ЗАНЯТИЕ № 3ТЕМА: Электронное строение химических связей и взаимное влияние атомов в органических молекулах. ЦЕЛЬ: Сформировать знания об электронных эффектах и электронном строении молекул с сопряженными связями как о термодинамически устойчивых системах.
Исходный уровень: 1. Виды гибридизации атома углерода, пространственное расположение гибридных орбиталей. 2. Строение s- и p-связей. Содержание занятия 1. Рассмотрение теоретического материала. 1.1 Электронное строение и основные характеристики s- и p-связей (длина, энергия). 1.2 Сопряженные системы с открытой цепью. Виды сопряжения (p, p- и р, p-сопряжение), энергия сопряжения (делокализации). 1.3 Сопряженные системы с открытой цепью. Определить наличие сопряжения и его вид, число электронов, участвующих в сопряжении на примерах следующих соединений: винилбромид, аллилхлорид (3-хлорпропен-1), аллил-катион, аллил-анион, аллил-радикал, гексатриен-1, 3, 5, 1-хлорбутадиен-1, 3, винилацетилен, метановая кислота, акролеин (пропеналь). 1.4 Сопряженные системы с замкнутой цепью сопряжения. Сравнение энергии сопряжения систем с открытой и замкнутой цепью сопряжения на примере гексантриена-1, 3, 5 и бензола. 1.5 Ароматичность, критерии ароматичности. Рассмотреть ароматичность на примерах бензола, нафталина, циклобутадиена-1, 3, циклооктатетраена-1, 3, 5, 7, циклопропена, циклопропенил-катиона, циклопропенил-аниона. 1.6 Ароматичность гетероциклических соединений (на примерах пиррола, пиридина, пиримидина, имидазола, пурина) Электронное строение пиррольного и пиридинового атомов азота, их вклад в создание сопряженной системы. 1.7 Электронные эффекты заместителей в алифатических и ароматических соединениях: индуктивный и мезомерный. 1.8 Электронодонорные и электроноакцепторные заместители и их влияние на реакционную способность органических соединений. 2. Практическая часть - тестовый контроль усвоения темы.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. «Медицина», Москва, 1985, С. 26-38, 40-45: 1991, С. 29-50; 2008, С. 24-47. 2. Павловский Н.Д. Лекции по биоорганической химии. Гродно, ГрГМУ, С. 3-19. 3. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии под редакцией Тюкавкиной Н.А., «Медицина», Москва, 1985, С. 34-42. 4. Конспект лекций.
Тестовые задания к теме: «Электронное строение химических связей и взаимное влияние атомов в органических молекулах» 1. Укажите молекулы, в которых есть p, p - сопряжение: 1) пентадиен-1, 4 2) пентадиен-1, 3 3) бензальдегид 4) акролеин 5) хлорэтен 2. К p, p -сопряженным системам относятся: 1) гексатриен-1, 3, 5 2) пропадиен 3) нафталин 4) винилхлорид 5) хлорэтан 3. Укажите молекулы, в которых есть p, p - сопряжение: 1) 4-хлорбутадиен-1, 2 2) 4-хлорбутен-1 3) винилхлорид 4) муравьиная кислота 5) 2-хлорбутадиен-1, 3 4. Укажите молекулы, в которых есть p, p - сопряжение: 1) бензол 2) аллил-анион 3) акриловая кислота 4) пиррол 5) нафталин 5. Среди соединений, формулы которых приведены ниже, только p, p - сопряжение имеет место в молекулах:
1) а, б, в 2) б, в, г 3) в, г, д 4) а, в, д 5) б, г, д. 6. Укажите молекулы, в которых есть p, p- и p, p -сопряжение: 1) фуран 2) пиридин 3) бензойная кислота 4) 1-бромбутадиен-1, 3 5) 1-бромбутадиен-1, 2 7. Укажите молекулы, в которых есть p, p- сопряжение, но нет p, p- сопряжения. 1) пиридин 2) имидазол 3) винилхлорид 4) нафталин 5) бензол 8. В какой из приведенных ниже структур в сопряжении участвует 6 электронов:
1) а, д 2) а, б 3) а, в 4) б, г 5) г, д 9. Укажите молекулы, в которых атом азота отдает в сопряжение пару р-электронов: 1) пиридин 2) анилин 3) пиримидин 4) амид уксусной кислоты 5) метиламин 10. Укажите молекулы, в которых атом азота отдает в сопряжение один р-электрон: 1) пиримидин 2) пиррол 3) этиламин 4) пиридин 5) анилин 11. Укажите молекулы, в которых в образовании сопряженной системы участвуют 10 электронов: 1) антрацен 2) нафталин 3) пурин 4) имидазол 5) 1-бром-2-фенил-этен 12. Укажите молекулы, в которых в образовании сопряженной системы участвуют 10 электронов: а) гидрохинон; б) 1, 4-бензохинон; в) п -аминофенол; г) салициловая кислота; д) салициловый альдегид?
1) б, в, г 2) б, в, д 3) а, в, д 4) а, г, д 5) в, г, д 13. В каких молекулах в образовании сопряженной системы участвуют 12 электронов: а) п -аминобензойная кислота; б) бензойная кислота; в) 1, 4-диаминобензол; г) салициловая кислота; д) салициловый альдегид?
