ТЕМА: Ациклические и циклические сопряженные системы. Ароматичность.

 

2. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Изучить ациклические и циклические (ароматические) сопряжённые системы, виды сопряжения, влияние сопряжения на термодинамическую устойчивость органических соединений- метаболитов природного происхождения и важнейших лекарственных препаратов.

 

3. ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ:

1. Ознакомиться с понятиями «сопряжение», «сопряженная система», классификацией сопряженных систем.

2. Рассмотреть электронное строение атомов элементов-органогенов (азота, кислорода), участвующих в образовании линейных и циклических сопряжённых систем.

3. Освоить критерии ароматичности, научиться определять принадлежность различных карбоциклических и гетероциклических биологически активных соединений и лекарственных препаратов к ароматическим соединениям и прогнозировать их химические свойства.

4. Ознакомиться с главными представителями ациклических сопряжённых и ароматических соединений, лежащих в основе биосистем, знание которых необходимо для успешного изучения дальнейшего курса биоорганической химии и биохимии.

5. Выполнить лабораторное исследование, подтверждающее свойства ароматических соединений. (см. раздел «Лабораторный практикум»)

По теме занятия:

студент должен знать:

Электронное строение, пространственное расположение π -связей, условия образования сопряженных систем, виды сопряжения(π-π, π-р), структурные формулы и тривиальные названия важнейших природных гетероциклических ароматических соединений.

студент должен уметь:

1.Определять принадлежность соединения к сопряженным системам, записывать структурные формулы карбоциклических и гетероциклических соединений,

входящих в состав природных метаболитов и лекарственных препаратов.

2. Сравнивать между собой устойчивость и активность карбо- и гетероциклических соединений в химических реакциях, используя критерии ароматичности.

 

4. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЗАНЯТИЯ: 2 акад. часа.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ:

Для успешной работы на практическом занятии необходимо знать теоретический материал:

 

Тема: Ациклические и циклические сопряженные системы. Ароматичность.

Вопросы:

5.1.Какие особые признаки строения позволяют отнести биоорганические соединения к

сопряженным?

5.2. Какие существуют виды сопряжения?

5.3. Дайте определение «энергия сопряжения»

5.4. Запишите структурные формулы ациклических (линейных) сопряженных соединений,

для которых характерно π-π-сопряжение (бутадиен, изопрен, кислоты пировиноград-

ная, щавелевоуксусная, сорбиновая, 2-бутеновая)

5.5. Выбрать сопряжённые системы:

а. СН₂=СН—СН=СН₂

б. СН₂=СН—СН₂—СН=СН₂

в. СН₂=СН—NH—СН=СН₂

г. СН₂=СН—O—СН=СН₂

д. СН₃—СН=СН—СН=СН₂

е. СН₂=СН—NН-СН₃

5.6. Сравните структурные формулы витамина А в двух его активных формах ретинола

и ретиналя, определите длину цепи сопряжения. Сделайте вывод, какое из двух

соединений является термодинамически более устойчивым.

5.7. Составьте структурные формулы хлорэтена, этенола (винилового спирта), диви-

ниламина, для которых характерно π-ρ-сопряжение. Объясните участие атомов азота,

кислорода, галогена в образовании сопряженной системы.

5.8. Циклические сопряженные системы. Критерии ароматичности. Правило Хюккеля.

Роль π-π-, π-ρ-сопряжения в образовании ароматических систем.

а. Карбоциклические ароматические соединения: (бензол, нафталин, антрацен, фенантрен, фенол, анилин, бензойная кислота)- строение, образование ароматической системы.

б. Гетероциклические ароматические соединения (пиридин, пиримидин, пиррол, пурин, имидазол, фуран, тиофен)- строение, особенности образования ароматической системы. Гибридизация электронных орбиталей атома азота при образовании пяти - и шестичленных гетероароматических соединений.

5.9. Расположите каждые три соединения в порядке увеличения ароматических

свойств.

а. фуран, тиофен, пиррол

б. пиридин, бензол, пиримидин

в. бензол, тиофен, фуран

г. пиридин, пиррол, бензол

5.10. Распределите вышеприведенные соединения из задания 7.3 на две группы:

а.) π - недостаточные

б) π - избыточные..

5.11.Запишите структурные формулы соединений: имидазол, пиррол, пурин, пиридин.

Поставьте нумерацию атомов, определите, какие атомы азота сохранили и

потеряли основные свойства. Объясните возникшие различия в участии атома

азота при образовании пяти – и шестичленных гетероароматических систем.

Ключевые слова к теме:

* ациклические (линейные) и циклические сопряженные системы

* ароматичность, критерии ароматичности, электронодефицитные (π -недостаточные)

и электроноизбыточные (π –избыточные) ароматические системы.

* диены, полиены,

* пиррольный и пиридиновый атом азота.

* сопряжение, энергия сопряжения, p,p-сопряжение, r,p-сопряжение,

* термодинамическая устойчивость,

* электронная плотность - делокализованная, локализованная

6 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ.

 

6.1. Вопросы в разделе 5 (5.4 - 5.7, 5.9 - 5.11) представляют собой домашнее задание и ответы на них должны быть выполнены письменно в тетради для домашних заданий.

6.2. Все необходимые структурные формулы приведены в лекции и в учебнике

(Биоорганическая химия, автор Тюкавкина Н.А см. раздел «Литература».)

6.3. На занятии студентам необходимо проверить правильность ответов при выполнении

домашнего задания и ответить на вопросы преподавателя в отношении изучаемой темы.

6.4. Ответить на тестовые контрольные вопросы по теме занятия. Ответы сдать преподавателю для оценки полученных знаний (возможны варианты бумажного или компьютерного контроля).

6.5. Для выполнения лабораторного исследования необходимо сделать дома конспект прописей лабораторных работ (см. раздел «Лабораторный практикум», тема «Ациклические и циклические сопряженные системы. Ароматичность» Занятие №2)

ВОПРОСЫ К ИТОГОВЫМ КОНТРОЛЯМ

Вопросы из раздела 5 (5.1-5.4, 5.8 а,б,) включены в рубежные контроли, в состав билетов на курсовом экзамене

Вопросы 5.4 -5.7, 5.9 – 5.11 включены в тесты на рубежном контроле и курсовом экзамене.

8. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТЕМЫ:

8.1. Основная

1. Л.А. Каминская ь Биоорганическая химия. Курс лекций для студентов 1 курса.-екатеринбург: УГМА, 2010- 258с. С. 8-20

2. Л.А.Каминская, И.В. Гаврилов «Биоорганическая химия» Учебное пособие для СА

мостоятельной работы студентов 1 курса очного обучения, Екатеринбург, изд.

«Практика», 2010. 135с С. 12-15.

3 Каминская Л.А., Перевалов С.Г. Практикум по биоорганической химии: учебн. посо

бие для аудиторной и самостоятельной работы студентов 1 курса/ Л.А Каминская, С.Г.Перевалов; Мин-во здравоохранения и соц. Развития, Урал. Гос. Мед. акад.-Екатеринбург: Изд-во УГМА,2010.-128с. С 4-8

4. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия: учебник для вузов/ Н.А.Тюкавкина,
Ю.И.Бауков.- 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2005- 542 с Стр. 28-45.

8.2. Дополнительная

Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия – М.: МГУ, 1999 – С.535.

ГБОУ ВПО УГМА МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ

Кафедра общей химии

УЧЕБНОЕ ЗАДАНИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический, стоматологический.

Курс: 1

Семестр: 1

1. ТЕМА: Взаимное влияние атомов в молекулах биоорганических соединений. Электронные эффекты заместителей. Кислотные и основные свойства органических молекул.

2. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Усвоить представления об органической молекуле как о единой системе, связанной взаимодействием электронов и атомных ядер. Изучить теории, объясняющие кислотные и основные свойства органических соединений, их связь с реакционной способностью органических молекул и биологической активностью.

 

3. ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ:

1.1 Изучить понятия: электронная плотность, частичный (парциальный) заряд атома, полярность связи.

1.2 Изучить виды электронных эффектов заместителей, их физическую природу, правила определения вида и знака эффекта различных заместителей.

1.3 Изучить теоретические положения, позволяющие определять органические соединения в качестве кислот, оснований, сравнивать между собой кислотные и основные свойства.

3.4.Освоить качественные реакции обнаружения биологически активных веществ:

многоатомных спиртов, фенолов

 

По теме занятия:

студент должен

знать: определения: кислота, основание (в соответствии с теорией Бренстеда-

Лоури), электроотрицательность, ковалентная полярная связь, индуктивный и

мезомерный эффекты, функциональные группы- доноры и акцепторы.

уметь - составить диаграммы распределения электронной плотности с учетом

индуктивного и мезомерного эффектов,

- найти в составе органической молекулы основные и кислотные центры,

- сравнить кислотно-основные свойства биоорганических молекул, имеющих

различные или одинаковые кислотные, основные центры,

-провести качественные реакции, необходимые для идентификации

многоатомных спиртов и фенолов, являющихся биоактивными веществами.