МОДУЛЬ 4 «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

Занятие №14

Тема: Сопряженные и ароматические соединения.

Взаимное влияние атомов в органических соединениях

Мотивация цели:

Соединения углерода, лежащие в основе живой материи, очень многочисленны и разнообразны. Электронное строение химических связей и взаимное влияние атомов в органических соединениях—теоретический стержень курса органической химии. Необходимо изучение на современном научном уровне взаимосвязи строения и реакционной способности органических соединений. Такие понятия, как сопряжение, ароматичность, электронные эффекты должны стать ориентировочной основой действия, как при изуче­нии медико-биологических дисциплин, так и в профессиональной деятельности специалиста.

Цель самоподготовки:

Усвоить понятие сопряженные системы, их классификация, критерии ароматичности, электронные эффекты заместителей в органических соединениях

Исходный уровень знаний:

Для усвоения материала данной темы необходимо знать: основные положения теории строения органических соединений А.М. Бутлерова, структурную изомерию, sp³-, sp²-, sp-гибридизацию атомов углерода, тетраэдрическое строение молекулы метана, основные правила систематической номенклатуры, электроотрицательность элементов.

План изучения темы:

1. Понятие сопряжение.

2. Сопряженные системы с открытой цепью  сопряжения.

3. Замкнутые сопряженные системы.

4. Понятие ароматичность

5. Критерии ароматичности

6. Электронные эффекты заместителей в алифатических и аро­матических соединениях.

1) Электронодонорные заместители

2) Электроноакцепторные заместители

7. Индуктивный электронный эффект. Определение. Возможные направ­ления действия и обозначение индуктивного эффекта. Примеры

8. Мезомерный электронный эффект. Основное условие, необходимое для его проявления. Определение. Возможные направ­ления действия и обозначение мезомерного эффекта. Примеры

Литература для самоподготовки:

1. Конспект лекций.

2. Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. - М.: Медицина, 1991, глава 2, с. 29-50

3. Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. - М.: Дрофа, 2005, глава 2, с. 24-46

4. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии. Под ред. Тюкавкиной Н.А. - М.: Медицина, 1999, Тема 5, с.66

5. Пузаков С.А. Химия.- М.: Медицина, 1995. – 624с., глава 6, с.90-115

Решить задачи к занятию №14:

1. Дайте определение понятия «сопряжение». Назовите вид сопряжения в молекулах анилина; фенола; бутадиена-1,3; изопрена. Напишите формулы соединений.

2. Дайте определение понятия «ароматичность». Покажите соответствие критериям ароматичности следующих соединений: нафталина, пиррола, тиофена, фурана, пиридина. Напишите их строение. Приведите электронное строение пиррольного и пиридинового атомов азота.

3. Дайте определение «индуктивный эффект». Изобразите графически действие индуктивного эффекта заместителей в молекулах хлороформа CH₃Cl, n-метилфенола (n-крезол).

4. Что такое положительный и отрицательный мезомерный эффект? Покажите действие этого эффекта в молекулах акриловой (пропеновой) кислоты, фенола, n-гидроксибензойной и сульфаниловой кислот.

5. Сравните основность атомов азота. Ответ поясните.

6. Сравните кислотность дезинфицирующих средств – фенола и пара-крезола. Ответ поясните

Занятие №15 Тема: Классификация органических реакций

Мотивация цели:

Изуче­ние механизма органических превращений необходимо для понимания взаимосвязи структурной организации и биологиче­ской функции соединений в живом организме, а также для понимания терапевтического эффекта ряда лекарств.

Цель самоподготовки

Сформировать знания реакций гомолитического и гетеролитического типа как основу для понимания процессов, протекающих в организме, понятие о механизме химической реакции, факторах, определяющих направление реакции

Исходный уровень знаний:

Понятия кислотный, основный центр, радикал, нуклеофил, электрофил, электронные эффекты заместителей, электроотрицательность, поляризуемость, избирательность, устойчивость промежуточных соединений

План изучения темы:

1. Понятие реакционная способность соединения, субстрат, реагент, реакционный центр

2. Классифиция органических реакций по способу разрыва и образования связей

1) радикальные

2) ионные

3) согласованные

3. Классифиция органических реакций по направлению (или в соответствии с конечным результатом)

1) замещения (S) - (S_N, S_Е, S_R)

2) присоединения (A) - (А_Е, А_N)

3) отщепления (элиминирования) (E)

4) перегруппировки

4. Классифиция органических реакций по молекулярности

1) Диссоциативные (мономолекулярные)

2) Ассоциативные (бимолекулярные)

5. Классификация реагентов

1. радикальные,

2. электрофильные,

3. нуклеофильные

6. Избирательность химических превращений

7. Факторы, определяющие реакционную способность соединений

Литература для самоподготовки:

1. Конспект лекций.

2. Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. - М.: Медицина, 1991, глава 4, с. 88-117

3. Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. - М.: Дрофа, 2005, глава глава 4, с. 85-95

4. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии. Под ред. Тюкавкиной Н.А. - М.: Медицина, 1999, Тема 7-12

5. Пузаков с.А. Химия.- м.: Медицина, 1995. – 624с., глава 6, с.90-115

Решить задачи к занятию №15:

1. Напишите реакцию бромирования 2-метилпропана. Покажите на примере региоселективность реакции радикального замещения

2. Сравните реакционную способность пропена, 2-метилпропена, этилена и хлорэтена (винилхлорида) в реакциях электрофильного присоединения. Расположите перечисленные соединения в ряд по уменьшению реакционной способности.

3. Дайте обоснование правилу Марковникова на примере реакций гидратации пропена и 2-метилпропена (с учетом статического и динамического факторов). Рассмотрите влияние электронных эффектов алкильных групп на стабильность первичного, вторичного и третичного карбкатионов, расположите их в ряд по уменьшению стабильности.

4. Объясните, чем обусловлена склонность ароматических соединений вступать в реакции электрофильного замещения, а не присоединения. Напишите реакцию электрофильного замещения S_E – хлорирование фенола. Покажите ориентирующее влияние ОН-группы на реакционную способность фенола. Какого из продуктов реакции образуется больше, ответ поясните.

5. Проведите реакцию дегидратации пропанола-2. Сформулируйте правило Зайцева

6. Реакция этерификации – образование сложных эфиров при взаимодействии кислот со спиртами. Метилсалицилат относится к группе ненаркотических анальгетиков. Получите это соединение, используя реакцию этерификации