоединения;

б) о реакционной способности различных нитросоединений;

в) о возможности получения различных соединений из нитросоединений.

Лекция 13

Получение и химические свойства аминов (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

Амины – это производные аммиака, в котором один, два или все три атомы водорода замещены на углеводородные радикалы. Если на радикал замещен один атом водорода, то амин первичный, если два – то вторичный, а если все три – то амин третичный. В зависимости от характера углеводорода амины могут быть алифатические, жирноароматические и ароматические.

1. Получение аминов: восстановление алифатических и ароматических нитросоединений (получение первичных аминов), алкилирование аммиака (получение первичных аминов) и аминов (получение вторичных и третичных аминов); восстановление азотсодержащих производных карбонильных соединений (иминов, оснований Шиффа, оксимов); восстановление производных карбоновых кислот (нитрилов и амидов); реакция амидов с щелочным раствором брома (перегруппировка Гофмана); реакция фталимида калия с галогеналканами.

2. Кислотно-основные свойства. Амины (первичные и вторичные) проявляют слабые кислотные свойства: атомы водорода замещаются на металлы. Все амины проявляют основные свойства: реагируют с кислотами, присоединяя протон. Основные свойства определяются наличием неподеленной электронной пары на атоме азота. Основность аминов зависит от количества и характера радикалов: алифатические амины являются более сильными основаниями, чем ароматические; вторичные алифатические амины – более сильные основания, чем первичные; основность ароматических аминов зависит от характера заместителей в ядре (доноры усиливают основность, а акцепторы – уменьшают основность ароматических аминов).

3. Реакции замещения водорода в аминогруппе: реакции алкилирования и ацилирования для первичных и вторичных аминов.

4. Реакции первичных и вторичных аминов с карбонильными соединениями – образование оснований Шиффа и енаминов.

5. Реакции окисления аминов: окисление до нитросоединений (первичные амины), окислительная димеризация до замещенных гидразинов (вторичные амины), образование N-окисей (третичные амины).

6. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой: первичные амины реагируют с образованием солей диазония (алифатические амины образуют неустойчивые соли диазония, которые распадаются с образованием спиртов и выделением азота, ароматические соли диазония устойчивы при низких температурах); вторичные амины (алифатические, арилалифатические и ароматические) реагируют с образованием N-нитрозосоединений; третичные амины (алифатические) с азотистой кислотой не реагируют, а все остальные образуют С-нитрозосоединения.

Лекция 14

Соли диазония и азосоединения (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

1. Получение солей диазония реакцией диазотирования ароматических аминов. Механизм реакции диазотирования. Структура солей диазония.

2. Диазониевая группа – хорошая уходящая группа. Реакции солей диазония с выделением азота: замещение диазогруппы на хлор-, бром-, нитро- и цианогруппу в присутствии соответствующих солей одновалентной меди (реакция Зандмейера); замещение на иод при действии HI без катализатора; замещение на фтор при действии HBF₄ (реакция Шимана); образование фенолов при нагревании водных растворов солей диазония; замещение диазогруппы на водород при действии спиртов или фосфорноватистой кислоты.

3. Реакции солей диазония без выделения азота: восстановление до арилгидразинов действием хлорида олова (II) или сульфитом натрия; взаимодействие солей диазония с щелочами (образование диазогидратов и диазотатов); взаимодействие солей диазония с ароматическими соединениями, содержащими сильные донорные заместители ( реакция азосочетания).

4. Механизм реакции азосочетания – электрофильное замещение. Протеканию реакции способствуют акцепторные заместители в диазокомпоненте и донорные (гидрокси и аминогруппы) в азокомпоненте. Характер реакционной среды (кислый, нейтральный или щелочной) влияет на направление реакции, если в азокомпоненте имеются два разных донорных заместителя.

План лекции (конспект лекции):

на фактическом уровне получения знаний

необходимо изложить:

1. Получение ароматических азосоединений:

а) реакция азосочетания (подходит для синтез несимметрично замещенных ароматических азосоединений, в которых в одном кольце акцепторные заместители, а в другом – сильные электронодонорные);

б) реакция восстановления замещенных или незамещенных нитросоединений (подходит для синтеза симметрично замещенных азосоединений);

в) реакция сочетания ароматических аминов с ароматическими нитрозосоединений (подходит для синтеза любых ароматических азосоединений).

