Нобелевские премии по органической химии

1902	Герман Эмиль Фишер	"За эксперименты по синтезу веществ с сахаридными и пуриновыми группами".
1905	Адольф фон Байер	"За заслуги в развитии органической химии и химической. промышленности благодаря работам по органическим красителям и гидроароматическим соединениям".
1910	Отто Валлах	"В знак признаний его достижений в органической химии и химической. промышленности, а также за то, что он первым осуществил работу в области алициклических соединений".
1912	Виктор Гриньяр	"За открытие реактива Гриньяра, способствовавшего развитию органической химии".
	Поль Сабатье	"За метод гидрогенизации и органических соединений в присутствии мелкодисперсных металлов.
1915	Рихард Мартин Вильштеттер	"За исследования красящих веществ растительного мира, особенно хлорофилла".
1923	Фриц Прегль	"За изобретение метода микроанализа органических веществ".
1927	Генрих  Виланд	"За исследования желчных кислот и строения многих сходных веществ".
1928	Адольф Виндаус	"За работы по изучению строения стеринов и их связи с витаминной группой".
1930	Ханс Фишер	"За исследования по конструированию гемина и хлорофилла.".
1937	Уолтер Хоуорс	"За исследования углеводов и витамина С".
	Пауль Каррер	"За исследование каротиноидов и флавинов, за изучение витаминов А и В2".
1938	Рихард Кун	"В знак признания проделанной им работы по каротиноидам и витаминам".
1939	Адольф Бутенандт	"За работы по половым гормонам".
	Леопольд Ружичка	"За работы по полиметиленам и высшим терпенам".
1947	Роберт Робинсон	"За исследования растительных продуктов большой биологической важности, особенно алкалоидов".
1950	Отто Дильс Курт Альдер	"За открытие и развитие диенового синтеза".
1953	Герман Штаудингер	"За исследования в области химии высокомолекулярных веществ".
1963	Карл Циглер Джулио Натта	"За открытие изотактического полипропилена".
1965	Роберт Вудворд	"За выдающийся вклад в искусство органического синтеза".
1969	Дерек Бартон Одд Хассель	"За вклад в развитие конформационной концепции и её применение в химии".
1973	Эрнст Отто Фишер Джефри Уилкинсон	"За новаторскую, проделанную независимо друг от друга, работу в области химии металлоорганических, так называемых сэндвичевых, соединений".
1975	Джон Корнфорт	"За исследование стереохимии реакций ферментативного катализа".
	Владимир Прелог	"За исследования в области стереохимии органических молекул и реакций".
1979	Герберт Браун Георг Виттиг	"За разработку новых методов органического синтеза сложных бор- и фосфорсодержащих соединений".
1984	Роберт Меррифилд	"За предложенную методологию химического синтеза на твердых матрицах".
1987	Доналд Крам, Жан Мари Лен, Чарлз Педерсен	"За разработку и применение молекул со структурно-специфическими взаимодействиями высокой избирательности" (Супрамолекулярная химия).
1990	Элайс Кори	"За развитие теории и методологии органического синтеза".
1994	Джордж Ола	"За вклад в химию углерода".
1996	Роберт Керл, Харолд Крото Ричард Смелли	"За открытие фуллеренов".
2001	Уильям Ноулз, Риоджи Нойори Барри Шарплесс	"За исследования, используемые в фармацевтической промышленности – создание хиральных катализаторов окислительно-восстановительных реакций".
2005	Роберт Граббс, Ричард Шрок, Ив Шовен	"За вклад в развитие метода метатезиса в органическом синтезе".

Нобелевские премии по химии, условно разделенные по областям химии:

• Органическая химия –  28;

• Физическая химия (включая кинетику химических реакций, строение вещества, природу химической связи –25;

• Биологическая химия – 23;

• Неорганическая химия, включая радиохимию, – 14;

• Методы анализа – 6;

• Химическая технология – 2. Именно химическая технология позволяет довести научные разработки до практического результата.

УГЛЕВОДЫ

1. Какие перспективные формулы Хеуорса можно построить для дисахаридов, если известно, что: а) атом С1 -глюкозы связан с атомом С4 фруктозы; б) атом С2 β-фруктозы - с атомом С4 глюкозы; в) атом С2 β-фруктозы с атомом С1 β-глюкозы? Какие из полученных соединений являются восстанавливающими, какие - невосстанавливающими?

2. Напишите уравнения реакций: а) образования озазона мальтозы; б) окисления мальтозы бромной водой; в) взаимодействия мальтозы с гидроксидом меди (II) в щелочной среде. Какие свойства проявляет мальтоза в этих реакциях?

3. Назовите наиболее распространенные в природе высшие полисахариды. Что общего в их химических свойствах? Дайте объяснения, подтвердив их уравнениями соответствующих реакций.

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия D-(+)-галактозы с: а) гидроксиламином; б) фенилгидразином; в) бромной водой; г) азотной кислотой; д) уксусным ангидридом; е) хлорбензоатом; ж) метанолом в присутствии хлороводорода. Во всех ли случаях пойдут реакции?

5. Поясните кольчато-цепную таутомерию моносахаридов на примере D-рибозы. Напишите перспективные (поХеуорсу) формулы β,D-рибофуранозы и β,D-дезоксирибофуранозы.

6. Для каких дисахаридов (трегалозы или целлобиозы) характерно явление мутаротации в водных растворах? Напишите схему мутаротации для одного из них.

7. Поясните кето-енольную таутомерию моносахаридов на примере D-маннозы.

8. На примере тетроз объясните, почему среди моносахаридов, имеющих по нескольку асимметрических атомов углерода, нет изомеров, недеятельных вследствие внутримолекулярной компенсации.

9. На мальтозу подействовали аммиачным раствором гидроксида серебра. Полученный продукт подвергли гидролизу. Напишите уравнения реакций. Пойдут ли такие реакции с сахарозой? Ответ поясните.

10. Составьте схему образования тетрозы, исходя из D-(+)-глицеринового альдегида, с помощью циангидринового синтеза. Сколько тетроз при этом получится? К какому ряду они будут относиться?

11. -Галактопираноза была превращена в ,D-метилгалактозид, затем в тетраметил- ,D-метилгалактозид, из которого после кислотного гидролиза была получена 2,3,4,6-тетраметил-D-галактоза. Последнюю окислили перманганатом калия, при этом образовалась триметоксиглутаровая кислота. Напишите уравнения указанных реакций.

12. Какие виды изомерии наблюдаются у моносахаридов? Приведите формулы всех оптических изомеров альдопентоз. Отметьте формулы оптических антиподов и диастереомеров.

13. Какие из искусственных волокон на основе целлюлозы представляют собой регенерированную целлюлозу, а какие - ее производные?

14. Какие вещества называют гликозидами? Напишите формулы (по Хеуорсу) β,D-метилглюкозида, ,D-этилгалактозида. Приведите примеры наличия гликозидных связей в природных соединениях.

15. Моносахариды в кристаллическом виде имеют циклическое строение. Определение размера цикла осуществляется рядом последовательных реакций. Например, для арабинозы были проведены реакции: метанолом (в присутствии сухого хлороводорода), диметилсульфатом с последующим гидролизом, окислили бромной водой, окислителем. Определите строение исходного вещества. Напишите уравнения всех проведенных реакций.

16. Что такое мутаротация? Объясните это явление на примерах D-галактозы и D-фруктозы. В виде каких циклических форм существует фруктоза в свободном и в связанном состоянии? Напишите формулы этих веществ.

17. Если метил-β,D-ксилозид подвергнуть реакциям метилирования, гидролиза и окисления азотной кислотой, то образуется триметоксиглутаровая кислота. Определите размер цикла молекулы исходного соединения. Напишите уравнения приведенных реакций.

18. Приведите строение фрагмента целлюлозы (по Хеуорсу) и схему реакции ее ацетилирования. Чем отличаются моно-, ди- и триацетаты целлюлозы? Какое применение имеют указанные продукты в промышленности?

19. Напишите уравнения реакций, с помощью которых D-(+)-глюкозу можно превратить в: а) метил- β,D-глюкозид; б) метил-β-2,3,4,6-тетра-О-метил-D-глюкозид; в.) 2,3,4,6-тетра-О-метил-D-глюкозу; г) D-маннозу; д) D-арабинозу.

20. Составьте проекционные формулы D-альдогексоз. Найдите среди них формулы глюкозы, манозы, галактозы. Укажите соединения, являющиеся эпимерами. Напишите формулы L-глюкозы, L-манозы, L-галактозы.

21. Продукт гидролиза крахмала восстанавливает серебро из аммиачного раствора окиси серебра, а с уксусной кислотой образует сложный эфир. Какое вещество образовалось в результате гидролиза крахмала.

22. Какое из веществ содержит больший процент углерода: глюкоза или сахароза?

23. Как осуществить превращения: крахмалглюкозаспиртэтилен этан?

24. Напишите структуррые формулы двух гексоз, из кторых первая при последовательной обработке циановодородом, водой и иодоводородом дает энантовую кислоту, а вторая при анологичной обработке – метилбутилуксусную.

25. Обыкновенная фруктоза вращает плоскость поляризации влево. Почему она называется D-фруктозой?

26. Как можно укоротить цепь атомов углерода в моносахариде? Напишите схему превращения альдогексозы в альдопентозу.

27. Как можно удлинить цепь атомов углерода в моносахариде? Напишите схему превращения альдотетрозы в альдопентозу.

28. Сколько стереоизомерных альдопентоз можно получить методом удлинения цепи исходя из D-эритрозы (для не циклической формы)? Напишите проекционные формулы образующихся альдопентоз.

29. Тростниковый сахар последовательно обработали при нагревании водным раствором серной кислоты, а затем избытком фенилгидразина. Напишите уравнения реакций, которые при этом протекали.

30. Чем отличатся строение крахмала от строения клетчатки?

31. Напишите схему реакций получения нитроклетчатки. К какому классу соединений она относится и каково ее промышленное значение?

32. Объясните явление мутаротации на примере D-фруктозы. В виде каких циклических форм существует фруктоза в свободном состоянии и в связанном? Напишите эти формулы (по Хеуорсу).

33. Напишите уравнения реакций протекающих при действии на глюкозу следующих соединений: а) безводного метилового спирта в присутствии хлористого водорода; б) диметилсульфата в щелочной среде; в) уксусного ангидрида; г) гидроксиламина; д) циановодорода; е) водорода (в присутствии катализаторов).

34. А.А.Колли впервые показал, что глюкоза имеет пять гидроксильных групп. Это можно доказать действием на нее хлористым ацетилом с последующим гидролизом образовавшегося продукта и титрованием выделившейся уксусной кислоты. Напишите уравнения этих реакций.

35. Напишите уравнения реакций окисления тетроз до винных кислот. Укажите сколько разных винных кислот при этом получится.

36. При помощи каких реагентов можно осуществить следующие превращения: глюкозатетраметилглюкозидтетраметилгюкозаоксим тетраметилглюкозы?

37. При действии иодистого метила и оксида серебра на метилглюкозид получается простой эфир пентаметилглюкозы. При действии на этот эфир слабой кислоты отщепляется только одна из пяти метильных групп и получается тетраметилглюкоза. Это свидетельствует об особом характере одной из гидроксильных групп молекулы глюкозы. При окислении образовавшейся тетраметилгюкозы получается ксилоксиметоксиглута-ровая кислота. Это доказывает, что внутренний мостик был образован за счет первого и пятого атомов углерода. Напишите уравнения реакции.

38. Какие моносахариды получаются при гидролизе мальтозы, лактозы и сахарозы? Напишите формулы этих сахаридов и уравнения реакций их гидролиза.

39. Напишите уравнения реакций: а) образования озазона мальтозы; б) осторожного окисления мальтозы бромом; в) взаимодействие мальтозы с гидратом окиси меди в щелочной среде.

40. Напишите схему реакции протекающую при взаимодействии лактозы с избытком диметилсульфата. Что получится, если полученный продукт обработать рабавленной серной кислотой? При написании уравнений реакций используйте проекции Хеуорса.

41. Какие из дисахаридов обнаруживают явление муторотации в водных растворах? Напишите схему муторотации для одного из них.

42. Приведите формулу фрагмента молекулы амилозы и амилопектина, укажите типы связей между остатками глюкозы. Отметьте отличия в строении и свойствах амилозы и амилопектина.

43. Чем отличается клетчатка от крахмала? Какие функции она выполняет в растениях? Как можно получить этиловый спирт из клетчатки? Напишите формулу фрагмента молекулы клетчатки и схему реакции получения из нее этилового спирта.

44. С помощью каких реакций можно отличить сахарозу от мальтозы?

45. Напишите схему превращения L-глюкозы в левулиновую кислоту.

ОКСИКИСЛОТЫ.

АМИНОКИСЛОТЫ

29. Напишите уравнения реакций взаимодействия серина с:

а) хлороводородом;

б) аммиаком;

в) гидроксидом калия;

г) хлоридом фосфора (V);

д) ацетилхлоридом.

34. На примере аланина, лизина и аспарагиновой кислоты объясните амфотерность аминокислот. Какую реакцию среды следует ожидать при растворении каждой из указанных аминокислот в воде и почему?

37. Напишите все возможные изомеры аминогексановой кислоты. Укажите, для которых из них возможна оптическая изомерия. Как эти аминокислоты будут вести себя при нагревании?

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

1. Назовите вещества, образующиеся при взаимодействии фурана с: а) сульфурилхлоридом, б) азотной кислотой в растворе уксусного ангидрида, в) водородом (1 моль и 2 моль). Какие свойства проявляет фуран в этих реакциях?

2. Определите тип гибридизации гетероатомов в молекулах фурана, пиррола и пиридина. Имеется ли разница в электронной конфигурации гетероатомов в указанных соединениях? Как это сказывается на свойствах?

3. Напишите уравнения реакций взаимодействия -метилтиофена с: а) бромом; б) азотной кислотой; в) серной кислотой; г) перманганатом калия. Какие свойства проявляет -метилтиофен в этих реакциях?

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия магнийбромпиррола с: а) оксидом углерода (IV) и последующим гидролизом; б) пропионилхлоридом; в) уксусным ангидридом. Учтите, что сначала образуются производные N-пиррола, которые в момент реакции изомеризуются в -производные.

5. В каких природных соединениях находятся производные порфирина (тетрапиррола)? Какими свойствами обладает порфирин? Почему? Напишите его структурную формулу.

6. Напишите уравнение реакции сульфирования тиофена. Какое соединение - бензол или тиофен - легче сульфируется и почему?

7. Можно ли ожидать, что порфирин будет обладать ароматическими свойствами? Почему? С какими реагентами возможны реакции?

8. У каких соединений будут легче протекать реакции электрофильного замещения - у пиррола, тиофена или фурана - и почему?

9. Что такое гемоглобин? Какие функции он выполняет в организме животных? Чем обусловлены его свойства?

10. В чем состоит отличие хлорофилла от гема? Какие функции выполняет хлорофилл в растениях?

11. Напишите уравнения реакций, характеризующих свойства β-метилпиридина. Объясните их с электронной точки зрения.

12. Напишите графические формулы пиримидиновых оснований: урацила, тимина, цитозина, -метилцитозина. Укажите их таутомерные формы. В состав каких природных соединений входят пиримидиновые основания? Охарактеризуйте химические свойства урацила.

13. При действии каких реагентов можно осуществить следующие превращения: пиррол в пиррокалий, затем в N-метилпиррол, -метил-пиррол, далее в пиридин? Сравните ароматические свойства пиррола и пиридина.

14. Какими методами получают индиго в промышленности? Напишите уравнения реакций по следующей схеме: бензолнитробензоланилин фенилглицининдоксилиндиго.

15. Напишите графические формулы пурина и пуриновых оснований (аденина, гуанина, 2-метиладенина). Какие гетероциклы входят в состав пурина? Охарактеризуйте химические свойства пурина. В состав каких природных соединений входят пуриновые основания?

16. Напишите уравнения реакций взаимодействия пиридина с: а) хлороводородной кислотой; б) водой; в) тидроксидом калия; г) метилиодидом; д) амидом натрия. Какие свойства проявляет пиридин в этих превращениях? Сравните отношение γ-нитропиридина к указанным реагентам.

17. Напишите уравнения реакций, характеризующих ароматические свойства тиофена. Чем они обусловлены? Как в этих реакциях будет вести себя -нитротиофен?

18. Напишите уравнения реакций взаимодействия пиридина а) бромом при температуре 300 °С; б) нитратом калия в серной кислоте при нагревании, б) фениолитием, г) уксусным ангидридом, д) водородом в присутствии катализатора, е) этилбромидом; ж) надбензойной кислотой. Во всех ли случаях сбудут протекать реакции? Определите тип каждой реакции.

19. Пиридиновый цикл входит в состав некоторых витаминов. Напишите структурные формулы никотиновой кислоты, ее амида, пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина. Каково биологическое значение этих веществ? Сравните отношение пиридоксина и пиридина к реагентам электрофильного характера.

20. У каких соединений легче протекают реакции электрофильного замещения: бензола; анилина; пиридина или –аминопиридина. Почему? Приведите уравнения соответствующих реакций.

21. Получите фуран из пирослизевой кислоты. Напишите для фурана реакции нитрования, ацилирования, хлормеркурирования.

22. С помощью каких реакций можно превратить фуран в дивинил, адипиновую кислоту, 1,4-дихлорбутан.

23. Получите пиррол из янтарного ангидрида. Напишите для пиррола реакцию с едким кали, а для полученного соединения с двуокисью углерода.

24. Получите индол из анилина и ацетилена. Напишите для него реакции хлорирования, сульфирования, нитрования и укажите условия их проведения.

25. Сравните основные свойства пиридина и пиперидина.

26. Какими структурными особенностями обусловлен ароматический характер фурана, тиофена и пиррола.

27. Почему реакции электрофильного замещения фурана, тиофена и пиррола идут преимущественно по –положению.

28. Как влияют электронодонорные и электроноакцепторные заместители на ароматичность пятичленных гетероциклов? Сравните ароматический характер фурана, –метилфурана и фурфурола.

29. Какие производные индола образуются в условиях реакции Фишера при взаимодействии следующих соединений: а) метилэтилкетона и 2,4-динитрофенилгидразина; б) ацетона и п-нитрофенилгидразина; в) циклогексанона и фенилгидразина.

30. Сравните кислотные свойства пиррола, индола, карбазола.

31. Исходя из строения пиридина и бензола, сравните отношение их к действию нуклеофильных реагентов. Приведите примеры превращений.

32. Образование какого пиррольного производного следует ожидать при действии аммиака (при нагревании) на С₆Н₅СОСН₂СН₂СОС₆Н₅? Составьте схему превращений через образование промежуточной диенольной формы.

33. Напишите схему технического получения синего индиго. Какие превращения синего индиго лежат в основе применения его для окраски ткани (кубовое крашение).

34. Какое из соединений будет обладать более выраженным основным характером: пиррол или пирролидин, пиридин или пиперидин, хинолин или декахинолин.

35. Напишите структурные формулы всех возможных метилизохинолинов.

ТЕМА №12. Замещенные карбоновые кислоты.

Алгоритм задания:

1. Написать структурную формулы возможных изомеров, дать названия. Привести примеры оптических изомеров.

2. Показать на примере одной кислоты строение с электронной точки зрения и дать объяснение изменению свойств кислоты под влиянием других функциональных групп в углеводном радикале.

3. Привести реакции химических превращений одной замещенной кислоты .

Варианты:

№1.	Хлорпропионовая кислота	№9.	Салициловая кислота
№2.	Оксиуксусная кислота	№10.	Пировинограднаякислота
№3.	Молочная кислота	№11.	Аминобензойная кислота
№4.	Аминопропионовая кислота	№12.	Оксимасляная кислота
№5.	Глиоксалевая кислота	№13.	Аминоизомасляная кислот
№6.	Ацетоуксусная кислота	№14.	Оксипропионовая кислота
№7.	Аминоизомасляная кислот	№15.	Аминомасляная кислота
№8.	Бромуксусная кислота	№16.	Оксиизомасляная кислота

ТЕМА № 13. Углеводы.

Алгоритм задания:

1. Написать структурные формулы таутомерных форм моносахаридов, дать им названия.

2. Написать для одного моносахарида характерные для него уравнения реакции:

а) окисления;

б) восстановления;

в) получение озазона;

г) с йодистым метилом;

д) с хлористым ацетилом.

3. Всем полученным соединениям дать названия. Привести реакцию, отличающую полуацетальный гидроксил от спиртовых.

4. Получить из моносахарида восстанавливающий и невосстанавливающий дисахариды и полисахарид. Написать уравнение реакции, характеризующее восстанавливающие свойства дисахарида и таутомерные формы дисахарида.

5. Составить фрагмент полисахарида из моносахаридов.

Варианты:

№1.	Идоза, фруктоза	№9.	Ликсоза, рибоз
№2.	Альтроза глюкоз	№10.	Гулоза, ксилоз
№3.	Галактоза, ксилоза	№11.	Галактоза, манноз
№4.	Манноза, ксилоз	№12.	Фруктоза, рибоза
№5.	Аллоза, рибоза	№13.	Рибоза, галакт
№6.	Рибоза, талоза	№14.	Манноза, фруктоза
№7.	Арабиноза, манноза	№15.	Глюкоза, рибоз
№8.	Фруктоза, галакто	№16.	Манноза, глюкоза

ТЕМА №14. Аминокислоты. Пептиды. Белки.

Алгоритм задания:

1. Получить всеми известными способами данную аминокислоту.

2. Написать для аминокислоты уравнения реакции, характерные для аминогруппы и карбоксила.

3. Написать биполярный ион для аминокислоты. По значению рН; объяснить активность.

4. Написать схему направленного синтеза дипептида из данной аминокислоты, дать название.

5. Синтезировать изомерные трипептиды из данной аминокислоты и двух других аминокислот.

Варианты:

№1.	Валин	№9.	Фенилаланин
№2.	Лейци	№10.	Триптофан
№3.	Аланин	№11.	Серин
№4.	Лизин	№12.	Глутаминовая кислота
№5.	Треонин	№13.	Аспаргиновая кислота
№6.	Гистидин	№14.	Тирозин
№7.	Метионин	№15.	Пролин
№8.	Аргинин	№16.	Цистин

ТЕМА №15. Липиды.

Алгоритм задания:

1. Написать схему получения диглицеридов и триглицеридов, входящих в состав липидов из жирных кислот. Дать названия глицеридам.

2. Какой консистенции будет жир, содержащий эти глицериды? Как превратить жидкий жир в твердый? Как определить не предельность? Полимеризация жиров.

3. Провести гидролиз и омыление полученных триглицеридов и дать названия полученным продуктам.

4. Написать уравнения реакций окисления ваших триглицеридов.

5. Синтезировать сложные липиды с использованием соединений: своих карбоновых кислот, моносахарида и аминокислоты, фосфорной кислоты.

Варианты:

№1. Каприловая кислота, эруковая кислота

№2. Пальмитиновая кислота, стеариновая кислота

№3. Стеариновая кислота, масляная кислота

№4. Олеиновая кислота, масляная кислота

№5. Линолевая кислота, каприловая кислота

№6. Капроновая кислота, арахидоновая кислота

№7. Каприновая кислота, линолевая кислота

№8. Линолевая кислота, каприловая кислота

№9. Масляная кислота, линолевая кислота

№10. Рицинолевая кислота, капроновая кислота

№11. Лауриновая кислота, миристиновая кислота

№12. Эруковая кислота, стеариновая кислота

№13. Октадекановая кислота, рицинолевая кислота

№14. Миристиновая кислота, стеариновая кислота

№15. Каприновая кислота, арахидоновая кислота

№16. 9, 12, 15- октадекатриновая кислота, лауриновая кислота

ТЕМА №5. Гетероциклические соединения.

Алгоритм задания:

1. Написать структурные формулы возможных изомеров, назвать.

