План семинарских занятий по модулю 1

10 Часов Углеводы

План занятия 1 «Моносахариды»

1 Строение моносахаридов;

2 Классификация моносахаридов на альдозы и кетозы;

3 Номенклатура моносахаридов;

3 Стереоизомерия органических молекул;

4 Оптическая активность;

5 Кольчато-цепная таутомерия моносахаридов;

6 Проекционные формулы Фишера и Хеуорса;

7 Муторотация.

План занятия 2 «Химические свойства моносахаридов»

1 Восстановление;

2 Окисление слабыми и сильными окислителями;

3 Оксинитрильный синтез;

4 Синтез Килиани-Фишера;

5 Качественные реакции на реактив Толенса и реактив Фишера;

6 Эпимеризация;

7 Алкилирование, ацилирование и иные реакции.

План занятия 3 «Дисахариды»

1 Строение дисахаридов (мальтоза, галактоза, целлобиоза, трегалоза, фруктоза и др.);

2 Номенклатура дисахаридов;

3 Восстанавливающие и не восстанавливающие дисахариды;

4 Таутомерное равновесие;

5 Реакции восстанавливающих дисахаридов в открытой и циклической формах;

6 Реакции невосстанавливающих дисахаридов.

План занятия 4 «Полисахариды»

1 Строение полисахаридов (крахмал, целлюлоза);

2 Гидролиз полисахаридов.

3 Химическая модификация целлюлозы;

4 Нитрование;

5 Алкилирование и ацилирование;

6 Получение ксантогената целлюлозы;

7 Гидролизный спирт.

План занятия 5 «Гемицеллюлозы»

1 Строение гемицеллюлоз;

2 Гомополисахариды:

3 Гетерополисахариды;

4 Декстраны

5 Защита индивидуального задания 1 «Углеводы».

Индивидуальные задания по модулю 1 «Углеводы»

Вариант 1

1. Напишите таутомерные формулы:

а) Д(+)глюкозы; б) Д(-)фруктозы; в) Д(+)маннозы; г) Д(+) галактозы. Укажите какие из этих моносахаридов являются эпимерами.

2. С помощью какой реакции можно удлинить углеродную цепь в молекуле моносахаридов? Приведите пример. Как называется этот синтез?

3. Напишите схему образования сахарозы, 2-[α-D-глюкопирано зидо]-β-D-фруктофуранозида. К какой группе дисахаридов относится сахароза? Почему?

4. Какой дисахарид: трегалоза или лактоза образует озазон? Напишите формулу озазона данного дисахарида. Дайте объяснение.

5. Приведите схему получения ксантогената целлюлозы (вискозы). Какой химический процесс происходит, если продавливать вискозу через фильтры в разбавленную серную кислоту (образование шелковой нити) или через длинную узкую щель (получение целлофана)? Приведите схему этой реакции.

Вариант 2

1. В чем различия строения между:

а) глюкозой и фруктозой; б) глюкозой и маннозой;

в) глюкозой и галактозой?

Какие из этих моносахаридов являются эпимерами?

2. Почему при переходе карбонильной (ациклической) таутомерной формы в полуацетальную (циклическую) образуются аномеры? Дайте объяснения. Покажите на примере Д(+) глюкозы.

3. Напишите схему образования трегалозы, 1-[α-D-глюкопиранозидо]-α-D-гдюкопиранозида. К какой группе дисахаридов относится трегалоза? Почему?

4. Напишите схему получения озазона мальтозы.

5. Напишите схему образования нитратов клетчатки (используйте формулу Хеуорса). Какой продукт принято называть пироксилином? Какой продукт принято называть каллоксилином? Каково практическое значение нитроклетчатки?

Вариант 3

1. Напишите проекционные формулы:

а) Д(+) глюкозы и L (+) глюкозы; б) Д(-) фруктозы и L(+) фруктозы.

2. Что образуется при действди избытка хлористого пропионила на β-Д-глюкопиранозу

3. Напишите схему образования мальтозы, 4-[α-D-глюкопиранозидоглюкозы]. К какой группе дисахаридов относится мальтоза? Поче­му?

4. С помощью каких реакций можно быстро и легко отличить восста­навливающие дисахариды от невосстанавливающих? Напишите уравнения реакций.

5. Напишите схему образования ацетилцеллюлозы (аетилклетчатки). Почему и зачем триацетилцеллюлозу подвергают частичному омылению? Каково практическое значение ацетатов клетчатки?

