ХИМИЯ:Metodichka_organika

различные конформации. При этом в пространстве сближаются углеродные атомы С1-С5 или С1-С4.

В случае сближения С1-С5 в 5-гидроксигексанале в кислой среде возможно взаимодействие между гидроксильной и альдегидной группами с образованием циклического полуацеталя.

Вывод: В связи с присутствием в молекуле 5-гидроксигексаналя альдегидной и гидроксильной групп в кислой среде между ними происходит внутримолекулярное взаимодействие (реакция нуклеофильного присоединения), которое приводит к образованию циклического полуацеталя - пиранозного цикла.

Задача №3.

Имины - промежуточные продукты во многих ферментативных процессах, например, биосинтезе ά - аминокислот в организме.

Напишите схему реакции присоединения метиламина к пропаналю и ацетону. Почему эти реакции классифицируют как реакции присоединения - отщепления?

Задача №4.

Альдегиды легко окисляются, поэтому они могут служить хорошими восстановителями. Какие химические превращения будут происходить при взаимодействии уксусного альдегида с оксидом серебра, и как называется эта реакция?

Задача №5.

Какое из соединений: бензальдегид или пропаналь может вступать в реакцию альдольной конденсации. Свой ответ обоснуйте.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

На занятии студенты решают учебные задачи, в процессе этого разбирается и закрепляется теоретический материал. Студенты должны усвоить механизм реакции нуклеофильного присоединения, исходя из электронного строения альдегидов и кетонов, должны уметь составлять уравнения реакций окислениявосстановления, присоединения, замещения в радикале.

После решения заданий необходимо выполнить опыты, которые подтверждают теоретический материал. После выполнения опытов необходимо оформить протокол лабораторной работы.

Вконце занятия проводится тестовый контроль, анализ результатов работы,

вкотором принимают участия все студенты под руководством преподавателя.

11

СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНО- И ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Карбоновые кислоты и их эфиры в большом количестве распространены в природе. Запахи цветов, плодов, ягод обусловлены эфирными веществами. Карбоновые кислоты и их производные поступают в организм человека с пищей, а затем превращаются в более простые вещества. Карбоновые кислоты и их соли входят в состав буферных систем (бикарбонатной, фосфатной, гемоглобиновой и др.), которые поддерживают постоянство рН крови и тканей. Некоторые карбоновые кислоты и их соли являются лекарственными препаратами. Например, изовалериановая кислота входит в состав валидола, бензоат натрия – откаркивающее и слабо дезинфицирующее средство, уретаны - эфиры карбаминовой кислоты обладают снотворным и транквилизирующим действием и применяются в психиатрической практике.

Эта тема имеет больше значение для изучения курса биохимии, фармакологии и других медицинских дисциплин.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ:

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь прогнозировать химические свойства карбоновых кислот и их производных, которые берут участие в протекании большинства биохимических процессов.

Достижение этой цели обеспечивается выполнением конкретних целей. КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

УМЕТЬ:

1.Идентифицировать карбоксильную группу.

2.Прогнозировать химические свойства карбоновых кислот на основании электронного строения их молекул.

3.Открывать экспериментально уксусную кислоту.

4.Прогнозировать свойства дикарбоновых кислот и их специфические реакции.

5.Получать экспериментально натриевую соль щавелевой кислоты и доказывать строение молекул этой кислоты.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1.Классификация и номенклатура карбоновых кислот. Электронное представление о строении карбоксильной группы.

2.Химические свойства карбоновых кислот. Кислотные свойства -

образование солей. Реакции нуклеофильного замещения (SN) взаимодействие со спиртами (реакция этерификации), с аммиаком и аминами, образование ангидридов, замещение водорода при α-углеродном атоме.

3.Классификация и номенклатура дикарбоновых кислот. Реакции образования солей, амидов и сложных эфиров. Отношение к нагреванию.

12

4.Ненасыщенные дикарбоновые кислоты малеиновая и фумаровая, их различие и участие фумаровой кислоты в обменных процессах.

5.Угольная кислота и ее производные: уретаны, уреиды, мочевина. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

Обязательные:

1.Тюкавкина Н.А.. Биоорганическая химия, 1985, с.191-193, 196-197, 204-

211, 216-225.

2. Тюкавкина Н.А.. Биоорганическая химия, 1991, с.194-205, 207-213, 247252.

3.Рево А.Я., Зеленкова В.В., Малый практикум по органической химии, 1980, опыты 42, 43, 44, 45.

4.Граф логической структуры.

5.Лекции по биоорганической химии.

Дополнительные:

1. Черных В.П. и др., Органическая химия, книга 2, Харьков, Основа, 1995,

с.358-371, 383-395.

13

ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ:

«Строение и свойства моно - и дикарбоновых кислот»

Структура

Химические

свойства

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Инструкция к лабораторно-практическому занятию.

Диссоциация уксусной кислоты

Принцип метода: метод основан на диссоциации карбоновых кислот в воде. Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, дистиллированная вода,

раствор уксусной кислоты, лакмус.

Ход работы: Налейте в пробирку 2-3 капли уксусной кислоты, добавьте 2-3 капли воды и исследуйте реакцию раствора на лакмусе. Запишите в тетрадь схему диссоциации.

Устойчивость уксусной кислоты к окислителям.

Принцип метода: метод основан на устойчивости карбоновых кислот к окислителям.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, дистиллированная вода, раствор уксусной кислоты, раствор серной кислоты.

Ход работы: К раствору уксусной кислоты, полученной в предыдущем опыте, добавьте несколько капель перманганата калия и 2н H2SO4, перемешайте. Что наблюдается? Какой вывод можно сделать из этого опыта, об отношении уксусной кислоты к окислителям?

Открытие уксусной кислоты. Получение комплексной железной соли и разложение ее при кипячении.

Принцип метода: метод основан на получении комплексной железной соли уксусной кислоты.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, дистиллированная вода, раствор ацетата натрия, 0,1н раствор хлорида железа, газовая горелка.

Ход работы: поместите в пробирку несколько крупинок ацетата натрия CH3COONa. Убедитесь в том, что он не имеет запаха. Добавьте в пробирку 3 капли воды и 2 капли 0,1н FeCl3. Появляется желто-красная окраска в связи с образованием железной соли уксусной кислоты (ацетата железа). Запишите схему реакции.

Фактически ацетат железа частично гидролизуется с образованием комплексного соединения, которое имеет более сложное строение.

Подогрейте раствор до кипения. Сразу происходит гидролиз железной соли, выпадает красно-бурый осадок нерастворимого в воде основного ацетата железа:

2

Раствор, который образуется над осадком, не содержит ионов железа и обесцвечивается.

Описанную реакцию используют в качественном анализе для выделения оксида железа (|||) из раствора. Эту реакцию можно проделать и со свободной

15

уксусной кислотой, предварительно нейтрализовав ее щелочью. Используйте лакмусовую бумагу.

Получение соли натрия щавелевой кислоты. Доказательство строения щавелевой кислоты.

Принцип метода: метод основан на доказательстве строения щавелевой кислоты.

Материальное обеспечение: пробирки, формиат натрия, газовая горелка. Ход работы: поместите в сухую пробирку несколько крупинок формиата

натрия и нагрейте над пламенем газовой горелки. Сначала соль плавится. Затем происходит ее разложение с бурным выделением водорода. Как можно его открыть? Нагрейте осторожно, чтобы вещество не обуглилось.

Ход реакции:

Так как. строение муравьиной кислоты хорошо известно, то приведенная реакция может служить для обоснования формулы строения щавелевой кислотыпродукта соединения двух остатков муравьиной кислоты. Щавелевая кислота называется по латыни Acidи oxalicи , поэтому ее соли – оксалаты.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ.

Задание № 1.

В организме человека протекают реакции гидролиза сложных эфиров. Какая кислота образуется при гидролизе малоновоэтилового эфира?

А. Уксусная. В. Щавелевая

C.Молочная.

D.Малоновая Е. Муравьиная.

Задание № 2.

Щавелевая кислота содержится в щавеле и может попадать в организм с пищей. Чем следует подействовать на щавелевую кислоту, чтобы получить ее амид?

А. Раствор NaOH

В. C2H5OH

С. NH3

D.Метиламин

E.CH3COOH

16

Задание № 3.

Дикарбоновые кислоты участвуют в цикле трикарбоновых кислот.Какой продукт образуется при дегидратации янтарной кислоты?

А. Винная кислота. В. Оксикислота. С. Оксокислота.

D.Ангидрид кислоты.

E.Амидокислоты.

Задание № 4.

Масляная кислота содержится в прогорклом масле.Определите, как называется эта кислота по ИЮПАК.

А. Пропановая. В. Бутановая.

С. Оксибутановая.

D.Оксобутановая.

E.2,3- диметилбутановая.

Задание № 5.

Дегидрирование карбоновых кислот происходит в цикле трикарбоновых кислот, который осуществляется в клетках и тканях организма.Какой продукт образуется из янтарной кислоты в результате ферментативного дегидрирования?

А. Малоновая кислота. В. Бензойная кислота. С. Акриловая кислота.

D.Малеиновая кислота.

E.Фумаровая кислота.

Задание № 6.

Карбоновые кислоты являются активными участниками обменных процессов в организме.

Среди перечисленных ниже кислот найдите дикарбоновую кислоту. А. Уксусная.

В. Бензойная. С. Масляная.

D.Щавелевая.

E.Никотиновая.

Приложение.

Задача для достижения конкретных целей:

В тканях человека посредством целого ряда реакций происходит превращение одних веществ в другие.

17

Какие реакции следует проводить, чтобы, используя малоновую кислоту, получить уксусноэтиловый эфир?

Эталон решения:

1. Получение уксусной кислоты декарбоксилированием малоновой кислоты:

HOOC – CH 2 – COOH → CH3 – COOH + CO 2

2. Получение уксусноэтилового эфира: Реакция этерафикации уксусной кислоты и этилового спирта:

CH3 – C ООН + HO – C 2H5 → CH3 – C – О – C 2H5 + H2O

||

O

Уксусноэтиловый эфир

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

Вначале занятия осуществляется проверка подготовки студентов к самостоятельной работе. Студенты решают обучающие задачи, разбирают и закрепляют теоретический материал.

Затем студенты выполняют самостоятельно лабораторную работу и по результатам опытов оформляют протокол лабораторной работы.

Вконце занятия проводится тестовый контроль, анализ результатов работы,

вкотором принимают участие все студенты под руководством преподавателя.

СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИПИДОВ И ФОСФОЛИПИДОВ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:

Липиды составляют большую группу биологически активных веществ. Они содержатся во всех клетках живых организмов и принимают участие в разнообразных физиологических и биохимических процессах. Липиды являются основными структурными компонентами клеточных мембран, играют защитную роль (например, в коже), служат формой, в виде которой запасается и транспортируется энергетическое “ топливо”. Вместе с липидами в организме содержится ряд веществ, которые присутствуют в небольших количествах, но они обладают высокой биологической активностью. К таким веществам относятся стероидные гормоны, простагландины, жирорастворимые витамины, которые являются низкомолекулярными регуляторами.

Липиды разделяют на омыляемые и неомыляемые. В основе неомыляемых липидов лежат две структуры: стеран или терпен. Примерами стероидов могуть служить холестерин и желчные кислоты, которые встречаются в живых клетках.

Изопреноиды являются ценными лечебными препаратами, например, камфара, бромкамфора, ментол, разные эфирные масла.

18

Преобразования естественных биологически активных веществ составляют химическую сущность биологических процессов. Поэтому знания строения и химических свойств липидов необходимы для дальнейшего изучения биохимии, фармакологии и для профессиональной деятельности врача.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ:

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь интерпретировать строение и особенности химических свойств физиологически активных веществ – омыляемых и неомыляемых липидов.

Достижение этой цели обеспечивается выполнением конкретних целей.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

УМЕТЬ:

1.Идентифицировать омыляемые и неомыляемые липиды.

2.Идентифицировать простые липиды (воски, жиры и масла) и сложные липиды (фосфолипиды, гликолипиды).

3.Прогнозировать свойства твердых жиров и масел на основании их строения.

4.Идентифицировать терпеновые углеводородные и терпеноиды (мерцен, цитраль, ментан, лимонен, ментол, камфара).

5.Идентифицировать стеран, стерины, холестерин, желчные кислоты, половые гормоны, каротин, жирорастворимые витамины.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

Содержание обучения должено обеспечивать достижение целей обучения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1.Классификация липидов. Высшие жирные кислоты (стеариновая, пальмитиновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая). Их структура и особенности биологически важных жирных кислот.

2.Омыляемые липиды. Реакция получения жиров. Химические свойства липидов. Реакции гидролиза, гидрогенизации, окисления жиров. Понятия о воске.

3.Сложные липиды. Получение фосфатидной кислоты, фосфатидилэтаноламина. Характерные особенности сложных липидов.

4.Неомыляемые липиды. Терпены. Терпеновые углеводороды и терпеноиды (мирцен, ментан, цитраль, лимонен, ментол, пинен, камфара).

5.Стероиды. Структура стерана. Стерины: холестерин и желчные кислоты. Понятия о каротиноидах. Каротин, жирорастворимые витамины (А, Е, К).

19

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: Основные:

1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. «Биоорганическая химия» М. «Медицина»,

1995, с. 427-458.

2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. «Биоорганическая химия» М. «Медицина», 1996, с. 457-490.

3.Рев А.Я., Зеленкова В.В. «Маленький практикум по органической химии», М. «Высшая школа», 1995, опыты 162-164, 179-182.

4.Граф логической структуры.

5.Конспект лекций по биоорганической химии.

Дополнительные.

1. Черных В.П. и др. “ Органическая химия”. Книга 3. Харьков. “ Основа”, 1997, с.196-233.

20