Органическая химия (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

54 № 000

О-644

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Часть II

Азотсодержащие соединения

Биоорганические соединения

Контрольные и домашние задания
и методические указания по их выполнению
для студентов II курса ФМА

НОВОСИБИРСК

2013

УДК 547(07)

О-644

Настоящая работа является практическим приложением к учебному пособию: . Курс лекций по органической химии.
Ч. 1–4. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003–2009.

Задания сборника разделены на 15 тем и состоят из двух частей.

Часть I – номенклатура органических соединений; углеводороды; галогениды углеводородов; кислородсодержащие органические соединения;

Часть II – 1) азотсодержащие соединения: нитросоединения, амины, нитрилы, амиды и имиды карбоновых кислот; 2) биоорганические соединения: аминокислоты, пептиды и белки; углеводы; липиды; гетероциклические соединения и нуклеиновые кислоты.

Составители: А.В. Скворцов, ст. преп.

Е.С. Найденко, ст. преп.

Рецензенты: А.И. Апарнев, канд. хим. наук, доц.,

Т.И. Бокова, д-р биол. наук, проф., зав. каф. химии НГАУ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Часть II

Азотсодержащие соединения

Биоорганические соединения

Методические указания

Редактор

Выпускающий редактор

Компьютерная верстка

Подписано в печать 29.12.2011. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная

Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 3,95. Печ. л. 4,25. Изд. № 000. Заказ №

Цена договорная

Отпечатано в типографии

Новосибирского государственного технического университета

630092, г. Новосибирск,

© Новосибирский государственный

технический университет, 2013

азотсодержащие соединения:

химические свойства и способы получения

Виды заданий по темам 10 и 11:

•  цепочки последовательных превращений с названиями веществ и типов реакций;

•  предложить вариант (серию реакций) превращения одного вещества в другое;

•  имея заданный набор аминокислот, построить структурные формулы нескольких олигопептидов разной первичной структуры с последующим гидролизом пептида.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ, предложенных В ТЕМАХ 10 И 11

Ознакомиться с приложениями в конце сборника!

При выполнении заданий использовать из части 1:

•  правила номенклатуры (табл. 1, 2, 3, с. 5–12);

Для наименования аминов (особенно II-ых и III-ых) широко используется Р. н.: перечисляются названия радикалов, замещающих атомы Н в молекуле NH3 (в порядке их усложнения), и добавляется название основы – а м и н (изопропиламин, метилэтиламин – см. ниже).

•  10 типов органических реакций (табл. 4, с. 16);

•  общие правила реагирования органических соединений (с. 17–26).

Кроме этого добавлены специфика свойств и способы получения азотсодержащих соединений.

1. Специфика азотсодержащих соединений

1. Для аминов понятие «первичный», «вторичный» и «третичный» связано с количеством атомов водорода в молекуле NH3, замещенных на радикалы, а не с видом атома углерода, с которым соединена аминогруппа:

2. Геминальные аминоспирты неустойчивы (самопроизвольно отщепляется аммиак):

3. Первичная аминогруппа (-NH2) в аминах и амидах карбоновых кислот заменяется на оксигруппу действием азотистой кислоты (HNO2) – реакцией дезаминирования:

Примечание: HNO2 – неустойчивое соединение; получается в момент дезаминирования по реакции NaNO2 + HClaq = HNO2 + NaCl.

4. Для бензольного кольца:

(а) NH2-группа – ориентант I рода (орто-, пара-);

5. Повышенная подвижность α-водорода в нитросоединениях, нитрилах и амидах карбоновых кислот обусловливает возможность реакций конденсации этих соединений с оксосоединениями по типу альдольно-кротоновой конденсации (см. Курс лекций, ч. 2, с. 44–45 и с. 69).

6. Различное отношение к нагреву аминокислот (АК) различного химического строения:

дикетопиперазин;

– непредельная кислота;

– лактам

(см. Курс лекций, ч. 4, с. 10–11).

7. Окислительное расщепление аминокислот для установления их химического строения идентификацией альдегида, образовавшегося при одновременном дезаминировании и декарбоксилировании
(см. Курс лекций, ч. 4, с. 13).

2. Способы получения азотсодержащих соединений
различных классов
(в том числе именные реакции)

1. Получение нитросоединений:

(а) нитрованием (по )

(б) замещением подвижного галогена на нитрогруппу:

2. Получение аминов:

(а) восстановлением нитросоединений (по – для ароматических и по А. Бешану – для алифатических):

восстановители – H2S или (NH4)2S;

(б) восстановлением цианидов (нитрилов кислот) :

(в) восстановлением амидов карбоновых кислот:

;

(длина С-цепи не изменяется)

(г) восстановлением имидов карбоновых кислот:

(д) щелочным бромированием амидов (расщепление А. Гофмана):

(углеродная цепь укорачивается на 1 атом С);

(е) алкилированием аммиака и аминов алкилгалогенидами в щелочной среде (реакция А. Гофмана):

(ж) алкилированием аммиака и аминов спиртами:

(так получают только низшие амины С2–С4).

3. Получение нитрилов карбоновых кислот:

(а) цианированием алкилгалогенидов:

(для соединений с подвижным галогеном);

(б) сплавлением с KCN солей бензолсульфокислот:

;

(в) дегидратацией амидов кислот:

;

(г) дегидратацией альдоксимов:

;

(д) гидроцианированием ацетилена или окиси этилена:

.

4. Получение амидов и имидов карбоновых кислот:

(а) дегидратацией аммонийных солей при нагреве:

;

(б) ацилированием аммиака галогенангидридами или ангидридами карбоновых кислот:

;

(в) аммонолизом сложных эфиров:

;

(г) изомеризацией алифатических оксимов в амиды (перегруппировка Э. Бекмана):

(сравнить с 3 (г) – дегидратацией альдоксима уксусным ангидридом);

(д) изомеризацией оксимов циклических кетонов в циклические амиды – лактамы (перегруппировка Э. Бекмана):

(реакция используется при получении капролактама из фенола – после предварительного восстановления фенола до циклогексанона).

5. Получение аминокислот:

(а) любых аминокислот – аминированием галогензамещенных кар­бо­новых кислот:

;

(б) a-аминокислот – циангидринным способом :

(в) b-аминокислот – присоединением аммиака к a-непредельным кислотам:

;

(г) b-аминокислот по – конденсацией альдегидов с малоновой кислотой и аммиаком:

;