Химия. Органическая, физическая и коллоидная химия (стр. 3 )

По-разному ведут себя первичные, вторичные и третичные спирты в реакциях окисления, и на это надо обратить внимание при рассмотрении примеров реакций. Разные продукты при окислении дает глицерин, поскольку в его молекуле име­ются первичные и вторичные спиртовые группы.

При изучении фенолов следует обратить внимание на строение молекулы фенола, классификацию, изомерию. Необходимо знать представителей двух - и трехатомных фенолов, уметь отличать фенолы от ароматических спиртов. Следует уяснить, что отличие химических свойств фенолов от ароматических спиртов обусловлено электроотрицательным характером фенильного (С6Н5–) радикала, который придает фенолу кис­лые свойства. В связи с этим фенолы в отличие от спиртов  взаимодействуют со щелочами, образуя феноляты. Другой особенностью фенолов является то, что под влиянием гидроксильной группы атомы водорода в бензольном ядре в орто - и параположениях приобретают большую подвижность и бо­лее высокую способность к реакциям замещения (нитрование, бромирование). Производные фенола (простые и слож­ные эфиры, нитрофенолы, гербициды) имеют большое прак­тическое значение.

При рассмотрении простых эфиров необходимо изучить способы их образования из спиртов, галогенпроизводных. Ознакомиться с номенклатурой и изомерией простых эфиров. Уяснить, что простые эфиры являются довольно устойчивыми в химическом отношении соединениями. В отличие от сложных эфиров они не омыляются, с кислотами дают соли оксония. Наиболь­шее значение имеют диэтиловый эфир, анизол (простой эфир фенола), диоксан.

Альдегидами называются производные углеводородов, в молекуле которых атом водорода замещен альдегидной группой (–СОН).

Общая формула: 

  O

  R—— С

  Н.

Кетонами называются соединения, в молекуле которых карбонильная группа –СО– связана с двумя углеводородны­ми радикалами. Общая формула:

  R –– С –– R'.

  ||

  О

Таким образом, благодаря наличию в молекуле этих классов соединений общей группы >С=0 они способны про­являть общие химические свойства. Необходимо знать, что электронное строение двойной связи карбонильной группы характеризуется наличием одной σ-связи и одной π-связи. Эта двойная связь сильно поляризована благодаря большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с уг­леродным атомом, т. е. альдегиды и кетоны – полярные ве­щества с избыточной электронной плотностью на атоме кис­лорода. Этим и определяются химические реакции альдеги­дов и кетонов.

Наиболее характерны для альдегидов и кетонов реакции присоединения, замещения, конденсации.

1.1.3.  Карбоновые кислоты

Карбоновые  кислоты – это  класс органических соединений, содержащих карбоксильную группу (–СООН).

Общая формула:  O

  R—— С 

  ОН.

При  рассмотрении  этого  класса соединений необходимо обратить внимание на классификацию, номенклатуру, изомерию карбоновых кислот. Свойства карбоновых кислот, несмотря на наличие в карбоксильной группе карбонила >С=О и гидроксила –ОН, отличаются от свойств спиртов, альдегидов и кетонов благодаря взаимному влиянию этих функциональных групп друг на друга. Изучая свойства важнейших предста­вителей карбоновых кислот (муравьиной, уксусной, пальми­тиновой, стеариновой, бензойной), следует обратить внимание на особенности муравьиной кислоты.

К функциональным производным карбоновых кислот от­носятся соли, галогенангидриды, ангидриды, нитрилы, слож­ные эфиры.

Необходимо изучить основные методы получения этих соединений, их химические особенности и роль в народном хозяйстве. Осо­бое внимание следует уделить изучению амидов, продуктов замеще­ния гидроксильной группы в карбоксиле кислоты на амино­группу.

При изучении амидов следует уяснить классификацию, способы получения и химические свойства этих соединений. Особое внимание необходимо обратить на строение амидной группы атомов. Так как электронная пара азота участвует в сопряжении, то амиды проявляют очень слабые основные свойства. Под действием воды в кислых или щелочных сре­дах амиды гидролизуются с образованием кислот и аммиа­ка или аминов. Из амидов особое внимание следует обратить на мочеви­ну (карбамид). Нужно знать строение, способы по­лучения мочевины и химические свойства, а также примене­ние мочевины и ее производных в сельском хозяйстве.

При изучении дикарбоновых кислот (предельных, арома­тических) следует иметь в виду, что они, благодаря наличию двух карбоксильных групп, вступают в те же реакции, что и монокарбоновые кислоты. Однако в результате взаимного влияния двух карбоксильных групп дикарбоновые кислоты являются более сильными. Дикарбоновые кислоты в зависи­мости от числа вступивших в реакцию карбоксильных групп могут образовывать два вида производных: кислые и сред­ние соли, полные и неполные амиды, эфиры и т. д. Необходимо обратить внимание на особые свойства метиленовой группы малоново­го эфира и ангидриды дикарбоновых кислот. Изучить реакции получения синтетических волокон (лавсана, найлона) на основе дикарбоновых кислот.

Непредельные кислоты – это органические кислоты, со­держащие в радикале одну или несколько кратных связей. Необходимо познакомиться со свойствами одноосновных не­предельных карбоновых кислот (олеиновой, акриловой, метакриловой, линолевой, линоленовой) и двухосновных непре­дельных кислот (фумаровой, малеиновой), а также представи­телями ароматических кислот (коричными). По карбоксиль­ной группе эти кислоты проявляют те же свойства, что и предельные кислоты: диссоциируют, образуют соли, амиды, галогенангидриды, ангидриды, эфиры. Однако необходимо об­ратить внимание на то, что у непредельных карбоновых кис­лот кислотные свойства выражены сильнее, чем у соответст­вующих предельных кислот. Это объясняется влиянием не­предельного радикала на карбоксильную группу. Благодаря наличию двойной связи непредельные карбоновые кислоты могут участвовать в реакциях гидрирования, присоединения галогенов, галогенводородов, воды, в реакциях полимериза­ции. Необходимо обратить внимание на зависимость химических свойств двухосновных карбоновых кислот от пространственного стро­ения (на примере малеиновой и фумаровой кислот).

Окси-, альдегидо - и кетокислоты относятся к соединени­ям со смешанными функциональными группами. в молекулах оксикислот име­ется гидроксильная группа, характерная для спиртов.

Общая формула:  (СООН)n

  R 

  (ОН)m, 

где  n – число карбоксильных групп;

  m – число гидроксильных групп.

Необходимо обратить внимание на изомерию и номенклатуру оксикислот, способы образования при биохимическом гидроксилировании, окислении гликолей, восстановлении кетокислот.

Для оксикислот характерны два типа изомеров: струк­турные (α-,β-, γ- и другие, в зависимости от взаимного распо­ложения двух функциональных групп) и пространственные, так как они содержат асим-метрический атом углерода.

Являясь одновременно кислотами и спиртами, оксикислоты дают все реакции и по карбоксильной,  и по гидроксильной группам. Благодаря взаимному влиянию карбоксильной и гид­роксильной групп друг на друга отмечаются специфические особенности α-, β- и γ-окси-кислот: дегидратация α-оксикислот приводит  к  образованию  лактидов,  β-оксикислот – не­предельных  кислот, γ-оксикислот – лактонов.

Нужно знать формулы важнейших оксикислот: гликолевой, молочной, яблочной, винных, лимонной. Важное значе­ние имеют фенолкарбоновые кислоты, существующие в ви­де изомеров положения гидроксильной группы (орто-, мета-, пара-). Среди них салициловая, галловая, сиреневая.

Альдегидо - и кетокислотами называют соединения, моле­кулы которых содержат карбоксильную и альдегидную или соответственно кетонную группы. Представителями альдегидо - и кетокислот (оксокислот) являются глиоксиловая, пировиноградная, ацетоуксусная, левулиновая (СН3СО(СН2)2СООН) кислоты. Ввиду боль­шой биологической значимости необходимо знать строение и свойства оксокислот, обусловленные наличием двух функцио­нальных групп.

1.1.4. Липиды

При изучении этого раздела органической химии следу­ет обратить внимание на такие соединения, как: жиры – сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и различ­ных органических кислот (пальмитиновой, стеариновой, оле­иновой, линоленовой и линолевой), мыла и детергенты, воски, фосфатиды.

Изучая жиры, особое внимание следует уделить реакциям обра­зования нейтральных жиров, омыления, гидрогенизации, а также вопросам окислительной порчи жиров, их полимери­зации. Необходимо знать о значении жиров, их технической переработке и использовании.

Среди представителей сложных липидов особое внима­ние следует обратить на фосфолипиды: лецитины, кефалины.

1.1.5. Углеводы

Углеводы или сахара – это самая распространенная группа при­родных органических соединений, составляющих 80% сухого веса растений и 2%  животных организмов. Они образуются в растениях из углекислого газа и воды в процессе реакций фотосинтеза, осуществляемых за счет солнечной энергии с участием зеленого пигмента растений – хлорофилла. Углеводы подразделяются на две большие груп­пы: моносахариды; ди - и полисахариды.

Моносахариды – полифункциональные со­единения, которые являются оксиальдегидами (альдозы) или оксикетонами (кетозы). По числу атомов углерода в молекуле их делят на триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и т. д.

  Наиболее распространены гексозы:

  *  *  *  *  О  *  *  *

  CH2–CH–CH–CH–CH–C  ;  CH2–CH–CH–CH–C–CH2OH.

  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | |