Полный текст:
1. Получите несколькими способами гликолевую кислоту.
Ответ.
Основными способами
получения гликолевой кислоты являются следующие.
1. Гидролиз
хлоруксусной кислоты:
2.
Действие азотистой кислоты на аминоуксусную кислоту:
3.
Восстановление щавелевой кислоты:
2. Получите ацетоуксусный эфир и приведите
химические реакции по енольной форме.
Ответ.
Ацетоуксусный
эфир (этиловый эфир ацетоуксусной кислоты) CH3–CO–CH2–COOC2H5 – подвижная
жидкость с приятным запахом, нерастворимая в воде, температура кипения 181°С (с
частичным разложением).
Ацетоуксусный
эфир является смесью двух изомерных форм, находящихся в подвижном равновесии.
Ацетоуксусный эфир можно получить из уксусноэтилового эфира с помощью
сложноэфирной конденсации (Гейтер–Клайзен):
Ацетоуксусный
эфир является классическим примером соединения, способного к таутомерии –
самопроизвольному взаимопревращению изомерных форм соединения в жидкой фазе.
Ацетоуксусный
эфир существует в двух изомерных формах – кетонной и енольной:
За счет влияния
двух карбонильных групп, между которыми находится метиленовая группа, водород
этой группы становится подвижным (рКa = 10,68):
В обычных условиях
(при комнатной температуре) ацетоуксусный эфир содержит 92,3% кетонной и 7,7%
енольной форм. Поэтому ацетоуксусный эфир дает реакции как кетонной, так и
енольной форм, то есть проявляет двойственную природу.
К реакциям
енольной формы ацетоуксусного эфира относятся следующие.
1.
Присоединение брома по месту двойной связи:
2.
Ацетилирование в пиридине:
3. Действие
пентахлорида фосфора:
3. Из толуола получите тринитротолуол. Укажите условия
проведения реакции. Какое соединение получится при действии на толуол
разбавленной азотной кислотой при нагревании?
Ответ.
Реакции
получения тринитротолуола из толуола выглядят следующим образом:
При
действии на 2,4,6-тринитротолуол разбавленной азотной кислотой при нагревании
окисляется не бензольное кольцо, а боковая цепь, и образуется
2,4,6-тринитробензойная кислота:
4. Составьте схемы синтеза азокрасителей,
исходя из следующих пар соединений: а) 2,4-динитроанилин и о-крезол; б) о-толуидин и
фенол. В полученных азосоединениях укажите хромофорные и ауксохромные группы.
Ответ.
Схемы синтеза
азокрасителей из указанных пар соединений выглядят следующим образом:
5. Напишите схему следующего превращения: аланин
®
® дикетопиперазин
® дипептид.
Какой реакцией обнаруживают пептидную связь?
Ответ.
Схема указанного выше превращения выглядит следующим образом:
Пептидную
связь обнаруживают биуретовой реакцией (реакция Пиотровского).
В щелочной
среде белки, а также продукты их гидролиза – полипептиды дают фиолетовое или
красно-фиолетовое окрашивание с солями меди. Реакция обусловлена наличием
пептидных связей. Положительная биуретовая реакция проявляется у соединений, содержащих не
менее двух пептидных групп. Интенсивность окраски зависит от длины пептида и
варьирует от сине-фиолетовой до красно-фиолетовой и красной.
6. Дайте понятие о жирах. Что такое гидрогенизация
жиров, каковы условия проведения реакции и получающиеся продукты?
Ответ.
Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и
жирных кислот. Их общая формула выглядит следующим образом:
В зависимости
от характера кислотного остатка – ацила (R) – различают твердые жиры (преобладают предельные ацилы),
жидкие жиры или растительные масла (преимущественно непредельные ацилы).
Встречаются жиры промежуточного состояния (гусиный жир).
Гидрогенизация
– это процесс каталитического присоединения водорода к двойным связям.
Гидрогенизация жиров протекает в присутствии катализатора – мелкораздробленного
никеля:
При этом жидкие
растительные масла переходят в твердые. Впервые метод получения твердых жиров
гидрированием жидких был разработан
С. А. Фокиным. Полученные этим методом твердые жиры (саломас) применяют
не только для технических целей (в мыловарении), но и для пищевого жира –
маргарина (в этом случае в твердый жир для улучшения его вкусовых и питательных
свойств добавляют также молоко, яйца, диацетил, витамин А).
7. Что получается при действии щелочи на глюкозу?
Приведите схему реакции.
Ответ.
Концентрированные растворы щелочей (NaOH, KOH)
осмоляют моносахариды. При этом получаются продукты конденсации, полимеризации,
расщепления углеродной цепи и др.
Разбавленные растворы щелочей и органические основания при обычной
температуре вызывают процесс эпимеризации моносахарида. Эпимеризация – это изомеризация, при которой происходит изменение
пространственного расположения групп у асимметрического атома углерода,
расположенного непосредственно у карбонильной группы моносахарида. Так, при
действии слабощелочного раствора D-глюкоза
превращается на 2,5% в D-маннозу
и на 31% в D-фруктозу. В свою
очередь, фруктоза в щелочном растворе эпимеризуется в альдогексозы. Этим
объясняется то, что растворы фруктозы восстанавливают аммиачный раствор
гидроксида серебра и реактив Феллинга, хотя у фруктозы альдегидной группы нет.
Эпимеризация происходит, по-видимому, через стадию образования енольной
формы (ненасыщенного двухатомного спирта). Карбонильные формы D-глюкозы и D-маннозы являются эпимерами, различающимися
лишь расположением гидроксилов при втором атоме углерода. Эпимеризация
моносахаридов происходит и в организмах под действием ферментов.
Схема эпимеризации глюкозы выглядит следующим образом:
8.
Какие
соединения образуются при кислотном гидролизе лактозы и целлобиозы? Напишите
схемы реакций с использованием структурных формул.
Ответ.
При кислотном гидролизе лактозы образуются
b-галактоза
и a-глюкоза:
При кислотном гидролизе целлобиозы образуется b- глюкоза:
9.
Объясните
сущность производства шелка. Приведите схемы реакций и условия их проведения.
Ответ.
Целлюлоза (хлопковое волокно)
идет на изготовление вискозного шелка. Для этого целлюлозу обрабатывают
концентрированным раствором щелочи (NaOH). В промышленности этот процесс называют мерсеризацией (Д. Мерсер, 1848 г.). Щелочной раствор
целлюлозы вводят затем в реакцию с сероуглеродом. В результате образуется
натриевая соль эфира ксантогеновой кислоты, называемая ксантогенатом целлюлозы,
представляющим собой вязкую, липкую и клейкую коллоидную систему, которую
называют вискоза (от латинского viscosus – клейкий). При продавливании через фильеры
в водный раствор серной кислоты вискоза регенерируется в модифицированную
целлюлозу в виде шелковых нитей или пленок, называемых вискозный шелк.
Превращение целлюлозы в вискозный шелк можно изобразить в виде
следующих схематических реакций:
Целлюлоза способна
растворяться в реактиве Швейцера (раствор гидроксида меди (II) в концентрированном аммиаке). При этом
образуется вязкий раствор, который при продавливании через фильтры в раствор
серной кислоты регенерирует в модифицированную целлюлозу в виде шелковых нитей,
называемых медноаммиачным шелком, идущим на производство тканей:
10. Какими особенностями строения
обьясняется ароматический характер пиррола? Напишите схемы его реакций: а)
бромирования; б) нитрования; г) гидрирования. Назовите полученные соединения.
Ответ.
Молекулы
пиррола содержат систему сопряженных связей и атом азота с неподеленной парой
электронов. Формально образуется
циклическая сопряженная система с шестью p-электронами (четыре p-электрона от двух двойных связей и два – от атома
азота). Поэтому можно считать, что действует правило Хюккеля о стабильности
циклических систем и пиррол имеет ароматический характер.
Неподеленная
электронная пара атома азота действует как донор электронов, поэтому на
углеродных атомах пиррольного цикла плотность
p-электронов
увеличивается (p-избыточный
гетероцикл). Именно это и обусловливает свойство пиррола вступать в реакции
электрофильного замещения.
На значительную
ароматичность пиррольного кольца указывает распространенность реакций
электрофильного замещения. При этом заместители становятся в a-положение:
При восстановлении
пиррола водородом в момент выделения образуется пирролин, а при
каталитическом гидрировании – пирролидин: