Главная страница
Навигация по странице:

  • Теория

  • Общей

  • Электронное строение «пиррольного» атома азота

  • Химические свойства

  • Тема Соединения со смешанными функциями Гидроксиальдегиды и гидроксикетоны. Гидрокси и оксокислоты Цель занятия


    Скачать 1.67 Mb.
    НазваниеТема Соединения со смешанными функциями Гидроксиальдегиды и гидроксикетоны. Гидрокси и оксокислоты Цель занятия
    АнкорChast_2.doc
    Дата17.05.2018
    Размер1.67 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаChast_2.doc
    ТипДокументы
    #19326
    страница8 из 10
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    Конкретные задачи


    1. Студент должен знать: строение гетероциклических соединений – пиррола, фурана, тиофена, имидазола, пиразола, пиридина, пиримидина и пурина; электронное строение пиррольного и пиридинового атома азота; ароматичность и критерии ароматичности; реакции электрофильного замещения в гетероциклических ароматических системах; проявление кислотности и основности гетероциклических соединений.

    2. Студент должен уметь: писать формулы пяти- и шестичленных гетероциклических соединений с одним или двумя гетероатомами, доказывать их ароматичность; писать уравнения реакций, показывающих их основные, кислотные и ароматические свойства; писать формулы пиримидиновых и пуриновых оснований в лактимной и лактамной формах; составлять структуры нуклеозидов, нуклеотидов, фрагментов первичной структуры нуклеиновых кислот.
    Мотивация. Гетероциклические соединения широко распространены в природе и играют важную биологическую роль. Они входят в состав нуклеиновых кислот (пурин, пиримидин), пигментов растений и животных (пиррол), гормонов (индол), витаминов (пиррол, тиофен, пиридин), аминокислот (индол, имидазол, пирролидин), алкалоидов (пиридин, пиперидин); лекарственных препаратов (имидазол, хинолин, индол, пиразолон, пиридин), красителей (-оксииндол).

    Вопросы для самоподготовки



    1. Напишите структурные формулы 2.5-диметилфурана, 2-аминопиридина,

    3-оксииндола, 2,6-диоксипиримидина; 2,6,8-триоксипурина.

    2. Получите из пиридина никотиновую кислоту. Напишите уравнение реакции ее с

    NH3.

    3. Почему мочевая кислота проявляет кислотные свойства?

    4. Напишите формулы пиримидиновых и пуриновых оснований, входящих в состав

    нуклеиновых кислот.

    Этапы занятий и контроль усвоения знаний





    Этапы занятия

    Формы проведения этапа

    Время, мин

    1. Проверка выполнения домашнего задания.

    Проверка преподавателем выполнения домашнего задания в рабочей тетради.

    15

    2. Контроль самоподготовки.

    Тест-контроль по теме занятия и оценка его результатов (0, 5, 10 баллов)

    15

    3. Разбор теоретического материала.

    Устный опрос студентов у доски, объяснение наиболее трудных вопросов преподавателем.

    150



    Содержание этапов занятия

    1-й этап. Преподаватель проверяет наличие выполненного домашнего задания в рабочих тетрадях и оценивает его по пятибалльной системе.

    2-й этап.Студент письменно отвечает на билет программированного контроля. Ответ оценивается по принятой балльной системе (0, 5, 10 баллов).

    3-й этап. На 1 занятии по теме «Гетероциклические соединения» студенты учатся писать формулы пяти- и шестичленных гетероциклов с одним гетероатомом. Разбирают электронное строение «пиррольного» и «пиридинового» атомов азота, рассматривают свойства, характерные для этих соединений: ароматичность, кислотно-основные, нуклеофильные.

    На 2 занятии рассматриваются пяти- и шестичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами: имидазол, пиразол, пиримидин, окси- и аминопрозводные пиримидина – урацил, тимин, цитозин в лактимной и лактамной формах; конденсированные гетероциклические соединения: индол, пурин, окси- и аминопроизводные пурина – аденин, гуанин, мочевая кислота в лактимной и лактамной форме; разбирается строение нуклеозидов, нуклеотидов, фрагментов полинуклеотидной цепи.

    Теория



    Пятичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом



    фуран пиррол тиофен
    Все эти соединения являются ароматическими, так как отвечают критериям

    ароматичности:

    1. S2 – гибридизованные атомы пиррола, фурана, тиофена образуют плоский

    - скелет;

    1. количество р- электронов удовлетворяет формуле Хюккеля 4n+2=N, где n-целое

    натуральное число.

    4р Электрона поставляют атомы углерода и 2р- электрона – гетероатомы N, O или S. Образуется - электронный секстет;

    1. 6р- электронов образуют единое сопряженное облако, делокализованное по всему кольцу.

    Общей чертой ароматических гетероциклов и производных бензола является

    высокая термодинамическая устойчивость.

    Отличие от бензола.

    1. 6р Электронов распределяются по пятицентровой системе, поэтому такие системы называются суперароматическими, или -избыточными; их реакции электрофильного замещения идут легче, чем в бензоле.

    2. Из-за влияния гетероатома электронная плотность увеличена в -положениях кольца (2 и 5), поэтому атака электрофильного реагента происходит предпочтительно в эти положения.

    3. Энергия сопряжения у пятичленных гетероциклических соединений меньше, чем у бензола (22-28 ккал/моль, а у бензола– 36 ккал/моль).

    Поэтому легче идут реакции с раскрытием кольца. Например, реакции восстановления.

    Электронное строение «пиррольного» атома азота








    Химические свойства пятичленных гетероциклических соединений на примере пиррола.


    1. Ароматические свойства. Реакция SЕ протекает легче, в более мягких условиях.



    SO2Cl2

    + SO2 + HCl
    -хлорпиррол




    SO3

    в пиридине





    - сульфопиррол
    2. Основные свойства почти отсутствуют, так как электронная пара втянута в сопряжение: Коснпиррола=10-14; Косн анилина =10-10. При насильственном протонировании сильными минеральными кислотами ароматическая система нарушается, пиррол превращается в неустойчивый дивиниламин, который быстро полимеризуется с образованием смолы:

    Н+ полимеризация

    смола

    неустойчивый

    дивинилимин

    Это свойство осмоляться под действием кислот называется «ацидофобностью», и его надо учитывать при выборе реагентов в реакциях электрофильного замещения (см. п.1)

    3. Кислотные свойства – тоже слабые. Взаимодействие со щелочными металлами идет с образованием неустойчивых солей.

    К/t

    + Н2

    Н2О


    неустойчивая соль

    пирролят калия

    4. Восстановление (HI, t=30°). Протекает легче из-за меньшей энергии сопряжения по сравнению с бензолом.
    2[H] 2[H]



    пиррол пирролин пирролидин
    По мере восстановления основность повышается. Восстановленное пиррольное кольцо входит в состав алкалоидов, аминокислот (пролин, оксипролин). Его производное – N-винилпирролидон применяется в медицине в качестве заменителя плазмы крови и клеящего, связующего материала.




    В природных соединениях ароматический пиррольный цикл часто встречается в различных многоядерных системах, из которых особенно важно ароматическое порфириновое ядро, входящее в состав гемоглобина и хлорофилла. Порфирин имеет единое - электронное облако, содержащее 26 - электронов; 22 электрона одиннадцати сопряженных двойных связей и 2 неподеленные пары электронов атома азота. Этот цикл отличается также высокой термодинамической устойчивостью.
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


    написать администратору сайта