2. Свойства азосоединений:

а) реакции восстановления до гидразосоединений с последующей бензидиновой перегруппировкой;

б) кислотно-основные свойства (азосоединения могут быть индикаторами или красителями).

на операционном уровне получения знаний:

уметь:

а) писать уравнения синтеза различных азосоединений;

б) называть азосоединения по систематической номенклатуре.

на аналитическом уровне получения знаний:

делать правильные выводы:

а) о способе синтеза конкретного азосоединения.
Лекция 15

Получение и свойства пятичленных гетероциклов (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

1. Пятичленные ароматические гетероциклы (фуран, тиофен, пиррол). Ароматичность этих гетероциклов (циклические, плоские, сопряженные, число электронов в общем электронном облаке – шесть. Электроноизбыточные гетероциклы. Наибольшие ароматические свойства у тиофена, наименьшие – у фурана.

2. Получение пятичленных гетероциклов: из 1,4- дикарбонильных соединений; из альдопентоз (фуран); из бутана (тиофен); взаимные переходы гетероциклов ( реакция Юрьева); синтез пирролов по Кнорру (взаимодействие α-аминокетонов с метиленактивными соединеиями); синтезы пирролов по Ганчу и фуранов по Файсту-Бенари (взаимодействие α-галогенкетонов с β-кетоэфирами).

3. Ацидофобность пятичленных гетероциклов (наиболее ацидофобны пиррол и фуран, тиофен к действию кислот более устойчив.

4. Реакции электрофильного замещения: нитрование, сульфирование, галогенирование, ацилирование, формилирование, азосочетание. Замещение идет преимущественно в α-положение. Реакции пиррола и фурана проводятся в отсутствии кислот.

5. Реакции присоединения: гидрирование (характерно для всех трех гетероциклов); сопряженное присоединение брома в метаноле к фурану; диеновый синтез (фуран выступает в роли диена).

6. Кислотные свойства пиррола (атом водорода в молекуле пиррола можно заместить на металл при взаимодействии пиррола с амидами металлов или с металлорганическими соединениями.

7. Общие сведения о конденсированных производных пиррола, тиофена и фурана: бензотиофен, бензопиррол (индол), бензофуран.
Лекция 16

Получение и свойства шестичленных гетероциклов ( 1 час)

Получение и химические свойства аминокислот (1 час)

План лекции (конспект лекции):

1. Пиридин - шестичленный ароматический гетероцикл (циклический, плоский, сопряжение, число электронов в оющем электронном облаке – шесть; электронная пара атома в сопряжение не вовлечена).

2. Получение пиридина и его гомологов: гетероциклизация 1,5-дикарбонильных соединений; взаимодействие 1,3-дикарбонильных соединений или β-кетоэфиров с альдегидами и аммиаком (синтез Ганча); взаимодействие 1,3-диенов с нитрилами (гетеродиеновый синтез); взаимодействие ацетилена с и синильной кислоты; получение пиридина из других гетероциклов.

3. Строение и свойства пиридина: пиридин более устойчив, чем пятичленные гетероциклы; он относится к электронодефицитным гетероциклам.

4. Пиридин проявляет свойства оснований, так как электронная пара азота свободна (пиридин присоединяет кислоты, образуя соли; реагирует с алкилгалогенидами, образуя четвертичные пиридиниевые соли (кватернизация); окисляется надкислотами с образованием N-окиси пиридина.

5. Пиридин вступает в реакции электрофильного замещения (галогенирование, нитрование, сульфирование) в более жестких условиях, чем бензол. Замещение идет в β-положение.

6. Пиридин вступает в реакции нуклеофильного замещения с амидом натрия (реакция Чичибабина), с расплавленным гидроксидом калия и с литийорганическими соединениями. Эти реакции позволяют ввести в молекулу пиридина амино-, гидроксигруппу и углеводородный радикал. Нуклеофильное замещение идет в α-положение.

7. Двойственный характер N-окиси пиридина: ориентация электрофильного и нуклеофильного замещения в α- и γ-положения.
1. Аминокислоты – соединения, в молекулах которых содержатся аминогруппа и карбоксильная группа. Кроме этого в молекуле могут быть и другие функциональные группы. По взаимному расположению амино- и карбоксигрупп аминокислоты делятся на α-, β-, γ- и так далее аминокислоты.

2. Получение аминокислот: действие аммиака на α-галогенкислоты; действие водного раствора цианида калия и хлорида аммония на карбонильные соединения с последующим гидролизом образовавшегося аминонитрила (реакция Зелинского); восстановление α-нитрокислот, оксимов или гидразонов α-оксокислот (получение α-аминокислот); присоединение аммиака к α,β-непредельным кислотам (β-кислоты).

3. Аминокислоты – внутренние соли, хорошо растворимы в воде и имеют высокие температуры плавления.

4. Реакции аминокислот по карбоксильной группе: реакции с основаниями (образование солей); реакции со спиртами (образование сложных эфиров), реакции с тионилхлоридом (образование хлорангидридов).

5. Реакции по аминогруппе: образование солей с минеральными кислотами; образование оксикислот придействии азотистой кислоты; реакции с галогенангидридами и ангидридами (образование N-ацильных производных).

6. Отношение аминокислот к нагреванию: α-аминокислоты образуют лактимы (дикетопиперазины); β-аминокислоты дают непредельные кислоты; γ- и δ-аминокислоты дают лактамы.

7. Образование дипептидов и полипептидов из аминокислот.

Лекция 17

Белки. Нуклеиновые кислоты (2 часа)

План лекции (конспект лекции):

1. Высокомолекулярные природные полимеры, состоящие из остатков аминокислот – белки. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белков.

2. Нуклеиновые кислоты (рибонуклеиновые РНК и дезоксирибонуклеиновые ДНК) – это высокомолекулярные соединения, при гидролизе которых образуются моносахариды (рибозы и дезоксирибозы), азотистые основания (пуриновые и пиримидиновые) и остатки фосфорной кислоты.

3. Пуриновые основания: аденин, гуанин; пиримидиновые основания: тимин, цитозин, урацил. Понятия: нуклеотиды, нуклеозиды. Принцип комплементарности.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет»

(ДВГУ)
АкАдемия экологии, морской биологии и биотехнологии
МАТЕРИАЛЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

по дисциплине «Органическая химия»

Специальность – 020201.65 «Биология»

г. Владивосток

2011

Лабораторный практикум является важной составляющей естественнонаучной дисциплины «Органическая химия» и представлен лабораторными работами, тематика которых соответствует программе, изложенной в РПУД. Каждая лабораторная работа предваряется определением целей и задач, а также содержит информацию о методике выполнения эксперимента и оформления отчета.

Занятие 1. Введение в практикум по органической химии

Цель занятия: познакомить студентов с правилами работы в химической лаборатории, мерами предосторожности при работе с агрессивными и органическими веществами, средствами противопожарной безопасности, правилами оформления лабораторного отчета.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Элементный качественный анализ органических веществ

Цель работы: определить присутствие в неизвестном органическом веществе углерода, водорода, серы, азота и галогенов.

Краткая теория

Задачей элементного качественного анализа является определение элементов, образующих данное соединение. Для открытия всех элементов, входящих в состав органического вещества (углерода, водорода, азота, серы, галогенов), существуют хорошо разработанные качественные реакции. Кислород определяют на основе количественного анализа.

Большая часть реакций, используемых в аналитической химии, представляет собой ионные реакции, а в органических веществах связи в основном ковалентные, поэтому органические соединения не могут диссоциировать на ионы. Следовательно, первоначальной задачей качественного анализа органического вещества является разрушение его молекулы, при этом образуются минеральные соединения, которые легко определяются обычными реакциями.

Наиболее обычными способами разрушения органических веществ являются окисление (определение углерода и водорода) и сплавление с металлическим натрием (определение азота, серы и галогенов).

Экспериментальная часть