Вариант 4

1. Пo какому признаку моносахариды относят к Д и L рядам? Приведите примеры форм Д(+) и Д(-), L(.+) и L(-).

2. Привадите схему реакций взаимодействия:

а) β-D-фруктопиранозы с пропиловым спиртом (в присутствии сухого хлористого водорода, как катализатора). Назовите по­лученное соединение. К какому типу производных моносахаридов оно относится? б) β-D-фруктопиранозы с избытком хлористого пропионила. Что образовалось - назовите?

3. Напишите схему образования целлобиозы, 4[-β-D-глюкопиранозидо]глюкозы. К какой группе дисахаридов она относится? Почему?

4. Напишите схему реакций взаимодействия сахарозы (или мальто­зы) со следующими реагентами: 1) с избытком хлористого ацетила; 2) с избытком йодистого метила в присутствия окиси сереб­ра. Какие продукты при этом образовались?

5. (используя формулы Хеуорса) формулы эфиров клетчатки (целлюлозы): а) триэтилклетчатки; б) трибензилцеллюлозы; в) тринитроклетчатки; г) триацетилцеллюлозы. Укажите, какие из этих эфиров являются сложными, а какие простыми?

Вариант 5

1. Напишите уравнения реакций, доказывающих, что в молекуле глюкозы имеется одна альдегидная и пять гидроксильных групп.

2. Приведите экспериментальные доказательства существования полуацетальных циклических таутомерных форм у моносахаридов. Напишите уравнения (схему) соответствующих реакций. Какие свойства образовавшихся продуктов подтверждают наличие полуацетальных форм?

3. Напишите схему образования лактозы, 4[-β-D-галактопирано- зидо-глюкозы]. К какой группе дисахаридов она относится? Почему?

4. Как реагирует сахароза с избытком уксусного ангидрида? Напи­шите схему реакции.

5. Целлюлозу (щелочную) обрабатывали хлористым бензилом в присутствии избытка щелочи. Напишите схему реакции. Что образовалось? Каково практическое значение полученного продукта?

Вариант 6

1. Напишите структурные циклические, перспективные (по Хеуорсу) формулы: а) α-Д-рибофуранозы; б) β-Д-ксилопиранозы;

в) β-Д-фруктопиранозы; г) β-Д-фруктофуранозы.

2. Какими реакциями можно доказать большую реакционную способность полуацетального гпдроксила по сравнению со спиртовым?

3. Напишите формулы мальтозы и целлобиозы и сравните их. В чем их сходство, разница? Поясните.

4. Какие продукты (вещества) образуются из мальтозы:

а) при ее восстановлении; б) при ее окислении. Напишите схему реакций.

5. Алкилцеллюлозу обрабатывали диметилсульфатом в присутствии избытка щелочи. Что получили. Каково практическое значение полученного продукта?

Вариант 7

1. С помощью каких реакций можно доказать, что в молекуле рибозы имеется 4 гидроксильных группы и одна альдегидная? Напишите уравнения реакций.

2. Что образуется при гидролизе тетраметил α-Д-метилглюкозида? Напишите схему гидролиза. Будет ли продукт гидролиза давать реакцию на карбонильную группу? Дайте пояснение.

3. Напишите формулы мальтозы и трегалозы. Сравните. К какой группе дисахаридов относится каждая из них? Почему? Возможно ли образование таутомерной (карбонильной) формы у мальтозы, трегалозы? Почему? Покажите на схеме.

4. Напишите схему реакций взаимодействия сахарозы (или мальто­зы) со следующими реагентами: 1) с избытком хлористого ацетила; 2) с избытком йодистого метила в присутствия окиси сереб­ра. Какие продукты при этом образовались?

5. Напишите схему реакций образования следующих простых эфиров целлюлозы: а) метилцеллюлозы; б) этилцеллюлозы; в) бензилцеллюлозы (условно считайте, что алкилированию подвергаются все гидроксильные группы).

Вариант 8

1. Напишите для L-Д-глюкозы формулы Хеуорса и конформационную формулу Ривза.

2. Какими реакциями можно доказать восстанавливающее свойства моносахаридов глюкозы, маннозы, галактозы?

3. С помощью какой реакция можно быстро и легко отличить сахарозу от мальтозы? Почему? Напишите схему реакции.

