14_15_билеты_Вика. Билет 14 (Дульченко Виктория)
 Скачать 59.09 Kb.
|
|
Билет № 14 (Дульченко Виктория)
Основные положения протолитической теории. Эта теория предложена практически одновременно (в 1923 г.) И.Бренстедом (Дания) и Т.Лоури (Великобритания), но в дальнейшем развивал ее именно Бренстед, поэтому нередко говорят: «теория Бренстеда». Основной постулат:проявление кислотных или основных свойств какого-либо вещества требует участия другого вещества, с противоположной функцией. Реакция между ними обязательно включает передачу протонов от кислоты к основанию. В результате реакции образуются новая кислота и новое основание. Такую реакцию называют протолитической. Ее участниками, как уже было сказано, могут быть любые частицы – молекулы и ионы. Две частицы – кислота НА и основание А, отличающиеся по своему составу на один протон, образуют сопряженную протолитическую паруи могут в рамках теории Бренстеда рассматриваться как две формы одного и того же вещества. В ходе реакции кислотная форма одной сопряженной пары (НА) реагирует с основной формой (B) другой пары, при этом образуется основание А и кислота НВ. Общая схема протолитической реакции: HA+ B  A+ HBНапример: СН3СООH + NH3 СН3СОО- + NH4+ .Протолитическое равновесие может быть смещено в ту или иную сторону при добавлении посторонних веществ, реагирующих с каким-либо из участников основной реакции. В частности, равновесие смещается при изменении рН раствора. Частный случай протолитической реакции – протолиз, т.е. взаимодействие частиц растворенного вещества с растворителем. Особую роль в реакциях протолиза играют протоны. Эти заряженные частицы имеют ничтожно малые размеры, а потому обладают сильнейшим электрическим полем. Поэтому изолированный протон Н+ в растворе не существует. Как и другие растворенные частицы, он сольватируется растворителем, образуя ионы H3O+ в воде, СН3СООH2+ в безводной уксусной кислоте и т.д. Перенос протона от кислот к основаниям идет не только при прямом столкновении соответствующих частиц, но и по сложному «эстафетному» механизму, в котором участвуют молекулы растворителя. Это объясняет высокую скорость кислотно-основных реакций в растворах. Поскольку растворитель – активный участник протолитического процесса, от него зависят свойства растворенного вещества. Например, в водном растворе хлороводородная кислота ведет себя как сильная, то есть полностью и необратимо протолизующаяся кислота: HCl + H2O Cl- + H3O+ В среде растворителя, проявляющего кислотные свойства (протогенного), например, в среде ледяной уксусной кислоты, HCl ведет себя какслабаякислота.Протолиз идет обратимо,устанавливается равновесие: HCl + СН3СООН Cl- + СН3СООH2+Таким образом, в рамках теории Бренстеда никакому веществу нельзя приписывать неизменных кислотно-основных характеристик; нельзя, например, считать, что соляная кислота всегда сильная, а уксусная – всегда слабая. Кислотно-основные свойства одного и того же вещества зависят от того, с чем оно реагирует, в каком растворителе это происходит. Можно сформулировать общее правило: чем сильнее выражены кислотные свойства растворителя, тем слабее проявляются в этом растворителе кислотные свойства растворенных веществ и сильнее – их основные свойства.Это правило позволяет целенаправленно регулировать свойства растворенного вещества, подбирая подходящий растворитель. Если одним из компонентов протолитической пары является сильная кислота, то второй компонент пары не проявляет основных свойств, не влияет на рН раствора. Так, сильной (в водных растворах) кислоте НCl соответствует очень слабое основание - ион Cl-. Этот ион не вступает во взаимодействие с молекулами воды, не может «оторвать» от них протон. Значение рН водного раствора NaCl не зависит от концентрации хлор-ионов, оно определяется другим процессом (автопротолизом растворителя). Однако в безводной СН3СООН HCl – слабая кислота, в этой среде Cl- действительно является основанием, хотя и слабым. Билет № 14 (Дульченко Виктория)
Химические свойства моносахаридов обусловлены наличием в молекуле функциональных групп трех видов (карбонила, спиртовых гидроксилов и полуацетального гидроксила). Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожению подвергаются в основном гексозы в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов:
В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 2920 кДжХимические свойства дисахаридов. 1)Гидролиз. В результате связь между 2мя циклами рвется и образуются моносахариды:  Восстанавливающие дихариды – мальтоза и лактоза. Они реагируют с аммиачным раствором оксида серебра:  Могут восстанавливать гидроксид меди (II) до оксида меди (I):  Восстановительная способность объясняется цикличностью формы и содержанием гликозидного гидроксила. В сахарозе нет гликозидного гидроксила, поэтому циклическая форма не может раскрываться и переходить в альдегидную. Полисахариды (гликаны) – это молекулы полимерныхуглеводов, соединенных длинной цепочкой , объединённые вместе гликозидной связью, а при гидролизе становятся составной частью моносахаридов или олигосахаридов. Примерами могут служить резервные полисахариды, такие как крахмал и гликоген и структурные полисахариды –целлюлоза и хитин. Полисахариды чаще всего неоднородны. В зависимости от структуры у этих макромолкекул могут быть различные свойства. Они могут быть аморфные или даженерастворимы в воде.[1][2] Когда в полисахариде находятся все моносахариды одного типа, полисахарид называетсягомополисахаридом или гомогликаном, но когда присутствует больше одного типа моносахаридов, их называют гетерополисахаридами илигетерогликанами. Билет № 15 (Дульченко Виктория)
