ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ ЗАНЯТТЯ №21 (6 год.)

 

Тема 29. Конденсовані гетероциклічні системи. Пурин. Поняття про алкалоїди. Малий практикум.

Контроль змістового модулю №5.

 

Мета заняття:

Засвоїти:

– будову, класифікацію, номенклатуру, ізомерію, методи добування та хімічні властивості конденсованих гетероциклічних систем, семичленних гетероциклів, алкалоїдів.

 

Практичні навички:

Вміти:

– лабораторними методами підтверджувати хімічні властивості конденсованих гетероциклічних систем, семичленних гетероциклів;

– виконувати загальноалкалоїдні реакції.

 

Хід заняття:

1.                  Контроль виконання домашнього завдання.

2.                  Виконання практичних дослідів.

3.                  Контроль вхідного рівня знань.

4.                  Розв’язування навчальних вправ та контроль за їх виконанням.

5.                  Визначення вихідного рівня знань.

 

Програма самопідготовки студентів.

Конденсовані гетероциклічні системи.

1. Класифікація та номенклатура конденсованих систем гетероциклів.

2. Способи одержання, ароматичність, таутомерія пурину і його гідроксипохідних (гіпоксантину, ксантину, сечової кислоти).

3. Фізичні і хімічні властивості пурину і його гідроксипохідних:

• кислотно-основні властивості;

• таутомерні перетворення (лактим-лактамна й азольна таутомерія);

• реакції нуклеофільного заміщення (S_N).

4. N-метильні похідні ксантину: джерела одержання, таутомерія, кислотно-основні властивості, застосування.

5. Амінопурини: джерела одержання та властивості пуринових основ (аденін, гуанін).

6. Ідентифікація пурину і його похідних (мурексидна реакція).

7. Птередин: одержання, властивості, похідні.

8. Конденсовані гетероциклічні системи групи алоксазину та ізоалоксазину: одержання, властивості (відношення до відновлення).

 

Семичленні гетероциклічні сполуки. Алкалоїди.

1. Семичленні нітрогенвмісні гетероцикли: джерела одержання, хімічні властивості.

2. Окремі представники, застосування.

3. Знаходження у природі та методи виділення алкалоїдів.

4. Класифікація алкалоїдів.

5. Окремі представники:

·                                            алкалоїди групи піридину і піпередину (нікотин, анабазин, лобелін);

·                                            алкалоїди групи хіноліну (хінін);

·                                            алкалоїди групи хіноліну та фенантренізохіноліну (папаверин, морфін, кодеїн);

·                                            алкалоїди групи пурину (кофеїн, теофілін, теобромін);

·                                            алкалоїди групи тропану (атропін, скополамін, кокаїн);

·                                            алкалоїди групи індолу (резерпін, стрихнін).

 

 

Домашнє завдання: 1, 2, 6, 7, 18, 20, 27.

Ситуаційні завдання

1. Напишіть структурні формули таких сполук: 1) імідазо[4,5-d]піримідину;  2) гіпоксантину; 3) ксантину; 4) сечової кислоти; 5) аденіну; 6) гуаніну; 7) теофіліну; 8) теоброміну; 9) кофеїну; 10) алоксазину; 11) мурексиду; 12) птеридину.

2. Назвіть наведені сполуки:

3. Напишіть схему одержання 8-метилпурину з 4,5-діамінопіримідину (за методом Траубе).

4. Охарактеризуйте електронну будову пурину. Напишіть таутомерні форми пурину.

5. Напишіть схеми реакцій, що підтверджують амфотерний характер пурину. Назвіть продукти.

6. Зобразіть структурні формули природних сполук до складу яких входить пурин.

7. Наведіть схеми таутомерних перетворень оксопуринів. Назвіть таутомерні форми.

8. За допомогою яких реакцій можна довести амфотерний характер гіпоксантину і ксантину? Напишіть відповідні рівняння.

9. Поясніть, чому сечова кислота — двохосновна, а не трьохосновна. Напишіть схеми одержання кислих і середніх солей сечової кислоти.

10. На прикладі сечової кислоти наведіть схему мурексидної реакції. Назвіть проміжні продукти. Яке значення має ця реакція у фармацевтичному аналізі?

11. Напишіть схеми реакцій, що доводять наявність у молекулі сечової кислоти піримідинового й імідазольного циклів. Назвіть продукти.

12. Наведіть рівняння послідовних реакцій, які дозволяють з 2,6,8-трихлоропурину одержати: 1) аденін; 2) гуанін; 3) гіпоксантин; 4) ксантин. Назвіть проміжні продукти.

13. Напишіть схеми хімічних перетворень, які дозволяють перетворити: 1) сечову кислоту в пурин; 2) аденін у гіпоксантин; 3) 4,5-діамінопіримідин у птеридин. Назвіть проміжні продукти.

14. Наведіть схеми реакцій, які підтверджують амфотерний характер N-метильних похідних ксантину (теофіліну, теоброміну). Чому  кофеїн виявляє тільки слабкі основні властивості?

15. Напишіть рівняння реакцій, які дозволяють ідентифікувати N-метильні похідні ксантину.

16. Охарактеризуйте будову і хімічні властивості птеридину.

17. Наведіть таутомерні форми алоксазину. Напишіть схему відновлення ізоалоксазину. Назвіть продукт.

18. Напишіть схеми реакцій 1,4-бензодіазепіну з такими реагентами: 1) НС1; 2) Н₂SО₄; 3) Вг₂ (Н₂О). Назвіть продукти. Поясніть, за рахунок якого основного центру в молекулі 1,4-бензодіазепіну відбуваються реакції солеутворення з кислотами.

19. Напишіть рівняння реакцій, що дозволяють здійснити такі

хімічні перетворення:

20. Напишіть структурні формули сполук і наведіть їх тривіальні назви: 1) 3,7-диметилксантин; 2) 2,6-діоксо-1,3,7-триметилпурин; 3) 3-(2”-(N-метилпіролідил))-піридин; 4) 3-(α-піперидил)-піридин; 5) 6,7-диметокси-1-(3’4’-диметоксибензил)-ізохінолін; 6) тропіновий естер тропової кислоти; 7) азепінів; 8) діазепінів.

21. Напишіть структурні формули найважливіших алкалоїдів груп піридину, піперидину, хіноліну, ізохіноліну, фенантренізохіноліну, пурину, тропану й індолу.

22. Які сполуки називають алкалоїдами? Охарактеризуйте методи їх виділення з рослинної сировини.

23. Поясніть чому алкалоїди проявляють основні властивості? Як можна виявити вільну основу алкалоїду?

24. Напишіть схему взаємодії нікотину з хлоридною кислотою. Назвіть продукт.

25. Напишіть структурну формулу морфіну та наведіть нумерацію атомів. Укажіть, які конденсовані системи складають основу морфіну. Які атоми карбону є загальними для зазначених систем?

26. За допомогою якої хімічної реакції можна розрізнити морфін від кодеїну.

27. Вкажіть центри хіральності у молекулі хініну. Напишіть схеми реакцій хініну із зазначеними реагентами: 1) HCl; 2) надл.HCl; 3) Br₂ (CCl₄).

28. Які види стереоізомерії характерні для алкалоїдів групи тропану?

29. Що спільного і в чому відмінність хімічної будови атропіну і скополаміну?

30. Напишіть схеми взаємодії атропіну з хлоридною кислотою.

31. Напишіть схему кислотного гідролізу кокаїну. Назвіть продукти.

 

Практична частина.

Дослід 1. Розчинність сечової кислоти та її солей у воді.

Реактиви: сечова кислота, 10% NaOH, нас. р-н NH₄Cl.

Методика виконання. У пробірку вносять на кінчику шпателя сечову кислоту і краплями при струшуванні доливають воду. Після додання 10 крапель води відзначають погану розчинність сечової кислоти. До отриманої суспензії добавляють 1 краплю 10 %-вого розчину натрію гідроксиду. Розчин стає прозорим унаслідок утворення добре розчинної у воді динатрієвої солі сечовоїкислоти:

 

До отриманого розчину додають 1 краплю насиченого розчину амонію хлориду і спостерігають утворення білого осаду діамонієвої солі сечової кислоти — амонію урату:

Дослід 2. Утворення кислої натрієвої солі сечової кислоти.

Реактиви: апарат Кіппа.

Методика виконання. У пробірку  вміщують  1 мл 5 %-вого розчину динатрієвої солі сечової кислоти і пропускають карбону (IV) оксид з апарата Кіппа (див. рис. 1). Через кілька хвилин спостерігають виділення важкорозчинної  кислої  моно натрієвої карбону (IV) оксиду за допомогою солі сечової кислоти. Під  мікроскопом  вивчають характерні голчасті кристали кислого натрію урату:

Дослід 3. Мурексидна реакція.

Увага! Дослід виконують у витяжній шафі!

   Реактиви: сечова кислота або кофеїн, конц. HNO3, 10% NH₃.

Методика виконання. У фарфорову  чашку вміщують  кілька кристалів сечової кислоти або кофеїну і 3— 4 краплі концентрованої нітратної кислоти. Отриману суміш обережно випарюють  над полум’ям пальника досуха. Рожево-червоний залишок,  що утворився, після остигання змочують  1—2 краплями 10 %-вого розчину амоніаку. Спостерігають появу пурпурно-фіолетового забарвлення.

Мурексидна   реакція є загальногруповою реакцією на пурин та його похідні:

Дослід 4. Відмінна реакція N-метилксантинів.          

Реактиви: кофеїн, теоілін, теобромін, 10% NaOH, 5% р-н CoCl₂.

   Методика виконання. У три пробірки окремо  вміщують по кілька кристалів кофеїну, теоброміну, теофіліну і додають по 2 краплі 10 %-вого  розчину натрію гідроксиду. Вміст пробірок струшують протягом 2 хв, а потім у кожну додають  по 2 краплі 5 %-ного розчину кобальту (II) хлориду.

У пробірці з кофеїном видимих  змін не спостерігають. У пробірці з теоброміном з’являється швидко  зникаюче  фіолетове забарвлення і виділяється сірувато-блакитний осад кобальтової солі.

Теофілін у  цих умовах  утворює  кобальтову сіль —  білий осад з рожевим відтінком:

Дослід 5. Взаємодія алкалоїдів із загальноалкалоїдними (осаджувальними) реактивами.

Реактиви: алкалоїди, загальноалкалоїдні реактиви (див. табл. 1).

   Методика виконання. На предметне скло поміщають 1-2 краплі 1%-ного розчину алкалоїду й 1краплю загальноалкалоїдного реактиву. Спостерігають появу забарвленого осаду (табл. 1.)

Дослід 6. Взаємодія алкалоїдів зі спеціальними реактивами.

Реактиви: алкалоїди, спеціальні  алкалоїдні реактиви (див. Таб. 2).

Методика виконання. На предметне скло поміщають 2-3 краплі 1%-ного розчину алкалоїду й 1краплю спеціального реактиву. Спостерігають появу забарвленого осаду (табл. 2.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 1.

Таблиця 2.

 

Дослід 7. Флуоресценція розведених розчинів хініну гідрохлориду.

Реактиви: 1% р-н солі хініну.

Методика виконання. У пробірку поміщають 1-2 краплі 1%-ного розчину хлоридної солі хініну і додають 10 мл води. Отриманий розчин збовтують. Спостерігають слабку блакитну флуоресценцію розведеного розчину солі хініну. Флуоресценцію слід спостерігати у товстому шарі рідини зверху при неяскравому боковому сонячному освітленні пробірки. При підкисленні або при підлуговуванні розчину флуоресценція зникає.

Дослід 8. Талейохінна проба (реакція хініну з бромною водою та аміаком).

