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

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

Примеры выполнения

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

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

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

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

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