Медицинская биохимия (стр. 11 )

алканов: галогеналканы, спирты, простые эфиры, амины.  номенклатура, кислотно-основные свойства

Вопросы для подготовки к занятию

Номенклатура галогеналканов, спиртов, простых эфиров, аминов. Строение и физические свойства функциональных производных алканов. Водородные связи. Кислотно-осн?вные свойства спиртов, простых эфиров, аминов. Кислотность и осн?вность органических соединений. Теории кислот и оснований Брёнстеда-Лоури и Льюиса. Принцип жёстких и мягких кислот и оснований Р. Пирсона. Реакции окисления спиртов, аминов. Радикальный механизм образования пероксидов из простых эфиров. Реакции нитрозирования первичных и вторичных аминов.

Содержание занятия

1. Обсуждение вопросов по теме занятия.

2. Контроль усвоения темы.

Типовые обучающие вопросы и эталоны ответов на них

Вопрос 1. Назовите по заместительной номенклатуре ИЮПАК:

Ответ. Первое из перечисленных соединений представляет производное углеводорода, в молекуле которого, кроме атомов галогенов, никаких других гетерофункциональных групп нет.

Атомы галогенов называют по заместительной номенклатуре как заместители в родоначальной структуре при помощи приставок (бромо-, хлоро-). Нумерация атомов углерода родоначальной структуры осуществляется таким образом, чтобы сумма номеров всех заместителей была наименьшей. В названии соединения все приставки перечисляются в алфавитном порядке. Таким образом, название этого соединения по заместительной номенклатуре:
3-бромо-2,2-дихлоро-4-метилпентан.

Второе соединение можно охарактеризовать и как двухатомный спирт, и как простой эфир, так как в молекуле кроме двух гидроксильных групп имеется атом кислорода, связанный с двумя углеводородными радикалами:

В качестве родоначальной структуры выбираем углеродную цепь из четырёх атомов углерода, так как она содержит две старшие функциональные группы (-ОН). Нумерацию в этой цепи необходимо осуществить так, чтобы гидроксильные группы получили наименьшие номера, но при любой нумерации они оказываются у второго и третьего углеродных атомов. Поэтому нумерацию углеродной цепи будет определять заместитель (-ОСН3).

При составлении названия гидроксильные группы, как старшие, называют суффиксом - ол. Эфирная группа присутствует в названии в качестве приставки метокси-. Таким образом, название этого соединения по заместительной номенклатуре: 2-метоксибутандиол-2,3.

Третье из указанных в задании соединений представляет собой диамин, причём обе аминогруппы первичные, поэтому в названии по заместительной номенклатуре они должны присутствовать в качестве суффикса «амин» (если нет других старших групп). Выбор родоначальной структуры и нумерацию углеродной цепи определяют тоже эти аминогруппы:

Таким образом, полное название этого соединения по заместительной номенклатуре: 3-метилбутандиамин-1,2.

Вопрос 2. Назовите по радикало-функциональной номенклатуре ИЮПАК:

Ответ. Для названия первого из перечисленных соединений

по радикало-функциональной номенклатуре необходимо выделить в нём атом галогена и связанный с ним углеводородный радикал:

Название соединения строится из названия этого углеводородного радикала («втор-изоамил») и названия галогена в анионной форме («хлорид»). Полное название соединения: втор-изоамилхлорид.

Второе из перечисленных соединений

представляет собой одноатомный спирт, название которого по радикало-функциональной номенклатуре должно быть построено из прилагательного, образованного от названия радикала, и слова «спирт».

Полное название соединения: втор-амиловый спирт.

Третье из перечисленных соединений

— это двухатомный спирт. Для составления названия такого соединения необходимо назвать соответствующий двухвалентный радикал

и добавить слово «гликоль», которое означает наличие двух гидроксильных групп, присоединённых к данному бирадикалу, и характеризует отношение таких соединений к классу двухатомных спиртов. Полное название соединения: пропиленгликоль.

Соединение, изображённое следующей структурной формулой

относится к аминам, и для того, чтобы составить его название, необходимо назвать углеводородный радикал у атома азота и добавить слово «амин».

Тогда полное название соединения: неопентиламин.

Соединение, имеющее формулу

является простым эфиром. Его название по радикало-функциональ-ной номенклатуре должно быть построено из прилагательных, образованных от названий углеводородных радикалов, и слова «эфир».

Полное название соединения метилизоамиловый эфир.

Вопрос 3. Назовите по рациональной номенклатуре:

Ответ. В ряду спиртов по рациональной номенклатуре любое соединение рассматривается как производное «карбинола» (метанола) и называется как замещённый карбинол. Для этого в структуре выбирается «карбинольный» атом углерода аналогично «метановому» в алканах. Для составления названия перечисляются радикалы, связанные с «карбинольным» углеродом, и добавляется слово «карбинол». Количество одинаковых заместителей обозначают с помощью греческих числительных «ди», «три», «тетра».

диметилэтилкарбинол

Вопрос 4. Сравните кислотные свойства следующих спиртов: этанол, пропанол-1, пропандиол-1,3.

Ответ. В ряду одноатомных спиртов (этанол, пропанол) кислотные свойства уменьшаются с удлинением углеродной цепи. Это связано с возрастанием в этом ряду электронодонорного эффекта алкильной группы у кислорода, который уменьшает полярность связи О–Н.

Это можно объяснить также бoльшим возрастанием частичного отрицательного заряда на атоме кислорода, что понижает его электроотрицательность, и полярность связи О–Н  уменьшается. А чем менее полярна связь, тем менее она способна к гетеролитическому разрыву, т. е. к ионизации. Значит, протон отрывается труднее, кислотные свойства пропанола-1 ниже, чем этанола.

При сравнении кислотных свойств одноатомных и двухатомных спиртов необходимо учитывать электроноакцепторное влияние одной гидроксильной группы на другую, которое приводит к взаимному усилению их кислотных свойств.

Поэтому среди перечисленных спиртов наиболее сильно кислотные свойства выражены у пропандиола-1,3, а наименее — у пропанола-1.

Вопрос 5. Сравните оснoвные свойства следующих аминов: этиламин, пропиламин, диметиламин.

Ответ. С удлинением углеродной цепи в ряду первичных алифатических аминов (этиламин, пропиламин) возрастает электронодонорный эффект алкильной группы (см. предыдущий вопрос).

В связи с этим увеличивается частичный отрицательный заряд на атоме азота. Это приводит к более лёгкому взаимодействию атома азота за счёт своей неподелённой электронной пары с протоном. Значит, оснoвные свойства пропиламина сильнее выражены, чем у этиламина.

Диметиламин — это вторичный амин, и атом азота в нём испытывает действие электронодонорных эффектов двух алкильных групп. В связи с этим электронная плотность (а значит, и частичный отрицательный заряд) на атоме азота возрастает ещё в бoльшей степени, чем в пропиламине.

Поэтому наиболее оснoвным амином среди перечисленных будет диметиламин, а наименее оснoвным — этиламин.

Контрольные вопросы и задачи

1. Назовите:

2. Сравните кислотные свойства следующих спиртов: метанол; пропанол-2; бутанол-2; неопентиловый спирт; 2,2,3,4,4-пентаметил-пентанол-3; бутандиол-2,3; бутандиол-1,4; глицерин.