 |
Общие закономерности реакционной способности органических соединений как химическая основа их биологического функционирования
|
|
|
|
Лабораторное занятие №6.
Тема: Рубежный контроль (модуль № 1).
Цель: Проверить качество сформированных у студентов при изучении модуля «Теоретические основы строения органических соединений, определяющие их реакционную способность. Общие закономерности реакционной способности органических соединений как химическая основа их биологического функционирования» знаний и умений.
Контрольная работа №1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРОЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИХ РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ КАК ХИМИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИХ БИОЛОГИЧЕСКОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРОЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ИX РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ
Пространственное строение органических молекул
1. Классификационные признаки органических соединений.
2. Номенклатура органических соединений.
3. Изомерия. Изомеры.
4. Важнейшие понятия стереохимии - конформация и конфигурация.
5. Конформации открытых цепей. Вращение вокруг одинарной связи как причина возникновения различных конформаций.
6. Проекционные формулы Ньюмена. Энергетическая характеристика конформационных состояний: заслоненные, заторможенные, скошенные конформаций.
7. Конформации (кресло, ванна) циклических соединений (циклогексан). Аксиальные и экваториальное связи.
8. Конфигурация. Проекционные формулы Фишера. Стереохимическая номенклатура. Глицериновый альдегид как конфигурационный стандарт.
9. Оптическая активность. Хиральные и ахиральные молекулы.
10 Стереоизомеры: энантиомеры и диастереомеры.
11.Мезоформы.
Взаимное влияние атомов и способы его передачи в молекулах opгaнических соединений
|
|
|
12. Сопряжение как один из важнейших факторов повышения устойчивости молекул и ионов биологически важных соединений: π, π- и р-π сопряжения.
13. Сопряженные системы с открытой цепью: бутадиен-1,3.
14. Сопряженные системы α, β ненасыщенных карбонильных соединений, карбоксильная группа.
15. Сопряженные системы с замкнутой цепью. Ароматичность, критерии ароматичности.
16. Ароматичность бензоидных систем (бензол, нафталин, фенантрен).
17.Ароматичность гетероциклических соединений (фуран, тиофен, пиррол пиразол, имидазол, пиридин, пиримидин, пурин).
18. Индуктивный эффект.
19. Мезомерный эффект.
20. ЭД и ЭА заместители.
Кислотность и основность органических соединений
21. Кислотность и основность органических соединений. Теория Бренстеда.
22. Кислотность и основность органических соединений. Теория Льюиса.
23 Общие закономерности в изменении кислотных свойств во взаимосвязи с природой атома в кислотном центре, электронными эффектами заместителей в этих центрах и сольватационными эффектами.
24.Общие закономерности в изменении основных свойств во взаимосвязи с природой атома в основном центре и электронными эффектами заместителей при этих центрах
25. Кислотные свойства органических соединений с водородсодержащими функциональными группами (спирты, тиолы, карбоновые кислоты).
26. Основные свойства нейтральных молекул с НЭП (спирты, карбонильные соединения, простые эфиры, амины).
27 Кислотно-основные свойства азотсодержащих гетероциклов (пиррол, имидазол, пиридин).
28.Водородная связь как специфическое проявление кислотно-основных свойств. Значение водородных связей в формировании надмолекулярных структур в живых организмах.
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ КАК ХИМИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИХ БИОЛОГИЧЕСКОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
|
|
|
1. Классификация органических реакций по результату и по механизму.
2. Понятия: субстрат, реагент, реакционный центр.
3. Типы разрыва ковалентной связи в органических соединениях и образующиеся при этом частицы
4. Электронное и пространственное строение свободных радикалов, карбокатионов и карбанионов.
Реакции SR
Галогенирование с участием С - Н связей sp3-гибридизованного атома углерода
5. Реакции галогенирования. Региоселективность SR в аллильных и бензильных системах.
6. Взаимодействие органических соединений с кислородом как химическая основа пероксидного окисления.
Реакции SN у sр3-гибридизованного атома углерода - гетеролитические реакции, обусловленные поляризацией δ-связи углерод-гетероатом (монофункциональные производные углеводородов)
7. Влияние электронных, пространственных факторов и стабильности уходящих групп на реакционную способность соединений в реакциях SN.
8. Реакции гидролиза галогенопроизводных.
9. Реакции алкилирования спиртов, фенолов, тиолов, сульфидов, аммиака и аминов. Биороль реакций алкилирования.
10. Роль кислотного катализа в SN.
11.Реакции элиминирования (Е). Повышенная СН - кислотность как причина реакций Е.
