Пожарский А.Ф., Гулевская А.В., Дябло О.В. Упражнения по органической химии. Часть 4
Подождите немного. Документ загружается.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ПОЖАРСКИЙ А.Ф., ГУЛЕВСКАЯ А.В., ДЯБЛО О.В.
УПРАЖНЕНИЯ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
(учебно-методическое пособие к практикуму по органической химии)
часть четвертая
Ростов-на-Дону
2009
2
Методические указания разработаны д.х.н., профессором,
заведующим кафедрой органической химии ЮФУ А.Ф. Пожарским, д.х.н.,
профессором кафедры органической химии ЮФУ А.В. Гулевской и к.х.н.,
доцентом кафедры органической химии ЮФУ О.В. Дябло.
Печатается в соответствии с решением кафедры органической химии
ЮФУ, протокол № 8 от 5 февраля 2009 г.
Данное учебно-методическое пособие – заключительное из четырех
пособий к общему практикуму по органической химии для студентов 3 курса
дневного и вечернего отделений химического факультета университета. Пособие
содержит варианты индивидуальных домашних заданий по программе
теоретических семинаров в общем практикуме по органической химии и
охватывает 8 модулей цикла.
3
Содержание
Стр.
Введение
4
Модуль 1. Теоретические принципы органической химии
Модуль 2. Реакции ацилирования органических соединений
Модуль 3. Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода
Модуль 4. Реакции карбонильных соединений
Модуль 5. Реакции металлорганических соединений
Модуль 6. Электрофильное замещение в ароматическом ядре
Модуль 7. Фенолы
Модуль 8. Соли диазония
Указания к решению некоторых задач
7
15
24
33
41
49
57
65
73
4
Введение
Общий курс органической химии, преподаваемый в Южном федеральном
университете, рассчитан на три семестра (4-6 семестры) и включает цикл лекций,
лабораторный практикум и семинарские занятия. График прохождения лекций и
Практикума вместе с зачетными мероприятиями дан в следующей таблице:
Количество часов
на дисциплину
Контрольные мероприятия
2 курс
3 курс
аудит.
самост.
экзамен
зачет
курсовая
работа
4 семестр
(17 недель)
5 семестр
(18 недель)
6 семестр
(17 недель)
лекции
лабор.
занятия
лекции
лабор.
занятия
лекции
лабор.
занятия
300
200
5,6
семестр
4
семестр
6
семестр
68
36
96
100
Задачей лабораторного практикума по органической химии является
обучение студентов грамотному ведению экспериментальной работы, овладение
техникой выполнения операций по выделению и очистке органических
соединений, а также углубление теоретических знаний по теоретическим
разделам курса и синтетическим методам. Поэтому в его программу включены
как практические работы по синтезу органических соединений, так и
соответствующие им семинарские занятия с обязательным выполнением
домашних упражнений по данной теме. Ниже перечислены учебные модули
лабораторного практикума по органической химии:
Модуль 1. Теоретические принципы органической химии.
Модуль 2. Реакции ацилирования органических соединений.
Модуль 3. Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода.
Модуль 4. Реакции карбонильных соединений.
Модуль 5. Реакции металлорганических соединений.
Модуль 6. Электрофильное замещение в ароматическом ядре.
5
Модуль 7. Фенолы.
Модуль 8. Соли диазония.
Модули 1-5 соответствуют программе пятого семестра, а модули 6-8 – шестого
семестра.
Занятия в рамках каждого модуля включают семинар по теме, выполнение 1-
3 лабораторных синтезов с использованием изучаемого синтетического метода,
решение типовых задач в аудитории и выполнение индивидуального домашнего
задания в виде набора 5-7 задач по свойствам и методам синтеза органических
соединений.
На первом занятии студент получает от преподавателя комплект учебно-
методических пособий “Методические указания к практикуму по органической
химии” в четырех частях, три из которых предназначены для теоретической
подготовки к семинарским занятиям:
1. Пожарский А.Ф., Гулевская А.В., Дябло О.В. Теоретические принципы
органической химии: Учебно-методическое пособие к практикуму по
органической химии. Часть первая. Ростов-на-Дону, 2008. 50 с. (к
модулю 1).
2. Пожарский А.Ф., Гулевская А.В. Алифатические соединения: Учебно-
методическое пособие к практикуму по органической химии. Часть вторая.
Ростов-на-Дону, 2008. 62 с. (к модулям 2-5).
3. Пожарский А.Ф., Дябло О.В. Ароматические соединения: Учебно-
методическое пособие к практикуму по органической химии. Часть третья.
Ростов-на-Дону, 2008. 49 с. (к модулям 6-8).
Учебно-методическое пособие “Упражнения по органической химии” -
заключительное из четырех пособий к общему практикуму по органической
химии для студентов 3 курса дневного и вечернего отделений химического
факультета университета. Пособие содержит варианты индивидуальных
6
домашних заданий по программе теоретических семинаров в общем практикуме
по органической химии и охватывает 8 модулей цикла.
Каждая тема содержит 10 вариантов задач. Десятый вариант в каждом
случае отличается повышенной сложностью. Он предназначен для тех студентов,
которые хотят расширить свой кругозор, углубить знания и, возможно, в
дальнейшем специализироваться по органической химии. Материал части
упражнений десятого варианта заимствован из научной периодики. Для
некоторых из таких задач (они отмечены звездочкой *) в конце данной брошюры
приведены подсказки в форме отсылки читателя к соответствующему
литературному источнику. Преподаватель предлагает решить студенту вариант
той или иной сложности в зависимости от успехов студента и его пожеланий.
Выполненные индивидуальные задания должны быть оформлены в
отдельной тетради. Преподаватель проверяет их в присутствии студента, задавая
вопросы и контролируя усвоение основных теоретических понятий и механизмов
органических реакций.
Систематический контроль готовности студентов к выполнению синтеза,
а также качества проработки теоретического материала, кафедра считает одним из
важнейших условий успешного обучения студентов. Контроль осуществляется по
четырем каналам:
- своевременная проверка оформления лабораторных журналов (студенту
разрешается начать выполнение работы лишь при наличии соответствующих
записей в журнале, схемы прибора, таблицы расчета и плана синтеза);
- выборочные опросы по синтетической части работы и теоретическому
материалу;
- обязательное решение индивидуального варианта задач по каждой теме;
- оценка практической работы студента, которая складывается из трех
параметров: качества полученного вещества, выхода, оформления журнала.
7
Особое внимание уделяется проведению эксперимента, записи личных
наблюдений и характеристике полученных веществ.
Для получения зачета по практикуму необходимо:
- выполнить намеченную программу синтезов и оформить отчеты по ним;
- выполнить контрольный трехстадийный синтез и сдать по нему отчет;
- решить индивидуальный вариант задач по всем темам.
Модуль 1. Теоретические принципы органической химии
(к ознакомительным занятиям)
Комплексная цель модуля
Углубить и систематизировать знания о типах и свойствах валентных связей в
органических соединениях, электронных эффекты, механизмах органических
реакций, а также стереоизомерии алифатических соединений.
Содержание модуля
Программа семинара № 1
“Химическая связь в органических соединениях. Электронные эффекты и
механизмы органических реакций”
Типы химической связи в органических соединениях: ковалентная, ионная,
координационная и электронодефицитная связи, невалентные взаимодействия.
Свойства химической связи: полярность, поляризуемость, длина, энергия.
Электронные эффекты, действующие в органических молекулах:
индуктивный эффект, эффект поля, эффект сопряжения. Резонансные и
мезомерные структуры. Резонансная стабилизация.
Механизм реакции. Гомолитические и гетеролитические реакции. Понятие
“нуклеофил” и “электрофил”. Символы, обозначающие тип механизма. Типы
механизмов органических реакций.
8
Программа семинара № 2
“Стереоизомерия алифатических соединений”
Стереоизомерия. Понятие “конформация молекулы”. Энантиомеры.
Хиральность. Типы хиральности. Проекции Фишера. Атропоизомерия.
Номенклатура энантиомеров. Система Канна-Ингольда-Прелога. Диастереомерия.
E,Z-Номенклатура. Конформации. Проекции Ньюмена. Виды конформационных
переходов в молекулах алканов и циклоалканов.
Краткая теория для подготовки к семинару и решения задач
Приступая к решению задач:
1) тщательно изучите теорию метода в соответствии с методическими
указаниями: Пожарский А.Ф., Гулевская А.В., Дябло О.В. Теоретические
принципы органической химии: Учебно-методическое пособие к
практикуму по органической химии. Часть первая. Ростов-на-Дону, 2008.
50 с.
2) проверьте свои знания с помощью приведенного ниже теста.
Тест рубежного контроля
Выберите правильный вариант ответа и отметьте его в бланке ответов
(на выполнение отводится 25 минут).
1. Какие типы химических связей присутствуют в молекуле этилфторида?