2. Показать строение с электронной точки зрения. Объяснить ароматический характер.

3. Охарактеризовать химические свойства одного из изомеров.

Варианты:

№1	Метилпиррол	№9	Индол
№2	Этилтиофен	№10	Метилфуран
№3	Проилфуран	№11	Никотиновая кислота
№4	Этилпиррол	№12	Ацетилтиофен
№5	Метилпиридин	№13	Бромфуран
№6	Фурфурол	№14	Витамин РР
№7	Метилтиофен	№15	Пирослизевая кислота
№8	Финилпиридин

ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ

Генетическая связь углеводородов, производных углеводородов и биоорганических соединений.

Алгоритм задания:

Для нижеуказанных схем химических превращений:

1. Указать, какие вещества принимают участие в реакции, при действии каких реагентов, и в каких условиях протекает процесс;

2. Схему реакций всех соединений изобразить в виде структурных формул, дать им названия и указать области их применения;

1. Алкан → хлорпроизводное → спирт → альдегид оксинитрил → молочная кислота.

Описать молочную кислоту: изомеры, физические и химические свойства, ее основные источники получения и применения.

2. Алкен → спирт → альдегид → карбоновая кислота галогензамещенная кислота → аланин → трипептид

Дайте характеристику аланина: изомеры, физические и химические свойства, получение и применение.

3. Ароматический углеводород нитропроизводное арена аминопроизводное алкиламинопроизводное → п-аминобензойная кислота → трипептид

4. Опишите физические, химические свойства, получение и применение п-аминобензойной кислоты.

5. Алкан → галогенпроизводное → спирт → карбоновая кислота → α-хлоркарбоновая кислота → валин → трипептид.

Опишите физические и химические свойства валина. Оптические изомеры. Основные источники получения и применение.

6. Алкен → галогенпроизводное → нитрилалкан хлорнитрилалкан → α-хлоркарбоновая кислота → аланин → трипептид.

Дайте характеристику оптических изомеров аланина: физические и химические свойства, основные источники получения и применение.

7. Алкен → дигалогенпроизводное → динитрилпро-изводное → дикарбоновая кислота → хлордикарбоновая кислота → аспарагиновая кислота → трипептид.

8. Опишите физические и химические свойства аспарагиновой кислоты, ее оптических изомеров, основные источники получения и применение.

9. Хлоралкан → алкен → дигалогенпроизводное → динитрилпроизводное → дикарбоновая кислота → хлордикарбоновая кислота → яблочная кислота.

Дайте описание физических и химических свойств яблочной кислоты, ее оптические изомеры, методы получения и применение.

10. Алкан → галогенпроизводное → алкен → альдегид → оксинитрил → оксимасляная кислота →α-аминомасляная кислота → трипептид.

Охарактеризуйте физические и химические свойства оксимасляной кислоты, ее оптических изомеров, основные источники получения и применение.

11. Алкен → альдегид → карбоновая кислота → хлоркарбоновая кислота → оксикарбоновая кислота → изолейцин → трипептид.

Дайте характеристику физических и химических свойств изолейцина, его оптических изомеров, основные источники получения и применение.

12. Бензол → гомолог бензола → фенол и ацетон → алкилфенол → уксусный ангидрид → аспирин.

Опишите физические и химические свойства оксикислоты, ее изомеры, применение.

13. Алкен → альдегид → хлоральдегид → оксикислота → α-аминомасляная кислота

Дайте характеристику аминомасляной кислоты: физические и химические свойства, ее оптические изомеры, основные методы получения и применение.

14. Алкан → хлоралкан → нитрилалкан → алкиламин

Опишите химические свойства а-аминомасляной ки­слоты, ее оптических изомеров.

15. Изомер гексана → первичное бромпроизводное →спирт → карбоновая кислота → α-хлоркарбоновая кислота → лейцин → трипептид.

Охарактеризуйте физические, химические свойства лейцина, его оптических изомеров, получение и применение.

16. Изомер пентана → первичное хлорпроизводное → спирт → альдегид → оксинитрил → оксикислота → изолейцин → трипептид.

Дайте характеристику изолейцина: физические, химические свойства, его оптические изомеры. Получение и применение.

17. Алкен → дихлоралкан → алкин → альдегид (конденсация) → оксикислота → 3-аминомасляная кислота → трипептид.

Опишите физические и химические свойства аминокислоты, ее оптические изомеры, получение и применение.

18. Алкен → дихлоралкан → алкандиол → диальдегид → диоксинитрилалкан → винная кислота.

Опишите физические и химические свойства винной кислоты, ее оптических изомеров, получение и применение.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

ОКСИКИСЛОТЫ

Опыт 20. Качественное определение силы кислот.

Реактивы: 0,1 н. растворы кислот: серной, муравьиной, уксусной, щавелевой, винной, лимонной, 0,6% раствор индикатора метилового оранжевого, цинк (гранулированный).

а) Реакция кислот с металлическим цинком. В 6 пробирок наливают по 2 мл 0,1 н. растворов кислот: серной, муравьиной, уксусной, щавелевой, винной и лимонной. Вносят в каждую пробирку по кусочку цинка одинаковой величины. Располагают пробирки с кислотами (в штативе) в порядке уменьшения интенсивности реакции с цинком.

б) Реакция растворов кислот с метиловым оранжевым. Повторяют опыт а, но вместо цинка в каждую пробирку добавляют по 2 капли индикатора метилового оранжевого.

Сравните окраску растворов. Сопоставьте интенсивность взаимодействия растворов кислот с цинком. Совпадают ли эти ряды?

Опыт 21. Свойства молочной кислоты.

Реактивы: молочная кислота, концентрированная серная кислота, разбавленная серная кислота (1 часть кислоты и 2 части воды), фуксинсернистая кислота, 1% раствор хлорида железа (III), 1% раствор фенола, уксусная кислота, 5% раствор перманганата калия, молочная сыворотка (от простокваши или творога).

Оборудование: изогнутые газоотводные трубки, газоотводные трубки с оттянутыми концами, стаканы химические (50–100 мл), кипятильники.

а) Реакция молочной кислоты с хлоридом железа (III). К 3 мл 1% раствора фенола добавляют несколько капель 1% раствора хлорида железа (III). Раствор становится фиолетовым. Его делят на три части. К одной части раствора приливают 0,5 мл молочной кислоты, к другой – 0,5 мл уксусной кислоты и к третьей – 0,5 мл молочной сыворотки. В пробирках с молочной кислотой и молочной сывороткой появляется характерное для α-оксикислот зеленовато-желтое окрашивание. В пробирке с уксусной кислотой такого окрашивания не появляется.

Напишите уравнение реакции образования лактата железа (III) (молочнокислого железа).

б) Разложение молочной (α-оксипропионовой) кислоты при нагревании с концентрированной серной кислотой. (Тяга!) В пробирке, закрытой пробкой с газоотводной трубкой, имеющей оттянутый конец, нагревают до кипения смесь из 0,5 мл молочной кислоты и 1 мл концентрированной серной кислоты. Для равномерного кипения в реакционную смесь кладут кипятильники (2–3 кусочка битого фарфора). Выделяющийся газ поджигают у отверстия газоотводной трубки.

Напишите уравнение реакции разложения молочной кислоты концентрированной серной кислотой. Какие вещества должны получиться при нагревании с серной кислотой α-оксимасляной кислоты?

в) Разложение молочной кислоты при нагревании с разбавленной серной кислотой (1:2). В пробирку помещают кипятильники, наливают 1 мл молочной кислоты, 1 мл разбавленной серной кислоты (1:2) и закрывают ее пробкой с изогнутой газоотводной трубкой. Конец газоотводной трубки опускают в другую пробирку с 2 мл фуксинсернистой кислоты, погруженную в стакан с холодной водой. Реакционную смесь нагревают до кипения. Через 2–3 мин раствор фуксинсернистой кислоты становится фиолетово-красным.

Напишите уравнение реакции и объясните, почему появляется окраска в пробирке с фуксинсернистой кислотой.

г) Окисление молочной кислоты перманганатом калия в кислой среде. В пробирку наливают 0,5 мл молочной кислоты, 0,5 мл разбавленной (1:2) серной кислоты и 1 мл 5% раствора перманганата калия. Смесь осторожно нагревают.

