Материал: 2002

21

Запомните формулу, показывающую число стереоизомеров (N) в зависимости от числа асимметрических атомов (n): N=2n. Выясните, что такое оптическая активность зеркальных изомеров и почему их называют оптическими антиподами.

Плоские проекции зеркальных изомеров называются формулами Фишера. В этих формулах на вертикали изображают атомы углерода, причем вверху пишут старшую функциональную группу. На горизонталях записывают атомы водорода и их заместители (OH, Cl, NH2).Научитесь по положению гидроксила (Cl, NH2) и водорода при самом нижнем асимметрическом атоме определять D- или L-стереоизомеры

Оптическая изомерия часто встречается в соединениях с несколькими различными функциональными группами (углеводах, аминокислотах, белках). Это явление играет важную роль в определении физиологических свойств природных полимеров (крахмала, целлюлозы, белков). Стереоизомерию необходимо учитывать при создании и использовании синтетических полимеров.

Контрольные вопросы к теме "Оптическая изомерия"

101. Определите число асимметрических атомов углерода в 2-хлорбутаноле-2. Напишите его стереоизомеры, назовите их.

102. Какие из следующих соединений способны к оптической изомерии: 2-хлорпропановая кислота; бутанол-1; бутанол-2; 2-хлор-бутаналь? Напишите формулы стереоизомеров.

103.Напишите все стереоизомеры винных кислот(2,3-диоксибутадиовых кислот). Поясните особенности стереоизомерии в данном случае.

104.Что такое оптические антиподы, рацематы? Объясните на примере :CH3–CH–COOH

|

OH

105.Что такое диастереомеры? Объясните на примере 2,3-диокибутановой кислоты?

106.Напишите L- и D-стереоизомеры 2,3-дихлорбутана. Какие из них оптически активны?

22

107.Какие из следующих соединений способны к оптической изомерии: глицерин, этиленгликоль, уксусная кислота, 2-метилбутановая кислота? Укажите D- и L-изомеры. Напишите оптические изомеры 2- аминопропановой кислоты.

108.Что такое антиподы и рацематы? Как различаются по химическим и физическим свойствам оптические антиподы?

109.Определите число асимметричных атомов углерода в 2-бромбутаноле-2. Напишите его стереоизомеры, назовите их.

110.Какие из следующих соединений способны к оптической изомерии: 2-бромбутановая кислота; пентанол-1; пентанол-2; 2-хлорбутаналь. Напишите формулы стереоизомеров.

3.5 АААААААА

Углеводы - это вещества, широко распространенные в природе, играющие очень большую роль в процессах жизнедеятельности животных и растений. Углеводы и сопутствующие вещества содержатся в большом количестве в древесине. Из углеводов путем химической переработки изготавливаются различные ткани, бумага, искусственное волокно, взрывчатые вещества и многое другое. Важнейшими углеводами являются глюкоза, свекловичный сахар (сахароза), крахмал, целлюлоза и др.

Углеводы делятся на две большие группы: 1) простые углеводы (моносахариды, или монозы); 2) сложные углеводы (полисахариды, или полиозы).

Простые углеводы

Простые углеводы (монозы) по своим свойствам и строению молекул представляют альдегидо-спирты (глюкоза) и кетоно-спирты (фруктоза). Первую группу соединений называют альдозами, вторую - кетозами. Кроме того, моносахариды классифицируются по числу углеродных атомов (тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.).

Основной особенностью моноз является наличие большого числа асимметрических атомов углерода и, следовательно, возможность образования большого числа стереоизомеров.

Следует научиться точно находить все асимметрические атомы углерода в молекулах моноз и уметь правильно определять D- и L-формы изомеров. Необходимо твердо усвоить, что принадлежность сахаров к D- и L-ряду не определяет знака вращения моносахарида.

Необходимо обратить внимание на способы образования таутомерных циклических (полуацетальных) форм моноз (пираноз и фураноз) и уметь изображать их в виде пространственных форм (формул Хеуорса). Следует помнить, что при образовании полуацетальных форм возникает новый асимметрический атом углерода (первый) и два новых изомера (α- и β-формы).

23

Таким образом, изомерия и номенклатура углеводов очень сложны в связи с многообразием оптических изомеров и таутомерных форм сахаров.

Из физических свойств следует обратить внимание на явление мутаротации - изменение оптической активности свежеприготовленных растворов сахаров. Это влияние вызвано постепенным переходом в растворе различных форм моносахаров в их равновесную смесь.

Химические свойства альдоз и кетоз совмещают в себе реакции альдегидных, кетонных и спиртовых групп. Важной реакцией является взаимодействие первого гидроксила у циклических форм моноз со спиртами с образованием гликозидов.

Необходимо знать все виды формул глюкозы и фруктозы.

Сложные углеводы (полисахариды)

Сложные углеводы делятся на сахароподобные и несахароподобные вещества.

Дисахариды (сахароподобные углеводы)

Это вещества, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде. При гидролизе они распадаются на две молекулы моносахаридов. Важнейший из дисахаридов (их называют также биозами) – сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). Необходимо знать структурную формулу сахарозы, строение мальтозы и целлобиозы (предшественники крахмала и целлюлозы).

Необходимо усвоить схему гидролиза (инверсии) сахарозы - реакции, происходящей под действием минеральных кислот и ферментов.

Высшие полисахариды (несахароподобные углеводы)

Важнейшими представителями полисахаридов являются крахмал и целлюлоза (клетчатка). Это вещества, молекулы которых при гидролизе распадаются на очень большое количество молекул моносахаридов.

Необходимо усвоить принцип связывания моносахаридов и уметь изображать участки цепи составных частей крахмала - амилозы и амилопектина, знать основные свойства крахмала и его гидролиз.

Целлюлоза, или клетчатка - полисахарид, из которого в основном состоит стенка древесины (до 50 %). Необходимо усвоить строение молекул целлюлозы, их свойства и основные реакции этого вещества, используемые в промышленности (нитрование, взаимодействие с уксусным ангидридом, сероуглеродом). Следует обратить внимание на метод получения вискозы.

Древесина и ее состав

Кроме целлюлозы в состав древесины входят: гемицеллюлоза (до 25 %), пектины, лигнин (неуглеводная часть), таннины и другие дубильные вещества. Необходимо составить представление о составе и строении этих компонентов древесины, их свойствах, способах выделения.

24

Контрольные вопросы к теме "Углеводы"

111.Классификация углеводов. Напишите уравнения гидролиз дисахарида и полисахарида.

112.Моносахариды: функциональный состав, изомерия. Приведите примеры альдопентозы, кетогексозы.

113.Химические реакции моносахаридов по карбонильной группе покажите на примере глюкозы.

114.Спиртовые свойства моносахаридов покажите на примере фруктозы.

115.Какие химические реакции, подтверждающие альдегидную и спиртовую природу глюкозы?

116.Объясните, что такое дисахариды? Чем отличаются мальтоза от целлобиозы?

117.Что такое крахмал? В чем отличие мальтозы от крахмала?

118.Опишите строение и свойства целлюлозы.

119.Какие продукты образуются при гидролизе крахмала и целлюлозы? Значение этих реакций.

120.Химическая переработка целлюлозы. Напишите реакции этерификации целлюлозы а) метиловым спиртом б) уксусным ангидридом, в) азотной кислотой.

4 АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

4.1 ААААААААААААААА А ААААА

Нитросоединения - производные углеводородов, в которых атомы водорода замещены на нитрогруппу – NO2. Общая формула алифатических и ароматических нитросоединений:

Название составляется из названия углеводорода с приставкой "нитро":

При восстановлении нитросоединений образуются очень важные вещества - амины (например,C6H5NH2), которые можно рассматривать как производные аммиака.

Для аминов характерна своеобразная номенклатура. В зависимости от числа углеродных радикалов, замещающих атомы водорода в молекуле аммиака, амины могут быть первичными, вторичными и третичными:

25

Амины, являясь производными аммиака, обладают основными свойствами. Все амины с кислотами образуют соли. Следует обратить внимание на реакцию взаимодействия с азотной кислотой алифатических и особенно ароматических аминов.

Соли первичных аминов при действии на них азотистой кислоты образуют диазосоединения:

[C6H5NH3]+Cl-+HONO2 HCl → [C6H5N≡N]Cl +2H2O

хлорид фенилдиазония

Эта очень важная реакция, используемая в синтезе красителей, носит название реакции диазотирования.

4.2 ААААААААААААААА А АААААААААААА

Диазосоединения Ar–N=N–X - это органические вещества с функциональной группой, составленной из двух атомов азота и соединенной с ароматическим радикалом и неорганическим остатком Х. Ароматические диазосоединения могут быть двух типов: истинные диазосоединения строения Ar– N=N–X и соли диазония общей формулы [Ar–N+≡N]X.

Соли диазония по своим свойствам похожи на соли аммония. Реакции солей диазония могут протекать как с выделением азота, так и без выделения. Оба класса реакций имеют большое практическое значение. Но особенно важны реакции азосочетания, т.е. взаимодействия солей диазония с ароматическими аминами и фенолами с образованием азокрасок. Необходимо обратить внимание на эти реакции и знать некоторые азокраски, их свойства.

Следует изучить раздел о зависимости между строением и окраской органических соединений и усвоить понятия хромофоры и аксохромы, знать наиболее характерные соединения этих групп.

Контрольные вопросы к теме "Азотсодержащие соединения"

121.Алифатические и ароматические амины: первичные, вторичные, третичные - номенклатура, свойства. Сравните свойства алифатических и ароматических аминов как оснований.

122.Химические свойства ароматических аминов покажите на примере n- аминотолуола.

123.Получение вторичных, третичных аминов из первичных. Как из анилина получить диметиланилин?