1) б, г 2) б, в 3) в, г 4) г, д 5) а, г 14. Укажите, в какой из приведенных ниже структур в сопряжении участвует 6 электронов:
1) а, д 2) а, б 3) а, в 4) б, г 5) г, д 15. Среди приведенных ниже формул, ароматичностью обладают соединения:
1) а, б 2) а, в 3) б, в 4) а, г 5) в, г 16. Укажите соединения, обладающие ароматичностью: 1) циклопропан 2) циклопентадиен 3) пиррол 4) пиридин 5) циклопропен 17. Выберите структуру(ы), обладающие ароматичностью:
1) а 2) а, б) 3) б, в 4) б, г 5) д 18. Выберите характеристики индуктивного эффекта заместителей: 1) затухающий 2) смещает электронную плотность вдоль σ -связей 3) незатухающий 4) проявляется только в сопряженных системах 5) всегда положительный 19. Выберите характеристики мезомерного эффекта заместителей: 1) проявляется только в сопряженных системах 2) эффект незатухающий 3) всегда отрицательный 4) смещает электронную плотность вдоль σ -связей 5) смещает электронную плотность вдоль p-связей 20. Укажите молекулы, в которых атом хлора проявляет мезомерный эффект: 1) хлорэтен 2) аллилхлорид 3) хлорбензол 4) хлорциклогексан 5) 2-хлорэтанол-1 21. Укажите молекулы, в которых аминогруппа проявляет одновременно мезомерный и индуктивный эффекты: 1) анилин 2) диметиламин 3) N-метилфениламин 4) метиламин 5) аминоуксусная кислота 22. Укажите группы атомов, проявляющие в соединениях отрицательный индуктивный эффект: 1) –Н 2) –С2Н5 3) –ОН 4) –Сl 5) –NH2 23. Укажите молекулы, в которых гидроксильная группа проявляет положительный мезомерный эффект: 1) фенол 2) этанол 3) циклогексанол 4) п -аминофенол 5) пропен-2-ол-1 24. Укажите молекулы, в которых аминогруппа проявляет положительный мезомерный эффект: 1) диметиламин 2) анилин 3) дифениламин 4) аминоуксусная кислота 5) амид уксусной кислоты 25. Укажите молекулы, в которых атом хлора проявляет положительный мезомерный эффект: 1) хлорэтан 2) винилхлорид 3) хлорбензол 4) 4-хлорбутен-1 5) 2-хлорбутен-1 26. Укажите молекулы, в которых аминогруппа является электронодонорным заместителем: 1) диметиламин 2) анилин 3) бензиламин 4) дифениламин 5) глицин. 27. Укажите молекулы, в которых гидроксильная группа является электроноакцепторным заместителем: 1) глицерин 2) фенол 3) этиленгликоль 4) 1, 4-дигидроксибензол 5) 2-аминоэтанол-1. 28. Укажите молекулы, в которых гидроксигруппа является электронодонором: 1) фенол 2) этанол 3) глицерин 4) п -аминофенол 5) циклогексанол 29. Укажите молекулы, в которых карбонильная группа проявляет отрицательный мезомерный эффект: 1) ацетон 2) бутен-3-он-2 3) бензальдегид 4) пировиноградная кислота 5) 3-оксобутановая кислота 30. Укажите молекулы, в которых карбоксильная группа проявляет отрицательный мезомерный эффект: 1) уксусная кислота 2) бензойная кислота 3) щавелевая кислота 4) салициловая кислота 5) 2-аминопропановая кислота
ЗАНЯТИЕ № 4 ТЕМА: Реакционная способность углеводородов. Механизмы радикального замещения и электрофильного присоединения. ЦЕЛЬ: Сформировать знания о механизмах реакций с участием алканов (циклоалканов) и алкенов с радикальными и электрофильными реагентами, умения прогнозировать реакционную способность углеводородов во взаимосвязи с электронными эффектами заместителей и электронным строением атома углерода.
ИСХОДНЫЙ УРОВЕНЬ: 1. Виды гибридизации атомных орбиталей (sp3 и sp2). 2. Электронное строение s- и p-связей. 3. Сопряжение открытых и замкнутых систем. 4. Электронные эффекты заместителей. 5. Конформации циклогексана.
Содержание занятия 1. Рассмотрение теоретических вопросов. 1.1 Механизм реакций радикального замещения (SR).Галогенирование алканов и циклоалканов. 1.2 Общие закономерности реакций электрофильного присоединения. Общая схема механизма электрофильного присоединения (АЕ). 1.3 Механизм реакций гидрогалогенирования алкенов. Правило Марковникова. 1.4 Механизм реакций галогенирования алкенов. 1.5 Механизм реакций гидратации алкенов, `роль кислотного катализа. Правило Марковникова. 1.6 Особенности реакций электрофильного присоединения к диеновым углеводородам и малым циклам. 2. Практическая часть – письменный контроль усвоения темы. 3. Лабораторная работа.
Литература: 1. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. «Биоорганическая химия». Москва, «Медицина». 1985 г. С.107-112, 125-130, 131-137, 140-142, 156-158; 1991г. С. 88-100, 117-121, 124-130, 132-134; 2008 г. С. 85-100; 116-121; 123-135. 2. Павловский Н.Д. Лекции по биоорганической химии. Гродно, ГрГМУ, 2011, С.20-35. 3. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии под ред. Тюкавкиной Н.А., Москва, «Медицина», 1985, С. 55-67. 4. Конспект лекций.
Практическая часть
|
