http://www. *****/education/kafedry/obshhkhim/edu/bioorganika2.html

Тема: «Химическая связь. Сопряжённые системы. Электронные эффекты заместителей. Взаимное влияние атомов в органических соединениях»

Практическое занятие состоит из практической части и контроля усвоения темы.

Практическая часть.

Целью этой части является закрепление знаний, полученных в результате самоподготовки, а так же приобретение навыков применения теоретических положений для решения конкретных задач.

Учебно-целевые вопросы:

1.  Химическая связь [1,2].

1.1. Атомная орбиталь:

1.1.1. Дайте определение понятий:

- атомная орбиталь

- атомная s-орбиталь

- атомные p-орбитали

1.1.2. Приведите электронные и графические схемы элементов – органогенов (C, N, P, S, Cl).

1.2. Гибридизация.

1.2.1. Дайте определение понятий:

- гибридизация орбиталей

- гибридная орбиталь

1.2.2. Виды гибридизации. Дайте описание. Для каждого из гибридных состояний атома углерода приведите пример соединения, содержащего такой атом:

- sp3 - гибридизация

- sp2 – гибридизация

- sp - гибридизация

1.3. Ковалентные связи.

1.3.1. Дайте определение понятия ковалентная связь. Опишите виды ковалентных связей:

- σ-связь

- π-связь

1.3.2. Охарактеризуйте основные свойства ковалентной связи:

- энергия

- длина

- полярность

- поляризуемость

2.  Сопряжённые системы [1,2]. (см. также з. №1. стр.15 [4])

2.1.  Дайте определение понятия делокализованная связь.

2.2.  Системы с открытой цепью сопряжения.

2.2.1. π-π –сопряжение. Покажите на примере молекулы бутадиена -1,3.

2.2.2. p-π –сопряжение. Назовите гетероатомы, которые могут образовывать p-π –сопряжённую систему. Покажите данный вид сопряжения на примере винилэтилового эфира.

2.2.3. Назовите условия возникновения сопряжения в открытых системах. Дайте определение понятия сопряжение (мезомерия).

2.3. Системы с замкнутой цепью сопряжения (ароматические системы).

2.3.1. Назовите отличия данных систем от систем с открытой цепью.

2.3.2. Приведите критерии ароматичности системы. (см. з. №2. стр.18 [4])

- Обоснуйте принадлежность бензола, пиридина и пиррола к ароматическим системам.

- Приведите электронное строение пиридинового и пиррольного атома азота.

- Объясните почему пиридин относится к π-недостаточным, а пиррол к π-избыточным ароматическим системам.

2.4. Охарактеризуйте термодинамическую устойчивость сопряжённых систем. Дайте определение понятия энергия сопряжения. (см. з. №1. стр.15 [4])

3.  Электронные эффекты заместителей [1,2]. (см. также з. №3. и №4 стр.22 [4])

3.1.  Индуктивный эффект (I-эффект). (см. табл. 3. стр.23 [4])

3.1.1. Дайте определение понятия индуктивный эффект.

3.1.2. Объясните затухание I-эффекта через 3-4 связи в цепи.

3.1.3. Укажите направление индуктивного эффекта заместителя:

- заместители, проявляющие положительный I-эффект. Примеры.

- заместители, проявляющие отрицательный I-эффект. Примеры.

3.2.  Мезомерный эффект (М-эффект).

3.2.1. Дайте определение понятия мезомерный эффект.

3.2.2. Положительный мезомерный эффект (+М). (см. табл. 2.4. стр.47 [1], табл. 2.4. стр.50 [2], табл. 4. стр.23 [4])

- Дайте определение.

- Назовите заместители, повышающие электронную плотность в сопряжённой системе (электронодонорные заместители).

3.2.2. Отрицательный мезомерный эффект (-М). (см. табл. 2.4. стр.47 [1], табл. 2.4. стр.50 [2], табл. 4. стр.23 [4])

- Дайте определение.

- Назовите заместители, понижающие электронную плотность в сопряжённой системе (электроноакцепторные заместители).

3.3. Результирующее действие индуктивного и мезомерного эффектов. Значение электронных эффектов для прогнозирования свойств веществ.

Литература к занятию:

1. , Бауков химия. - М.: Дрофа, 2004 г.

2. , Бауков химия. - М.: Медицина, 1991 г.

3. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии / под ред. . - М.: Дрофа, 2009 г.

4. Методические указания для студентов к лабораторно-практическим занятиям по биоорганической химии / под ред. . - Челябинск., 1983 г.

Контроль усвоения темы

1. Какие электронные эффекты проявляют функциональные группы в молекуле

2-аминоэтанола?

2. Выделите в молекуле амида акриловой кислоты (акриламида) сопряжённые фрагменты и укажите виды сопряжения.

3. Обозначьте графически смещение электронной плотности в сопряжённой системе бутилвинилового эфира.

4. Сорбиновая кислота (гексадиен-2,4-овая кислота), выделенная впервые из сока рябины, является антисептическим веществом. Сравните распределение электронной плотности в диеновом фрагменте сорбиновой кислоты с распределением электронной плотности в бутадиене-1,3.

5. Имидазол в виде производных широко распространён в животном и растительном мире (витамин В12 и др.). Объясните, почему даже сильные окислители (азотная или хромовая кислоты, щелочной раствор перманганата калия) с трудом окисляют кольцо имидазола. Приведите электронное строение пиррольного и пиридинового атомов азота в имидазоле.

6. Расположить в порядке уменьшения электронной плотности в бензольном кольце следующие соединения: бензойная кислота, фенол, толуол, анилин, нитробензол.

7. Так же см. задачи 1., 3., 5. и 7. стр. 14 методического пособия [4]