Тема 2. Взаимное влияние атомов в молекуле, электронные эффекты заместителей. Кислотность и основность органических соединений.

Задание 2. Рассмотрите ряд соединений, приведенных в каждом отдельном пункте, напишите их структурные формулы. Сравните кислотные свойства этих соединений, расположите их в ряд по увеличению кислотности и объясните ваше решение.

1.Этанол, холин, 2-аминоэтанол.

2.Фенол, 4-метилфенол, 4-нитрофенол.

3.Уксусная, хлоруксусная, фторуксусная кислоты.

4.Муравьиная, щавелевая, уксусная кислоты.

5.Щавелевая, янтарная, малоновая кислоты.

6.Фенол, этанол, вода.

7.Молочная, пропионовая, пировиноградная кислоты.

8.Янтарная, щавелевоуксусная, яблочная кислоты.

9.Гликолевая, уксусная, пропионовая кислоты.

10.4-гидрокисбутановая, бутановая, 3-гидрокисбутановая кислоты.

11.Этанол, глицерин, этиленгликоль.

12.Янтарная, фумаровая, пропионовая кислоты.

13.4-аминофенол, фенол, 4-гидроксибензойная кислота.

14.Молочная, яблочная, пропионовая кислоты.

15.2-хлорэтанол, пропанол-1, этанол.

Задание 3. Рассмотрите ряд соединений, приведенных в каждом отдельном пункте, напишите их структурные формулы. Сравните основные свойства этих соединений, расположите их в ряд по уменьшению основности и объясните ваше решение.

1.Аммиак, анилин, метиламин.

2.Аммиак, диметиламин, метиламин.

3.Метиламин, диэтиламин, диметиламин.

4.Анилин, 4-нитроанилин, 4-метиланилин.

5.2-Аминоэтанол, этиламин, 3-аминопропанол.

6.Диэтилсульфид, метанол, аммиак.

7.4-Аминофенол, анилин, этиламин.

8.Этиламин, аминопропанон, ацетамид.

9.Диэтиловый эфир, диметиловый эфир, диметиламин.

10.Диметилсульфид, диметиловый эфир, диметиламин.

11.Этанол, вода, диэтиловый эфир.

12.Пиридин, 3-метилпиридин, никотиновая кислота.

13.Аминогруппы лизина.

14.Аминогруппы новокаина.

15.2-Аминоэтанол, холин, этиламин.

Примечание: Формулы всех соединений, названных в заданиях 2 и 3, можно найти в учебниках [1,2].

Тема 3. Стереоизомерия

Задание 4. Напишите проекции Фишера для следующих соединений:

1.D- иL-валин

2.Энантиомеры молочной кислоты

3.Диастереомеры винной кислоты

4.D- иL-яблочная кислота

5.Энантиомеры глутаминовой кислоты

6.Энантиомеры винной кислоты

7.D- иL-рибоза

8.АномерыD-фруктофуранозы

9.ЭнантиомерыD-фруктозы

10.ЭпимерыD-маннозы

11.ЭнантиомерыD-глюкозы

12.АномерыD-глюкуроновой кислоты

13.Мезо- иD-винная кислота

14.Мезо- иL-винная кислота

15.Энантиомеры глицеринового альдегида

16.ДиастереомерыL-треонина

17.АномерыD-галактопиранозы

18.D-винная кислота и её диастереомер

19.Энантиомеры 2-гидроксимасляной кислоты

20.D- иL-2-дезокирибоза

Тема 4. Механизмы органических реакций.

Задание 5. Составьте ответы на следующие вопросы:

1.Механизм реакции электрофильного присоединения на примере гидрохлорирования этена, пропена и пропеновой кислоты. Относительная скорость реакций. Правило Марковникова.

2.Схема реакций гидратации бутена-2,транс-бутендиовой (фумаровой) кислоты и бутен-2-овой (кротоновой) кислоты. Механизм реакции, π- и σ-комплексы. Относительная скорость этих реакций.

3.Механизм реакции электрофильного присоединения на примере гидробромирования этена. Схемы реакций гидробромирования бутена-1, бутена-2 ицис-бутендиовой (малеиновой) кислоты. Относительная скорость этих реакций.

4.Механизм реакции электрофильного присоединения на примере гидробромирования этена, хлорэтена (винилхлорида) и пропеновой кислоты. Относительная скорость этих реакций.

5.Механизм реакции электрофильного замещения в ряду ароматических соединений. Схемы реакций нитрования бензола, толуола и фенола. Сравнительная скорость этих реакций.

6.Механизм реакции электрофильного замещения в ряду аренов, образование π- и σ-комплексов. Схемы реакций бромирования бензола и нитробензола, относительная скорость этих реакций.

7.Реакции электрофильного замещения в ряду аренов. Механизм реакции. Схемы реакций алкилирования бензола и нафталина.

8.Реакции нуклеофильного присоединения к С=О-группе, механизм реакции. Схемы реакций гидратации формальдегида, ацетальдегида, ацетона и трихлорацетальдегида (хлораля). Объясните причину устойчивости хлораль-гидрата.

9.Реакции нуклеофильного присоединения на примерах гидратации формальдегида, ацетальдегида, пропаналя и ацетона. Составьте ряд по увеличению скорости реакций, объясните решение.

10.Реакции нуклеофильного присоединения к С=О-группе: схемы реакций ацетальдегида и ацетона с этанолом (образование полуацеталей). Сравните скорости этих реакций, объясните решение.

11.Составьте схемы реакций взаимодействия ацетона, ацетальдегида и 2-оксопропановой (пировиноградной) кислоты сHCN. Составьте ряд по увеличению скорости реакции, дайте объяснение её механизма.

12.Ароматическая система в шестичленных гетероциклах на примерах пиридина и пиримидина. Распределение электронной плотности в молекуле, химические свойства этих соединений.

13.Ароматическая сопряженная система в пятичленных гетероциклах на примерах пиррола и имидазола. Распределение электронной плотности в молекуле. Различие основных свойств атома азота в пяти- и шестичленных гетероциклах.

14.Ароматическая сопряженная система в бензоле и конденсированных аренах (нафталин, антрацен, фенантрен). Условия ароматичности, правило Хюккеля. Особенности реакционной способности ароматических соединений (отличие от других непредельных соединений).

15.Реакции нуклеофильного присоединения к С=О-группе на примере образования полуацеталей. Составьте схемы реакций бензальдегида, 4-метилбензальдегида и 4-нитробенз-

альдегида с этанолом. Расположите эти соединения в ряд по увеличению скорости реакции. На примере бензальдегида напишите схему механизма реакции.

16.Составьте схемы реакций образования циклических полуацеталей на примерах 4-гидроксибутаналя и 5-гидроксипентаналя. Поясните механизм реакции. Значение циклических полуацеталей в химии углеводов.

17.Реакции элиминирования на примере дегидратации бутанола-2, 1-фенилбутанола-2 и 2-метилпентанола-3. Механизм реакции, правило Зайцева.

18.Реакции элиминирования на примере дегидратации 3-метилбутанола-2, 1-фенил-3-метилбутанола-2 и 3-гидроксипентановой кислоты. Объясните направление реакций (правило Зайцева, устойчивость образующихся продуктов).

19.Реакции нуклеофильного замещения на примере превращения 1-хлорпропана, 2-хлорпропана и 2-хлорпропановой кислоты в соответствующие гидроксипроизводные. Поясните механизм и относительную скорость этих реакций.

20.Реакция этерификации на примере образования этилацетата. Схема и механизм реакции. Примеры сложных эфиров среди природных и лекарственных веществ.

21.Гидролиз сложных эфиров: метилпропионата, изобутилбутирата и тристеарата. Условия и механизм реакции.

22.Реакции нуклеофильного замещения на примере образования простых эфиров – схема и механизм. Схемы образования диэтилового эфира из: а) этанола, б) этилата натрия и хлорэтана. Применение простых эфиров в медицине.

23.Механизм реакции радикального замещения на примере хлорирования метана. Составьте схемы реакций хлорирования пропана, метилпропана, 2-метилбутана, этилбензола. Какие особенности в реакционной способности этих соединений следует отметить?

24.Кето-енольная таутомерия на примере ацетона и ацетоуксусной кислоты. Сравнительная устойчивость их енольных форм – чем она экспериментально определяется и чем объясняется?

25.Кето-енольная таутомерия на примере пировиноградной и щавелевоуксусной кислот. Сравнительная устойчивость их енольных форм – чем она экспериментально определяется и чем объясняется?

26.Лактам-лактимная таутомерия на примере 2,4,6-триоксопиримидина (барбитуровая кислота) и 2,4,6-триоксо-5,5-диэтилпиримидина (лекарственный препарат барбитал). В чем заключаются сходство и различие таутомерии этих соединений?

27.Лактам-лактимная таутомерия на примере нуклеиновых азотистых оснований: урацила, тимина, цитозина (схема). Какая из таутомерных форм реализуется в природных нуклеотидах и полинуклеотидах (относительная устойчивость лактамной и лактимной форм)?

28.Таутомерия пуриновых нуклеиновых оснований: аденина и гуанина (схема). Какая из таутомерных форм реализуется в природных нуклеотидах и полинуклеотидах (относительная устойчивость лактамной-лактимной и аминной-иминной форм)?

29.Лактам-лактимная таутомерия мочевой кислоты. Какая из таутомерных форм реализуется в мочевой кислоте и её солях (уратах)?