Позааудиторна самостійна робота № 19

Тема: Орієнтувальна дія замісників у монозаміщених бензенах

План 1. Поняття про замісники першого роду т а їх вплив на бензенове ядро. 2.Орієнтувальна дія замісників другого роду

Час виконання: 2 години

Мета роботи: Ознайомитися з класифікацією замісників за їх орієнтувальною дією на бензенове ядро; вдосконалити вміння складати рівняння хімічних реакцій.

Молекула бензену симетрична і тому всі атоми карбону абсолютно рівноцінні при утворенні монозаміщених продуктів реакції. Якщо у бензеновому ядрі уже є замісник і ми вводимо туди ще один, то при цьому можуть утворюватись наступні ізомери:

 

 

За орієнтувальною дією замісники поділяють на дві групи.

Замісники І роду (орто- та пара-орієнтанти в реакціях S_Е) – це атоми або групи атомів, які є донорами електронів. За винятком алкільних радикалів (Alk- вони мають вільні електронні пари на атомі, що безпосередньо поєднується із ароматичним ядром:

Збагачення ароматичного ядра електронною густиною прискорює реакції електрофільного заміщення (S_Е):

 

Замісники ІІ роду (мета-орієнтанти в реакції S_Е) – це групи атомів, які є акцепторами електронів. Вони мають цілий або частково позитивний заряд на атомі, що безпосередньо поєднується із ароматичним ядром:

 

Замісники ІІ роду зменшують електронну густину в бензеновому ядрі і знижують швидкість реакції S_Е у порівнянні із незаміщеним бензеном:

Методичні рекомендації

1. При розгляді першого питання скласти опорний конспект опрацьованого матеріалу.
2. Розглядаючи друге питання,ознайомитися замісниками ІІ роду та їх орієнтувальною дією. Виписати замісники ІІ роду.

Завдання для самоперевірки:

1. Як поділяються замісники за орієнтувальною дією?
2. Як замісники І та ІІ роду впливають на швидкість реакції S_E?
3. У яке положення орієнтують електрофіл замісники І та ІІ роду?

Тести для самоконтролю

І рівень

1. Вказати групу атомів, яка є орієнтантом першого роду:

а) -COH; б) – NH₃; в) - CF₃; г) CH₃ -.

2. Вказати групу атомів, яка є орієнтантом другого роду:

а) – C N; б) CH₃ -; в) – SR; г) – Br -.

3. У яке положення буде орієнтувати електрофіл замісник С₃Н₇ -:

а) в орто – положення; б) в пара – положення;

в)в орто – і пара - положення; г) в мета – положення;

 

ІІ рівень

4. При нітруванні толуену розбавленою нітратною кислотою утвориться суміш:

а) м – і п – нітрофенолів; б ) м – і о – нітрофенолів;

в) о – і п – нітрофенолів; г) тільки м – нітрофенол

д) тільки п – нітрофенол.

5. Яка з сполук буде нітруватися найшвидше:

а) бензен; б) нітробензен; в) динітробензен; г) тринітробензен.

 

ІІІ рівень

6. Дописати рівняння реакцій:

а) С₆Н₅ – Сl + HNO₃ → б) С₆Н₅ – СООН + HNO₃ →

в) С₆Н₅ – СН₃ + HNO₃ → г) С₆Н₅ – NO₂ + HNO₃ →

Позааудиторна самостійна робота № 20

Тема: „Функціональні похідні карбонових кислот

План

1.Будова, властивості та застосування естерів. Жири та воски.

2.Будова, властивості та застосування ангідридів карбонових кислот.

3.Поняття про галогенангідриди карбонових кислот.

4.Аміди та нітрили карбонових кислот.

Час виконання: 2 години

Мета роботи: ознайомитися з будовою, ізомерією, номенклатурою функціональних похідних карбонових кислот та їх застосуванням у медичній практиці.

Естерами (складними ефірами) називають похідні кислот, в молекулах яких атом Гідрогену в карбоксильній групі заміщений радикалом:

R – C – OH R – C – OR^/

ІІ ІІ

O O

Таким чином, за своєю будовою естери подібні до солей:

 

R – C – OR^/ R – C – OMe

ІІ ІІ

O O

Естер сіль карбонової кислоти

Але ця подібність тільки зовнішня: естери зовсім не схожі на солі. Найважливіша відмінність полягає у тому, що в той час, як солі завжди в тій чи іншій мірі дисоціюють на йони, естери зовсім не розпадаються на йони.

Оскільки одним із найважливіших способів одержання естерів є відщеплення молекули води від молекул кислоти і спирту, естери часто розглядають як ангідриди кислоти і спирту:

Естери найпростіших та середніх представників кислот та спиртів – це легші за воду рідини, леткі, у більшості випадків з приємним запахом фруктів, ними в значній мірі і зумовлений аромат фруктів. Більшість естерів погано розчинні у воді, зате в спирті і етері вони добре розчиняються.

Оцтовоетиловий естер, або етилацетат має температуру кипіння 78^оС, має приємний освіжаючий запах. Значна його кількість іде на виробництво ряду лікарських речовин. Деякі естери бутанової кислоти теж мають приємний запах: етилбутират – абрикосів, бутилбутират – ананасів, етилізопентанат – яблук, хоча ці вихідні кислоти (бутанова та ізопентанова) мають дуже неприємний запах. Ці та цілий ряд інших естерів використовують для виготовлення штучних фруктових есенцій, які широко використовуються для виробництва фруктових вод, кондитерських виробів та в парфумерії. В більшості випадків для надання цим есенціям більш природного запаху і стійкості змішують декілька естерів з іншими речовинами, наприклад, з деякими альдегідами, кислотами та ін. Наприклад, малинова есенція складається з 14 речовин.

Гліцеридами називають естери гліцерину та високомолекулярних карбонових (жирних) кислот. Вони складають основну масу ліпідів (до 95 – 97%). До складу жирів в основному входять триацилгліцерини:

Найбільш розповсюджені в жирах кислоти містять від 12 до 16 атомів Карбону. Природні жири та олії - це суміш гліцеридів, які відрізняються, як правило, сукупністю відносно невеликого числа жирних кислот (гексадеканової, октадеканової, олеїнової, лінолевої та рицинолевої).

В медицині на основі жирів готують різноманітні мазі, деякі речовини розчиняють у оліях (камфору – в оливковій олії).

Восками називають естери високомолекулярних одноосновних кислот і одноатомних високомолекулярних спиртів, загальна формула яких

До складу восків входять головним чином кислоти, які містять 24 – 32 атоми Карбону і спирти, карбоновий ланцюг яких складається з 16 – 24 атомів Карбону. В залежності від походження розрізняють рослинні, тваринні, викопні воски та воски, які виробляються комахами.

Воски широко розповсюджені у природі. В рослинах вони покривають тонким шаром листя, стебла, плоди, захищаючи їх від змочування водою, висихання, дії мікроорганізмів.

З рослинних восків промислове значення мають воски, які покривають листя пальм, воски ліпідів рису та соняшника.

З восків тваринного походження найбільшу роль відіграють спермацет і спермацетове масло, шерстяний жир, з восків комах – бджолиний віск. Перші два продукти виділяють з олієподібної маси, що міститься в голові кашалота і у довгому каналі, який проходить від голови до хвоста. З одного кашалота одержують 3 – 5 т спермацетового жиру. „Шерстяний жир” – жиропіт овечої шерсті, від жовтого до темно – коричневого кольору, з різким неприємним запахом. Після спеціальної обробки з нього одержують слабко забарвлений мазеподібний продукт.

Бджолиний віск складається з естерів кислот С₂₆ – С₃₀ та спиртів С₁₄ – С₃₁ і містить до 15% вуглеводнів.

Викопні воски – гірський віск (озокерит), віск бурого вугілля містить до 70% естерів кислот і спиртів з числом атомів Карбону більше 24.

Воски застосовуються як важливий вихідний продукт для одержання різноманітних миючих засобів, використовуються в косметиці для виготовлення кремів та помад.

Ангідриди карбонових кислот R – CO – O – CO – R добувають відщепленням молекули води від двох молекул карбонової кислоти або взаємодією хлорангідридів з солями цих кислот:

R – CO – Cl + NaO – CO – R R – CO – O – CO – R

Ангідриди карбонових кислот – це безбарвні рідини або кристалічні речовини. Перші представники гомологічного ряду мають гострий запах, у воді малорозчинні.

Оцтовий ангідрид (СН₃ – СО)₂О – безбарвна рідина із гострим запахом, у воді слабо розчинний. Поступово з нею взаємодіє. Його використовують для виробництва ацетилцелюлози, лікарських препаратів.

Замість карбонових кислот частіше використають їх галогенангідриди:

Аміди карбонових кислот R – CO – NH₂ – це безбарвні кристалічні речовини або рідини, розчинні у воді й органічних розчинниках. Вони легко гідролізують, перетворюючись на карбонові кислоти:

R – CO – NH₂ + HOH R – CO – OH + NH₃

Аміди також здатні перетворюватись на нітрили карбонових кислот під час нагрівання і під дією сильних водовідбирних речовин:

R – CO – NH₂ R – C N + H₂O

Формамід H – CO – NH₂ – безбарвна гігроскопічна рідина, Т_кип = 210,5 ⁰С, змішується з водою і спиртами. Його використовують як розчинник, а також для виробництва ціанідної кислоти:

H – CO – NH₂ HCN + H₂O

Сечовина (карбамід) ( NH₂)₂CO – кристалічна речовина без кольору і запаху, добре розчинна у воді. Вона є одним з важливих продуктів хімічної промисловості. Карбамід використовують для одержання полімерів, як нітратне добриво, для синтезу ліків, для виробництва гербіцидів.

Нітрилами називаються продукти заміщення Гідрогену в молекулі ціанідної кислоти HCN на радикали. Загальна формула R – C N. Назва нітрилів утворюється від назви відповідної кислоти і слова нітрил:

CH₃ – C N – нітрил оцтової кислоти, ацетонітрил. Ацетонітрил використовується як розчинник і в різноманітних синтезах.

 

Методичні рекомендації

1. При розгляді першого питання виписати означення кожного класу похідних карбонових кислот та їх загальні структурні формули.

Звернути увагу на подібність та відмінність у будові жирів та восків.

2.При розгляді другого питання ознайомитися з будовою та властивостями ангідридів карбонових кислот.

3.Ознайомлюючись з третім питанням, випмсати означення галоген ангідридів.

4. Розглядаючи четверте питання, виписати загальні формули амідів та нітрилів карбонових кислот, звернути увагу на характеристичні групи, що входять до їх складу.

Запитання для самоперевірки:

1.Які галузі застосування естерів нижчих карбонових кислот та спиртів вам відомі?

2. Навести формули кислот, які входять до складу жирів.

3.Скласти формулу ангідриду бутанової кислоти.

4. Які функціональні групи входять до складу амідів та нітрилів карбонових кислот?

Тести для самоконтролю

І рівень

1. Вказати формулу речовини, яка належить до класу амідів карбонових кислот:

а)СН₃ – СН₂ – СН₂ – СО - О – СН₃; б) СН₃ – СН₂ – СН₂ – СО – NH₂;

в) СН₃ – СН₂ – СН₂ – О – СН₃; в) СН₃ – СН₂ – СН₂ – NH₂.

2.Яка з речовин є воском?

а)С₂₆Н₅₃ – СО – О - С₁₆Н₃₃; б) С₅Н₁₁ – СО – С₂Н₅;

в) СН₃ – СО – О – СН₃; г) С₃Н₇ – СО – О – С₃Н₇.

3. Спермацетовий жир одержують з:

а) пальмового листя; б) залози кашалота;

в) бджолиного воску; г) рослинних олій.

ІІ рівень

4. Амідом пентанової кислоти є:

а)С₅Н₁₁ – СО – О – С₅Н₁₁; б) С₅Н₁₁ – NH₂;

в) С₅Н₁₁ – СО – NH₂; г) С₅Н₁₁ – СО – ОН.

5. Яка функціональна група входить до складу нітрилів:

а)- NH₂; б) – N N

в) = N = O; г) – C N.

ІІІ рівень

6.Встановити відповідність між назвами і формулами речовин:

1)амід етанової кислоти а)CH₃ – CO – O – C₃H₇;

2) нітрил бутанової кислоти б)C₃H₇ – C N;

3) естер етанової кислоти в) CH₃ - C N;

г)CH₃ – CO – NH₂.

7. Написати рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

CH₃ – COO – C₂H₅ ← CH₃ – COOH → CH₂ – COOH

↓ │

CH₃ – CO – NH₂ OH