Пятичленные гетоциклы с двумя и больше гетероатомами. При присутствии нескольких гетероатомов в пятичленном цикле с сопряженными двойными связями электронная плотность в кольце распределена неравномерно, это отображается на химических свойствах этих соединений. Пятичленные гетероциклы сдвумя гетероатомами более стабильны; для них характерная меньшая активность в реакциях электрофильного замещения сравнительно с пятичленными гетероциклами и одним гетероаатомом. Имидазол. Имидазол (т. кипения 256°С) это пятичленный гетероцикл с двумя атомами азота, которые находятся в 1-ом и 3-ем положениях кольца. Один с этих атомов аналогичный атому азота в пирроле и ответственный за слабокислотные свойства имидазола, другой похожий на пиридиновый атом азота и отвечает за слабоосновные свойства имидазола. Таким образом имидазол амфотерное соединение, образует соли с сильными кислотами и щелочными металлами. Электрофильное замещение в кольце имидазола протекает по положениям 4 или 5, в которых электронная плотность намного больше, чем в положении 2. Атомы азота в молекуле имидазола равноценны, благодаря равновесию: Наличие второго атома азота в кольце значительно понижает в нем электронную плотность, что стабилизирует молекулу в целом. Имидазол не боится кислой среды, а электрофильное замещение протекает значительно труднее, чем в случае с пирролом. Как слабая кислота, имидазол образует металлопроизводные с натрием или реактивами Гриньяра, подобно пирролу. Шести и семичленные гетероциклы с двумя гетероатомами. Бициклические гетероциклы. Пиримидин и пурин Пиримидин С4Н4N2 - шестичленный гетероцикл с двумя атомами азота. Проявляет свойства очень слабого основания, т.к. атомы азота в sp2-гибридизованном состоянии довольно прочно удерживают неподеленную электронную пару. Для пиримидина, подобно пиридину, характерна 6π-электронная ароматическая система. Поэтому его цикл обладает повышенной устойчивостью Пурин С5H4N4 – соединение, в молекуле которого сочетаются структуры шести- и пятичленного гетероциклов, содержащих по два атома азота. Проявляет амфотерные свойства. Слабые основные свойства связаны с атомами азота шестичленного (пиримидинового) цикла. Слабые кислотные свойства обусловлены группой N-H пятичленного цикла (по аналогии с пирролом). Эти соединения являются основой пиримидиновых и пуриновых оснований, входящих в состав природных высокомолекулярных веществ – нуклеиновых кислот. Пиримидиновые основания Пиримидиновые основания – производные пиримидина, входящие в состав нуклеиновых кислот: урацил, тимин, цитозин. Для оснований, содержащих группу –ОН, характерно подвижное равновесие структурных изомеров, обусловленное переносом протона от кислорода к азоту и наоборот: Подобное динамическое равновесие структурных изомеров называют "таутомерией". Данный частный случай относят к лактим-лактамной таутомерии. Пуриновые основания Пуриновые основания - производные пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот: аденин, гуанин. Билет № 15 (Дульченко Виктория)
К гетерофункциональным соединениям принадлежат гидрокси – и оксокислоты. Гидроксикислотаминазываются соединения, в молекулах которых содержатся гидроксильная и карбоксильная группы. Эти функциональные группы могут быть присоединены к алифатической цепи (алифатические гидроксикислоты) или к ароматическому кольцу, в последнем случае используют иногда родовое название фенолокислоты. Число карбоксильных групп определяет основность гидроксикарбоновых кислот, а суммарное число групп ОН (как спиртовых, так и карбоксильных) – их атомность. Так, например, молочная кислота СН3СНОН―СООН является одноосновной двухатомной кислотой, яблочная НООС―СНОН―СН2―СООН - двухосновной трехатомной и винная НООС―СНОН―СНОН―СООН - двухосновной четырехатомной. По взаимному расположению фунцкциональных групп различают α-, β-, γ-, δ-гидроксикислоты и т.д. Буквы греческого алфавита указывают положение гидроксильной группы относительно карбоксильной, причем отсчет ведется от ближайшего к карбоксильной группе атома углерода, т.е. от атома С-2. Следует обратить внимание на то, что в заместительной номенклатуре ИЮПАК для замещенных карбоновых кислот локанты α-, β-, γ- и т.д. не употребляются. Систематические названия гидроксикислот строятся по общим принципам заместительной номенклатуры. По систематической номенклатуре названия гидроксикислот производят от названий карбоновых кислот, причем к этому названию прибавляется характерная для спирта приставка гидрокси-. Нумерацию обычно начинают от карбоксильной группы. Так, например, молочная кислота может быть названа 2-гидроксипропановой кислотой. Оксокарбоновыми кислотами (оксокислотами) называются соединения, молекулы которых содержат наряду с карбоксильной группой оксогруппу, т.е. это альдегидо-или кетонокислоты. Оксокислоты могут содержать одну, две или более карбоксильных групп. По взаимному расположению функциональных групп различают α-, β-, γ-оксокарбоновые кислоты; существуют также оксокислоты и с иным расположением функциональных групп. Многие оксокислоты являются важными метаболитами, участвующими в обмене веществ. Биологическая роль α-оксокислот заключается в том, что они являются интермедиатами в биосинтезе α-аминокислот в живых организмах. Названия оксокислот часто связано со способами получения веществ из природных источников. Например, пировиноградная кислота СН3СОСООН называется так по способу ее получения пиролизом виноградной кислоты.Альдегидо- кетокислоты также рассматривают как производные соответствующей жирной кислоты, полученной замещением водорода на ацильный остаток. |