Карбонилсодержащие соединения

Альдегиды и кетоны. Классификация. Предельные карбонильные соединения. Изомерия. Номенклатура. Физические свойства (полярность, растворимость, сравнение со спиртами). Способы получения: окисление и дегидратация спиртов, пиролиз карбоновых кислот, гидролиз геминальных галогенпроизводных и алкилацетиленов, оксосинтез алкенов. Строение карбонильной группы. Химические свойства. Нуклеофильное присоединение, сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов. Примеры реакций Аd_N: присоединение синильной кислоты, спиртов (полуацетали, ацетали), бисульфита натрия, реактива Гриньяра. Реакции замещения карбонильного кислорода. Общая схема присоединения производных аммиака: реакции с аммиаком, аминами, гидроксиламином, гидразином, фенилгидразином. Влияние рН среды на скорость протекания реакции. Действие пятихлористого фосфора, восстановление до углеводородов и до спиртов. Окисление альдегидов и кетонов, реакция диспропорционирования (реакция Канниццаро). Реакции с участием водородного атома α - метиленовой группы: галогенирование, стереохимия реакций, идущих через образование карбаниона. Альдольное уплотнение: механизм кислотного и основного катализа. Кротоновая конденсация.

Использование мочевино-формальдегидной смолы (пиатерма) в гидропонном способе выращивания растений.

Непредельные карбонильные соединения. Акролеин. Кротоновый альдегид. Способы получения: окисление алкенов, кротоновая конденсация. Химические свойства. Электрофильное присоединение галогенводородов, воды к α, β -ненасыщенным карбонильным соединениям (Аd_N -1,4 сопряжённой системы). Нуклеофильное присоединение по карбонильной группе. Полимеризация.

Ароматические карбонильные соединения. Номенклатура. Способы получения: гидролиз дигалогенпроизводных, ацилирование бензола, реакции окисления. Химические свойства. Сравнение реакционной способности карбонильной группы а реакциях нуклеофильного присоединения ароматических и алифатических карбонильных соединений. Бензальдегид, коричный, оксикоричный, салициловый альдегиды.

Карбоксилсодержащие соединения

Карбоновые кислоты и их производные. Предельные монокарбоновые кислоты. Номенклатура. Физические свойства, влияние водородных связей на растворимость и Т кип., ассоциация молекул. Способы получения: окисление спиртов, альдегидов; из нитрилов, при помощи реактива Гриньяра. Строение карбоксильной группы. Химические свойства. Реакции, проходящие с разрывом связи О-Н: кислотность (зависимость от строения кислоты), образование солей. Реакции, проходящие с разрывом связи С-О: образование производных карбоновых кислот. Галогенангидриды, ангидриды, амиды, нитрилы, сложные эфиры – получение и химические свойства. Механизм реакции этерификации. Реакции гидролиза (кислый и щелочной катализ). Общий механизм реакции нуклеофильного замещения для карбоновых кислот и их функциональных производных, сравнительная характеристика активности. Реакции атома водорода α - метиленового звена: галогенирование (реакция Гель-Фольгарда-Зелинского). Галогензамещённые карбоновые кислоты, зависимость силы кислоты от атома галогена и его положения. Реакции получения углеводородов из монокарбоновых кислот: декарбоксилирование, электролиз раствора солей карбоновых кислот (реакция Кольбе), пиролиз солей щелочных металлов с твёрдыми щелочами. Реакции окисления и восстановления.

Биологически важные производные карбоновых кислот: жиры, масла, воски. Кислоты жиров. Химические свойства жиров: гидролиз, реакции присоединения, прогоркание.

Предельные дикарбоновые кислоты. Номенклатура. Способы получения: из нитрилов и динитрилов, окисление циклоалканов и циклокетонов. Общая характеристика свойств по сравнению с монокарбоновыми кислотами. Отношение к нагреванию щавелевой, малоновой, янтарной, глутаровой и адипиновой кислот. Малоновый эфир, характеристика реакционной способности. Синтез карбоновых кислот с помощью малонового эфира.

Непредельные дикарбоновые кислоты на примере фумаровой и малеиновой кислот, их стереоизомерия, взаимный переход, образование ангидрида.

Оксокислоты (альдегидо- и кетокислоты). Номенклатура. α – Кетокислоты на примере пировиноградной кислоты. Декарбоксилирование и декарбонилирование.

β –Кетокислоты на примере ацетоуксусной кислоты. Оксокислоты как бифункциональные соединения. Ацетоуксусный эфир: получение конденсацией Кляйзена, строение, кето-енольная таутомерия. Синтезы при помощи ацетоуксусного эфира (получение кетонов, карбоновых кислот).

