Перечень практических навыков, выносимых на зачётное занятие

1. Студент должен уметь провести качественные реакции:

а) на непредельные органические соединения (с бромной водой и раствором перманганата калия) (см. занятие № 2);

б) на многоатомные спирты (с Cu(OH)₂) (см. занятия № 5, 13);

в) на альдегидную группу (с Ag(NH₃)₂OH и Cu(OH)₂) (см. занятия
№ 6, 13);

г) на фенольный гидроксил (с FeCl₃) (см. занятия № 4, 10);

д) на пептидные связи (биуретовая реакция) (см. занятие № 15);

е) на ароматические аминокислоты белков (ксантопротеиновая реакция) (см. занятие № 15);

ж) на α -аминокислоты (с нингидрином) (см. занятие № 15);

з) на серусодержащие аминокислоты (с ацетатом свинца) (см. занятие № 15).

2. Провести реакции:

а) подтверждающие кислотные свойства кислот (с индикатором)
(см. занятие № 7);

б) подтверждающие основные свойства аминов (с индикатором)
(см. занятие № 5).

Нужно уметь идентифицировать следующие соединения:

а) этанол (окисление бихроматом калия, йодоформная проба)
(см. занятия № 4, 6);

б) ацетон (иодоформная проба) (см. занятие № 6);

в) фруктозу (реакция Селиванова) (см. занятие № 13);

г) щавелевую кислоту (реакция с хлоридом кальция) (см. занятие
№ 7);

ПРИМЕРНЫЕ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

1. Спирты, фенолы, тиолы.

1. Спирты – определение, гомологический ряд одноатомных спиртов C₁-C₄. Номенклатура (заместительная, радикало-функциональная).

2. Классификация спиртов по количеству гидроксильных групп и характеру атома углерода, связанного с функциональной группой. Примеры (формулы и названия).

3. Определение фенолов. Примеры многоатомных фенолов (2 примера), их тривиальные названия.

4. Реакционные центры в молекулах спиртов (объяснение их возникновения на примере этанола).

5. Сравнение кислотных свойств одно- и многоатомных спиртов (на примере этанола и этиленгликоля). Качественная реакция на многоатомные спирты.

6. Сравнение кислотных свойств спиртов и тиолов. Реакция, доказывающая различия.

7. Сравнение кислотных свойств спиртов и фенолов. Реакция, доказывающая различия.

8. Сравнение основных свойств спиртов и фенолов (проиллюстрировать схемой реакции).

9. Реакции нуклеофильного замещения в спиртах (на примере получения галогеналканов и простых эфиров). Условия реакций.

10. Реакция дегидратации спиртов на примере бутанола-2. Условия реакции. Формулировка правила Зайцева.

11. Реакции ацилирования спиртов и фенолов (получение сложных эфиров). Сравнение нуклеофильных свойств спиртов и фенолов. Условия реакций (на конкретных примерах).

12. Окисление первичных, вторичных и третичных спиртов (на конкретных примерах).

13. Мягкое и жёсткое окисление тиолов (на конкретных примерах).

14. Окисление фенолов (на примере гидрохинона). Биологическое значение этой реакции.

15. Реакции, используемые для идентификации этанола (окисление, йодоформная проба). Условия и качественные признаки реакций.

16. Реакции электрофильного замещения в феноле. Сравнение активности фенола и бензола (на примере бромирования).

17. Реакции, используемые для идентификации фенола (бромирование, реакция с FeCl₃). Условия и качественные признаки реакций.

 

2. Амины.

1. Определение. Классификация по числу и характеру радикалов. Примеры (формулы и названия) по одному примеру на каждую группу.

2. Реакции, подтверждающие основные свойства алифатических аминов (схемы двух реакций).

3. Сравнение основных свойств первичных, вторичных и третичных алифатических аминов (на конкретных примерах).

4. Сравнение основных свойств алифатических и ароматических аминов (на примере метиламина, анилина и п-нитроанилина).

5. Нуклеофильные свойства аминов – реакции алкилирования и ацилирования (на конкретных примерах).

 

3. Реакционная способность оксосоединений.

1. Строение и номенклатура (тривиальная и IUPAC) альдегидов
C₁-C₅.

2. Реакционные центры в молекулах альдегидов (на примере этаналя).

3. Сравнение реакционной способности оксосоединений в реакциях нуклеофильного присоединения на примерах: формальдегид, уксусный альдегид, бутанон; уксусный альдегид, трихлоруксусный альдегид, ацетон; формальдегид, уксусный альдегид и диэтилкетон. Объяснение с позиций электронных факторов.

4. Реакция получения оксинитрилов (на примере уксусного альдегида). Роль щелочного катализа. Название механизма реакции.

5. Получение полуацеталей и ацеталей (на конкретном примере), роль кислотного катализа. Название механизма реакции.

6. Взаимодействия ацетона с аммиаком, название продукта реакции и её механизма.

7. Взаимодействие оксосоединений с аммиаком, гидроксиламином, гидразином (на примере ацетона). Название полученных производных и механизма реакции.

8. Реакции окисления альдегидов (на конкретных примерах). Их использование для идентификации альдегидов.

9. Реакции восстановления альдегидов и кетонов (на конкретных примерах).

10. Причины CH-кислотности альдегидов и кетонов. Реакция образования йодоформа (на примере ацетона). Её практическое значение для анализа биологических жидкостей.

 

4. Карбоновые кислоты.

1. Строение и номенклатура (тривиальная и IUPAC) насыщенных монокарбоновых кислот C₁-C₅.

2. Электронное строение карбоксильной группы. Реакционные центры в молекулах карбоновых кислот (на конкретном примере).

3. Влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей на кислотные свойства карбоновых кислот (на примере бензойной, п-нитробензойной и п-метилбензойной кислот; уксусной, хлоруксусной и трихлоруксусной кислот). Образование солей (на одном примере).

4. Получение функциональных производных карбоновых кислот - ангидридов, хлорангидридов, сложных эфиров, амидов из карбоновых кислот (на конкретных примерах).

5. Сравнение активности функциональных производных в реакциях нуклеофильного замещения (сравнение ацилирующей способности) (с позиций величины δ ⁺ на атоме углерода).

6. Реакции нуклеофильного замещения в функциональных производных карбоновых кислот (их взаимные превращения, например: получение сложных эфиров и амидов из ангидридов, из хлорангидридов; реакции кислотного и щелочного гидролиза и аммонолиза сложных эфиров; кислотный и щелочной гидролиз амидов).

7. Реакция этерификации (на конкретном примере). Роль концентрированной серной кислоты в этой реакции. Название её механизма.

8. Реакции акриловой (пропеновой) кислоты по радикалу (2 примера).

9. Реакции бензойной кислоты по радикалу (2 примера). Сравнение активности бензойной кислоты и бензола в этих реакциях.

 

5. Дикарбоновые кислоты.

1. Строение и номенклатура (тривиальная и IUPAC) первых четырёх гомологов.

2. Изменение кислотных свойств в гомологическом ряду. Получение кислых и средних солей (на одном примере).

3. Сравнение кислотных свойств одноосновных и двухосновных кислот (на примере уксусной, щавелевой и малоновой кислот).

4. Способность карбоновых кислот к декарбоксилированию в зависимости от числа и взаимного расположения карбоксильных групп (схема реакции на одном примере).

5. Качественная реакция на щавелевую кислоту.

6. Образование циклических ангидридов (на одном примере).

7. Получение функциональных производных дикарбоновых кислот (неполных и полных сложных эфиров, хлорангидридов, амидов).

 

6. Гидроксикислоты.

1. Определение понятия «гетерофункциональные соединения». Примеры гетерофункциональных соединений. Общая характеристика их свойств.

2. Строение молочной α -оксимасляной и лимонной кислот. Их биологическая роль. Название молочной и α -оксимасляной кислот по IUPAC.

3. Стереоизомерия гидроксикислот (на примере молочной и α -оксимасляной кислот). Отнесение к D- и L -стереохимическим рядам (указать стандарт для определения относительной конфигурации).

4. Стереоизомерия гидроксикислот (на примере молочной кислоты). Определение понятий «энантиомеры», «рацемическая смесь».

5. Свойства гидроксикислот по карбоксильной группе – образование солей и сложных эфиров (на конкретном примере).

6. Свойства гидроксикислот по гидроксильной группе – реакции окисления и ацилирования (на конкретном примере).

7. Специфическая реакция γ -оксикислот (на конкретном примере). Название продукта реакции.

 

7. Оксокислоты.

1. Строение пировиноградной, ацетоуксусной и щавелевоуксусной кислот. Их названия по номенклатуре IUPAC. Биологическая роль.

2. Химические свойства по карбоксильной группе – образование солей, сложных эфиров (на конкретном примере).

3. Химические свойства по оксо-группе – реакция восстановления, взаимодействие с синильной кислотой, гидроксиламином (на конкретном примере).

4. Определение понятия «таутомерия». Кето-енольная таутомерия на примере этиловых эфиров ацетоуксусной и щавелевоуксусной кислот. Объяснение причины таутомерных превращений.

5. Реакции енольной таутомерной формы (2 примера).

6. Реакции кето-формы (2 примера).

7. Декарбоксилирование β -кетонокислот на примере ацетоуксусной кислоты.

8. «Кетоновые тела»: β -гидроксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота, ацетон (их взаимные превращения).

 

8. Гетерофункциональные соединения ароматического ряда.

1. Строение п-аминобензойной кислоты. Её кислотно-основные свойства (примеры реакций).

2. Свойства п-аминобензойной кислоты по карбоксильной группе
(2 примера реакций).

3. Свойства п-аминобензойной кислоты по аминогруппе (2 примера реакций).

4. Производные п-аминобензойной кислоты, применяемые в медицине – анестезин, новокаин (схемы реакций получения).

5. Объяснение повышенной кислотности салициловой кислоты
(с позиций стабильности салицилат-аниона). Получение натрия салицилата.

6. Получение метилсалицилата и фенилсалицилата из салициловой кислоты. Их применение в медицине.

7. Получение ацетилсалициловой кислоты (аспирина), её использование в медицине. Реакция определения её доброкачественности.

8. Кислотно-основные свойства п-аминофенола (примеры реакций).

9. Получение производных п-аминофенола – парацетамола и фенацетина (схемы реакций). Их применение в медицине.

10. Кислотно-основные свойства сульфаниловой кислоты (примеры реакций). Структура биполярного иона сульфаниловой кислоты.

11. Строение стрептоцида (сульфаниламида). Общая структурная формула сульфаниламидных препаратов. Объяснение принципа их фармакологического эффекта.

 

9. Пятичленные гетероциклические соединения.

1. Определение понятия «гетероциклические соединения». Структура пиррола, тиофена, фурана. Их ароматичность (объяснение на одном примере).

2. Сравнение реакционной способности тиофена и бензола в реакциях электрофильного замещения (на примере бромирования). Объяснение понятия «π -избыточные циклы».

3. Структура индола. Его кислотно-основные свойства (примеры реакций).

4. Окислительное (до серотонина) и неокислительное (до триптамина) декарбоксилированин триптофана.

5. Свойства фурфурола как альдегида (2 примера реакций).

6. Получение 5-нитрофурфурола из фурфурола. Фармакологический эффект препаратов – производных 5-нитрофурфурола.

7. Структура пиразола. Его ароматичность. Кислотно-основные свойства.

8. Пиразолон-3 (5). Строение. Тривиальные названия лекарственных препаратов – производных пиразолона (2 примера), их фармакологический эффект.

9. Имидазол. Кислотно-основные свойства (примеры реакций).

10. Гистидин. Строение. Реакция декарбоксилирования.

11. Тиазол. Строение. Основные свойства Реакция восстановления (гидрирования).

12. Понятие о тетрапиррольных соединениях (порфин, гем). Причины их высокой устойчивости. Биологическая роль.

 

10. Шестичленные гетероциклы.

1. Структура пиридина и хинолина. Их ароматичность. Объяснение понятия «π -недостаточные циклы».

2. Основные свойства пиридина и хинолина (схемы двух реакций).

3. Сравнение активности пиридина и бензола в реакциях электрофильного замещения (на примере бромирования).

4. Реакции электрофильного замещения в хинолине (на примере сульфирования и нитрования).

5. Реакции нуклеофильного замещения в пиридине и хинолине (на примере реакций с амидом натрия и гидроксидом калия).

6. Получение никотиновой кислоты и её амида из соответствующего пиколина (метилпиридина). Их биологическая роль.

7. Получение изоникотиновой кислоты и её гидразида из соответствующего пиколина. Фармакологический эффект лекарственных препаратов – производных изоникотиновой кислоты.

8. Структура 8-гидроксихинолина и нитроксолина (8-гидрокси-5-нитрохинолина). Объяснение механизма антибактериального эффекта препаратов – производных 8-гидроксихинолина.

9. Пиримидин. Его ароматичность. Сравнение основных свойств пиримидина и пиридина (схема реакции).

10. Строение барбитуровой кислоты. Причина её высоких кислотных свойств (схема кето-енольной таутомерии). Образование соли с одним молем щёлочи.

11. Общая структурная формула барбитуратов. Причина их кислотных свойств (схема лактам-лактимной таутомерии). Образование соли с одним молем щёлочи. Применение барбитуратов в медицине.

 

11. Конденсированные гетероциклы – пурин и его производные.

1. Пурин. Строение. Нумерация атомов цикла. Ароматичность.

2. Кислотно-основные свойства пурина (примеры реакций).

3. Строение ксантина (2, 6-дигидроксипурина), его таутомерные формы.

4. Метилированные ксантины – теофиллин (1, 3-диметилксантин), теобромин (3, 7-диметилксантин), кофеин (1, 3, 7-триметилксантин). Их биологическая роль.

5. Строение мочевой кислоты (2, 6, 8-тригидроксипурина), её таутомерные формы.

6. Кислотные свойства мочевой кислоты (их причина). Образование кислых и средних солей (схемы реакций), их растворимость. Биологическая роль уратов.

 

12. Моносахариды.

1. Классификация по количеству атомов в цепи и по характеру оксо-группы (примеры - названия). Биологическая роль моносахаридов (глюкозы, фруктозы, рибозы, дезоксирибозы). Применение глюкозы в медицине.

2. Стереоизомерия на примере глюкозы, маннозы, галактозы, рибозы, фруктозы. Определение относительной конфигурации (отнесение к
D- и L-стереохимическому ряду).

3. Открытые (ациклические) таутомерные формы моносахаридов (формулы Фишера) на примере D-глюкозы, D-маннозы, D-галактозы,
D-фруктозы, D-рибозы, D-дезоксирибозы.

4. Циклические таутомерные формы моносахаридов (формулы Хеуорса) на примере глюкозы (только шестичленные циклы), рибозы, дезоксирибозы, фруктозы (только пятичленные циклы). Названия таутомерных форм.

5. Образование O- и N-гликозидов (на конкретном примере).

6. Гидролиз O-гликозидов, его условия (на конкретном примере).

7. Получение простых эфиров (на конкретном примере). Их отношение к гидролизу.

8. Получение сложных эфиров (на примере получения глюкозо-6-фосфата). Их отношение к гидролизу (условия).

9. Получение глюконовых кислот на примере окисления D-глюкозы (условия). Получение глюконата кальция. Его применение в медицине.

10. Окисление моносахаридов до глюкаровых кислот (на конкретном примере).

11. Окисление моносахаридов в щелочной среде (примеры двух реакций). Практическое значение этих реакций.

12. Реакции восстановления моносахаридов (условия). Получение ксилита, сорбита (глюцита). Их применение.

 

13. Ди- и полисахариды.

1. Принцип строения восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов (объяснение на конкретном примере).

2. Восстанавливающие дисахариды: целобиоза, мальтоза, лактоза. Строение, моносахаридный состав, тип связи между моносахаридными остатками.

3. Цикло-оксо-таутомерия восстанавливающих дисахаридов (на конкретном примере). Объяснение восстанавливающих свойств.

4. Реакции, подтверждающие восстанавливающие свойства.

5. Невосстанавливающий дисахарид сахароза. Строение, моносахаридный состав, тип связи между моносахаридными остатками. Объяснение отсутствия восстанавливающих свойств.

6. Гидролиз дисахаридов (на конкретном примере). Биологическая роль дисахаридов.

7. Структура амилозы. Моносахаридный состав, тип связей. Гидролиз амилозы (условия).

8. Структура амилопектина. Моносахаридный состав, тип связей. Гидролиз амилопектина (условия).

9. Структура гликогена. Моносахаридный состав, тип связей. Гидролиз гликогена (условия). Биологическая роль гликогена.

10. Структура целлюлозы. Моносахаридный состав, тип связей. Гидролиз целлюлозы (условия).

 

14. Природные α -аминокислоты.

1. Пространственная изомерия. Отнесение к D- и
L-стереохимическим рядам (на примере аланина, серина).

2. Классификация по структуре радикала (по 1 примеру из каждой группы).

3. Классификация по количеству амино- и карбоксильных групп (по одному примеру из каждой группы).

4. Свойства аминокислот по карбоксильной группе – образование солей, сложных эфиров, хлорангидридов (на конкретном примере).

5. Свойства аминокислот по аминогруппе – реакции с HCl, уксусным ангидридом, азотистой кислотой (на конкретном примере).

6. Биполярная структура α -аминокислоты. Строение в сильнокислой и сильнощелочной среде (на конкретном примере). Изоэлектрическая точка (определение).

7. Серусодержащие аминокислоты (2 примера). Качественная реакция (на одном из них).

8. Ароматические аминокислоты (2 примера). Качественная реакция на ароматические аминокислоты (на одном примере).

9. Гетероциклические аминокислоты (2 примера). Декарбоксилирование как способ перехода к биогенным аминам (на одном примере).

10. Алифатические гидроксиаминокислоты (2 примера). Декарбоксилирование как способ перехода к биогенным аминам (на примере серина).

11. Реакция дезаминирования in vitro (с HNO₂) и in vivo (окислительное) (на конкретном примере).

12. Реакция переаминирования α -аминокислот (на примере аланина и щавелевоуксусной (2-оксобутановой) кислоты; глутаминовой кислоты и пировиноградной (2-оксопропановой) кислоты.

15. Пептиды.

1. Электронное и пространственное строение пептидной группы.

2. Первичная структура пептидов и белков (определение понятия). Строение трипептидов Сер-Вал-Тир, Гли-Сер-Вал. N- и C-конец пептида.

3. Изоэлектрическая точка пептида (определение понятия). Строение перечисленных пептидов в ИЭТ.

4. Гидролиз перечисленных пептидов в кислой среде.

5. Гидролиз перечисленных пептидов в щелочной среде.

6. Ферментативный гидролиз пептидов.

7. Качественная реакция на пептидную связь (реагент, видимый результат, название реакции).

8. Понятие о вторичной структуре белков. Вид взаимодействий, определяющих вторичную структуру (на примере α -спирали).

9. Понятие о третичной структуре белков. Виды взаимодействий, определяющих третичную структуру – дисульфидные связи. Ионные взаимодействия (показать схематично).

 

16. Нейтральные липиды.

1. Определение и классификация липидов. Жиры – определение, общая структурная формула.

2. Структура высших жирных кислот, входящих в состав жиров (по 2 примера насыщенных и ненасыщенных кислот).

3. Пространственная изомерия ненасыщенных жирных кислот (на примере олеиновой кислоты).

4. Взаимосвязь консистенции жира со структурой высших жирных кислот. Входящих в их состав (пример жидкого и твёрдого жира).

5. Реакция гидрогенизации жиров (на конкретном примере). Её практическое значение.

6. Кислотный и щелочной гидролиз жиров (на конкретном примере).

7. Мыла – определение. Общий принцип строения молекул (дифильность). Механизм моющего действия мыла.

 

17. Фосфолипиды.

1. Общая структурная формула фосфатидных кислот как основы фосфолипидов. Тип связей между отдельными фрагментами молекулы. Биологическая роль фосфолипидов.

2. Структура высших жирных кислот, входящих в состав фосфолипидов (по 2 примера насыщенных и ненасыщенных кислот).

3. Пространственная изомерия ненасыщенных жирных кислот (на примере олеиновой кислоты).

4. Структура кефалина (фосфатидилколамина). Дифильный характер молекулы.

5. Структура лецитина (фосфатидилхолина). Дифильный характер молекулы.

6. Щелочной гидролиз фосфолипидов (на конкретном примере).

18. Нуклеиновые кислоты.

1. Строение и тривиальные названия пиримидиновых оснований. Лактам-лактимная таутомерия (на одном примере).

2. Строение и тривиальные названия пуриновых оснований. Лактам-лактимная таутомерия.

3. Нуклеозиды. Строение. Тип связи нуклеинового основания с углеводным остатком (на примере пуринового и пиримидинового нуклеозида). Номенклатура (на конкретном примере).

4. Нуклеотиды. Строение. Типы связей в молекуле.

5. Полный гидролиз нуклеотидов (на конкретном примере).
Условия.

6. АТФ. Строение. Типы связей в молекуле.

7. Биологическая роль АТФ. Гидролиз до АДФ. Понятие о макроэргических связях.

8. Участие АТФ в биосинтезе белка – образование аминоациладенилатных комплексов (на конкретном примере).

9. Понятие о первичной и вторичной структурах нуклеиновых кислот. Строение фрагмента ДНК с определённой нуклеотидной последовательностью.

 

19. Стероиды.

1. Структура стерана, нумерация атомов. Классификация стероидов.

2. Стерины. Строение холестана. Холестерин (холестен-5-ол-3).

3. Желчные кислоты. Строение холана. Холевая (3, 7, 12-тригидроксихолановая) кислота.

4. Получение гликохолевой кислоты. Дифильный характер её молекулы. Биологическая роль.

5. Мужские половые гормоны. Строение андростана. Тестостерон (17-гидроксиандростен-4-он-3).

6. Получение тестостерона пропионата.

7. Женские половые гормоны. Строение эстрана. Эстрадиол (эстратриен-1, 3.5 (10)-диол-3, 17).

8. Получение эстрадиола дипропионата.

 

 

ЛИТЕРАТУРА