Методичка-Органічна хімія. Методичні вказівки для студентів до практичних занять. Заняття Тема Основи будови органічних сполук. Техніка безпеки. Ізомерія, номенклатура, класифікація органічних сполук
 Скачать 1.57 Mb.
|
Тема:Гетероциклічні сполуки. П׳ятичленні гетероцикли з двома гетероатомами.Актуальність теми:П'ятичленні гетероцикли з двома гетероатомами , особливо азоли використовуються для виробництва ліків похідних піразолону – 5 таких як антипірину, амідопірину, анальгіну та ін. Навчальні цілі:Теоретичне і практичне засвоєння будови, властивостей та застосування п׳ятичленних гетероциклів з двома гетероатомами. Знати:
Вміти:
Самостійна позааудиторна робота
2. Оформити три графи протоколу..
Контрольні питання
Самостійна аудиторна робота
5. Пояснити кислотно - основні властивості даних гетероциклів. 6. Азольна таутомерія. Схематично пояснити на прикладі піразолу. Теоретична частинаП’ятичленні гетероциклічні сполуки з двома гетероатомами азоту називаються азолами. До них відносяться піразол, імідазол, тіазол, оксазол та ізоксазол. Вони проявляють ароматичні властивості, вступаючи в реакції електрофільного заміщення та кислотно-основні зумовлені наявності пірольного та піридиного гетероатомів. Реакції відновлення (гідрування) проходять частково або повністю. Для них характерна азольна таутомерія. Похідним піразолу є піразолон – 5, ядро якого входить в склад лікарських препаратів обезболюючої і температурознижуючої дії. Одержують дані гетроцикли основному синтетично. Реакції алкілування і ацилування для даних гетероциклів проходять за участю гетероатомів, а нітрування та сульфування проходить по ядру і переважно у положеннях 4 та 5 імідазольного циклу. Імідазольний цикл стійкий до дії окисників і відновників, а при дії пероксидів відбувається руйнування циклу. Серед похідних імідазолу відомий алкалоїд пірокарпін, амінокислоти та біогенні аміни. Тіазол на відміну від піразолу є слабкою основою. Реакції алкілування відбуваються по атому азоту. Похідним тіазолу являється 2-амінотіазол, який застосовується у виробництві лікарських засобів антибактерійної дії. Ядро тіазолу входить в склад групи антибіотиків – пеніцилінів, серед яких відомі як природні так і напівсинтетичні. Оксазол та ізоксазол проявляють ароматичні властивості є слабкими основами, можуть відновлюватись та окиснюватись. Їх похідні виявляють різні фармакологічні дії: температурознижуючу, анальгетичну, антибактерійну та снодійну. З конденсованих гетероциклів відомий бензімідазол, який за хімічними властивостями нагадує імідазол. Бензімідазольний цикл входить до складу природних речовин та синтетичних лікарських препаратів. Медичні препарати: антипірин, амідопірин, анальгін, пірамідон, пілокарпін, гістидин, вітамін В12, норсульфазол, фталазол, пеніциліни, циклосерин і ін. Практична роботаВластивості похідних піразолону-5 Дослід 1. Розчинність препаратів у воді. В три окремі пробірки помістити по декілька кристалів антипірину, амідопірину і анальгіну та прилити по 5-6 крапель води. Спостерігати за різною розчинністю даних препаратів. Одержані розчини випробувати лакмусовим папірцем. Зробити висновки про розчинність та рН середовища. Дослід 2. Реакція антипірину з HNO2 (NаNО2+НCL). У пробірки помістити декілька кристалів антипірину і долити 2-3 краплі води, 2 краплі 10%-ного розчину сульфатної кислоти і 4 краплі 5%-ного розчину натрій нітриту. Спостерігати появу ізумрудно-зеленого забарвлення, яке може швидко зникати, особливо при надлишку HNO2. Написати рівняння реакції антипірину з HNO2. Дослід 3. Реакція антипірину з розчином FeCl3. В пробірку помістити декілька кристалів антипірину і долити 2 краплі води та 1 краплю розчину FeCl3. Поява рожево-червоного забарвлення, яке не зникає, свідчить про утворення комплексної сполуки. Дослід 4. Реакція амідопірину з HNO2. До кількох кристалів амідопірину прилити 4 краплі води, 2 краплі 10%-ного розчину H2SO4 і 2 краплі 5%-ного розчину натрій нітриту. Поява нестійкого фіолетового забарвлення свідчить про утворення нітрозопохідного амідопірину. Дослід 5. Реакція амідопірину з розчином FeCl3. Проробити, аналогічну до досліду 3 реакцію з розчином FеCl3. При цьому спостерігається поява нестійкого фіолетового забарвлення ферроамідопірину. Написати рівняння реакції одержання ферроамідопірину. Дослід 6. Фармакопейна проба на амідопірин. До 1 см3 розчину амідопірину прилити 2см3 розчину К4[Fe(CN)6] і 1-2 краплі розчину FeCl3 → темно – фіолетове забарвлення. Дослід 7. Фармакопейні проби на анальгін. а) 0,1 г препарату змочити 2 краплями води, долити 5 см3 96% етанолу і 0,5 см3 розв. НСl. Після розчинення препарату долити 5 см3 0,1н розчину КJ → малинове забарвлення → бурий осад. б) Незначну кількість анальгіну нагріти з 2мл НСl (розв.). Відчувається запах SO2 → формаліну. Зробити висновок. в) Прожарену дротинку в полум’ї пальника, змочити анальгіном і внести знову в полум’я. Спостерігати за забарвленням полум’я. Дослід 9. Ситуаційна задача. В 3-х окремих пакетах знаходяться порошки препаратів: амідопірину, антипірину і анальгіну. За допомогою якісних реакцій визначити кожну речовину. Описати хід дослідження у вигляді поданої таблиці..
ЗАНЯТТЯ №28 Тема:Гетероциклічні сполуки. Шестичленні гетероцикли з одним гетероатомом. Актуальність теми:З шестичленних гетероциклів з одним гетероатомом важливе значення мають азотисті, які можна розглядати як похідні бензолу, нафталіну та антрацену. Їх гідрокси- і амінопохідні являються біологічно-активними речовинами і використовуються у виробництві ліків. Навчальні цілі:Теоретичне і практичне засвоєння властивостей, добування та застосування шеститичленних гетероциклів з 1-ним гетероатомом. Малий практикум. Знати:
Вміти:
Самостійна позааудиторна робота .
Контрольні питання
Самостійна аудиторна робота 1. Проробити досліди, передбачені у методичній вказівці. 2. Результати спостережень і висновки внести в протокол. 3. Оформити протокол і захистити його у викладача. 4. Виписати медичні препарати за даною темою, вказати їх застосування. 5. Написати тестовий контроль або самостійне індивідуальне завдання. 6. Пояснити будову та властивості піранів і піронів. 7. Хромон – конденсована система. Його будова та найважливіші похідні. 8. Природні флавоноли – барвні пігменти рослин. До шестичленних гетероциклічних сполук з одним гетероатомом відносяться піридин, хінолін, ізохінолін, акридин, які містять гетероатом азоту і гетероцикли з атомом кисню- α- і γ- пірани. Дані гетероцикли за хімічними властивостями подібні до п’ятичленних гетероциклів з атомом азоту. Для них характерні реакції: а) які проходять за участю гетероатому; б) реакції заміщення атомів водню циклу; в) реакції відновлення та окиснення. Реакції заміщення проходять по електофільному механізму а також нуклеофільному заміщенню. В залежності від природи відновників утворюються різні продукти, а також можливе розщеплення кільця. Реакції окиснення проходять з утворенням N-оксидів або циклічних карбонових кислот. Найважливішими похідними даних гетероциклів являються гідрокси- та амінопохідні. Хінолін це конденсована система, яка складається з піридинового та бензольного кілець. Він проявляє властивості ароматичних сполук, вступаючи в реакції електрофільного та нуклеофільного заміщення. Реакції відновлення проходять при дії відновників у піридиновому ядрі. Окиснення хіноліну та його гомологів супроводжуються розщепленням бензольного кільця, а також по гетероатому з утворенням N-оксидів. Важливим похідним хіноліну являється 8- гідроксихінолін, який з іонами багатьох металів утворює малорозчинні у воді комплекси (хелати). Похідні 8- гідроксихіноліну використовуються в медичній практиці як протимікробні засоби. Ізохінолін за своїми властивостями подібний до хіноліну. При реакціях електорфільного заміщення замісники встають у положення 5 і 8. При відновленні ізохіноліну гідрування проходить в першу чергу в піридиновому ядрі. Ядро ізохіноліну є структурним фрагментом молекул алкалоїдів: папаверину, морфіну, кодеїну та ін. Акридин є ароматичною сполукою проявляє слабо-основні властивості, важко вступає в реакції електрофільного заміщення і легко в реакції нуклеофільного заміщення. При окисненні можуть утворюватись гідрокси- та оксо його похідні. Важливим похідним акридину являється 9-аміноакридин, похідні якого застосовуються як лікарські препарати. Пірани не проявляють ароматичні властивості, являються нестійкими сполуками. Їх похідними являються пірони, які вступають в реакції характерні спряженим дієнам. Деякі похідні γ- пірану є природними речовинами, до яких відносяться хелідонова та меконова кислоти, що містяться відповідно в траві чистотілу і снодійному маці. Похідним α - пірану є кумарин, ядро якого складається з конденсованих бензольного та α – піранового циклів. Кумарин міститься в багатьох рослинах (буркун, маренца та ін.). Похідні кумарину проявляють високу фармакологічну активність антикоагулюючої дії. Похідним γ- пірону є хромон, ядро якого складається з конденсованих бензольного та γ- піронового циклів. Похідними хромону є флавон та ізафлавон, які містяться в природних сполуках флавоноїдах, які надають жовтого забарвлення квітам. Медичні препарати: вітамін РР, кордіамін, ізоніазид, фтивазид, промедол, галоперидол, хінозол, нітроксолін (5-НОК), ентеросептол, акрихін, ріванол, неодикумарин, фепромарон, синкумар, рутин та ін. Практична робота Властивості піридину. Дослід 1. Розчинність піридину у воді. ( Всі досліди проводити у витяжній шафі!) У пробірці змішати 2 краплі води з 2-ма краплями піридину. Що спостерігається? Долити ще 8 крапель води. Розчин зберегти для наступних дослідів. Написати рівняння реакції піридину з водою. Дослід 2. Дія індикаторів на піридин. У пробірку з розчином, одержаним у попередньому досліді, опустити лакмусовий папірець, визначити величину рН розчину піридину. Чи відбулися зміни? Чому? Які властивості проявляє піридин? Дослід 3. Дія розчину FeCl3 на піридин. До 2-3 крапель розчину піридину долити 1 краплю 0,1н розчину ферум (ІІІ) хлориду. Осад якого кольору утворився? Дослід 4. Ідентифікація піридину. До 1-2 крапель розчину піридину додати 3 краплі насиченого водного розчину пікринової кислоти. При струшуванні випадають білі кристали солі. Кристали розглянути під мікроскопом. Зарисувати їх форму. Зробити висновки. Дослід 5. Дія оксидників на піридин. В одну пробірку прилити 5 крапель розчину калій перманганату, в другу – стільки ж хромової суміші. В обидві пробірки додати по 1-2 краплі піридину, струсити і нагріти. Для порівняння провести дослід з бензолом. Чи відбулися зміни в обох пробірках? Чому? Порівняти оксидацію піридину і бензолу. Дослід 6. Якісна реакція на піридин. До 2 см3 1%-ного розчину піридину прилити 2 краплі 10%-ного розчину купрум (ІІ) сульфату і після струшування додати 2 краплі 20%-ного розчину калій роданіду або амонію. Спостерігати за утворенням комплексної солі складу: [Cu(C6H5N)2](SCN)2. Зробити висновки. Написати рівняння реакції утворення солі. Дослід 7. Взаємодія піридину з хлоридною кислотою. До 1-2 крапель піридину (ОБЕРЕЖНО !) краплями, прилити конц. HCl. Реакційна суміш дуже нагрівається. Спостерігати за утворенням осаду білого кольору. Якщо до осаду додати води, він розчиниться. Про що це свідчить? Зробити висновки. Написати рівняння реакції утворення солі. Дослід 8. Утворення піридином четвертинних амонієвих солей. Змішати у пробірці 0,5 см3 піридину з 0,5 см3 метилйодиду і вміст пробірки нагріти на водяній бані. Розчин мутніє і утворюється маслянистий продукт йодиду -метил піридинію, який швидко викристалізовується. Написати рівняння реакції. Дослід 9. Ситуаційна задача. Окремо в трьох пробірках знаходяться розчини бензолу, піридину і фурфуролу. За допомогою якісних реакцій розпізнати дані речовини. Описати хід виконання. Зробити висновки. ЗАНЯТТЯ №29 Тема:Гетероциклічні сполуки. Шестичленні гетероцикли з двома гетероатомами. Синтез органічних сполук. Актуальність теми:Шестичленні гетероцикли з двома атомами Нітрогену називають диазинами. Вони утворюють ряд аміно-гідроксипохідних. Серед яких важливе значення має барбітурова кислота та її похідні барбітурати, які широко використовуються як снодійні препарати. Навчальні цілі:Теоретичне і практичне засвоєння будови, основних властивостей та значення шестичленних гетероциклів з двома гетероатомами. Проведення синтезу. Знати:
Вміти:
Самостійна позааудиторна робота
Контрольні питання
Самостійна аудиторна робота
Теоретична частинаШестичленні гетероцикли з двома гетероатомами азоту називають діазинами. До них відносяться – піридазин, піримідині піразин. За будовою та властивостями дані сполуки подібні до піридину, тобто проявляють властивості ароматичних сполук, вступаючи в реакції електрофільного заміщення, з кислотами проявляючи слабкі основні властивості та реакції окиснення і відновлення. Важливим з даних гетероциклів являється піримідин, до похідних якого відноситься барбітурова кислота. Для даної кислоти характерні два види таутомерії кето-енольна та лактам-лактимна. Внаслідок таутомерії барбітурова кислота утворює триоксо- і тригідроксиформах. Важливими похідними барбітурової кислоти є барбітурати – препарати снодійної та протисудорожної дій. Ядро піримідину входить в склад піримідинових основ – урацилу, тиміну і цитозину, а також вітаміну В1 оротової кислоти. Піразин вступає в реакції окиснення та відновлення, а також в реакції нуклеофільного заміщення. Сконденсованою системою являється фенотіазин, молекули якого складаються з тіазинового та двох бензольних циклів. Це ароматична система, яка вступає в реакції характерні ароматичним сполукам; утворю ряд похідних нейролептичної дії. Медичні препарати: барбітал, фенобарбітал, барбаміл, вітамін В1, оротаткалію, піперазин, адипінат, аміназин, етаперазин, трифтазин, метиленовий синій. |