Оксикислоты (гидроксикислоты). Номенклатура. Оптическая изомерия оксикислот. Молочная кислота. Винные кислоты. Отнесение винной кислоты к D-ряду. Способы получения α -оксикислот (гидролиз галогензамещённых карбоновых кислот, циангидринный метод), β-оксикислот (гидролиз непредельных карбоновых кислот). Оксикарбоновые кислоты как бифункциональные соединения. Специфические реакции α - оксикислот: нагревание с разбавленной серной кислотой, восстановление йодистоводородной кислотой. Отношение оксикислот к нагреванию в зависимости от положения гидроксильной группы.

Азотсодержащие соединения

Амины. Классификация по характеру заместителей при аминогруппе, первичные, вторичные, третичные амины, четвертичные соли аммония. Алифатические амины. Изомерия. Номенклатура. Физические свойства. Способы получения: аммонолиз алкилгалогенидов (реакция Гофмана), при помощи фталимида, восстановление нитросоединений и нитрилов, расщепление α – аминокислот. Синтез вторичных и третичных аминов. Химические свойства. Основность аминов в зависимости от строения, образование солей с кислотами. Алкилирование, ацилирование (получение амидов; амидная связь в белковых молекулах).

Ароматические амины. Номенклатура. Способы получения: восстановление нитросоединений, аммонолиз арилгалогенидов. Химические свойства. Основность: сравнение с алифатическими аминами, влияние заместителей в кольце на основность. Алкилирование, ацилирование. Свойства и применение ацильных производных. Электрофильное замещение в ароматическое кольцо: галогенирование, нитрование, сульфирование. Амиды сульфаниловой кислоты (сульфаниламидные препараты), стрептоцид.

Реакции алифатических и ароматических аминов с азотистой кислотой.

Ароматические диазосоединения. Соли диазония. Условия и механизм реакции диазотирования. Диазониевый катион (устойчивость, электрофильный характер). Реакции солей диазония: реакции замещения (получение арилгалогенидов, карбоновых кислот, фенолов, дезаминирование), реакции сочетания как реакции электрофильного замещения (условия протекания, влияние рН среды на скорость реакции). Азокрасители и их индикаторные свойства, связь между окраской и строением. Восстановление диазосоединений.

Аминокислоты

Классификация. Изомерия. Номенклатура. Природные α-аминокислоты. Стереоизомерия. Методы получения. Основные химические свойства. Амфотерность, образование цвиттер-иона, изоэлектрическая точка. Реакции карбоксильной группы: образование солей, сложных эфиров, галогенангидридов, аминоспиртов. Реакции аминогруппы: ацилирование, алкилирование, с азотистой кислотой (получение оксикислот). Реакции, характерные для α-аминокислот: декарбоксилирование, дезаминирование, образование хелатных солей. Отношение α-, β-, γ- , δ– аминокислот к нагреванию. Образование дикетопиперазинов, непредельных карбоновых кислот, лактамов. Лактим-лактамная таутомерия.

Пептиды. Пептидная связь. Установление строения: гидролиз, определение N - и С-концевых аминокислот. Общая схема пептидного синтеза. Способы защиты аминогруппы (бензоильная, бензилоксикарбонильная, трет.бутилоксикарбонильная). Защита и активация карбоксильной группы. Методы конденсации (образование пептидной связи). Снятие защитных групп (деблокирование). Представления о строении природных полипептидов и белков.

Углеводы

Классификация. Моносахариды (монозы) – простые углеводы. Классификация по числу атомов углерода. Альдозы и кетозы. Стереохимия моноз. Оптическая изомерия, D- и L- ряды альдоз и их стереохимическое отношение к глицериновому альдегиду. Вывод стереоизомерных формул моноз. Эпимеры. Циклические формы моноз: пиранозы и фуранозы (формулы Хеуорса). Оксоциклотаутомерия. Явление мутаротации. Конформация пираноз, α- и β- аномеры. Гликозидный (полуацетальный) гидроксил и его особые свойства. Химические свойства моносахаридов. Реакции нециклических форм моноз: окисление, восстановление, нуклеофильное присоединение по карбонильной группе (образование озазонов, оксимов), кето-енольная таутомерия в щелочной среде. Взаимное превращение альдоз и кетоз. Реакции удлинения и укорочения цепи (циангидринный метод Килиани-Фишера, расщепление по Руфу, метод Воля). Реакции циклических форм моносахаридов: образование гликозидов и их гидролиз, простых эфиров (исчерпывающее метилирование), ацетилирование. Определение размера цикла в монозах (исчерпывающее метилирование с последующим гидролизом и окислением). Глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза, рибоза, 2-дезоксирибоза. Аскорбиновая кислота (витамин С).

Дисахариды восстанавливающего и невосстанавливающего типа: различие в строении и свойствах. Номенклатура. Мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза, трегалоза. Строение и свойства. Гидролиз, мутаротация.

Полисахариды. Строение крахмала. Основные фракции крахмала: амилоза и амилопектин (строение и свойства). Целлюлоза. Применение эфиров целлюлозы (нитраты, ацетаты).

Поиск по сайту: