Методические указания с органической химии для студентов ІІ курса специальности „Фармация”
Шестичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом.
ЦЕЛЬ: сформировать знание о строении, классификации, номенклатуре, изомерии, методах добывания и химических свойствах гетероциклических соединений.
Основные теоретические вопросы
1. Номенклатура пиридина и его производных.
2. Способы получения пиридина и его гомологов.
3. Физические и химические свойства пиридина:
— реакции, которые перебегают с участием гетероатома;
— реакции замещения атомов гідрогену піридинового цикла
(электрофильное (SЕ) и нуклеофільне (SN) замещение);
— возобновление;
— окисает.
4. Піридин-N-оксид: строение, отношение к электрофильным и нуклеофільних реагентов.
5. Пиколин: получения, свойства.
6. Гидроксипиридини и аминопиридин: способы получения, таутомерия, химические свойства.
7. Пиридинкарбонови кислоты: номенклатура, способы получения, химические свойства, важнейшие функциональные производные.
8. Идентификация пиридина и его производных.
9. Отдельные представители, применения.
10. Номенклатура и электронное строение хинолина, изохинолина
но акридину.
11. Получение хинолина и его производных. Синтез Скраупа и синтез
Дебнера—миллера.
12. Получение изохинолина. Синтез Бишлера—напиральского.
13. Синтетические способы получения акридину и его производных.
14. Физические и химические свойства хинолина, изохинолина и акридину:
— реакции, которые перебегают с участием гетероатома;
— реакции электрофильного замещения (5^), особенности их
ходу и правила ориентации в хіноліновому и ізохінолі-
новому ядрах;
— реакции нуклеофільного замещения
— возобновление;
— окисает.
15. Отдельные представители, применения.
16. Номенклатура и изомерия шестичленных гетероциклов с атомом оксигену.
17. Способы получения и свойства гетероциклов группы пірану.б- и грамм-Пирони. Соли пірилію и их ароматическая.
18. Синтез и химические свойства конденсируемых производных піронів (кумарину, хромону).
19. Важнейшие представители производных хромона (флавон, ізофлавон). Понятие о флавоноидах. Применение.
Домашнее задание: 1, 2, 3, 4, 7, 12
Ситуационные задания
1. Напишите структурные формулы таких соединений: 1) в-піколіну; 2) піридин-N-оксиду ; 3) піридинію сульфату; 4) грамм-етилпіридину; 5) N-метилпіридинію йодида; 6) N-ацетилпіридинію хлорида; 7) изоникотиновой кислоты; 8) 2-піридинолу; 9) 4-піридону;
10) 3-піридинаміну; 11) піперидинію хлориду.
2. Назовите приведенные соединения:
3. Напишите схемы получения пиридина: 1) из ацетилена и ціановоднезої кислоты; 2) соответствующих альдегидов и амоніаку.
4. Охарактеризуйте электронное строение пиридина. Объясните, почему пиридин является р-дефіцитною ароматической системой.
5. Напишите схемы возможных реакций пиридина с такими реагентами: 1) Нвг; 2) конц. Н2sо4, О °С; 3) конц. Н2sо4, SО3, Нgsо4, t; 4) Кnо3, конц. Н2sо4, t, 5) Вг2 (Сс14); 6) Вг2, SО3, t, 7) Кмnо4 (Н20); 8) Сн3сооон; 9) С2н5вг; 10) (Сн3со)2О; 11) Сн3сос1 (А1с13); 12) КОН (Н2о); 13) КОН(тв), t ; 14) NaNH2, NН3(р). Назовите продукты.
6. Отметьте подобие и отличие в химических свойствах бензену и пиридину. Объясните, почему пиридин не вступает в реакцию алкілування и ацилирование за Фриделем—крафтсом.
7. Сравните реакционную способность пирола и пиридина. Объясните разное отношение гетероциклов к действию минеральных кислот. Наведите схемы нитрирования, сульфирования, галогенування пирола и пиридина. Назовите продукты.
8. Наведите схему получения піридин-N-оксиду. Сравните отношение пиридина и піридин-N-оксиду к действию электрофильных и нуклеофільних реагентам. Напишите схемы нитрирования, сульфирования, аминирования, гідроксилування и ацилирование піридин-N-оксиду.
Назовите продукты.
9. Напишите схемы частичного и полного возобновления пиридина. Укажите условия. Назовите продукты. Сопоставьте основность пиридина и пиперидина. Ответ объясните.
10. Напишите структурные формулы поданных соединений: 1) бензо[6]пиридину; 2) бензо[с]пиридину; 3) 8-гідроксихіноліну; 4) 8-гідрокси-7-йодо-5-хлорохіноліну; 5) дибензо[6,е]пиридину; 6) 6,9-діаміно-2-етоксіакридину; 7) 9-(4’-діетиламіно-N-метилбутиламіно)-2-метокси-6-хлоракридину дигідрохлориду; 8) 3,6-діаміно-9-метилакридинію хлориду; 9) 2,3-хіноліндикарбонової кислоты. Приведите другие возможны названия отмеченных соединений.
11. Назовите приведенные соединения:
12. Используя синтез Скраупа, напишите схемы получения: 1) 8-гідроксихіноліну; 2) 6-метокси-8-нітрохіноліну; 3) 8-гідрокси-5-нітрохіноліну.
13. Напишите структурные формулы таких соединений: 1) б-пірану; 2) в-пірону; 3) 4-метоксипірилію йодиду; 4) 4-гідроксикумарину;5) бензо[b]-4-пірону; 6) 2-фенілхромону.
14. Назовите приведенные соединения:
Методика выполнения практической работы
Шестичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом.
Работа 1. Пиридин и его свойства
Реактивы: пиридин; хлорид железа (III) (5%-й раствор); соляная кислота (концентрированная); пикриновая кислота (насыщен водный раствор); перманганат калию (1%-й раствор); карбонат натрия (5%-й раствор); йодистый метил.
Опыты с пиридином проводят под вытяжным шкафом.
А. Розчиннисть пиридину в воде
В пробирке смешивают 1 мл пиридину 3,5 мл воды. Получают прозрачный раствор. Следовательно, пиридин хорошо растворяется в воде.
Получен водный раствор пиридина хранят для других опытов.
Б. Основни свойства пиридина
Краплю полученного водного раствора пиридина наносят на полоску красной лакмусовой бумажки. Красный лакмус синеет. Следовательно, пиридин имеет основные свойства и с водой взаимодействует с образованием гидроксида піридинію.
В. Взаемодия хлориду железа (III) с водным раствором пиридина
В пробирке смешивают 1 мл водного раствора пиридина с несколькими каплями 5%-го раствора хлорида железа (III). Выпадает осадок гидроксида железа (III), образование которого подтверждает наличие анионов гидроксида в водном растворе пиридина.
Г. Взаемодия пиридина с кислотами и образования солей піридинію
В сухой пробирке к капле пиридина осторожно добавляют каплями концентрированную соляную кислоту. Наблюдают за сильным разогреванием реакционной смеси и одновременным образованием осадка хлорида піридинів белого цвета. Если к полученному осадку хлорида піридинію добавить воды, то осадок растворяется. Хлорид піридинію хорошо растворяется в воде.
Д. Утворення пикрату пиридина
До 2-3 мл насыщенного водного раствора пикриновой кислоты вносят 0,5 мл водного раствора пиридина, приготовленного в опыте А. Пид время стояния в течение 5-10 хв. в реакционной смеси постепенно выделяются красивые игольчатые кристаллы пикрата пиридина.
Работа 2. Хинолин и его свойства
Реактивы: хинолин; красная лакмусовая бумага; соляная кислота (концентрированная); пикриновая кислота (насыщен водный раствор); перманганат калию (1%-й раствор); карбонат натрия (5%-й раствор); йодистый метил.
Опыты с хинолином проводят под вытяжным шкафом.
А. Розчиннисть хинолину в воде
В пробирке смешивают 1 мл хинолину из 5 мл воды. Обратите внимание на то, что полностью хинолин в воде не растворяется. Следовательно, в отличие от пиридина хинолин хуже растворяется в воде.
Получен водный раствор хинолина декантацией отделяют от хинолина, который не растворился в воде, и используют для последующих опытов.
Б. Основни свойства хинолина
Краплю полученного водного раствора хинолина наносят на полоску красного лакмуса. Красный лакмус синеет. Следовательно, подобно пиридину хинолин имеет основные свойства.
В. Взаемодия хинолина с кислотами и образования солей хінолінію
В сухой пробирке к одной капле хинолина осторожно каплями добавляют концентрированную соляную кислоту. Наблюдают за сильным разогреванием реакционной смеси и одновременным выделением осадку хлорида хінолінію белого цвета. Если к полученной реакционной смеси прибавить воду, осадок растворяется, поскольку хлорид хінолінію хорошо растворяется в воде.
Г. Утворення пикрату хинолина
До 2 мл насыщенного водного раствора пикриновой кислоты добавляют 0,5 мл водного раствора хинолина. Сразу образуется осадок пикрата хинолина.
Д. Окиснення хинолину
До 1 мл водного раствора хинолина добавляют 2 мл 1%-го раствора перманганата калию и 0,5 мл 5%-го раствора карбоната натрия. Полученную реакционную смесь нагревают в пламени газовой горелки или спиртовки. Наблюдают за быстрым обесцвечением перманганата. Следовательно, в отличие от пиридина хинолин легко окиснюється перманганатом. При этом окисает поддается бензольне ядро молекулы хинолина и образуется двухосновная •••-піридиндикарбонова кислота (хінолінова кислота).
Е. Утворення хинолином четвертичных аммониевых солей
В сухой пробирке смешивают 0,5 мл хинолину а 0,5 мл йодистого метила. Реакционная смесь достаточно быстро мутнеет, выделяется маслянистый продукт – йодид N-метилхінолінію, который быстро твердеет.
Студент должен знать:
строение, классификацию, номенклатуру, изомерию, методы добывания и химические свойства гетероциклических соединений.
.Студент должен уметь:
– на основе функциональных групп относить вещества к определенному классу органических соединений;
– давать названия органические соединениям с помощью рациональной и международной (IUPAC) номенклатурных систем;
– проводить реакции, которые характеризуют химические свойства.
Список заказной литературы:
1. В.П. Черних, Б.С. Зименковский, И.С. Грищенко. Органическая химия. В 3-х ч. Харьков “Основа”, 1986. Ч. 2. С. 422-432, 454-461.
2. Ю.О. Ластухин, С.А. Воронов. Органическая химия. Львов “Центр Европы”, 2000. С. 457-479.
3. Б.Н. Степаненко. Курс органической химии. В 2-х. ч. М.: Высш. Шк., 1981. Ч. 1. С. 396-404.
4. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. М.: Высш. шк., 1981, С. 252-258.
5. Тексты лекций.
Методическое указание составил: к. х. н., доц. Г.Я. Загричук
асист. Демид а.Е.
Утверждено на заседании кафедры
“___” ___________ 200__ г. Протокол № _____
Пересмотрено на заседании кафедры
“___” ___________ 200__ г. Протокол № _____
