Амиды угольной кислоты и их производные. Функциональные производные угольной кислоты Тиолы и тиоэфиры

УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

Угольную кислоту формально можно рассмотреть как карбоновую кислоту, которая вместо углеводородого остатка содержит гидроксильную группу.

Cвойства производных угольной кислоты в основном подобны свойствам производных карбоновых кислот. Отличие от карбоновых кислот состоит в том, что производные угольной кислоты представляют собой результат замещения одной или двух гидроксильных групп.

Поэтому и те и другие являются бифункциональными соединениями. Это открывает допонительные возможности вариации их структуры, а также делает симметричные структуры потенциальным сырьем для получения поликонденсационных полимеров.

Рассмотрим некоторые наиболее важные производные угольной кислоты.

Фосген Хлоругольная кислота

Фосген является устойчивым соединением, хлоругольная кислота неустойчива, известны ее производные, например эфиры.

Фосген получают свободнорадикальным хлорированием оксида углерода (II)

Фосген и эфиры хлоругольной кислоты проявляют свойства хлорангидридов карбоновых кислот, однако в отличие от последних более реакционноспособны в реакциях нуклеофильного замещения. Они являются реагентами для получения эфиров угольной и хлоругольной кислот.


Если в качестве реагента используют фенолы, то результатом является образование диарилкарбонатов.

Фосген является бифункциональным соединением, поэтому его используют для получения пластмасс – поликарбонатов.

Эфиры угольной кислоты

Эти соединения проявляют свойства обычных эфиров карбоновых кислот, в том числе вступают в реакции сложноэфирной конденсации и поэтому используются в органическом синтезе для введения в структуру органических алкоксикарбонильной группы.

Амиды угольной кислоты

Типичным представителем амидов угольной кислоты является мочевина (карбамид)

В промышленности она может быть получена из аммиака и CO 2

Процесс проводят при 180-200 0 С, 18-20 МПа и 100%-ном избытке NH 3 . Замещенные мочевины могут быть получены взаимодействием фосгена с аминами

Эта реакция осуществляется ступенчато через промежуточное образование карбаминоилхлорида

Можно видеть, что синтез замещенных мочевин требует применение избытка амина. Если реакцию проводить в избытке фосгена, то количественно образуется карбаминоил хлорид (реакция (1)). Последний может быть использован для получения изоцианатов RN=C=O:

причем реакцию проводят в условиях диссоциации гидрохлорида амина, образующегося на стадии (1) и снова вовлекающегося в реакцию (1).

Суммируя реакции (1), (3), (4), имеем стехиометрию процесса синтеза изоцианата

Изоцианаты используют для получения уретанов (эфиров карбаминовой кислоты)

Cами карбаминовые кислоты RNHCOOH , представляющие собой амиды, нестабильны и легко распадаются на амины(аммиак) и CO 2

Практическое значение имеют диизоцианаты, образующие при сополимеризации с двухатомными спиртами полиуретаны.

Полиуреаны применяют для получения синтетических волокон, каучуков, клеев и лаков. Из них получают пенопласты, для чего в процессе полимеризации добавляют немного воды, которая гидролизует часть изоцианитных групп с выделением диоксида углерода.

CO 2 вспенивает полимер, придавая ему пористую структуру.

Другой способ получения уретанов (карбаматов) – амидирование эфиров хлоругольной кислоты:

Многие эфиры замещенных карбаминовых кислот являются ценными пестицидами, достаточно легко разлагающимися в природных условиях с образованием малотоксичных соединений. Саму мочевину широко используют в сельском хозяйстве как высококачественное удобрение и кормовую добавку. Другие направления использования мочевины – карбамидная депарафинизация и синтез мочевино – формальдегидных смол

Хлорангидрид угольной кислоты – фосген :

Как и все хлорангидриды, фосген обладает высокой ацилирующей способностью:

Амиды угольной кислоты

1) Карбаминовая кислота

Карбаминовая кислота – полуамид (кислый амид) угольной кислоты – неустойчива:

2) Мочевина

Мочевина – карбамид, диамид угольной кислоты:

Мочевина – важнейший конечный продукт белкового обмена у млекопитающих. Взрослый человек за сутки выделяет с мочой 20-30 г мочевины.

Синтез Вёлера (1828 г.).

Промышленный способ получения мочевины

Мочевина – многотоннажный продукт химической промышленности (мировое производство более 100 млн. тонн в год). Широко применяется как азотное удобрение и для получения мочевиноформаль-дегидных смол. В химико-фармацевтической промышленности используется для получения барбитуратов.

Химические свойства мочевины

1) Основность:

2) Разложение при нагревании:

3) Разложение под действием азотистой кислоты

По количеству выделившегося азота можно количественно определить мочевину

(метод Ван-Сляйка).

3) Гуанидин

Гуанидин обладает необычно высокой основностью, сравнимой с основностью неорганических щелочей. Это связано с высокой степенью структурной симметрии его протонированной формы и максимальной делокализацией (+)-заряда:

Остатки гуанидина содержатся в некоторых природных соединениях и лекарственных веществах, например:

Сера в составе органических соединений имеет различную степень окисления.

Тиолы и тиоэфиры

При замене галогена на SH-группу образуются тиолы:

Тиолы обладают кислотностью более высокой, чем у спиртов:

Тиолят-анионы – сильные нуклеофилы, при взаимодействии с галогенопроизводными они образуют тиоэфиры:

Атом серы в тиоэфирах – центр основности и нуклеофильности, при взаимодействии с галогенопроизводными тиоэфиры образуют соли триалкилтиония:

Тиолы в мягких условиях легко окисляются, образуя дисульфиды:

Направление реакции меняется при изменении

ОВ-потенциала среды: при высоком ОВ-потенциале – вправо, при низком ОВ-потенциале – влево. Взаимопревращения “тиол-дисульфид” играют большую роль в формировании структуры и регулировании функций природных белков.

Сульфоксиды и сульфоны

При окислении тиоэфиров атом серы присоединяет кислород, при этом последовательно образуются сульфоксиды и сульфоны:

Диметилсульфоксид (ДМСО, димексид) – бесцветная жидкость с температурой кип. 189° С, растворим в воде и в органических растворителях. Широко применяется в органическом синтезе как полярный апротонный растворитель.
Благодаря своей способности быстро диффундировать через кожу, пронося растворенные в нем вещества, используется в фармации как компонент лекарственных мазей.

Сульфоновые кислоты (сульфокислоты)

Сульфоновыми кислотами (или сульфокислотами) называются соединения, содержащие сульфогруппу:

Способы получения сульфокислот
1) Алифатические сульфокислоты

2) Ароматические сульфокислоты получаются сульфированием бензола и его производных (см. «Химические свойства аренов»)

Химические свойства сульфокислот

Сульфогруппа –

1) сильный электроноакцептор ;
2) она обладает высокой кислотностью (сравнима с серной кислотой);
3) при нуклеофильной атаке по соседнему С-атому может замещаться на другие остатки.
4) Высокая полярность и способность к гидратации – причина растворимости сульфокислот в воде.

1) Кислотность
В водной среде сульфокислоты практически полностью ионизированы:

Со щелочами они образуют растворимые в воде соли:

2) Замена сульфогруппы на другие остатки

3) Образование производных по сульфогруппе

Применение. Хранение.

Количественное определение

Доброкачественность

Подлинность

Получение

Препараты железа

Применение. Хранение.

Хранят в хорошо укупоренной таре, в прохладном месте, так как натрия тетраборат может терять кристаллизационную воду и гидролизоваться с образованием борной кислоты:

Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O ® 4 H 3 BO 3 ↓ + 2NaOH

Для борной кислоты особых условий хранения не требуется.

Применяют препараты как антисептики для наружного применения. Борную кислоту применяют в виде 2–3 % растворов для полоскания горла, в виде глицериновых растворов, мазей, присыпок. 1–2 % растворы используют в глазной практике. Соединения бора ядовиты, поэтому внутрь не применяются. Буру применяют в виде 1–2 % растворов.

Описание. Растворимость. Призматические прозрачные кристаллы светлого голубовато-зелёного цвета или кристаллический бледно-зеленый порошок. Растворим в воде, растворы слабокислой реакции. На воздухе выветривается.

Избыток железа восстановленного растворяют в 30 % растворе серной кислоты при t o = 80 o C: Fe + H 2 SO 4 ® FeSO 4 + H 2 ­

Раствор упаривают, препарат сушат при t o = 30 o C.

Проводят фармакопейные реакции на ион железа и сульфат-ионы.

1) Fe 2+ : Реакция образования турнбулевой сини:

· FeSO 4 + K 3 + H 2 SO 4 ® FeK ¯ + 2 K 2 SO 4

Реакция с растворами щелочи и аммиака:

· FeSO 4 + NaOH + NH 4 OH ® Fe(OH) 2 ¯ + O 2 возд. ® Fe(OH) 3 ¯

белый бурый

Реакция осаждения сульфидами:

· FeSO 4 + Na 2 S ® FeS ¯ + Na 2 SO 4

2) SO 4 2- : FeSO 4 + BaCl 2 ® BaSO 4 ¯ + FeCl 2

1) допустимы: тяжелые металлы, As.

2) недопустимы: соли меди открывают добавлением H 2 O 2 и NH 4 OH, затем отфильтровывают образующийся осадок; фильтрат должен быть бесцветным.

Перманганатометрия , прямое титрование. Метод основан на окислении Fe(II) перманганатом калия в кислой среде до Fe(III). Э = М.

10 FeSO 4 + 2 KMnO 4 + 8 H 2 SO 4 ® 5 Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 8 H 2 O

Хранят в хорошо укупоренной таре, в сухом месте, избегая потери кристаллизационной воды и окисления во влажном воздухе с образованием основной соли Fe 2 (OH) 4 SO 4 . При 64 о С сульфат железа плавится в своей кристаллический воде.

Применяют сульфат железе в комплексной терапии железодифицитной анемии в виде таблеток и растворов для инъекций. Назначают по 0,05–0,3 г на прием.

Угольная кислота образует два вида солей: средние – карбонаты и кислые – гидрокарбонаты.

NaHCO 3

Натрия гидрокабонат Natrii hydrocarbonas

Описание. Растворимость. Белый кристаллический порошок без запаха, солено-щелочного вкуса, растворим в воде, практически нерастворим в спирте. Водные растворы имеют слабо-щелочную реакцию. При взбалтывании и нагревании до 70 о С водных растворов NaHCO 3 образуется двойная соль Na 2 CO 3 · NaHCO 3 .

.ііольнал кислота

в свободном состоянии

не существует, разлагается на и.и^о. как двухосновная кис-

лота она может образовывать ряд функциональных производных: неполные и полные галогенангидриды, сложные эфиры, амиды и др.

ХЛОРАНГИДРИДЫ

монохлорангидрид угольной кислоты, хлоругольная кислота

дихлорангидрид угольной кислоты, фосген

Фосген - полный хлорангидрид угольной кислоты!, в переводе означает - рожденный светом. Получают при смешивании газов углерода (II) оксида и хлора. Реакция идет только при облучении УФ-светом:

со + С12 -- г=о

Фосген - это газ удушающего действия с »кип - ",о обладает запахом свежепрелого сена. Его пары тяжелее воздуха, раздражающе действуют на легкие, вызывая отек.

Химические свойства. 1. Взаимодействие с Н20. Как хлоран-гидрид легко разлагается водой с образованием угольной и хлороводородной кислот.

2. взаимпидействие с а*п*пиаки*п

з. взаимодействие со спиртами

АМИДЫ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

иеполный амид угольной кислоты называется кариамиповой

кислотой:

ккярбамминовая кислота нестойкая и не встречается в свободном состоянии, так как легко разлагается при комнатной температуре:

производные карбаминовой кислоты тоже легко разлагаются.

Нагревание карбаминовокислого аммония ведет к разложению его до мочевины и НО:

афиры карбаминовой кислоты! называются уретанами. Общая

формула уретанов:

Карбоновые кислоты

получают их из фосгена и соответствующего спирта с последующим действием аммиака:

или из диэтилового эфира угольной кислоты! - реакцией с аммиаком:

Уретаны - вещества с четкими температурами плавления

и служат для идентификации спиртов. Находят применение как снотворные препараты.

Мочевина - диамид угольной кислоты:

Мочевина является конечным продуктом распада белков. Она

имеет большое биохимическое значение.

Впервые мочевина была получена Велером в 1828 году из аммонийной соли циановой кислоты:

В проммышленности мочевину получают из. и 1ч!!.,:

Мочевина - это бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, нейтрального характера.

Химические свойства. 1. Взаимодействие мочевины с кислотами. протонирование мочевины происходит по атому кислорода, поскольку основность групп -1ЧН значительно понижена

в результате сопряжения:

26. Производные угольной кислоты

2. гидролиз мючевины. мочевина при нагревании легко гидро-

лизуется водой или водными растворами кислот и щелочей.

3. Взаимодействие с азотистой кислотой. при взаимодействии

с азотистой кислотой мочевина разлагается с выделением азота, углерода (IV) оксида и воды:

4. отношение мочевины к нагреванию. при нагревании мочевины образуется биурет:

ииурет хорошо растворяется в воде.

Дальнейшее нагревание приводит к образованию циануровой

Карбоновые кислоты

циануровая кислота не растворяется в воде, с раствором ^и^о^

в присутствии 1ЧН3 образует комплексное соединение, окрашенное в сиреневый цвет.

5. Мочевина взаимодействует с ацилирующими реагентами с образованием ацилмочевины. 1Ч-Ацильные производные мочевины называются уреидами.

мочевина и ее производные широко используются в синтезе

лекарственных препаратов.

ПРОГРАММА

курса по органической химии

для студентов биолого-почвенного факультета

ВВЕДЕНИЕ

Предмет органической химии. История возникновения органической химии и причины выделения в отдельную науку. Отличительные особенности органи­ческих соединений и органических реакций.

Строение органических соединений. Теория химического строения. Роль А.М.Бутлерова в ее создании. Химические связи: простые и кратные. Структур­ная формула. Изомерия. Гомология. Зависимость химических свойств от состава и строения вещества. Химическая функция. Главнейшие функциональные груп­пы.

Классификация органических соединений. Принципы систематической (ИЮПАК) номенклатуры.

Химическая связь в молекулах органических соединений. Типы химической связи. Связи ионные, ковалентные, координационные. Семиполярная связь. Роль электронного октета. Электронные конфигурации элементов. Атомные ор­битали и валентные состояния углерода. Гибри­дизация атомных орбиталей: sp 3 , sp 2 , sp (три валентных состояния угле­родного атома). s- и p-связи. Основные параметры ковалентной связи: энергия связи, длина связи, полярность и поляри­зуемость связи. Элект­роотрицательность элементов. Понятие о мезомерии (ре­зонансе). Электронные эффекты заместителей: индуктивный (I ), мезомерный (М ).

Изомерия органических соединений. Структурные изомеры и стереоизоме­ры. Основы стереохимии. Пространственное строение метана и его гомологов. Принцип свободного вращения и пределы его применимости. Заслоненные и заторможенные конформации. Конформации соединений с открытой цепью. Конформационные формулы Ньюмена и типа “козел”. Конформация циклогек­санового кольца. Аксиальные и экваториальные связи. Инверсия кресловидной конформации. Сравне­ние устойчивости производных циклогексана с аксиаль­ными и эквато­риальными положениями заместителей. 1,3-Диаксиальное взаи­модействие.

Геометрическая (цис - транс ) изомерия и условия ее появления в ряду оле­финов, циклоалканов. Е-, Z- номенклатура.

Оптическая изомерия. Оптическая активность и оптически активные веще­ства. Молекулярная асимметрия как условие появления опти­ческой активности. Асимметрический атом углерода. Энантиомеры и диастереомеры. R - и S -но­менклатура для обозначения конфигурации центра хиральности. Проекционные формулы Фишера. D- и L-номен­клатура. Стереоизомерия соединений с нес­колькими центрами хиральности. Эритро- и треоизомеры. Мезоформы. Рацеми­ческая модификация.

Классификация органических реакций по характеру превращений и по при­роде реагентов.

УГЛЕВОДОРОДЫ

Алканы. Гомологический ряд метана. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физические свойства, их зависимость от длины цепи и строения. Химические свойства. Реакции радикального заме­щения (S R): галогенирование (влияние природы галогена), нитрование (Коновалов), сульфохлорирование, окисление. Инициирование и инги­бирование радикальных реакций. Реакци­онная способность атомов водорода, связанных с первичным, вторичным и тре­тичным атомами углерода. Алкильные радикалы и их относительная устой­чивость.

Алкены. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физичес­кие свойства. Длина и энергия образования двойной связи. Химические свойства. Реакции электрофильного присоединения: галогенов, галоге­новодородов, воды, гипогалоидных кислот, серной кислоты. Механизм реакций электрофильного присоединения. Стерео- и регионаправлен­ность присоединения. Карбкатионы, их стабильность в зависимости от строения. Правило Марковникова и его современное обоснование. Ра­дикальное присоединение: присоединение HBr в присутствии переки­сей. Нуклеофильное присоединение. Полимеризация: ка­тионная, анионная и радикальная. Каталитическое гидрирование. Окисление: эпоксидирование по Прилежаеву, окисление перманганатом калия, озонирова­ние. Химические свойства a-метиленового звена, соседнего с p-связью (аллиль­ное положение): хлорирование, окисление.

Алкины. Изомерия. Номенклатура. Синтезы ацетилена и его гомологов. Ха­рактеристика физических свойств. Химические свойства ацетиленов: реакции присоединения, реакции замещения с участием подвижного атома водорода при углероде с тройной связью. Ацетилениды. Полимеризация ацетилена в бензол, винилацетилен, циклооктатетраен.

Алкадиены. Типы алкадиенов. Изомерия. Номенклатура. Стереохимия алле­нов. Молекулярная асимметрия. Сопряженные - 1,3-диены. Способы получения диенов. Физические свойства. Длины углерод-углеродных связей в 1,3-бутади­ене и его энергия образования. Проявление эффекта сопряжения. 1,2- и 1,4-при­соединение к 1,3-диенам - электро­фильное присоединение галогенов и галоге­новодородов. Карбкатионы аллильного типа. Циклоприсоединение к диеновой системе: диеновый синтез Дильса-Альдера. Полимеризация 1,3-диенов. Синте­тический ка­учук на базе 1,3-бутадиена (дивинила). Сополимеры дивинила со стиролом, акрилонитрилом, бутилкаучук. Природный каучук: его строение, озо­нолиз, переработка в резину.

Циклоалканы. Классификация. Изомерия. Номенклатура. Общие и специ­альные методы синтеза малых, средних и больших циклов. Физические и хими­ческие свойства. Сравнительная оценка реакцион­ной способности и термичес­кой стабильности циклопропана, циклобутана, циклопентана и циклогексана. Теория напряжения Байера и ее со­вре­менное понимание. Оценка напряжен­ности циклов на основе теп­лот сгорания. Современное представление о строе­нии циклопропана. Конформации циклоалканов. Циклоалкены и циклоал­кадиены.

Ароматические углеводороды. Особенности химических свойств бензола и его гомологов. Строение бензола (валентные углы, межатомные расстояния). Энергия образования и теплота гидрирования бензола. Энергия стабилизации. Ароматический характер бензольного ядра. Современное представление о при­роде ароматичности. Небензоидные ароматические соединения. Правило арома­тичности Хюккеля. Арома­тичность гетероциклических соединений: фурана, ти­офена, пиррола, пиридина. Ароматичность циклопропенильного катиона, цик­лопентадиенильного аниона, циклогептатриенильного катиона. Отсутствие аро­матических свойств у циклооктатетраена.

Гомологи бензола. Гомологический ряд бензола. Изомерия в ряду алкилбен­золов. Номенклатура. Лабораторные методы синтеза. Способы получения в промышленности. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Общие закономерности и механизм этих реакций. Электрофильные реагенты. Галогенирование, нитрование, сульфиро­вание, алкилирование, ацилирование. Влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей (активиру­ющее и дезактивирую­щее) на направление и скорость электрофильного замеще­ния в ядро бензола. Влияние индуктивного и мезомерного эффектов замести­телей. Правила ориентации замещения: орто- и пара- ориентанты (заместители I рода) и мета- ориентанты (заместители II рода). Согласованная и несогласо­ванная ориентация. Галогенирование и окисление боковых цепей.

Многоядерные ароматические углеводороды.

а) Углеводороды с неконденсированными ядрами. Дифенил. Дифенилметан и трифенилметан. Трифенилметильный радикал, катион и анион. Причины, оп­ределяющие их стабильность.

б) Углеводороды с конденсированными ядрами. Нафталин и антра­цен. Ис­точники получения. Изомерия однозамещенных производных. Строение нафта­лина и антрацена. Реакции присоединения и замеще­ния. Гидрирование, окис­ление, галогенирование, нитрование, сульфи­рование. Сравнительная оценка ароматического характера бензола, нафталина и антрацена. Фенантрен. Распро­страненность фенантренового скелета в природных соединениях.

ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ

Галогенпроизводные.

а) Алкилгалогениды. Изомерия. Номенклатура. Способы получения: прямое галогенирование алканов, присоединение галогеноводородов к алкенам и алки­нам, из спиртов действием галоидных производных фос­фора. Физические и химические свойства. Реакции нуклеофильного за­мещения галогена. Механиз­мы S N 1 и S N 2, стереохимия реакций. Нуклеофил. Уходящая группа. Образова­ние, стабилизация и перегруппи­ровки карбониевых ионов. Зависимость меха­низма реакции от структуры галогенпроизводного и от природы растворителя. Сравнение S N 1- и S N 2-реакций. Реакции отщепления галогеноводородов (Е1 и Е2): стереохимия, направление элиминирования. Правило Зайцева. Конкурен­ция реакций замещения и отщепления в зависимости от природы реагента и условий реакции. Реакции алкилгалогенидов с металлами. Реактивы Гриньяра: получение и свойства.

б) Ароматические галогенпроизводные (Арилгалогениды). Номенклатура. Получение: прямое галогенирование в ядро, из солей диазо­ния. Химические свойства. Реакции электрофильного замещения (влия­ние галогенов). Реакции нуклеофильного замещения у галогенарилов.

СПИРТЫ

Одноатомные предельные спирты. Изомерия. Номенклатура. Полу­чение: из алкилгалогенидов, гидратация алкенов, восстановление кар­бонильных соеди­нений. Получение первичных, вторичных и третичных спиртов при помощи реактивов Гриньяра (планирование и ограничения синтеза). Физические свой­ства. Ассоциация. Водородная связь. Химические свойства спиртов. Кислотно-основные свойства спиртов. Реакции с участием связи О-Н: действие металлов и металлоорганических соединений, образование сложных эфиров минеральных кислот, реак­ция этерефикации. Реакции с участием связи С-ОН и их механизм: за­мещение гидроксила на галоген. Дегидратация спиртов - внутримолекулярная и межмолекулярная. Механизм реакции, правило Зайцева-Вагнера. Дегидриро­вание и окисление спиртов.

Двухатомные спирты (гликоли). Классификация, изомерия. Номенклатура. Методы получения гликолей. Особенности физических и химических свойств. Дегидратация гликолей. Пинаколиновая перегруппировка. Реакции окисления.

Многоатомные спирты. Глицерин. Синтез. Химические свойства и приме­нение. Нитроглицерин. Многоатомные спирты: эритриты, пентиты, гекситы.

ФЕНОЛЫ

Одноатомные фенолы. Изомерия, номенклатура. Промышленные способы получения: щелочная плавка сульфонатов, гидролиз арилгало­генидов, окис­ление кумола. Получение из солей диазония. Химические свойства. Кислот­­ность фенолов. Реакции с участием связи О-Н: обра­зование фенолятов, простых и сложных эфиров. Реакция Вильямсона. Взаимное влияние гидроксильных групп и ароматического ядра фенола. Реакции электрофильного замещения: га­логенирование, сульфирова­ние, нитрование, сочетание с диазосоединениями. Конденсация фенола с формальдегидом. Окисление и восстановление фенолов.

Многоатомные фенолы. Пирокатехин, резорцин, гидрохинон.

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ

Классификация. Изомерия. Номенклатура. Методы получения. Физические и химические свойства. Образование оксониевых соединений. Замещение алко­ксильной группы в простых эфирах (расщепление простых эфиров).

Циклические простые эфиры. Эпокиси. Получение. Химические свойства эпокисей. Реакции раскрытия цикла, катализируемые кисло­тами и основаниями (механизм реакций, стереохимия, направление раскрытия цикла), реакция с ме­таллоорганическими соединениями. Тетрагидрофуран. Диоксан.

Амины. Первичные, вторичные и третичные амины. Амины алифа­тические и ароматические. Изомерия и номенклатура. Методы синтеза аминов. Физичес­кие и химические свойства аминов. Основный харак­тер аминов. Влияние при­роды и числа алкильных или арильных групп в амине на его основность. Алки­лирование аминов. Четвертичные аммониевые основания и их соли. Ацили­рование аминов. Свойства и применение ацильных производных. Реакции электрофильного замеще­ния в ряду ароматических аминов: галогенирование, нитрование, суль­фирование. Амиды сульфаниловой кислоты (сульф­аниламидные препа­раты). Действие азотистой кислоты на первичные, вто­ричные и третичные амины алифатического и ароматического ряда.

Ароматические диазосоединения. Реакция диазотирования. Условия прове­дения и механизм реакции. Диазониевый катион: устойчивость и электро­филь­ный характер. Реакции диазосоединений с выделением азо­та: замещение на гало­ген, гидроксил, цианогруппу, водород и на другие атомы и группы. Реакции диазосоединений без выделения азота. Реак­ция азосочетания как реакция электрофильного замещения. Условия протекания. Азокрасители - оксиазо- и аминоазосоединения. Индикаторные свойства азокрасителей на примере ме­тилоранжа. Связь между окраской и строением. Восстановление диазосоедине­ний.

Аминоспирты. Этаноламин (коламин). Холин. Ацетилхолин. Сфингозин.

КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Предельные альдегиды и кетоны (производные алканов, циклоал­канов и ароматических углеводородов). Строение карбонильной груп­пы. Изомерия. Номенклатура. Получение в промышленности формаль­дегида из метилового спирта, ацетальдегида из ацетилена. Общие мето­ды получения альдегидов и кетонов. Химические свойства. Сравнение реакционной способности альде­ги­дов и кетонов (алифатических и аро­матических). Нуклеофильное присоеди­нение по карбонильной группе: воды, спиртов, синильной кислоты, бисульфита натрия, магнийорга­нических соединений. Общая схема реакций с произ­вод­ны­ми аммиака. Реакции с аминами, гидроксиламином, гидразинами, семикарба­зидом. Кислотный и основный катализ реакций присоединения. Восстановле­ние карбонильных соединений до спиртов, углеводородов. Окисление альде­гидов и кетонов. Реакции диспропорционирования (Канниццаро, Тищенко). Реакции с участием водорода a-углеродного атома. Галоге­нирование. Галоформная реак­ция. Альдольное уплотнение. Механизм реакции и роль катализатора. Крото­новая конденсация.

Непредельные карбонильные соединения. a-,b-Непредельные аль­дегиды и кетоны. Получение. Сопряжение карбонильной группы и двойной связи. Реак­ции присоединения электрофильных и нуклео­фильных реагентов. Полимери­зация. Акролеин. Кротоновый альдегид.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Монокарбоновые кислоты. Изомерия Номенклатура. Методы син­теза. Фи­зические свойства. Строение карбоксильной группы. Кислот­ные свойства. Кон­станта кислотности. Влияние эффекта заместителей на силу карбоновых кислот. Реакции, проходящие с разрывом О-Н связи. Соли карбоновых кислот. Реакции, проходящие с разрывом С-ОН связи: образование функциональных производ­ных карбоновых кислот. Реакция этерефикации и ее механизм. Константа рав­новесия. Получе­ние галогенангидридов, ангидридов и амидов. Механизм реак­ции нук­леофильного замещения у кислот и их производных. Сравнение реак­ционной способности производных кислот в реакциях с нуклеофильными ре­агентами. Галогенангидриды кислот. Химические свойства. Взаимодействие с водой, аммиаком, аминами, спиртами. Реакции аци­лирования. Амиды. Пони­женная основность амидов. Гидролиз амидов в кислой и щелочной среде. Де­гидратация. Амидная связь в белковых молекулах. Сложные эфиры. Хими­ческие свойства. Гидролиз сложных эфиров и его механизм. Реакция переэте­рефикации. Взаимодействие с реактивом Гриньяра. Восстановление сложных эфиров. Нитрилы. Гидролиз и восстановление до аминов. Реакции кислот с участием водо­рода при a-углеродном атоме: гало­генирование, окисление. Де­карбоксилирование карбоновых кислот.

Непредельные монокарбоновые кислоты. Изомерия. Номенклатура. Взаим­­ное влияние двойной связи и карбоксильной группы. Присоеди­нение электро­фильных и нуклеофильных реагентов. Высшие жирные непредель­ные кислоты: олеиновая, линолевая кислота. Сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина - жиры. Растите­льные масла и их типы. Строение природных глице­ридов и их свойства. Конфигурация природных триацилглицеринов, содержа­щих асимметрический атом углерода. Гидролиз жиров. Мыла. Гидрирование жиров. Липиды. Гликолипиды. Глицерофосфолипиды. Этаноламинфосфогли­цериды (кефалины). Холинфосфоглицериды (лецитины).

Дикарбоновые кислоты. Изомерия. Номенклатура. Методы синтеза. Физи­ческие и химические свойства. Ступени диссоциации и константы кислотности. Образование двух рядов функциональных производных. Отношение к нагре­ванию щавелевой, малоновой, янтарной, глутаровой и фталевой кислот. Цикли­ческие ангидриды. Фталимид, фталимид калия. Малоновый эфир. Реакции заме­щения с участием атомов водорода метиленовой группы. Синтез одно- и двух­основных кислот с помощью малонового эфира. Адипиновая кислота. Реакции поликонденсации и их использование в промышленности (искусственное во­локно).

ПРОИЗВОДНЫЕ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

Фосген. Синтез, свойства и применение. Эфиры хлоругольной и угольной кислот. Карбаминовая кислота: карбаматы, эфиры (уретаны). Мочевина. Мето­ды синтеза. Строение и реакции. Биурет. Ацилирование мочевины (уреиды).

ОКСИКИСЛОТЫ

Классификация. Двухатомные одноосновные кислоты. Изомерия. Номен­клатура. Гликолевая кислота. Молочные кислоты и их стереоизомерия. Методы синтеза a-, b- и g-оксикислот. Химические свойства. Дегидратация оксикислот. Лактиды и лактоны. Двухосновные трех­атомные оксикислоты. Яблочные кис­лоты. Стереоизомерия. Явление вальденовского обращения.

Двухосновные четырехатомные оксикислоты. Винные кислоты, их стерео­изомерия. Виноградная и мезовинная кислоты. Стереохимия со­единений с дву­мя асимметрическими атомами, одинаковыми и разны­ми. Рацематы. Диасте­реомеры. Мезоформы. Ароматические оксикислоты. Салициловая кислота. По­лучение и применение. Аспирин.

ОКСОКИСЛОТЫ (АЛЬДЕГИДО- И КЕТОКИСЛОТЫ)

Классификация. Номенклатура. Глиоксиловая и пировиноградная кислоты. Получение и свойства. Декарбоксилирование и декарбонили­рование. b-Ке­токислоты: ацетоуксусная кислота и ее эфир. Синтез аце­тоуксусного эфира. Сложноэфирная конденсация Кляйзена, ее меха­низм. Химические свойства аце­тоуксусного эфира. Реакции, характерные для кетонной и енольной форм аце­тоуксусного эфира. Явление таутомерии. Кето-енольная таутомерия ацетоук­сусного эфира. Причины относительной стабильности енольной формы. Кис­лотное и кетонное расщепление ацетоуксусного эфира. Синтез кетонов, моно- и дикарбоновых кислот.

Похожая информация.