Что происходит с реакционной смесью? (Осторожно нюхают содержимое пробирки.) Напишите уравнение реакции разложения молочной кислоты при нагревании с разбавленной серной кислотой и уравнение реакции окисления муравьиной кислоты перманганатом калия в кислой среде.

Опыт 22. Свойства винной кислоты.

Реактивы: 10% раствор винной кислоты, 6% раствор винной кислоты, 1 н. раствор винной кислоты, 1 н. раствор гидроксида калия, 10% раствор серной кислоты, 5% раствор сульфата меди, 15% раствор гидроксида натрия, 35% раствор сегнетовой соли (смешанной натриево-калиевой соли винной кислоты) или двузамещенной (средней) соли винной кислоты, 5% раствор хлорида кальция, 10% раствор аммиака, лакмусовая бумага (красная).

Оборудование: бюретки.

а) Образование калиевых солей винной кислоты.

Наливают в пробирку из бюретки 2 мл 1 н. раствора винной кислоты и из другой бюретки добавляют 1 мл 1 н. раствора гидроксида калия. При встряхивании выпадает мелкокристаллический осадок белого цвета. Если осадок не выпадает, стенки пробирки потирают стеклянной палочкой. Затем продолжают добавлять из бюретки 1 н. раствор гидроксида калия до полного растворения осадка (при встряхивании). Напишите уравнения реакций и объясните опыт.

Половину полученного раствора отливают в пробирку и добавляют к нему по каплям 10% раствор серной кислоты. Снова появляется осадок или муть, исчезающие при добавлении избытка серной кислоты. Напишите уравнение реакции.

б) Получение кальциевой соли винной кислоты.

В пробирку наливают 1 мл 5% раствора винной кислоты и добавляют по каплям 10% раствор аммиака до нейтральной реакции по лакмусу. Затем приливают небольшое количество 5% раствора хлорида кальция. Появляется белый осадок труднорастворимой кальциевой соли винной кислоты.

Напишите уравнение реакции образования средней кальциевой соли винной кислоты.

в) Взаимодействие соли винной кислоты с гидроксидом меди.

К 1 мл 35% раствора сегнетовой соли (смешанной натриево-калиевой соли винной кислоты) добавляют 1 мл 15% раствора гидроксида натрия и при встряхивании по каплям добавляют 5% раствор сульфата меди (II). От каждой капли вначале получается осадок голубого цвета – гидроксид меди (II), при встряхивании он растворяется. Образуется интенсивно окрашенный раствор василькового цвета. Винная кислота содержит две гидроксильные группы и способна в щелочном растворе образовывать комплексные соединения типа алкоголятов с гидроксидом меди (II) подобно многоатомным спиртам. Щелочной раствор комплексного соединения двухвалентной меди с солью винной кислоты называют фелинговой жидкостью. Она легко окисляет многие альдегиды.

Напишите уравнения реакций: образования гидроксида меди (II) и взаимодействия сегнетовой соли с гидроксидом меди (II).

АМИНОКИСЛОТЫ

Опыт 23. Свойства аминокислот.

Реактивы: 2% раствор аминоуксусной кислоты (глицина), 10% раствор аминоуксусной кислоты, 1% раствор аминоуксусной кислоты, растворы индикаторов в капельницах: метиловый оранжевый, метиловый красный, лакмус, 40% раствор формальдегида (формалин) – нейтрализованный, оксид меди (II), 10% раствор гидроксида натрия, 10% раствор нитрита натрия, ледяная уксусная кислота, 0,1% раствор нингидрина, натрий металлический, ε-капролактам.

Оборудование: химические стаканы (100 мл), лед, фильтровальная бумага, пинцеты, скальпели, бани песчаные, термометры (300 °С).

а) Отношение моноаминомонокарбоновых кислот к индикаторам.

В три пробирки наливают по 1 мл 2% раствора аминоуксусной кислоты (глицина) и добавляют по 2 капли растворов индикаторов: в одну пробирку – метилового оранжевого, в другую – метилового красного, в третью – лакмуса.

Меняется ли окраска индикаторов? Объясните результаты опыта.

б) Реакция аминоуксусной кислоты с формальдегидом. В пробирку к 2 мл 2% раствора аминоуксусной кислоты прибавляют 1 каплю индикатора метилового красного. Раствор окрашивается в желтый цвет. Этот индикатор применяют для обнаружения в растворах кислот: в кислой среде в интервале рН 4,2–6,2 желтая окраска индикатора меняется на красную. Водный раствор аминоуксусной кислоты имеет нейтральную реакцию.

Добавляют к раствору аминоуксусной кислоты 1 мл нейтрализованного формалина. Желтая окраска раствора превращается в красную, следовательно, реакция раствора стала кислой. Формальдегид присоединяется к аминогруппам, связывает их, карбоксильные группы при этом освобождаются и обусловливают кислую реакцию раствора.

в) Образование медной соли аминоуксусной кислоты. В пробирке нагревают при встряхивании смесь 0,5 г оксида меди (II) и 2–3 мл 2% раствора аминоуксусной кислоты. Через 2–3 мин пробирку ставят в штатив. После отстаивания хорошо видна синяя окраска раствора. Отливают примерно 0,5 мл раствора и добавляют к нему 1–2 капли 10% раствора гидроксида натрия. Выпадает ли осадок гидроксида меди (II)?

Остальную жидкость сливают с осадка оксида меди (II) в пробирку и охлаждают ее в стакане с ледяной водой. Постепенно выпадают кристаллы труднорастворимой медной соли аминоуксусной кислоты. Образование комплексных окрашенных в синий цвет медных солей характерно для аминокислот.

Напишите уравнение реакции образования комплексной медной соли аминоуксусной кислоты.

г) Реакция аминокислот с азотистой кислотой. Аминокислоты, как и первичные амины, реагируют с азотистой кислотой с выделением азота. Эту реакцию используют для количественного определения аминокислот.

К 2 мл 10% раствора аминоуксусной кислоты приливают 2 мл 10% раствора нитрита натрия и 2 капли ледяной уксусной кислоты. При встряхивании содержимого пробирки обильно выделяются пузырьки газа (азота).

Напишите уравнение реакции аминоуксусной кислоты с азотистой кислотой.

д) Реакция α-аминокислот с нингидрином. Реакция с нингидрином очень чувствительна. Ее применяют для качественного и количественного анализа α-аминокислот. Нингидрин разлагает α-аминокислоты на альдегиды, оксид углерода (IV) аммиак. Аммиак конденсируется с избытком нингидрина и с продуктами его восстановления. Продукты конденсации окрашены в розово-фиолетовый цвет. Различные α-аминокислоты образуют окрашенные соединения, отличающиеся оттенком.

К 2 мл 1% раствора аминоуксусной кислоты приливают 2–3 капли 0,1% раствора нингидрина. Содержимое пробирки встряхивают и ставят в штатив. Через некоторое время появляется фиолетовая окраска с синеватым оттенком.

е) Полимеризация ε-капролактама. (Тяга!) В сухую пробирку помещают небольшой кусочек (размером с пшенное зерно) металлического натрия, отжатого от керосина в фильтровальной бумаге и очищенного от оксидной пленки и 2 г ε-капро-лактама. Пробирку с реакционной спесью нагревают в песчаной бане при 250°С (термометр в баке) в течение 5–15 мин, до образования вязкой расплавленной массы. В процессе нагревания реакционную смесь не перемешивают, так как в противном случае продукт может окисляться. После остывания в пробирке образуется прозрачная твердая смола – поликапролактам (капрон). Напишите схему полимеризации ε-капролактама.

МОНОСАХАРИДЫ

Реакции на гидроксильные группы в моносахаридах.

Реактивы: глюкоза (безводная), 1% раствор глюкозы, 1% раствор фруктозы, 10% и 20% растворы глюкозы, ацетат натрия (безводный), уксусный ангидрид, 10% раствор гидроксида натрия, 5% раствор сульфата меди, известковое молоко (свежеприготовленная 10-15% суспензия гидроксида кальция в воде), бензоилхлорид.

Оборудование: водяные бани, термометры (100 °С), аппарат Киппа (для получения СО₂), химические воронки, фильтровальная бумага, пипетки, стаканы (100 мл), лед, обратные холодильники к пробиркам, микроскоп, предметные и покровные стекла.

Реакция моносахаридов со щелочным раствором гидроксида меди (II).

а) В пробирке смешивают 2 мл 1% раствора глюкозы и 1 мл 10% раствора гидроксида натрия, затем по каплям добавляют 5% раствор сульфата меди. Образующийся вначале голубой осадок гидроксида меди (II) при встряхивании растворяется, получается синий прозрачный раствор комплексного алкоголята (сахарата) меди (II).

Эта реакция доказывает присутствие в молекуле глюкозы нескольких гидроксильных групп; она характерна для многоатомных спиртов.

б) Опыт повторяют, но вместо раствора глюкозы используют 1% раствор фруктозы.

Напишите уравнение реакции глюкозы с гидроксидом меди (II).

в) Реакция моносахаридов с гидроксидом кальция.

К 2 мл 20% раствора глюкозы добавляют по каплям при встряхивании известковое молоко. Гидроксид кальция растворяется, образуя глюкозат кальция. Прибавляют избыток взмученного известкового молока: в пробирке должен быть осадок, не исчезающий при встряхивании. Через 5 мин отфильтровывают 1 мл раствора и через прозрачный фильтрат пропускают медленный ток оксида углерода (IV) из аппарата Киппа. Выделяется осадок карбоната кальция. При длительном пропускании оксида углерода (IV) осадок может раствориться (образуется гидрокарбонат кальция).

Напишите уравнения следующих реакций: образования глюкозата кальция и взаимодействия его с оксидом углерода (IV).

г) Получение пентаацетилглюкозы (Тяга!).

В сухой пробирке смешивают 1 г безводной глюкозы с 1 г безводного ацетата натрия. К смеси добавляют 5 мл уксусного ангидрида, содержимое пробирки перемешивают стеклянной палочкой. Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником и при встряхивании осторожно нагревают на горелке 5-10 мин. Пробирку охлаждают на воздухе, после чего выливают реакционную смесь в стакан, содержащий около 25 мл воды со льдом. Смесь тщательно перемешивают. Вскоре начинают выделяться кристаллы пентаацетилглюкозы. Через 10 мин часть кристаллов отфильтровывают, промывают на фильтре небольшим количеством ледяной воды, высушивают между листами фильтровальной бумаги. Рассматривают кристаллы пентаацетилглюкозы под микроскопом и зарисовывают их.

Напишите уравнение реакции ацилирования глюкозы уксусным ангидридом.

д) Ацилирование глюкозы бензоилхлоридом. (Тяга!).

В пробирку наливают 2 мл 1% раствора глюкозы и при встряхивании добавляют 2-3 капли бензоилхлорида. (Осторожно, Тяга!) Затем добавляют 1 мл 10% раствора гидроксида натрия. Через несколько минут образуется осадок пентабензоилглюкозы, запах бензоилхлорида исчезает.

Напишите уравнение реакции образования пентабензоилглюкозы.

Реакции на карбонильные группы в моносахаридах.

Реактивы: 1% раствор глюкозы, 1% раствор фруктозы, 2% раствор глюкозы, 2% раствор фруктозы, 10% раствор глюкозы, 10% раствор формальдегида, фуксинсернистая кислота, 5% раствор сульфата меди, 10% раствор гидроксида натрия, реактив Фелинга, бромная вода (насыщенная), 1% раствор хлорида железа (III), 1% раствор фенола, 1% раствор нитрата серебра, 5% раствор глюкозы, раствор уксуснокислого фенилгидразина.

Оборудование: водяные бани, термометры (100 °С), микроскоп, пипетки, предметные и покровные стекла.

а) Реакции фуксинсернистой кислоты с формальдегидом и глюкозой.

В две пробирки наливают по 1,5 мл раствора фуксинсернистой кислоты. В одну пробирку приливают 1,5 мл 10% раствора формальдегида, в другую – 1,5 мл 10% раствора глюкозы. Содержимое пробирок перемешивают. Через некоторое время в пробирке с формальдегидом появляется фиолетово-розовое окрашивание. Раствор, содержащий глюкозу, остается бесцветным.

Почему глюкоза (и другие моносахариды) не дает некоторых реакций на карбонильные группы? Например, она не реагирует с фуксинсернистой кислотой и с гидросульфитом натрия.

б) Окисление моносахаридов гидроксидом меди (II) в щелочной–среде.

В пробирке смешивают 3 мл 1% раствора глюкозы и 1,5 мл 10% раствора гидроксида натрия. Затем по каплям при встряхивании добавляют 5% раствор сульфата меди до появления не исчезающей при встряхивании мути. Избыток гидроксида меди (II) мешает реакции, так как при нагревании он теряет воду и превращается в оксид меди черного цвета. Если же гидроксида меди (II) слишком мало, то не связанная им глюкоза при нагревании осмоляется, продукты осмоления темного цвета также маскируют реакцию. Содержимое пробирки нагревают до начинающегося кипения так, чтобы нагревалась лишь верхняя часть раствора, а нижняя оставалась для контроля. В нагретой части раствора появляется желтый осадок гидроксида меди (I), вскоре переходящий в красный осадок оксида меди (I). Опыт повторяют, но вместо раствора глюкозы берут 1% раствор фруктозы.

В условиях опыта одинаково легко окисляются гидроксидом меди (II) и альдозы (глюкоза), и кетозы (фруктоза). Объясняется это тем, что при нагревании с окислителем в щелочной среде углеродные цепи молекул моносахаридов расщепляются, при этом образуется смесь веществ, в том числе легко окисляющиеся (формальдегид, муравьиная кислота и др.), продукты окисления глюкозы обнаружена также глюконовая (одноосновная) кислота.

Напишите уравнение реакции окисления глюкозы в глюконовую кислоту гидроксидом меди (II).

в) Окисление моносахаридов реактивом Фелинга.

Наливают в две пробирки по 1,5-2 мл растворов моносахаридов: в одну пробирку – 1% раствор глюкозы, в другую – 1% раствор фруктозы. Затем в каждую пробирку добавляют равный объем реактива Фелинга, содержимое пробирок перемешивают и нагревают верхнюю часть раствора до начинающегося кипения. В верхней части жидкости в обеих пробирках появляется желтый осадок гидроксида меди (I), переходящий в красный осадок оксида меди (I), нижняя часть жидкости, которую не нагревали, остается синей.

Реактивом Фелинга пользоваться удобнее, чем гидроксидом меди (II), так как при нагревании смеси его с раствором моносахарида не происходит образования черного осадка оксида меди (II), маскирующего красный цвет осадка оксида меди (I). Реакция с фелинговой жидкостью протекает быстрее и более четко. Этой реакцией широко пользуются для качественного и количественного анализа моносахаридов и для отличия восстанавливающих дисахаридов от невосстанавливающих.

Что такое реактив Фелинга? Какое строение имеет этот реактив и как его готовят? Напишите уравнение реакции окисления глюкозы в глюконовую кислоту реактивом Фелинга.

г) Окисление моносахаридов аммиачным раствором оксида серебра (реакция серебряного зеркала).

Сначала готовят аммиачный раствор гидроксида серебра: из 4–5 мл 1% раствора нитрата серебра. Аммиачный раствор гидроксида серебра делят пополам. К одной части его приливают 1,5 мл 1% раствора глюкозы, к другой – 1,5 мл 1% раствора фруктозы. Обе пробирки нагревают 5–10 мин в водяной бане, нагретой до 70–80 ^СС. Металлическое серебро в обеих пробирках выделяется на стенках в виде зеркального налета. Во время нагревания пробирки нельзя встряхивать, иначе металлическое серебро выделится не на стенках пробирок, а в виде темного осадка. Чтобы получить хорошее зеркало, в пробирках предварительно кипятят 10% раствор гидроксида натрия, затем их споласкивают дистиллированной водой.

