Опыт 4. Цветные реакции фенолов с хлоридом железа (III).

Возьмите 5 пробирок. В первую пробирку поместите 3 капли фенола, во вторую – 3 капли 1% раствора пирокатехина, в третью – 3 капли 1% раствора резорцина, в четвертую – 3 капли 1% раствора гидрохинона, в пятую – 3 капли 1% раствора пирогаллола. В каждую из пробирок прибавьте по 1 капле 0,1н FeCl₃. В первой пробирке появляется сине-фиолетовое окрашивание, во второй – зеленое окрашивание, в третьей – фиолетовое, в четвертой – зеленое, очень быстро переходящее в желтое (окисление гидрохинона в хинон), и в пятой – красное.

Схема реакции фенола с Fе³⁺:

Вопросы:

1. Для каких целей используется данная реакция в качественном анализе?

2. Какие реакционные центры фенола участвуют в реакции фенола с хлоридом железа (III)?

Задачи для самостоятельного решения

1. Дайте систематическое название по заместительной номенклатуре IUРАС для каждого из приведенных соединений:

 

2. Напишите структурные формулы для каждого из следующих соединений:

а) 2-этоксипентан;

б) этилфениловый эфир;

в) N-метиламиноэтан;

г) трет.-бутиловый спирт;

д) пара-аминофенол;

е) диэтилсульфид.

3. Покажите графически распределение электронной плотности в молекулах пропанола, пропантиола, пропанамина. Сравните силу электрофильных центров пропанола и пропанамина. Приведите схему реакции взаимодействия с HCl наиболее активного из них. Опишите её механизм.

4. Сравните реакционную способность в реакциях S_N1 и S_N2 бутанола-1, бутанола-2 и 2-метилбутанола-2. Опишите для них механизмы реакций (S_N1 и S_N2), протекающих с галогеноводородами. Укажите стереохимические эффекты таких реакций.

5. Выделите реакционные центры в молекуле норадреналина и прогнозируйте продукты взаимодействия его с избытком НС1:

норадреналин

 

6. Этиловый спирт используют в промышленности для получения хлорэтана (средство для ингаляционного наркоза). Предложите реагент для такого превращения. Опишите механизм реакции.

7. Напишите схему превращения лимонной кислоты (3-гидрокси-3-карбоксипентандиовая кислота-1,5) в цис-аконитовую (3-карбоксипентен-2-диовая кислота-1,5). Предложите условия такого превращения. Опишите механизм реакции, объясните роль кислотного катализа.

8. В процессах метаболизма происходит ферментативное превращение яблочной кислоты (2-гидроксибутандиовая кислота) в фумаровую кислоту (транс-бутендиовая кислота). Напишите схему реакции и опишите её механизм.

9. В состав лекарственного препарата валидола входит ментол (2-изопропил-5-метилциклогексанол). Предложите продукты его превращения по схеме:

10. Цитраль используют в медицине для лечения заболеваний глаз. Его получают путем внутримолекулярной дегидратации 3,7-дигидрокси-3,7-диметилоктаналя. Напишите схему внутримолекулярной дегидратации, укажите условия реакции. Опишите механизм.

11. S-аденозилметионин (СН₃ – S^ÅR₁R₂) является универсальным донором метильных групп для биосинтезов. С его участием происходит метилирование аминов. Предложите механизм метилирования коламина по схеме:

12. При b-окислении высших жирных кислот в организме протекают последовательно реакции гидратации и окисления по схеме:

Напишите схемы реакций, укажите продукты.

13. Гераниол, входящий в состав эфирных масел герани и розы при мягком окислении образует цитраль (гераниаль). Напишите схему реакции образования цитраля.

14. 3¢-фосфоаденозин-5¢-фосфосульфат (ФАФС или ФАФ-SO₃H) является источником подвижных сульфатных групп, используемых для коньюгации природных соединений и ксенобиотиков с целью образования эфиров серной кислоты – растворимых продуктов метаболизма или нетоксичных и легко выводимых продуктов превращения лекарственных соединений. Сульфатной коньюгации подвергаются природные вещества (стероиды, токоферолы), эндогенные токсины, такие как фенолы, нафтахиноны. Прогнозируйте продукт сульфатной коньюгации стероидного андрогенного гормона андростерона:

15. Одним из путей метаболизма биогенных аминов – серотонина, гистамина и др. – является N-ацетилирование этих соединений с участием ацетилкофермента А. Прогнозируйте продукт N-ацетилирования гистамина, назовите реакционные центры, которые участвуют в этой реакции. Укажите тип и механизм реакции.

ЗАНЯТИЕ 7

РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ. РЕАКЦИИ A_N И A_N-E У ТРИГОНАЛЬНОГО АТОМА УГЛЕРОДА.

ЦЕЛЬ: Сформировать знания:

– электронного строения оксогруппы и реакционных центров альдегидов и кетонов;

– реакционной способности альдегидов и кетонов в реакциях нуклеофильного присоединения;

– механизма реакций A_N и A_N-E;

– реакций окисления.

Сформировать умения:

– выделять реакционные центры альдегидов и кетонов, исходя из взаимного влияния атомов;

– сравнивать реакционную способность альдегидов и кетонов в реакциях A_N;

– писать по стадиям механизмы A_N и A_N-E;

– выполнять характерные и качественные реакции на альдегиды и кетоны.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ:

1. Электронное строение оксогруппы. Реакционные центры альдегидов и кетонов.

2. Сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов в реакциях нуклеофильного присоединения (A_N). Механизм реакций нуклеофильного присоединения: гидратация, восстановление, реакция со спиртами (ацетализация) и тиолами. Гидролиз ацеталей, кислотный катализ.

3. Реакции присоединения – отщепления (A_N-E). Взаимодействие альдегидов и кетонов с аммиаком, аминами. Гидролиз аминов.

4. Реакции с участием С-Н-кислотного центра: альдольное присоединение, голоформные реакции. Основной катализ. Альдольное расщепление. Биологическое значение этих процессов.

5. Окисление альдегидов, реакция диспропорционирования.

ЛИТЕРАТУРА

[1]. Тюкавкина Н.А., Биоорганическая химия. / Н.А.Тюкавкина, Ю.И. Бауков– М.: Медицина, 1991.– С. 181-194.

[2]. Гидранович Л.Г. Биоорганическая химия: Учеб. пособие. /Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2009.– С. 114-124.

[3]. Гидранович Л.Г. Лабораторные занятия по биоорганической химии.: Учеб. пособие / Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2012.– С. 49-56.

[4]. Гидранович Л.Г. Курс лекций по биоорганической химии.– Витебск.– 2003.– С. 94-103.

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Изучить теоретический материал по вопросам для самоподготовки к занятиям.

2. Оформить протокол лабораторной работы.

3. Решить задачи 1, 2, 5, 9,10,14-15 представленные на страницах 53-56 данного лабораторного практикума.

Примерный вариант заключительного контроля:

1. Сравните реакционную способность в реакциях А_N пропаналя и бензальдегида. Напишите схему реакции ацетализации более активного из них. Опишите механизм реакции по стадиям, объясните роль кислотного катализа.

2. Напишите схемы реакций, обозначьте графически реакционные центры, укажите тип и механизм реакций:

СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА.

Опыт 1. Образование 2,4-динитрофенилгидразонов.

Опыт проведите параллельно с формалином и ацетоном. На предметное стекло нанесите по 1 капле исследуемого соединения, добавьте 1 каплю раствора 2,4-динитрофенилгидразина. Появляется кристаллический осадок желтого цвета.

Схема реакций:

Вопросы:

1. Для каких целей может быть использована эта реакция в качественном анализе.

2. Опишите механизм реакции A_N-E.