4. Напишите структурную формулу глюкопиранозидоглюкозы с α-1,6-гликозидной связью. Будет ли данный дисахарид окисляться реактивом Фелинга или аммиачный раствором окиси серебра?

5. Напишите схемы гидролиза: а) крахмала; б) клетчатки (целлюлозы). Напишите структурные формулы (по Хеуорсу) дисахаридов, которые образуется как промежуточные продукты гидролиза крахмала и целлюлозы. Сравните их. Чем они отличается по строению?

Вариант 9

1. На основании каких реакций было доказано нормальное строение углеродной цепи: а) глюкозы; б) фруктозы? Приведите схемы реакций.

2. Напишите схему превращений D(+) глюкозы под действием разбавленной щелочи.

3. С помощью каких реакций можно быстро и легко отличить восста­навливающие дисахариды от невосстанавливающих? Напишите уравнения реакций.

4. Почему мальтоза дает реакцию "серебряного зеркала", а трегалоза не дает? Напишите уравнение реакции.

5. Чем обусловлена линейность строения молекул амилозы и целлюлозы и ветвистость, строения молекул амилопектина и гликогена?

Вариант 10

1. С помощью каких реакций можно доказать строение кольца глюкозы?

2. Что такое мутаротация? Чем объясняется это явление? Приведи­те схему превращений, которые происходят при мутаротации: а) с D-глюкопирано-зой; б) с D-маннопиранозой.

3. Напишите формулы таутомерных форым: а) мальтозы; б) лактозы. Чем обусловлена возможность образования таутомерных форм у этих дисахаридов? Могут ли трегалоза и сахароза давать таутомерные формы? Поясните.

4. На лактозу подействовали метиловым спиртом в присутствии сухого хлористого водорода? Какое вещество образовалось? Обладает ли оно восстанавливающими свойствами? Поясните. Если вместо лактозы взять мальтозу или целлобиозу, то будут ли продукты их метилирования обладать восстанавливающими свойствами? Объясните почему. Какой общий вывод можно сделать из этого?

5. Напишите схемы строения молекул: а) амилозы; б) амилопектина; в) целлюлозы. Сравните их.

Вариант 11

1. Дайте схему, показывающую, как можно доказать строение кольца фруктозы?

2. Каково строение гексозы, если известно, что при окислении она дает оптическую недеятельную двухосновную кислоту?

3. Как реагирует сахароза с избытком уксусного ангидрида? Напи­шите схему реакции.

4. В состав молекулы сахарозы входят глюкоза и фруктоза. С по­мощью каких химических реакций это можно доказать? Приведите схему.

5. Напишите структурные формулы элементарных ячеек:

а) крахмала; б) клетчатки (целлюлозы). Сравните их строение. В чем разница? Поясните, какова общая формула клетчатки и кpaхмала? Напишите ее, выделив функциональные группы. Судя по структурной формуле элементарной ячейки крахмала и клет­чатки, какие химические свойства будут характерны для этих полисахаридов? Почему? Поясните.

.

Вариант 12

1. Какие производные моносахаридов называются гликозидами? Напишите формулы α и β-метил-гликозидов для: а)α-Д(+) глюкопиранозы; б) β-Д(-)фруктопиранозы. Могут ли гликозиды монасахаридов давать реакции на карбонильную группу? Дайте пояснение.

2. Какие гексозы образуются из D-рибозы при оксинитрильном синтезе? Приведите схему синтеза. Напишите формулы двухосновных оксикислот, которые могут быть получены при окисления этих гексоз. Обе ли они оптически деятельны? Поясните.

3. Напишите уравнение реакции взаимодействуя мальтозы с избытком уксусного ангидрида.

4. Напишите структурную формулу (по Хеуорсу) восстанавливающего трисахарида, построенного из трех остатков α-D-глюкозы.

5. Напишите (используя формулы Хеуорса) формулы эфиров клетчатки (целлюлозы): а) триэтилклетчатки; б) трибензилцеллюлозы; в) тринитроклетчатки; г) триацетилцеллюлозы. Укажите, какие из этих эфиров являются сложными, а какие простыми?

Вариант 13

1. Напишите схему окисления Д(+) ксилози до моно- и дикарбоновой кислоты. Будут ли эти кислоты оптически активны? Дайте пояснения.

2. Действием каких реагентов можно осуществить следующее превращения: кетоза → гексит → лактон → альдоза? Напишите схему реакций.

3. Какой дисахарид: трегалоза или лактоза образует озазон? Напишите формулу озазона данного дисахарида. Дайте объяснение.

4. Напишите структурную формулу глюкопиранозидоглюкозы с α-1,6-гликозидной связью. Будет ли данный дисахарид окисляться реактивом Фелинга или аммиачный раствором окиси серебра?

5. Приведите схему получения ксантогената целлюлозы (вискозы). Какой химический процесс происходит, если продавливать вискозу через фильтры в разбавленную серную кислоту (образование шелковой нити) или через длинную узкую щель (получение целлофана)? Приведите схему этой реакции.

Вариант 14

1. С помощью какой реакции можно перейти от альдозы к кетозе? Приведите пример. Напишите уравнения реакции.

2. Напишите проекционные формулы оптических антиподов: а) D (+) глюкозы и L (-) глюкозы;

б) D (-) фруктозы и L (-) фруктозы.

3. Напишите схему получения α-метилмальтозида.

4. Какова структурная формула трисахарида, если известно, что он относится к невосстанавливающим олигосахаридам, а при гидролизе дает молекулы α-D-глюкозы.

5. Напишите схему образования нитратов клетчатки (используйте формулу Хеуорса). Какой продукт принято называть пироксилином? Какой продукт принято называть каллоксилином? Каково практическое значение нитроклетчатки?

Вариант 15

1. Моносахариды Д(+) глюкозы и Д(+) галактозы восстановили. Напи­шите схемы этих реакций. Какова оптическая деятельность образовавшихся спиртов? Дайте пояснения.

2. С помощью каких реакций можно идентифицировать вещества, входящие в состав следующих пар соединений:

а) D-глюкоза и метил-D-глюкозид? б) D-глюкоза и D-фруктоза?

в) D-глюкоза и сорбит?

3. Напишите схему получения озазона мальтозы.

4. На лактозу подействовали метиловым спиртом в присутствии сухого хлористого водорода. Какое вещество образовалось? Обладает ли оно восстанавливающими свойствами? Поясните. Если вместо лактозы взять мальтозу или целлобиозу, то будут ли продукты их метилирования обладать восстанавливающими свойствами? Объясните, почему. Какой общий вывод можно сделать из этого?

5. Целлюлозу (щелочную) обрабатывали хлористым бензилом в присутствии избытка щелочи. Напишите схему реакции. Что образовалось? Каково практическое значение полученного продукта?

Вариант 16

1. Как (с помощью какой реакции) можно осуществить переход:

а) глюкозы в фруктозу; б) маннозы в фруктозу? Напишите урав­нения реакций.

2. Приведите экспериментальные доказательства существования полуацетальных циклических таутомерных форм у моносахаридов. Напишите уравнения (схему) соответствующих реакций. Какие свойства образовавшихся продуктов подтверждают наличие полуацетальных форм?

3. Какие продукты (вещества) образуются из мальтозы:

а) при ее восстановлении; б) при ее окислении. Напишите схему реакций.

4. Какова структурная формула трисахарида, если известно, что он относится к невосстанавливающим олигосахаридам, а при гидролизе дает молекулы α-D-глюкозы.

5. Алкилцеллюлозу обрабатывали диметилсульфатом в присутствии избытка щелочи. Что получили? Каково практическое значение полученного продукта?

Рекомендуемая литература по модулю 1

1. Травень, В.Ф. Органическая химия: Учебник для студентов вузов [Текст] / В.Ф. Травень.-М.: ИКЦ «Академкнига», Т.1.-2005.-727 с.

2. Травень, В.Ф. Органическая химия: Учебник для студентов вузов [Текст] / В.Ф. Травень.-М.: ИКЦ «Академкнига», Т.2.-2005.-582 с.

3. Березин, Б.Д. Курс современной органической химии: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений [Текст] / Б.Д. Березин, Д.Б. Березин. – М.: Высш. школа, 2001. – 768 с.

4. Терней, А. Современная органическая химия [Текст] / А. Терней. – М.: Мир, Т.2.-1981.- 652 с.

5. Товбис, М.С. ХИМИЯ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ. Органическая химия. Основы биоорганической химии. Курс лекций [Текст] / Красноярск, Изд. СибГТУ, 2008 г.- 120 с.