Фенил-2,3-диметил-4-диметиламино- пиразолон-5

Учебное пособие для самостоятельной работы студентов

III курса фармацевтического факультета заочной формы обучения

по дисциплине «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

УДК 547.21+547.3):543(072)

ББК 24.23

M545

Учебное пособие для самостоятельной работы студентов III курса фармацевтического факультета заочной формы обучения по дисциплине «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»/ Пономарева Н.И., Ватутина И.В., Клокова В.М., Шихалиева К.Д.– Воронеж: ВГМА, 2013.– с.

Учебное пособие составлено на основе рабочей программы по органической химии для специальности 060301 ФАРМАЦИЯ (квалификация - специалист). Пособие посвящено строению и химическим свойствам функциональных производных углеводородов разных классов (моно-, поли- и гетерофункциональные соединения), а также изучению гетероциклических и природных соединений (белки, углеводы, алкалоиды, нуклеиновые кислоты, омыляемые липиды, терпены, стероиды). Приведены примеры реакций с лекарственными соединениями.

Методические указания предназначены для студентов III курса фармацевтического факультета заочной формы обучения, изучающих органическую химию.

Рецензенты:

Печатается по решению Центрального методического совета Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н.Бурденко от ____________ г. (Протокол № __).

ÓВГМА, 2012

Содержание

Введение
1. Тема «Функциональные производные углеводородов»
1.1. Задания 1.2.Примеры выполнения (пример ответа)
2. Тема «Гетероциклические соединения»
2.1. Задания 2.2.Пример выполнения (пример ответа)
3.Тема «Природные соединения»
3.1. Задания 3.2.Пример выполнения (пример ответа)
4.Тестовые задания для самоконтроля и ответы
4.1. Тема«Функциональные производные углеводородов»
4.2. Тема «Природные и гетероциклические соединения»
Рекомендуемая литература:

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по самостоятельной (аудиторной и внеаудиторной) работе разработаны для студентов III курса фармацевтического факультета заочной формы обучения, изучающих дисциплину «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ».

Указания состоят из четырех частей:……………….

Студент заочной формы обучения выполняет контрольную работу индивидуально, согласно своему варианту (таблица 1). Номер варианта определяется по последней цифре в шифре зачетной книжке студента. Например: № зачетной книжки 01016. Следовательно студент выполняет задания, соответствующие варианту № 6. Ноль соответствует варианту №10.

Цель: Формирование знаний по новым темам

Задачи: Подготовиться к лабораторно-практическому практикуму, обобщить и закрепить знания о способах получения и реакционной способности органических соединений разных классов

Студент должен знать:

1.до изучения темы:

общие формулы соединений изучаемых класссов; строение соответствующих функциональных групп и реакционные центры в органических соединениях

2. после изучения темы:

Формулы основных представителей соответствующих классов органических соединений;

их химические свойства и способы получения

Студент должен уметь:

1) составлять названия органических соединений с использованием номенклатурных правил ИЮПАК, строить структурные формулы веществ по их названиям;

2) на основании строения веществ относить их к определённым классам;

3) приводить характерные химические реакции органических соединений и способы получения веществ разных классов

Задания для самостоятельной внеаудиторной работы студентов по указанной теме:

1) Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций, рекомендуемой учебной литературой.

2) Выполнить предложенные задания по темам 1-3

3) проверить свои знания (тема 4)

1.Тема «Функциональные производные углеводородов»

Задания

Для лекарственного средства (табл. 1, вариант соответствует последней цифре в номере зачетной книжки студента) необходимо:

1. Назвать его по международной (заместительной) номенклатуре и привести нумерацию атомов углерода

2. Указать родоначальную структуру: цикл (варианты 1-4 ) или цепь (варианты 5-10) и записать уравнения реакций ( функциональные группы можно не учитывать):

а/. Галогенирования

б/. Сульфирования

в/. Нитрования

3. Назвать все функциональные группы и написать уравнения характерных химических реакций данного соединения (в том числе возможные реакций с натрием, метиламином, ацетальдегидом, уксусной и соляной кислотами)

Таблица 1

Варианты контрольной работы

ВАРИАНТ	ВЕЩЕСТВО
1.	Ментол
2.	Парацетамол
3.	Новокаин
4.	Анестезин
5.	Тирозин
6.	Фениланалин
7.	Креатин
8.	Адреналин
9.	Эфедрин
10.	Мезатон

Примеры выполнения

Первый пример приведен для соединения, в котором родоначальной структурой является ароматический цикл

3 5 2 6

1. По международной номенклатуре для фенетидин можно привести следующие названия:

2. За родоначальную структуру можно принять анилин –производное бензола (ароматический карбоцикл), для которого можно записать следующие уравнения реакций (без учета функциональных групп):

а/. Галогенирования

б/. Сульфирования

a.

в/. Нитрования

3. Фнетидин имеет следующие функциональные группы:

· амино-группу (NH₂-), характерную для аминов

· алкокси-группу (-ОС₂Н₅), которая называется этоски-группой и характерна для простых эфиров.

Для аминов характерны следующие типы реакций: окисления, реакции замещения и присоединения (нуклеофильные свойства)

а/. Алкилирование галогеналканами

б/. Взаимодействие с карбонильными соединениями

в/. Ацилирование производными карбоновыми кислотами

г/. Взаимодействие с эпоксидами (атака наименее замещенного С)

д/. Карбиламинная реакция (только для первичных аминов)

Основные свойства аминов (реакции протонирования) зависят от природы радикала. Кислотные свойства аминов (только при наличии N-H связи)- очень слабые

Для ароматических аминов характерны реакции электрофильного замещения (S_Е).

В реакциях с азотистой кислотой идут реакции разных типов в зависимости от класса аминов:

а/. Первичные ароматические (р. диазотирования)

б/. Первичные алифатические (дезаминирование с выделением N₂)

в/. Все вторичные (алифатические и ароматические) и третичные алифатические (образование N-нитрозоаминов)

г/. Третичные ароматические (аминогруппа не реагирует, с участием ароматического кольца образуется n-нитрозопроизводное

Простые эфиры имеют низкую реакционную способность (не реагируют при нагревании с водой, щелочами, разбавленными кислотами). Для них характерны реакции окисления, расщепления (или разложения) под действием минеральных кислот (ацидолиз). В зависимости от класса простого эфира (по строению радикалов) возможны реакции, характерные для углеводородов. Например, радикальное замещение S_R характерно алифатических аминов с участием α-атомов углерода ( a-галогенирование).

4. Старшей функциональной группой является амино-группа (NH₂-), класс- первичные ароматические амины.

5. Молекулу фенетидина можно представить в виде:

С₂Н₅О

|

|

NН₂ или С₂Н₅О –С₆Н₄- NН₂

Для фенетидина возможны следующие реакций:

· с ацетальдегидом

С₂Н₅О –С₆Н₄- NН₂+О=СН-СН₃®Н₂О+ С₂Н₅О –С₆Н₄- N=СН-СН₃

· с уксусной кислотой

О О

|| ||

С₂Н₅О –С₆Н₄- NН₂+НО-С-СН₃®Н₂О+ С₂Н₅О –С₆Н₄- NН-С-СН₃

· с соляной кислотой

С₂Н₅О –С₆Н₄- NН₂+НCl®[С₂Н₅О –С₆Н₄- N⁺Н₃] Cl^-

Второй пример приведен для соединения, в котором родоначальной структурой являетсяуглеводородная цепь

6¢ 1 5¢ 1¢ 2 4 ¢ 2¢ 3¢

1. По международной номенклатуре НОРАДРЕНАЛИН имеет название: 1-(3¢,4¢-диоксифенил)-2-аминоэтанол-1

2. Родоначальной структурой является этан (алкан или предельный углеводород из двух атомов углерода), для которого можно записать следующие уравнения реакций (без учета функциональных групп):

а/. Реакция галогенирования (бромирования)

hn
CН₃-СН₃ + Br₂ CН₃-СН₂Br +НBr

б/. Реакция сульфирования дымящей серной кислотой при высоких температурах характерна высшим углеводородам, содержащим третичный атом углерода. Пропансульфокислоту можно получить сульфоокислением при действии смеси SO₂ и О₂ в присутствии перекисей:

ROOR

2CН₃-СН₃ + 2 SO₂ + О₂ 2 CН₃-СН₂-SO₃H

в/. Реакция нитрования при 140°С и действии разбавленной азотной кислоты (реакция Коновалова):

140°С

CН₃-СН₃ + НО-NO_{2 (10%р-р)} CН₃-СН₂-NO₂+НОН

3. Норадреналин имеет следующие функциональные группы:

· амино-группу (NH₂-), характерную для аминов

· гидрокси-группу (-ОН), характерную для фенолов и спиртов.

Для аминов характерны следующие типы реакций: окисления, реакции замещения и присоединения (нуклеофильные свойства)

а/. Алкилирование галогеналканами и спиртами

б/. Взаимодействие с карбонильными соединениями

в/. Ацилирование производными карбоновыми кислотами

г/. Взаимодействие с эпоксидами (атака наименее замещенного С)

д/. Карбиламинная реакция (только для первичных аминов)

Основные свойства аминов (реакции протонирования) зависят от природы радикала. Кислотные свойства аминов (только при наличии N-H связи)- очень слабые

Для ароматических аминов характерны реакции электрофильного замещения (S_Е).

В реакциях с азотистой кислотой идут реакции разных типов в зависимости от класса аминов:

а/. Первичные ароматические (р. диазотирования)

б/. Первичные алифатические (дезаминирование с выделением N₂)

в/. Все вторичные (алифатические и ароматические) и третичные алифатические (образование N-нитрозоаминов)

г/. Третичные ароматические (аминогруппа не реагирует, с участием ароматического кольца образуется n-нитрозопроизводное

Спиртыпроявляют слабые кислотные свойства (под действием активных металлов) и очень слабые основные (образуют нестабильные оксониевые соединения). Для спиртов характерны реакции с участием нуклеофильного центра (О-алкилирование, О-ацилирование), электрофильного центра (атака α-атома углерода и замещение гидроксильной группы на атом галогена), СН-кислотного центра (элиминирование), окисление и восстановление.

Кислотность феноловвыше, чем спиртов. Для фенолов также характерны реакции с участием нуклеофильного центра (О-алкилирование, О-ацилирование), электрофильного центра (галогениерование), окисление и восстановление. Для ароматического ядра фенолов характерны реакции электрофильного замещения

4. Старшей функциональной группой является гидрокси-группа (-ОН), класс- первичные спирты.

5. Для норадреналина возможны следующие реакций:

· с ацетальдегидом (для амино-группы)

· с соляной кислотой (для амино-группы)

· с уксусной кислотой (для амино-группы)

· с уксусной кислотой (для ОН- группы спиртов)

· с уксусной кислотой (для ОН-группы фенолов)

· с натрием (для фенольного гидроксила)

· с натрием (для спиртового гидроксила)

· с метиламином (для спиртового гидроксила)

2.Тема ««Гетероциклические соединения»

Задания

Для лекарственного средства гетероциклической природы (табл. 2, вариант соответствует последней цифре в номере зачетной книжки студента) необходимо:

1) написать название по международной номенклатуре и дать определение понятию «гетероциклическое соединение»;

2) определить и выделить составные части молекулы: цикл, функциональные группы и заместители;

3) привести нумерацию атомов классификацию соответствующего гетероцикла по следующим признакам:

а/. По числу гетероатомов в ГЦ (с 1 или 2)

б/. По природе гетероатома (S-,O-,N-содержащие)

в/. По величине цикла (5-, 6-, 7-членные)

г/. По степени насыщенности (предельные, непредельные, ароматические)

4) привести любую реакцию, характерную для гетероцикла в лекарственном средстве (веществе).

Таблица 2

Варианты контрольной работы

ВАРИАНТ	ВЕЩЕСТВО
1.	Кофеин
2.	Гистидин
3.	Фтор-урацил
4.	Теофилин
5.	Теобромин
6.	Меркаптопурин
7.	Никотиновая кислота
8.	Фурацилин
9.	Никотинамид
10.	Тиамин

Пример ответа

на задание по теме: «Гетероциклы»

Амидопирин

1)По международной номенклатуре амидопирин называют

фенил-2,3-диметил-4-диметиламино- пиразолон-5

2) Составные части:

• Фенильный радикал

• Пиразольное кольцо (цикл)

• 2 метильных радикала

• Третичный амин

3) Пиразол – гетероцикл:

а/. С двумя гетероатомами

б/. Азотсодержащий

в/. Пятичленный

г/. Ароматический

4) характерной для гетероцикла реакцией являетс реакция взаимодействия с азотистой кислотой:

Амидопирин + НNO₂ ®H₂C=O +

3.Тема «Природные соединения»

Задания

Для природного соединения (табл. 3, вариант соответствует последней цифре в номере зачетной книжки студента) нужно написать схему гидролиза и при необходимости указать его условия для следующих веществ:

а/. трипептида (необходимо также привести его полное название),

б/. углевода (необходимо также обозначить гликозидные связи),

в/. нуклеотида (необходимо также привести его полное название),

г/. липида.

Таблица 3

Варианты для задания Б контрольной работы

Вариант	Трипептид	Углевод	Нуклеотид	Липид
	Ала-Арг-Асп	Лактоза	дЦМФ	Галактоцереброзид
	Вал-Гли-Про	Сахароза	АТФ	1-олео-2-пальметостеарин
	Асн-Вал-Гли	Крахмал	АМФ	Трипальметин
	Глу-Глн-Гис	Гепарин	ЦМФ	Лецитин
	Иле-Лей-Лиз	Хондроитинсульфат А	ТМФ	Фосфатидилколамин
	Мет-Про-Сер	Хондроитинсульфат С	дАМФ	Фосфатидилинозитол
	Тир-Тре-Трп	Гиалуроновая кислота	дГМФ	Фосфатидилсерин
	Фен-Цис-Ала	Гликоген	УТФ	Триолеоглицерин
	Арг-Асп-Асн	Мальтоза	ГМФ	1-пальметодистеарин
	Лиз-Ала-Трп	Мурамин	циклический АМФ	Сфингомиелин

3.2.Пример выполнения

а/ Трипептид Ала-Гли-Фен имеет полное название аланилглицилфенилаланин, который гидролизуется в кислой среде и под действием ферментов до отдельных аминокислот:

NH₂-CH-CO-NH-CH-CO- NH-CH-COOH +2НОН^{Ферменты}_>

| | |

СН₃ Н СН₂-С₆Н₅

NH₂-CH-COOH +NH₂-CH-COOH +NH₂-CH-COOH

| | |

СН₃ Н СН₂-С₆Н₅

б/ Гомополисахарид целлюлоза состоит из остатков b-глюкопиранозы, соединенных b (1®4) –гликозидными связями. При полном гидролизе молекулы целлюлзы образуются молекулы глюкозы

в/ Молекула гуанидинтрифосфата (ГТФ) при полном гидролизе образует три молекулы фосфорной кислоы, рибозу и гуанидин:

г/ Образование триолеина можно описать схемой, приведенной ниже. Гидролизом является обратная реакция.

4.Тестовые задания для самоконтроля и ответы

4.1. Тема«Функциональные производные углеводородов»

1. Йодоформ используется:

1. а) как заменитель йода
2. б) в качестве топлива.
3. в) для переноса кислорода по кровяному руслу (как кровезаменитель)
4. г) для получения полиэтилена
5. д) нет верного ответа
1. Реакция метана с хлором (hν) приводит к образованию:
1. а) хлорметана
2. б) дихлорметана
3. в) трихлорметана
4. г) тетрахлорметана

д) всех перечисленных веществ.

1. Глицерин образует с гидроксидом меди:

а) комплексное водорастворимое соединение синего цвета;

б) твердый жир;

в) циклический нуклеотид;

г) целлюлозу;

д) ароматическое соединение.

1. Одноатомные спирты получают действием щелочи на

а) алкилгалогенид в щелочной среде;

б) целлюлозу;

в) лактат;

г) пируват;

д) ацетат.

1. Бензиловый спирт содержит:

а) бензольное кольцо;

б) стеариновую кислоту;

в) аденин и тимин;

г) аминокислоту аланин;

д) все ответы правильные

1. Этиленгликоль является:

а) предельным двухатомным спиртом и ядовитым веществом;

б) газообразным веществом;

в) гормоном;

г) азотистым основанием ДНК;

д) все ответы правильные

1. Глицерин является:

а) водорастворимым трехатомным спиртом;

б) твердой кислотой;

в) фенолокислотой;

г) гетерофункциональным соединением

д) все ответы неправильные.

1. Глицерин входит в состав:

а) глицеролфосфатидов;

б) пептида Ала-Вал;

в) бензола;

г) креатинфосфата;

д) ароматической аминокислоты

1. Глицерин содержит:

а) одну метильную группу;

б) три гидроксильные группы;

в) две аминогруппы;

г) одну карбокисльную группу;

д) радикал изопропил

1. Глицерин образует с гидроксидом меди (II):

а) комплексное водорастворимое соединение синего цвета

б) твердый жир

в) циклический нуклеотид

г) целлюлозу

д) ароматическое соединение

1. Глицерин входит в состав:

а) РНК

б) бензола

в) ДНК

г) глицеролфосфатидов

д) рибосом.

1. Глицерин образуется при гидролизе:

а) жиров (триглицеридов)

б) белков

в) крахмала

г) производных холестерида

д) нуклеотидов

1. Фенол – это твердое кристаллическое вещество, которое:

а) обладает неприятным специфическим запахом

б) очень токсично

в) образует феноляты

г) горит

д) все ответы верные

1. Относительно фенолов верно утверждение:

а) являются сложными производными ароматических углеводородов

б) содержат 1 или несколько ОН - групп

в) гидроксильные группы связаны непосредственно с бензольным кольцом

г) фенол и его производные ядовиты

д) все утверждения верные

1. Соединение можно считать альдегидом, если карбонильная группа связана:

а) с радикалом и атомом водорода;

б) с двумя радикалами;

в) с двумя гидроксилами;

г) с радикалом и гидроксилом;

д) нет правильного ответа.

1. Пентанон-2 нельзя окислить:

а) Cu(OH)₂ при нагревании;

б) KMnO₄;

в) K₂Cr₂O₇;

г) О₂ воздуха;

д) нет правильного ответа.

1. Для карбонильной группы альдегидов и кетонов характерны реакции:

а) электрофильного присоединения;

б) нуклеофильного присоединения;

в) свободно-радикального замещения;

г) электрофильного замещения;

д) все ответы верные.

1. Ацетальдегид вступает в реакцию:

а) окисления;

б) альдольной конденсации;

в) дисмутации;

г) присоединения;