Тема: Нітрогенні органічні сполуки.

Актуальність теми: Нітрогенні органічні сполуки містять в своєму складі крім атомів Карбону, Гідрогену, Оксигену атоми Нітрогену. Дані сполуки використовуються для одержання нітрогеновмісних лікарських препаратів та інших класів органічних сполук.

Навчальні цілі: Теоретичне і практичне засвоєння основних властивостей, будови, ізомерії, номенклатури нітро- та аміносполук жирного та ароматичного ряду.

Знати:

- класифікацію амінів і нітросполук;

- ізомерію та номенклатуру;

- медичні препарати класу аміносполук.

Вміти:

- проводити якісні реакції на анілін;

- писати формули ізомерів аміно- і нітросполук;

- давати їм назви.

 

Самостійна позааудиторна робота

1. Теоретично підготуватись до колоквіуму №1 (Вуглеводні та їх похідні).

2. Оформити три графи протоколу.

3. Здійснити синтез: СаСО₃ → стрептоцид. Написати відповідні рівняння реакцій.

4. Здійснити перетворення C₆H₅Cl → C₆H₅NH₂ → C₆H₅NO₂ → C₆H₄CH₃NO₂ → C₆H₄COOHNO₂.

Написати відповідні рівняння рекцій.

5. Обчислити об'єм Н₂, необхідний для одержання 10 кг аніліну з нітробензолу (н.у).

6. Написати схеми реацій, що дозволяють розрізняти фенілнітрометан від нітробензолу?

7. Назвати за замісниковою та радикально-функціональною номенклатурою аміни: CH₃NHCH₃; C₆H₅NHC₃H₇; C₆H₅N(CH₃)₂; C₂H₅NH(CH₃)₂.

 

Контрольні питання

 

1. Будова, ізомерія, номенклатура нітросполук аліфатичного ряду.

2. Моно й полі нітросполуки, їх одержання та властивості.

3. Нітросполуки ароматичного ряду, їх хімічні властивості.

4. Аміни аліфатичного ряду, їх, хімічні властивості, та одержання.

5. Ароматичні аміни. Анілін, його властивості, добування. Реакція Зініна.

6. Хімічні та фізико-хімічні методи ідентифікації амінів.

7. Властивості нітросполук аліфатичного ряду, їх ізомерія, номенклатура, властивості та одержання.

8. Окремі представники нітрогенних сполук як ліки (ацетанілід, фенацетидин, стрептоцид, етазол, парацетамол, левоміцетин).

9. Методи ідентифікації нітросполук та амінів.

10. Порівняння властивостей амінів жирного та ароматичного ряду.

 

Самостійна аудиторна робота

1. Здати колоквіум (усно за індивідуальними завданнями)

2. Виконати лабораторні завдання, запропоновані у методичній вказівці.

3. Результати спостережень і висновки внести в протокол.

4. Оформити протокол і захистити його у викладача.

5. Написати структурні формули таких нітросполук: нітроетану, 2-нітрогексану, 2-нітро 2-метилбутану, 2,4-динітрогептану. Вказати серед них первинні, вторинні і третинні.

6. Написати рівняння реакцій відновлення вищеназваних нітросполук. Назвати одержані сполуки.

7. Написати структурну формулу третинної нітросполуки, молекулярна формула якої C₈H₁₇NO₂.

8. Які з слідуючих сполук: C₂H₅NH₂, (C₂H₅)₂NH, (CH₃)₃N будуть реагувати з хлоридною кислотою, йодметилом, хлорацетилом і нітритною кислотою.

9. Порівняти хімічні властивості таких хімічних сполук: CH₃CH₂CH₂NH₂ і CH₃CH₂CONH₂.

 

Теоретична частина

Нітросполуки містять одну або більше нітрогруп. В залежності від природи радикалу розрізняють: аліфатичні (насичені і ненасичені) і ароматичні з нітрогрупою в ядрі або в боковому ланцюзі. За розміщенням нітрогрупи в радикалі розрізняють первинні, вторинні і третинні нітросполуки. Назви даються згідно правил ІЮПАК. Для них характерна ізомерія ланцюга та ізомерія положення. Нітроалкани одержують: нітруванням алканів (реакція Коновала), взаємодією галогеноалканів з солями нітритної кислоти, окисненням третинних алкіламінів.

За хімічними властивостями первинні і вторинні нітроалкани проявляють кислотні властивості. Для них характерна аци-нітро –таутомерія. Вступають в реакції з альдегідами та кетонами, нітритною кислотою та відновлення. Ароматичні нітросполуки одержують нітруванням аренів за допомогою нітруючої суміші(конц. H₂SO₄ + конц. HNO₃). Основною хімічною властивістю нітроаренів є реакція Зініна. Процес відновлення може проходити в нейтральному та кислому середовищі. Для даних сполук характерні реакції електрофільного заміщення по ароматичному ядру.

Ідентифікують їх, як фізичними так і хімічними методами.

Ароматичні аміни містять одну або більше аміногруп. Розрізняють первинні, вторинні та третинні аміни. При складані назв первинних амінів до назви вуглеводню додають суфікс –амін, а при назві вторинних і третинних амінів, їх розглядають як похідні первинного аміну із замісниками при азоті вказуючи локант N.

Алкінаміни одержують взаємодією галогеналканів з аміаком (реакція Гофмана), відновленням ніторалканів і нітрилів та ін. Реакційна здатність алкіламінів зумовлена наявністю при атомі азоту неподільної пари електронів, що зумовлює їх основні властивості. Реакції проходять за нуклеофільним механізмом (реакції алкілування, ацилування, з нітритною кислотою, оксидації).

Ариламіни одержують за реакцією Зініна з нітроаренів, або при взаємодії галогенаренів з аміаком або амінами. Вони проявляють такі ж властивості як аміноалкани. Крім того проявляють властивості ароматичних сполук (реакції нітрування, сульфування, ацилування, алкілування та ін.).

Ідентифікація амінів проводиться хімічними методами (реакція діазотування з наступним азосполученням) для первинних амінів; для вторинних і третинних з нітритною кислотою та фізичними методами.

Медичні препарати фенамін, стрептоцид, сульфален, сульфодимезин, етазол, норсульфазол, бензогексоній, салазопіридазин, салазодиметаксин та ін.

 

Практична робота

Властивості аніліну – аміну ароматичного ряду.

Дослід 1. Фізичні властивості аніліну. (Досліди проводити під витяжкою!)

До 2-3 крапель аніліну прилити 5-6 крапель води. Що спостерігається? Описати фізичні властивості аніліну (колір, запах, розчинність у Н₂О). Одержаний розчин випробувати універсальним індикатором. Чи відбувається зміна забарвлення індикатора? Чому? Які властивості проявляє анілін?

Дослід 2. Добування та властивості солей аніліну.

У 2-і пробірки налити по 5 крапель аніліну і додати в першу пробірку 2 краплі розчину сульфатної кислоти, а в другу стільки ж хлоридної кислоти. Що спостерігається? Подіяти на нерозчинну сіль аніліну, 10% розчином лугу. Що спостерігається?

Написати всі рівняння реакцій.

 

Дослід 3. Дія оксидників на анілін.

У дві пробірки налити по 1 см³ розчину аніліну і додати в першу пробірку 5 крапель розчину бертолетової солі, а в другу – 5 крапель розчину хлорного вапна. Вміст пробірок добре струсити. Описати спостереження.

Якого кольору утворилися розчини?

Які продукти утворилися?

 

Дослід 4. Оксидація аніліну хромовою сумішшю.

До 3 крапель аніліну додати 2-3 см³ води і 2 см³ хромової суміші. Спостерігати за зміною забарвлення (темно-зелене-синє-чорне).

Зробити висновки.

 

Дослід 5. Бромування аніліну (фармакоппейна проба).

До 2 см³ розчину аніліну по краплях приливати однаковий об’єм бромної води. Що спостерігається?

Написати рівняння реакції бромування аніліну.

 

Дослід 6. Реакція ацилювання аніліну.

У пробірці змішати 3 см³ води з 2см³ аніліну. Вміст пробцрки добре струсити і долити 2 см³ ацетангідриду і знову струсити. Дану суміш обережно нагріти до кипіння і вилити в пробірку з 5 см³ води. Що спостерігається?

Написати рівняння реакції одержання ацетаніліду.

 

Дослід 7. Синтез сульфанілової кислоти.

У пробірку налити 2 см³ аніліну, 3 см³ концентрованої сульфатної кислоти і помістити її в масляну баню, яку нагрівати до 180⁰ протягом 10 хв. Продукти реакції вилити в чашку з 10 см³ холодної води, а потім долити лугу. Що спостерігається?

Написати рівняння реакції одержання кислоти.

 

Дослід 8. Реакція аніліну з лігніном.

У пробірку налити 1 см³ аніліну і краплями прилити хлоридну кислоту. Краплю одержаної солі помістити на смужку газетного паперу, а потім фільтрувального. Як і де змінюється колір паперу і чому?

Написати рівняння утворення солі аніліну.

 

Дослід 9. Фармакопейна проба на ідентичність стрептоциду.

0,1 г препарату розчинити в 7 см³ води, додати 3 см³ розведеної НСІ і прокип'ятити 5 хв. До охолодженого розчину додати 3 см³ 0,1н розчину NaNO₂. 1 см³ одержаного розчину змішати з 5 см³ лужного розчину b-нафтолу → вишнево-червоне забарвлення.

 

Усі досліди проводити під витяжкою!

ЛІТЕРАТУРА

Основна:

1. Черних В.П., Зименковський Б.С., Гриценко І.С. Органічна хімія в 3-х кн.- Харків, 1993.

2. Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. Биоорганическая химия. – Москва, -"Медицина", 1991.

3. Посібник до лабораторних та семінарських занять з оргнічної хімії. – Харків, 1991.

4. Українська Державна Фармакопея. К., 2001.

5. Ахметов Н.С. Общая неорганическая химия; Учебное пособие для студентов хим.-тех. Спец. Вузов.,М.: Высш. шк., 1988г.

6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т.1. Качественный анализ. М.: Высшая школа, 1986 г.

7. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа, М., 1973 г.

8. В.І. Кабачний, Л.К. Осіненко, А.Д. Грицак та ін. Фізична і колоїдна хімія, -Х., 1999р.

Додаткова:

1. А.В. Домбровський, В.М. Найдан. Органічна хімія.- К.: Вища школа, 1992.

2. О.В. Стеценко, Р.П. Виноградова. Біоорганічна хімія. Навчальний посібник.-К.: Вища школа, 1992.

3. Б.Н. Степаненко. Курс органической химии.-К., 1989.

4. В.М. Найдан. Органічна хімія. Малий лабораторний практикум.-К., 1994.

5. М.Н. Стромберг. Курс физической химии.-М.: Высшю шк, 1993.

6. Пономарьов В.Д. Аналитическая химия. Ч.1. Качественный анализ.-М.,1982 г.

7. Тагер В.М. Физикохимия полимеров. – М., 1980.

 

Методичні вказівки для студентів до практичних занять.

ЗАНЯТТЯ №12