Занятие 6 реакционная способность галогеноуглеводородов, спиртов, фенолов, тиолов, аминов. Реакции нуклеофильного замещения у тетрагонального атома углерода (sn). ЭЛиминирование (e).

ЦЕЛЬ: Сформировать знания:

• реакционных центров спиртов, фенолов, тиолов, аминов;

• кислотно–основных свойств указанных классов органических соединений;

• реакционной способности спиртов, тиолов, аминов в реакциях нуклеофильного замещения (S_N);

• механизма реакций S_N;

• конкурентных реакций элиминирования;

• биологических аналогов реакций дегидратации, алкилирования.

Сформировать умения:

• выделять реакционные центры в составе спиртов, фенолов, тиолов, аминов;

• сравнивать реакционную способность соединений в реакциях S_N и Е;

• изображать по стадиям механизмы S_N1, S_N2, E₁;

• выполнять характерные и качественные реакции спиртов, аминов, фенолов.

Вопросы для самоподготовки к занятию.

1. Реакционные центры галогенопроизводных, спиртов, фенолов, тиолов, аминов.

2. Реакции нуклеофильного замещения (S_N) у галогенопроизводных и спиртов. Факторы реакционной способности. Стереохимия реакций S_N. Роль кислотного катализа в нуклеофильном замещении гидроксильной группы.

3. Реакции алкилирования спиртов, фенолов, тиолов, сульфидов, аминов.

4. Кислотно-основные свойства спиртов, тиолов, фенолов, аминов.

5. Конкурентные реакции элиминирования Е у галогенопроизводных и спиртов.

6. Биологическая роль реакций алкилирования.

Литература.

[1]. Тюкавкина Н.А., Биоорганическая химия. / Н.А.Тюкавкина, Ю.И. Бауков– М.: Медицина, 1991.– С. 149-180.

[2]. Гидранович Л.Г. Биоорганическая химия: Учеб. пособие. /Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2009.– С. 92-113.

[3]. Гидранович Л.Г. Лабораторные занятия по биоорганической химии.: Учеб. пособие / Л.Г.Гидранович. – Витебск: ВГМУ, 2012.– С. 42-48.

[4]. Гидранович Л.Г. Курс лекций по биоорганической химии.– Витебск.– 2003.– С. 79-93.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ.

1. Изучить теоретический материал по вопросам для самоподготовки к занятиям.

2. Оформить протокол лабораторной работы.

3. Решить задачи 2-6, 9, представленные на страницах 46-48 данного лабораторного практикума.

Примерный вариант заключительного контроля:

1. Сравните реакционную способность в реакциях Е 2-хлорпропана и 2-метил-2-хлорпропана. Напишите схему реакции элиминирования более активного из них, укажите условия реакции. Опишите механизм реакции по стадиям.

2. Напишите схемы реакций, обозначьте графически реакционные центры, укажите тип и механизм реакций:

Содержание лабораторного практикума

Опыт 1. Окисление этилового спирта.

Поместите в пробирку 2 капли этилового спирта. Добавьте 2 капли 2н H₂SO₄ и 2 капли 0,5н K₂Сr₂O₇. Полученный оранжевый раствор нагрейте над пламенем горелки. Наблюдается изменение окраски раствора до синевато-зеленой (цвет солей хрома(III)). Одновременно ощущается характерный запах уксусного альдегида, напоминающий запах антоновских яблок. С помощью пипетки перенесите 1 каплю полученного раствора в пробирку, предварительно поместив туда 3 капли раствора фуксинсернистой кислоты. Появляется розово-фиолетовая окраска основания Шиффа (цветная реакция на альдегид).

Схемы реакций:

Вопросы:

1. Для каких целей может быть использована данная реакция в качественном анализе?

2. Напишите конечный продукт окисления этанола в присутствии K₂Cr₂O₇/H₂SO₄.

Опыт 2. Получение этилхлорида.

В пробирку насыпьте 2 лопаточки хлорида натрия, прилейте 10 капель этанола. Затем добавьте 3-4 капли концентрированной серной кислоты и нагревайте на слабом пламени спиртовки, не допуская слишком обильного выделения хлороводорода. Время от времени подносите отверстие пробирки к пламени горелки. Выделяющийся этилхлорид загорается, образуя колечко зеленого цвета (образование этилхлорида начинается не сразу).

Схема реакции:

t

2 CH₃–CH₂–OH+2NaCl + H₂SO₄ (к) 2CH₃–CH₂–Cl + Na₂SO₄+2H₂O

Вопросы:

1. Опишите по стадиям механизм реакции получения этилхлорида.

2. Объясните роль кислотного катализатора.

Опыт 3. Дегидратация этанола.

В первую пробирку поместите 8 капель концентрированной серной кислоты, 10-12 капель этанола и несколько крупинок оксида алюминия. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и конец трубки опустите во вторую пробирку с 4 каплями бромной воды. Нагревайте первую пробирку над пламенем спиртовки. Как только бромная вода начнет обесцвечиваться, немедленно опустите конец газоотводной трубки в заранее приготовленную третью пробирку с 1 каплей 2% раствора перманганата калия и 5 каплями воды. Продолжайте нагревание первой пробирки до обесцвечивания раствора КмпО₄ в третьей пробирке. Затем удалите третью пробирку и подожгите у конца газоотводной трубки выделяющийся газ (горит светящимся пламенем).

Схема реакции:

Вопросы:

1. Опишите по стадиям механизм реакции внутримолекулярной дегидратации этанола.

2. Прогнозируйте продукт, который образуется в результате конкурентной реакции межмолекулярной дегидратации этанола.

Опыт 4. Цветные реакции фенолов с хлоридом железа (III).

Возьмите 5 пробирок. В первую пробирку поместите 3 капли фенола, во вторую – 3 капли 1 раствора пирокатехина, в третью – 3 капли 1 раствора резорцина, в четвертую – 3 капли 1 раствора гидрохинона, в пятую – 3 капли 1 раствора пирогаллола. В каждую из пробирок прибавьте по 1 капле 0,1н FeCl₃. В первой пробирке появляется сине-фиолетовое окрашивание, во второй – зеленое окрашивание, в третьей – фиолетовое, в четвертой – зеленое, очень быстро переходящее в желтое (окисление гидрохинона в хинон), и в пятой – красное.

Схема реакции фенола с Fе³⁺:

Вопросы:

1. Для каких целей используется данная реакция в качественном анализе?

2. Какие реакционные центры фенола участвуют в реакции фенола с хлоридом железа ()?