12. Реакции дегидрогалогенирования.
13. Реакции дегидратации.
Реакции AN - гетеролитические реакции с участием π-связи углерод-гетероатом (реакционная способность альдегидов и кетонов)
14. Реакции карбонильных соединений с водой, спиртами. Обратимость реакций, роль кислотного катализа.
15. Реакции карбонильных соединений с тиолами, обратимость реакций. Роль кислотного катализа.
16. Реакции карбонильных соединений с аммиаком и его производными. Роль кислотного катализа.
17. Гидролиз ацеталей и иминов.
18. Образование и гидролиз иминов как химическая основа пиридоксалевого
катализа.
19. Реакции альдольного присоединения. Основный катализ. Строение енолят-иона. Биороль реакции. Альдольное расщепление как реакция, обратная альдольному присоединению. Биороль процесса.
Реакции SN у sp2 -гибридизованного атома углерода (карбоновые кислоты и их функциональные производные)
20. Реакции ацилирования и обратные имреакции гидролиза. Образование ангидридов и их гидролиз. Роль кислотного катализа.
|
|
|
21. Образование сложных эфиров и их гидролиз. Роль кислотного и основного катализа.
22. Образование сложных тиоэфиров и их гидролиз. Роль кислотного и основного катализа.
23. Образование амидов и их гидролиз. Роль кислотного катализа.
24. Ацилирующие реагенты (ангидриды, карбоновые кислоты, сложные
эфиры, сложные тиоэфиры). Сравнительная активность этих реагентов.
25. Ацилфосфаты и ацилкофермент А - природные макроэргические ацилирующие реагенты. Биологическая роль реакций ацилирования.
26. Реакции по типу альдольного присоединения с участием кофермента А как путь образования углерод-углеродной связи.
Реакции AЕ-гетеролитические реакции с участием π-связи
27. Механизм реакции АЕ (в общем виде). Кислотный катализ.
28. Механизм реакций гидрогалогенирования и гидратации
29. Влияние статического и динамического факторов на региоселективность реакций. Правило Марковникова.
30.Особенности АЕ к сопряженным системам (α, β-ненасыщенным альдегидам, карбоновым кислотам).
Реакции SЕ. Гетеролитичеекие реакции с участием ароматической системы
31. Механизм реакции галогенирования. Роль кислотного катализатора в образовании электрофильной частицы.
32. Механизм реакций алкилирования. Кислотный катализ в алкилировании алкенами и спиртами.
33. Влияние заместителей в ароматическом ядре на реакционную способность в реакциях SE.
34 Влияние гетероатомов в гетероциклических соединениях на реакционную способность в реакциях SЕ.
35. Ориентирующее влияние заместителей.
36. Ориентирующее влияние гетероатомов.
УПРАЖНЕНИЯ
Приведите строение конформаций кресла (1-5)
1. 3-амицоциклогексанкарбальдегид
2. циклогександиол-1,3
3 4-фенилциклогексанол
4. 1,2-дибром-4-метилциклогексан
5. циклогександиол -1,5
Изобразите в проекциях Ньюмена следующие конформации (задания 6 – 10) и дайте им энергетическую характеристику (6-12)
6. янтарной кислоты
7. 3 аминопропантиола-1
8. 3–меркаптопропаналя
9. 2-хлорэтанола
10. этандиола-1,2
11. 3-хлорпропаналя
|
|
|
12. 2-гидроксипропановой кислоты
Укажите вид и знак электронных эффектов заместителей в молекулах органических соединений. Обозначьте эффекты графически (13-20)
13. Салициловая кислота (о-гидроксибензойная)
14. Сульфаниловая кислота (п-аминобензолсульфокислота)
15. 4-гидроксибутановая кислота
16. п-аминобензойная кислота
17. м-крезол (1-гидрокси-3-метилбензол.)
18 Этиламин
19. Фенол
20. Анилин
Расположите соединения в порядке увеличения кислотности. Ответ объясните (21-26)
21. Этанол и коламин
22. Фенол, 4-гидроксибензальдегид и 3-метилфенол
23. Трихлоруксусная кислота, 2,2-дихлорэтановая кислота и этановая
24. Этиленгликоль, пропанол-1 и глицерин
25. Фенол, меркаптобензол и бензиловый спирт
26. Пропанол-1, пропамин, пропантиол-1
Расположите соединения в порядке уменьшения основности. Ответ объясните (27-30)
27. Анилин, 2-аминобензальдегид и 3-метианилин
28. м-метиланилин, этиамин и диэтиламин
29. Диэтиламин, этиламин и триметиламин
30. Метил-этиламин, триметиламин и трихлор-триметиламин
Является ли органическое соединение ароматическим? Ответ объясните.
π-избыточное оно или π-недостаточное? (31, 32, 33, 34, 35, 36)
 | |||||
 |  | ||||
31. пиримидин 32. пиррол 33. пиразол
 | |||||
 | |||||
 | |||||
34. индол 35. пиридин 36. пурин
Укажите виды сопряжений в молекулах (37-41)
37. Фенола
38. Анилина
39. Энтеросептола (5-хлор-7-иод-8-гидроксихинолина)
40. 4-аминофенола
41. Перечислите три пути генерирования радикальных частиц.
Напишите схемы и опишите механизм реакции (42-44)
42. Гидратации пропена-2
43. Гидратации этилена
44. Гидрогалогенирования кротоновой (бутен-2-овой) кислоты
Укажите статистический и динамический факторы, стадии процесса, приведите современную формулировку правила Марковникова (42-44)
45. Галогенирования бензола
46. Алкилирования бензола пропеном в кислой среде
47. Алкилирования бензола йодистым метилом
48. Алкилирования бензола третичным изобутиловым спиртом в кислой среде
Приведите уравнения реакции образования Е+, стадии реакции, названия продуктов реакции (для заданий 45 – 48).
49. Напишите уравнение реакции образования S-аденозилметионина
50. Напишите уравнение реакции биосинтеза холина из коламина с участием S-аденозилметионина
Напишите схемы и опишите механизмы реакций (51-57)
51. Дегидратации 2-метилбутанола-2
52. Гидратации трет. бутилхлорида
53. Взаимодействия 2-хлорпропановой кислоты с водным раствором щелочи
54. Третичного бутилового спирта с хлороводородом
55. Дигидрогалогенирования 2,3-диметил-2-хлорбутана
56. Дегидратации 2,3-диметилбутанола-2
|
|
|
57. Дегидрогалогенирования 2-метил-2-хлорбутана
Напишите схему реакции (58, 59, 60)
58. Присоединения гидридов металлов к карбонильной группе (реакция восстановления)
59. Гидратации формальдегида. Как влияет строение субстрата на равновесие реакции?
60. Гидратации хлораля (2,2,2-трихлорэтаналь). Влияние ЭА заместителей на устойчивость гидратной формы.
Напишите механизм реакции образования циклического полуацеталя (61, 62)
61. 4-гидроксибутаналя
62. 5-гидроксипентаналя
Напишите схемы и опишите механизмы реакций образования. Напишите схемы и опишите механизмы реакций кислотного гидролиза всех полученных продуктов (63-67)
63. Полуацеталя и ацеталя этанола
64. Оксима бутанола-2
65. Гидразона пропанола-2
66. Фенилгидразона пропаналя
67. Полумеркапталя и меркапталя пропанона-2 и метантиола
Напишите схему и опишите механизм реакции альдольной конденсации (68-70)
68. Этаналя
69. Бензальдегида и этаналя
70. Пропаналя
71. Расположите карбоновые кислоты и их функциональные производные в порядке уменьшения ацилирующей способности (по легкости вступления в реакции SN).
72. Расположите карбоновые кислоты и их производные в порядке уменьшения стабильности уходящих анионов.
73. За счет чего возможно увеличение скорости реакции SN у sp2-гибридизованного атома углерода, каким образом оно достигается? Влияние ЭД и ЭА заместителей на увеличение или уменьшение δ+ атома углерода.
Напишите схему и опишите механизм реакции образования (74-76)
74. Сложного эфира – этилацетата
75. Уксусного ангидрида
76. Амида масляной кислоты
Напишите схемы и механизмы реакции гидролиза этих соединений:
77. Напишите схему реакции образования хлорангидрида пропионовой кислоты. Напишите схему и опишите механизм реакции полученного продукта.
Напишите схемы реакций (78-79)
78. Протекающих при нагревании щавелевой и адипиновой кислот, малоновой и янтарной кислот.
79. Образования неполного и полного амидов глутаровой кислоты.
Напишите схему реакции (80-81)
80. Образования ацетилКоА (реакция ферментативного расщепления замещенного ацетилфостфата коферментом А)
81. Этерификации, протекающей в организме – образование ацетилхолина.
82. Опишите механизм реакции сложноэфирной конденсации (образование ацетоуксусного эфира их двух молекул этилацетата).
83. Опишите биороль КоА и ацетилКоА.
|
|
|