Реактиви: 1% р-н солі хініну, бромна вода, 10% р-н аміаку.

Методика виконання. У пробірку поміщають 1-2 краплі 1%-ного розчину хлороводневої солі хініну і додають 5 крапель води та 2 краплі насиченої бромної води. Суміш перемішують і додають 1 краплю 10%-ного розчину аміаку. Спостерігають поступову появу смарагдово-зеленого забарвлення розчину. У результаті окиснення хініну бромною водою і наступної конденсаціїпродукту окиснення з аміаком утворюється талейохін. Дана реакція є загальною на хінін та його похідні:

 

 

 

Студент повинен знати:

– будову, класифікацію, номенклатуру, ізомерію, методи добування та хімічні властивості конденсованих гетероциклічних сполук, семичленних гетеро циклів та алкалоїдів.

Студент повинен вміти:

– підтверджувати лабораторними методами хімічні властивості конденсованих гетероциклічних сполук, семичленних гетеро циклів;

– проводити загально алкалоїдні реакції.

 

Список рекомендованої літератури:

Основна:

1. Черних В.П., Зіменковський Б.С., Гриценко І.С. Органічна хімія /За заг. ред. В.П. Черних. – 2-ге вид., випр. і доп. – X: Вид-во НФаУ; Оригінал, 2008. – 752 с.

2. Ю.О. Ластухін, С.А. Воронов. Органічна хімія. – Львів “Центр Європи”, 2006. – 864 с. 3. В.П.Черних, I.С.Гриценко, М.О.Лозинський, З.І.Коваленко Загальний практикум з органічної хімії: Навч. посіб. для студ. ВНЗ III -IV рівнів акредитації /Під загальн. ред. В.П.Черних. – X.: Вид-во НФаУ; Золоті сторінки, 2003. – 592 с.

4. В.Л. Белобородов, С.Е. Зурабян, А.П.Лузин, Н.А. Тюкавкина. Органическая химия. – Москва «Дрофа», 2003. – 639 с.

5. Н.Н. Артемьева, В.Л. Белобородов, С.Е. Зурабян, А.А.Кост, А.П.Лузин, В.Е. Ручкин, И.А.Селиванова, Н.А. Тюкавкина  Руководство к лабораторным занятиям по органической химии. – Москва «Дрофа», 2002. – 384 с.

6. Матеріали підготовки до лекцій та тексти лекцій http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/index.php?&path=pharma_2/classes_stud/uk/pharm/prov_pharm/ptn/%CE%F0%E3%E0%ED%B3%F7%ED%E0%20%F5%B3%EC%B3%FF/2%20%EA%F3%F0%F1/

Додаткова:

1. Березин Б. Д. Курс современной органической химии. – М.: Высшая школа, 2003.–768 с.

2. Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химии: В 2 кн. /Пер. с англ. /Под ред. А.Н. Несмеянова. – М.: Мир. 1968.

3. Марч Дж. Органическая химия: В 4 т. – М.: Мир, 1987,

4. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия. – М.: Химия, 1979. – 832 с.

5. Шабаров Ю.С. Органическая химия: В 2 кн. – М.: Химия, 1996. – 847 с.

6. Физер Л., Физер М. Органическая химия: В 2 кн. – М.: Химия, 1969.

7. Найдан В.М. Органічна хімія (Малий лабораторний практикум). – Київ, 1994. – 336 с.

8. Некрасов В.В. Руководство к малому практикуму по органической химии. – М.: Химия, 1964.

9. Голодников Г.В., Мандельштам Т.В. Практикум по органическому синтезу. – Издательство ЛГУ имени А.А. Жданова, 1976.

 

Методичну вказівку склали:                                                      к. х. н., доц. Г.Я. Загричук

                                                                                                          к.х.н. А.Є.Демид

Затверджено на засіданні кафедри

“___” ___________ 200__ р. Протокол № _____

Переглянуто на засіданні кафедри

“___” ___________ 200__ р. Протокол № _____