ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

[1, с. 309…340; 4, с. 59…68; 5, с. 32…53]

Определение. Классификация ГЦС. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом: фуран, тиофен, пиррол - причина их ароматического характера. Общие методы получения из алифатических соединений. Взаимные превращения по Юрьеву. Химические свойства: электрофильное замещение; восстановление; окисление. Индол, скатол, гетероауксин.

Пятичленные ГЦС с двумя гетероатомами (азолы) - имидазол, гистидин.

Шестичленные ГЦС – пиридин, никотин, никотиновая кислота, витамин РР. Пиримидин, пиримидиновые гетероциклические основания (тимин, урацил и цитозин). Группа пурина (имидазопиримидина); аденин; гуанин; мочевая кислота; ксантины (кофеин, теобромин).

Нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты. АТФ. Виды нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) – структурные фрагменты и представление о первичной структуре НК.

Индивидуальные задания по теме 20

20-1. Чем структурно различаются ДНК и РНК? Приведите схемы их первичной структуры.

20-2. Приведите схему взаимных превращений фурана, тиофена и пиррола по Юрьеву. Где используется пиррол?

20-3. Объясните причину ароматичности пятичленных ГЦС на примере пиррола. Где в природе встречаются производные пиррола?

20-4. Напишите реакции последовательного превращения:

никотин ® никотиновая кислота ®витамин РР.

Обозначьте биологические роли этих веществ.

20-5. Приведите структурные формулы аденина и гуанина. Напишите реакцию аденина с HNO2 (дезаминирование). Где встречаются эти соединения (в качестве структурных фрагментов)?

20-6. Приведите структурные формулы ксантина, кофеинаитеобромина. Какова биологическая роль этих соединений?

20-7. Объясните, почему пиррол проявляет кислотные свойства, а пиридин – основные? Напишите соответствующие реакции.

20-8. Приведите структурные формулы имидазолаигистидина.Где в природе встречаются эти соединения или их производные?

20-9. Приведите структурные формулы пиррола, индолаигетероауксина.Какова роль гетероауксина в природе?

20-10. Приведите структурные формулы урацила, цитозинаитимина.Где они встречаются в природе? Напишите реакцию взаимодействия цитозина с HNO2 (дезаминирование).

20-11. Нуклеозиды – их определение и общая структура. Приведите структурные формулы аденозинаиуридина.Где они встречаются? Какие биологические роли выполняют?

20-12. Нуклеотиды – их определение и общая структура. Приведите структурную формулу АТФ и обозначьте его биологическую роль в организме человека. Приведите схему реакции:
АТФ АДФ.

20-13. В какие соединения превращаются аденин и урацилпри взаимодействии с азотистой кислотой? Напишите эти реакции дезаминирования.

20-14. Напишите реакции окисления фурана и пиррола с последующими гидролизами продуктов их окисления.

20-15. Напишите реакцию прямого синтеза пиррола из ацетилена и аммиака. Превратите пиррол в фурани в тиофен(по Юрьеву).

20-16. Приведите структурные формулы пуринаимочевой кислоты.Какова роль мочевой кислоты в природе и в технике?

20-17. Приведите структурные формулы индола, скатола, триптофанаигетероауксина. Какова роль двух последних соединений в природе?

20-18. Напишите реакцию получения фурана из пентозы (через образование фурфурола) и превратите фуран в тиофен.

20-19. Напишите реакции гидрирования фурана, пиррола и тиофена. Где в технике используется тетрагидрофуран (ТГФ)?

20-20. Напишите реакцию образования фурана из слизевой(2,3,4,5-тетраоксигександиовой) кислоты. Превратите фуран в пиррол и в тиофен(по Юрьеву).

Список рекомендуемой литературы

Основная литература

1. Нечаев А.П., Еременко. Т.В. Органическая химия: Учебник для пищевых институтов. – М.: Высшая школа, 1985. – 463 с.

2. Скворцов А.В. Курс лекций по органической химии: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – Ч. 1. Общая органическая химия. Углеводороды. – 96 с.

3. Скворцов А.В. Курс лекций по органической химии: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. – Ч. 2. Галоген- и кислородосодержащие соединения. – 83 с.

4. Скворцов А.В. Курс лекций по органической химии: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. – Ч. 3. Серо- и азотсодержащие, гетероциклические и высокомолекулярные соединения. – 82 с.

5. Скворцов А.В. Курс лекций по органической химии: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. – Ч. 4. Биоорганические соединения. – 96 с.

Дополнительная литература

6. Скворцов А.В. Курс лекций по органической химии: Учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. – Ч. 1. Общая органическая химия. Углеводороды. – 91 с.

7. Нечаев А.П. Органическая химия: Учебник для средних специальных учебных заведений. – М.: Высшая школа, 1988. – 318 с.

8. Грандберг И.И. Органическая химия: Учебник для сельскохозяйственных вузов. – М.: Высшая школа, 2003. – 542 с.

9. Каррер П. Курс органической химии. – Л.: Госхимиздат, 1962. – 1216 с.

10. Ким А.М. Органическая химия: Учебное пособие. – Новосибирск: Сибирское университетское изд-во, 2001. – 814 с.

11. Большой энциклопедический словарь. Химия / Под ред. И.Л. Кнунянца. – М.: Изд-во «Большая Российская энциклопедия», 1998. – 792 с.

12. Краткая химическая энциклопедия. – М.: Сов. энциклопедия, 1961. – Т. 1. – 1262 с.; 1963. – Т. 2. – 1086 с.; 1964. – Т. 3. – 1112 с.; 1965. – Т. 4. –
1182 с.; 1967. – Т.5. – 1184 с.

13. Левитина Т.П. Справочник по органической химии: Учебное пособие. – СПб.: «Паритет», 2002. – 448 с.

 

 
 
 


приложения

 

Приложение 1

Основные положения теории строения
органических соединений А.М. Бутлерова
(с современных позиций)

1. В органических молекулах атомы соединяются друг с другом в строго определенной последовательности в соответствии с их валентностью, образуя структуру органического соединения. В органических соединениям атом углерода всегда четырехвалентный.

2. Понятие «структура» включает три аспекта:

а) химическое строение – вид атомов и порядок их чередования
в молекуле;

б) электронное строение – виды химических связей (-, =, º) между атомами;

в) пространственное строение – характер взаимного друг относительно друга расположения атомов молекулы в пространстве.

3. Химические свойства органических соединений определяются прежде всего их структурой.

4. Различные атомы в органических молекулах влияют друг на друга.

5. Химическая структура молекулы может быть представлена единственной структурной формулой, которая отражает все химические свойства данного вещества.

 

Приложение 2

Углеводородные радикалы

n Предельные радикалы
Молекулы (алканы) Радикалы (алкилы)
CH4 метан CH3 - метил
CH3 - CH3 этан CH3 - CH2 - этил
CH3 - CH2 - CH3 пропан CH3 - CH2 - CH2 - пропил CH3 - CH - изопропил | CH3
    CH3 - CH2 - CH2 - CH3 бутан CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - бутил CH3 - CH2 - CH - вторбутил | (вторичный бутил) CH3
CH3 - CH - CH2 изобутан | CH3 CH3 - CH - CH2 - изобутил | CH3   CH3 | CH3 - C - третбутил | (третичный бутил) CH3
Некоторые непредельные радикалы
CH2 = CH2 этилен CH2 = CH - винил
      (C6H6) бензол     (C6H5-CH3) толуол   (C6H5 -) фенил     (C6H5-CH2-) бензил   (CH3-C6H4-) толлил (могут быть орто-, мета- и пара-толлилы)

Названия греческих числительных

1 – моно 5 – пента 9 – нона
4 – тетра 8 – окта 12 – додека
3 – три 7 – гепта 11 – ундека
2 – ди 6 – гекса 10 – дека

Названия членов гомологического ряда
метана (ГРМ)

Тривиальные (не по числительным): Далее по греческим числительным (начиная с пентана):
CH4 – метан C5H12 – пентан
C2H6 – этан …………….
C3H8 – пропан C8H18 – октан
C4H10 – бутан и т.д.

 

 

Приложение 3

Общая схема [М.н.]

«Адреса» и названия за­местителей (радикалы и заместительные функциональные группы) Название базовой С-це­пи (члена ГРМ). (Нумеруется со стороны старшей функциональной группы от СI до СI) Названия и «адреса» функциональных групп «в суффиксе» и «в окончании»

Названия функциональных групп для [М.н.]

Класс органического соединения Функциональная группа* Название
Основное (в окончании) Заместительное (в приставке)***
Карбоновые кислоты – COOH – овая кислота карбокси –
Альдегиды – C = O | H   – аль оксо – формил –
Кетоны (R) – C - (R) || O   – он   оксо –
Спирты (R) – OH – ол окси –
Фенолы – окси –
Нитросоединения –NO2 – нитро–
Амины** –NH2 – амино–
Галогениды F; Cl; Br; I – – фтор–; хлор – ; бром –; иод –
Алкены - C = C - – ен – в суффиксе
Алкины - C º C - – ин – вместо – ан –
Арены – бензол –
Простые эфиры R – O – R 1 Алкил-алкиловый эфир
Сложные эфиры R – CO – O – R1 Алкиловый эфир алкановой кислоты
Соли R – CO – O – Me (См. приложение 4)

* Функциональные группы перечислены в порядке убывания их старшинства.

** Вторичные и третичные амины называются по (Р.н.).

*** Заместительные названия используются, когда в полифункциональном соединении есть более «старшая» функциональная группа.

Приложение 4

 

Названия некоторых карбоновых кислот
и их солей или сложных эфиров

Формула Названия кислот Название солей и эфиров
[М.н.] тривиальное
H – COOH метановая муравьиная формиат
CH3 – COOH этановая уксусная ацетат
CH3 – CH2 – COOH пропановая пропионовая пропионат
CH3 – (CH2)2 – COOH бутановая масляная бутират
CH3 – (CH2)3 – COOH пентановая валериановая валерат
CH3 – (CH2)4 – COOH гексановая капроновая капронат
       
CH2 = CH – COOH пропеновая акриловая акрилат
CH2 = C(CH3) – COOH метилпропеновая метакриловая матакрилат
CH3(CH=CH)2 – COOH гексадиен-2,4-овая кислота сорбиновая сорбат
       
HOOC – COOH этандиовая щавелевая оксалат
HOOC – CH2 – COOH пропандиовая малоновая малонат
HOOC – (CH2)2 – COOH бутандиовая янтарная сукцинат
HOOC – (CH2)3 – COOH пентандиовая глутаровая глутарат
HOOC – (CH2)4 – COOH гександиовая адипиновая адипинат
       
карбоксибензол бензойная бензоат
1,2-дикар­боксибензол фталевая фталат
1,4-дикар­боксибензол терефталевая терефталат
1,3-дикар­боксибензол изофталевая изофталат

Приложение 5

 

Жирные карбоновые кислоты липидов

Название Условное обозначение Формула Положение двойных связей
Насыщенные кислоты
лауриновая C12 C11H23COOH  
миристиновая C14 C13H27COOH  
пальмитиновая C16 C15H31COOH  
стеариновая C18 C17H35COOH  
арахиновая C20 C19H39COOH  
бегеновая C22 C21H43COOH  
карнаубовая C23 C22H45COOH  
лигноцериновая C24 C23H47COOH  
церотиновая C26 C25H51COOH  
монтановая C28 C27H55COOH  
мелиссиновая C30 C29H59COOH  
Ненасыщенные кислоты
терапиновая C417 C16H25COOH (тетраен-5, 7, 9, 11)
олеиновая C118 C17H33COOH (ен-9-цис)
элаидиновая C118 C17H33COOH (ен-9-транс)
линолевая C218 C17H31COOH (диен-9, 12)
линоленовая C318 C17H29COOH (триен-9, 12, 15)
элеостеариновая C318 C17H29COOH (триен-9, 11, 13)
арахидоновая C420 C19H31COOH (тетраен-5, 8, 11,14)
эруковая C122 C21H41COOH (ен-13-цис)
брассидиновая C122 C21H41COOH (ен-13-транс)
клупанодоновая C622 C21H33COOH (гексаен-5, 7, 10, 12, 15, 17)
нервоновая C124 C23H45COOH (ен-15)

Приложение 6