(1 балл)
а)
Ионные и ковалентные
в)
Электронодефицитные и
ковалентные
б)
Координационные и
ковалентные
г)
Только ковалентные
2. Какая из перечисленных связей наиболее полярна ? (1 балл)
а)
C-O
в)
C-I
б)
C-N
г)
C-F
9
3. Расположите следующие связи в ряд в порядке уменьшения их длины:
С
sp
-С
sp2 ,
С
sp
-С
sp3 ,
С
sp
-С
sp
,
С
sp3
-С
sp3
(1 балл)
а)
С
sp3
-С
sp3
>
С
sp
-С
sp3
>
С
sp
-С
sp2
> С
sp
-
С
sp
в)
С
sp
-С
sp2
>
С
sp
-С
sp3
>
С
sp
-С
sp
>
С
sp3
-
С
sp3
б)
С
sp
-С
sp
>
С
sp
-С
sp3
>
С
sp
-С
sp2
> С
sp3
-
С
sp3
г)
С
sp
-С
sp
> С
sp
-С
sp2
>
С
sp
-С
sp3
>
С
sp3
-
С
sp3
4. Какие из перечисленных групп проявляют +I –эффект? (1 балл)
а)
Cl, Br, I
в)
CH
3
, C
2
H
5
, CH(CH
3
)
2
б)
NH
2
, NHCH
3
, N(CH
3
)
2
г)
CHO, COOH, COOC
2
H
5
5. Какие из перечисленных групп проявляют +M –эффект ? (1 балл)
а)
CH
3
, C
2
H
5
, CH(CH
3
)
2
в)
NH
2
, NHCH
3
, N(CH
3
)
2
б)
CHO, COOH, COOC
2
H
5
г)
NO
2
, CN, SO
3
H
6. Какие из перечисленных групп проявляют -M-эффект ? (1 балл)
а)
Cl, Br, I
в)
NH
2
, NHCH
3
, N(CH
3
)
2
б)
CH
3
, C
2
H
5
, CH(CH
3
)
2
г)
NO
2
, CN, SO
3
H
7. Что означает аббревиатура S
N
1 ? (1 балл)
а)
Мономолекурярное
электрофильное замещение
в)
Бимолекулярное электрофильное
замещение
б)
Мономолекурярное
нуклеофильное замещение
г)
Бимолекулярное нуклеофильное
замещение
8. В каких реакциях в качестве промежуточной частицы образуется карбокатион ?
(2 балла)
а)
S
N
1 и Е1
в)
S
N
2 и Е1
б)
S
N
1 и Е2
г)
S
N
2 и Е2
9. Закончите фразу: “Частица, которая предоставляет неподеленную электронную
пару для образования новой связи, является… (1 балл)
а)
электрофилом”.
в)
радикалом”.
б)
нуклеофилом”.
г)
карбокатионом”.
10. Какие элементы симметрии могут присутствовать в хиральных молекулах? (1
балл)
а)
Ось симметрии
в)
Плоскость симметрии
б)
Центр симметрии
г)
Ось зеркального отражения
11. Какой тип хиральности наблюдается в молекуле 1,3-дихлораллена?
(3 балла)
а)
Центр хиральности
в)
Ось хиральности
б)
Неуглеродный хиральный центр
г)
Плоскость хиральности
12. Закончите фразу: “Энантиомеры отличаются друг от друга… (1 балл)
а)
по температуре плавления и
кипения.”
в)
растворимостью.”
б)
знаком вращения плоскости
г)
химическими свойствами.”
10
поляризованного света.”
13. Закончите фразу: “Любое относительное положение совокупности атомов в
пространстве, которое может быть достигнуто без нарушения целостности
молекулы называется… (2 балла)
а)
конфигурация.“
в)
изомерия.“
б)
конформация.“
г)
стереоизомерия.“
14. Что изображают с помощью проекций Ньюмена? (2 балла)
а)
Энантиомеры
в)
-Диастереомеры
б)
-Диастереомеры
г)
Конформеры
Бланк ответов
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
а)
*
*
*
*
б)
*
*
*
*
в)
*
*
г)
*
*
*
*
Критерии оценки
Ниже дана оценка Ваших знаний в зависимости от набранных баллов:
15-19 баллов отлично
10-14 баллов – хорошо
9-7 баллов – удовлетворительно
ниже 6 баллов Вы не усвоили теоретический материал, вернитесь к его
изучению.
Индивидуальные домашние задания
Вариант 1
1. Напишите льюисовские формулы всех частиц, состоящих только из одного
атома углерода и водородных атомов. Назовите их.
2. Рассчитайте ионность связей С-Ag, N-Ag и O-Ag по Полингу (индекс
электроотрицательности Ag равен 1.9) .
3. Рассмотрите структуру молекулы азометана CH3-N=N-CH3 с точки зрения
гибридизации входящих в нее атомов.
4. Какие элементы симметрии присутствуют в следующих молекулах:
OH
C
H
H
H
Cl
C
H
H
Cl