При окислении моносахаридов в щелочной среде, получается смесь продуктов, образующихся при глубоком расщеплении их молекул. Среди продуктов окисления глюкозы найдена и альдоновая (одноосновная) глюконовая кислоты. Напишите уравнения реакций: образования аммиачного раствора гидроксида серебра и окисления глюкозы до глюконовой кислоты аммиачным раствором гидроксида серебра.

д) Окисление моносахаридов бромной водой. (Тяга!).

В две пробирки наливают по 3 мл бромной воды и добавляют по 0,5 мл 2% растворов моносахаридов: в одну – глюкозу, в другую – фруктозу. Пробирки нагревают в кипящей водяной бане в течение 15 мин. Если бурая окраска брома за это время не исчезнет, реакционные смеси кипятят до обесцвечивания на пламени горелки (примерно 1 мин). После охлаждения к растворам добавляют по нескольку капель 1% раствора хлорида железа (III), окрашенного фенолом в фиолетовый цвет. Сравнивают окраску растворов в обеих пробирках.

Напишите уравнение реакции окисления глюкозы бромом в глюконовую кислоту. Какой моносахарид – глюкоза или фруктоза – легче окисляется в условиях опыта?

е) Реакция замещения карбонильного кислорода в моносахаридах (получение озазонов).

Смешивают в пробирке 2,5 мл 5% раствора глюкозы и 2,5 мл раствора уксуснокислого фенилгидразина. Пробирку с реакционной смесью помещают на 20–30 мин в кипящую водяную баню. Выпадает осадок глюкозазона, при встряхивании и охлаждении реакционной смеси количество осадка увеличивается. Каплю, жидкости с осадком переносят пипеткой на предметное стекло, накрывают его покровным стеклом и рассматривают от форму кристаллов глюкозазона под микроскопом. Кристаллы имеют форму иголок, соединенных в снопы. Уксуснокислый фенилгидразин легко гидролизуется, так что в реакцию с глюкозой вступает свободный фенилгидразин.

Напишите уравнения следующих реакций: гидролиз уксуснокислого фенилгидразина, взаимодействие глюкозы с избытком фенилгидразина (три стадии). Какие гексозы дают такой же фенилозазон, как и глюкоза?

Цветные реакции на моносахариды.

Реактивы: 1% раствор глюкозы, 1% раствор фруктозы, 2% раствор глюкозы, 2% раствор фруктозы, 1% раствор арабинозы (или другой пентозы), 0,1% раствор арабинозы (или другой пентозы), 5% раствор меда, реактив Селиванова, соляная кислота, разбавленная водой в объемном отношении 1:1, анилин, уксусная кислота, этиловый спирт, концентрированная серная кислота, этиловый спиртовой раствор нафтола, анилинфталатный реактив, амиловый спирт.

Оборудование: пипетки, фильтровальная бумага, водяные бани, термометры.

а) Реакция Селиванова на кетогексозы. В две пробирки наливают по 2 мл реактива Селиванова (раствор резорцина в разбавленной соляной кислоте), затем в одну пробирку прибавляют 2 капли 1% раствора фруктозы, а в другую – 2 капли 1% раствора глюкозы. Обе пробирки одновременно помещают в водяную баню с температурой воды 80 °С и выдерживают при этой температуре в течение 8 мин. Сравнивают окраску растворов в пробирках с глюкозой и с фруктозой. Объясните опыт.

б) Реакция Панова на фруктозу. Опыт проводят параллельно с растворами фруктозы и глюкозы.

В две пробирки наливают по 0,5 мл 2% растворов моноз и по 5 мл смеси этилового спирта с концентрированной серной кислотой. Затем в пробирки приливают по 2–3 капли 5% спиртового раствора нафтола. Жидкости перемешивают и нагревают в кипящей водяной бане 5–8 мин. В пробирке с фруктозой появляется интенсивное фиолетовое окрашивание. Глюкоза в условиях опыта окрашивания не дает.

в) Цветная реакция с анилинфталатом.

В пробирку наливают 1 мл 1% раствора глюкозы и добавляют 2 капли анилинфталатного реактива. Смесь встряхивают и нагревают в кипящей водяной бане. Через 3–5 мин раствор окрашивается в светло-коричневый цвет. Реакцию повторяют с 1% раствором арабинозы (или другой пентозы). Альдопентозы дают вишнево-красную окраску.

г) Реакция на пентозы с уксуснокислым анилином.

В пробирку помещают несколько крупинок арабинозы (или другой пентозы) и приливают 2 мл раствора соляной кислоты (1:1). На полоску фильтровальной бумаги наносят 1–2 капли анилина и 1–2 капли уксусной кислоты. Затем эту бумажку подносят к отверстию пробирки со смесью арабинозы с соляной кислотой и кипятят реакционную смесь. Через 1–2 мин на бумаге появляется яркое розово-красное пятно.

При нагревании пентоз с соляной кислотой происходит их дегидратация и образование фурфурола. Фурфурол конденсируется с анилином, образуя окрашенные соединения.

Напишите уравнение реакции дегидратации (образование фурфурола) L-арабинозы.

ДИСАХАРИДЫ

Реакции на гидроксильные группы дисахаридов.

Реактивы: 1% раствор сахарозы, 1% раствор лактозы (или мальтозы), 20% раствор сахарозы, известковое молоко (свежеприготовленное), 10% раствор гидроксида натрия, 5% раствор сульфата меди, лактоза (безводная), ацетат натрия (безводный), уксусный ангидрид.

Оборудование: стаканы (25, 50 и 100 мл), мерные цилиндры (10 мл), химические воронки, фильтровальная бумага, лед.

а) Получение сахарата кальция.

В небольшой стакан (25– 50 мл) наливают 5–7 мл 20% раствора сахарозы и по каплям при перемешивании добавляют свежеприготовленное известковое молоко. Гидроксид кальция растворяется в растворе сахарозы. Затем приливают избыток известкового молока (3–4 мл), перемешивают реакционную смесь стеклянной палочкой и оставляют ее на 5–7 мин. Затем отфильтровывают в пробирку раствор, в котором содержатся растворимые на холоде сахараты кальция. При нагревании фильтрата до кипения выпадает мелкокристаллический осадок сахаратов кальция.

При охлаждении реакционной смеси в стакане с ледяной водой осадок снова растворяется. Способность сахарозы давать растворимые сахараты кальция используется в промышленности для очистки сахара при выделении его из сахарной свеклы.

б) Реакция дисахаридов с гидроксидом меди (II) в щелочном растворе.

В пробирке смешивают 1,5 мл 1% раствора сахарозы и 1,5 мл 10% раствора гидроксида натрия. В другой пробирке смешивают такие же количества 1% раствора лактозы (или мальтозы) и 10% раствора щелочи. Затем в каждую пробирку по каплям добавляют 5% раствор сульфата меди. Образующийся вначале бледно-голубой осадок гидроксида меди (II) при встряхивании растворяется, растворы приобретают синеватую окраску вследствие образования комплексных сахаратов меди (II).

Напишите уравнение реакции образования моносахарата меди (II), получившегося при взаимодействии сахарозы с гидроксидом меди (II). Какой вывод можно сделать из этого опыта?

в) Получение октаацетиллактозы (Тяга!).

Смешивают в сухой пробирке 1 г безводной лактозы с 1 г безводного ацетата натрия, добавляют 5 мл уксусного ангидрида. Нагревают смесь в течение 5 мин при непрерывном встряхивании. Охлаждают пробирку на воздухе и выливают реакционную смесь в стакан с водой и льдом при тщательном перемешивании.

Напишите уравнение реакции ацилирования лактозы уксусным ангидридом (получение октаацетиллактозы).

Реакции дисахаридов по карбонильным группам (сравнение свойств восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов).

Реактивы: 1% раствор сахарозы, 1% раствор мальтозы, 1% раствор лактозы, реактив Фелинга, уксусная кислота, 10% раствор гидроксида натрия, 40% раствор гидроксида натрия, молоко, разбавленное водой в объемном отношении 1:1, 5% раствор мальтозы, 5% раствор лактозы, раствор уксуснокислого фенилгидразина, фенолфталеиновая индикаторная бумага.

Оборудование: химические стаканы (25 мл), химические воронки, фильтровальная бумага, мерные цилиндры (10 мл), кипятильники, микроскопы, предметные и покровные стекла, водяные бани.

а) Реакция дисахаридов с реактивом Фелинга.

В три пробирки наливают по 1,5–2 мл 1% растворов сахарозы, мальтозы и лактозы. Затем в каждую пробирку добавляют равный объем реактива Фелинга, жидкости перемешивают и нагревают в пламени горелки верхнюю часть растворов до начинающегося кипения. Нижняя часть растворов не должна нагреваться.

Во всех ли пробирках появляется красный осадок оксида меди (I)? Объясните результаты опыта. Напишите уравнения реакций с гидроксидом меди (II) для тех дисахаридов, которые дают положительную реакцию с реактивом Фелинга.

б) Обнаружение лактозы в молоке.

В небольшой химический стакан (емкостью 25 мл) наливают 5–7 мл молока, разбавленного водой (1:1), и добавляют к нему несколько капель уксусной кислоты при перемешивании смеси стеклянной палочкой. В кислой среде белок свертывается и выпадает в виде хлопьев.

Осадок отфильтровывают и отбрасывают, а фильтрат нейтрализуют 10% раствором гидроксида натрия до слабощелочной реакции по индикаторной фенолфталеиновой бумажке. Раствор щелочи добавляют по каплям при перемешивании жидкости стеклянной палочкой. Отливают 2 мл полученного щелочного раствора, добавляют к нему 2 мл реактива Фелинга, смесь перемешивают и нагревают верхнюю часть раствора до начинающегося кипения.

Меняется ли окраска раствора? Объясните опыт и напишите уравнение реакции.

в) Осмоление восстанавливающих дисахаридов. В три пробирки наливают по 1,5 мл 1% растворов мальтозы, лактозы и сахарозы. В каждую пробирку добавляют разный объем 40% раствора гидроксида натрия, вносят кипятильники и затем кипятят полученные растворы в течение нескольких минут. (Осторожно, щелочные жидкости кипят толчками!) В пробирках с восстанавливающими дисахаридами (мальтозой и лактозой) растворы приобретают бурую окраску, раствор сахарозы не изменяется.

При нагревании восстанавливающих дисахаридов с концентрированным раствором щелочи образуется сложная смесь продуктов – происходит осмоление.

ВЫСШИЕ ПОЛИСАХАРИДЫ

Качественные реакции на углеводы.

Реактивы: крахмал (или целлюлоза), сахароза (или глюкоза), 15% спиртовой раствор α-нафтола, концентрированная серная кислота, реактив Фелинга, 1% крахмальный клейстер, 1% раствор гликогена, разбавленный раствор иода в иодиде калия (светло-желтого цвета), соляная кислота (1:1), анилин, ледяная уксусная кислота.

Оборудование: пипетки, древесные опилки (сухие), изогнутые газоотводные рубки, фильтровальная бумага, химические стаканы (100 мл), лед.

а) Реакция углеводов с α-нафтолом.

В две пробирки наливают по 1 мл воды и вносят очень небольшое количество углеводов: в одну пробирку – сахарозу (или глюкозу), в другую – крахмал (или целлюлозу). Затем в каждую пробирку добавляют 1–2 капли 15% спиртового раствора α-нафтола и, наклонив пробирку, по стенкам из пипетки осторожно приливают по 1 мл концентрированной серной кислоты. Образуются два слоя: внизу – серная кислота, вверху – водный слой. Через небольшой промежуток времени нa границе двух слоев появляется окрашенное кольцо, сначала зеленоватого цвета, потом фиолетовое.

Реакция с α-нафтолом – качественная реакция на углеводы. При взаимодействии с концентрированной серной кислотой углеводы разлагаются, наряду с другими продуктами разложения образуется фурфурол и его производные; они конденсируются с α-нафтолом с образованием окрашенных продуктов.

Напишите уравнение реакции дегидратации глюкозы образование оксиметилфурфурола.

б) Реакция высших полисахаридов с реактивом Фелинга.

В две пробирки наливают по 1–1,5 мл 1% крахмального клейстера и 1% раствора гликогена и добавляют равный объем реактива Фелинга. Жидкости перемешивают и нагревают верхнюю часть растворов до начинающегося кипения.

Изменяется ли окраска растворов? Объясните опыт.

в) Реакция с иодом.

В две пробирки наливают по 1 мл 1% растворов крахмального клейстера и гликогена и затем добавляют по нескольку капель сильно разбавленного водой раствора иода в иодиде калия. В пробирке с раствором крахмала появляется интенсивное синее окрашивание. При нагревании этого раствора до кипения синяя окраска исчезает, при охлаждении раствора снова появляется. Гликоген с раствором иода дает красно-бурое окрашивание.

Иодокрахмальная реакция применяется в аналитической химии для открытия, как крахмала, так и иода. Крахмал широко применяется в качестве индикатора в иодометрии.

г) Реакция на пентозаны (образование фурфурола). (Тяга!).

В пробирку вносят сухие древесные опилки (высота слоя 1 – 1,5 см) и добавляют соляную кислоту (1:1) в таком количестве, чтобы она покрыла опилки. На полоску фильтровальной бумаги наносят 1–2 капли анилина и 1–2 капли ледяной уксусной кислоты (в то же пятно). Смоченную уксуснокислым анилином фильтровальную бумагу подносят к отверстию пробирки и кипятят смесь опилок с соляной кислотой. Фурфурол, содержащийся в выделяющихся парах, образует на бумаге яркое розово-красное пятно. Для отгонки фурфурола, летучего с водяным паром, пробирку закрывают изогнутой газоотводной трубкой, ее конец опускают в пустую пробирку-приемник, охлаждаемую в стакане с ледяной водой. Отгоняют несколько капель водной эмульсии фурфурола. В пробирку-приемник добавляют каплю анилина и 1 каплю ледяной уксусной кислоты. Появляется окрашивание.

Объясните опыт и напишите уравнения следующих реакций: гидролиз пентозанов, дегидратация пентоз (образование фурфурола).

Кислотный гидролиз крахмала.

Реактивы: 1% крахмальный клейстер, 10% раствор серной кислоты, разбавленный раствор иода в иодиде калия (светло-желтого цвета), 10% раствор гидроксида натрия, индикаторная фенолфталеиновая бумага, реактив Фелинга.

Оборудование: конические колбы (50 мл), пипетки, мерные цилиндры (50 и 10 мл), фарфоровые чашки.

В коническую колбу емкостью 50 мл наливают 20–25 мл 1% крахмального клейстера и 3–5 мл 10% раствора серной кислоты. В 7–8 пробирок наливают по 1 мл очень разбавленного раствора иода в иодиде калия (светло-желтого цвета), пробирки ставят в штатив. В первую пробирку вносят 1–3 капли подготовленного для опыта раствора крахмала. Отмечают образовавшуюся окраску. Затем колбу нагревают на асбестовой сетке небольшим пламенем горелки. Через 30 с после начала кипения отбирают пипеткой вторую пробу раствора, которую вносят во вторую пробирку с раствором иода, после встряхивания отмечают цвет раствора. В дальнейшем отбирают пробы раствора через каждые 30 с и вносят их в последующие пробирки с раствором иода. Отмечают постепенное изменение окраски растворов при реакции с иодом.

Часть щелочного раствора переливают в пробирку, смешивают с равным объемом реактива Фелинга и нагревают верхнюю часть жидкости до начинающегося кипения.

Выпадает ли красный осадок оксида меди (I)? Напишите уравнение реакции гидролиза крахмала, укажите промежуточные и конечный продукты. Объясните, почему в процессе гидролиза изменяется окраска гидролизата с иодом.

Контрольные вопросы:

1. Написать кольчато-цепную изомерию для галактозы.

2. Получить глюкозу всеми возможными способами.

3. Напишите уравнение образования озазона монозы.

4. Приведите примеры использования углеводов в промышленности.

5. Приведите реакции с помощью которых можно различать восстанавливающиеся и невосстанавливающиеся сахара.

6. Что вы знаете о строении макромолекул: крахмала, целлюлозы.