Задачи и упражнения для самостоятельной подготовки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Уральский государственный экономический университет
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Методические указания
для самостоятельной подготовки студентов I и II курсов
дневной формы обучения специальностей
080401
Товароведение и экспертиза товаров (по области применения)
260202
Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий
260501
Технология продуктов общественного питания
Часть IV
Азотсодержащие соединения:
Амины, аминокислоты, пептиды, белки.
Екатеринбург
2007
Составители:
Т.Ф. Аксенова, И.М. Макаренко
Переработали и дополнили:
А.Б. Денисова, И.Ю. Калугина
Рецензент:
О.С. Ельцов
2
АМИНЫ, АМИНОКИСЛОТЫ, ПЕПТИДЫ, БЕЛКИ
Методические рекомендации и примеры решения задач
к домашней работе № 6
Изучение темы «Азотсодержащие соединения» следует начать с класса
аминов. Первоначально следует усвоить их номенклатуру и классификацию:
первичные, вторичные, третичные, а также алифатические, ароматические
и смешанные. Необходимо вспомнить электронное строение атома азота,
элемента V группы периодической системы, у которого на внешнем электронном уровне имеется 5 электронов, из которых 3 валентных электрона
идут на образование ковалентных связей с углеродом и/или водородом, а 2
остаются в виде неподеленной электронной пары (НЭП). Вследствие этого на
атоме азота сосредотачивается частичный отрицательный заряд δ-.Поэтому
соединения этого класса проявляют основные свойства. Они способны присоединять положительно заряженные (электрофильные Е+) частицы, прежде
всего протоны и т.п.
Амины алифатического (R–NH2) и ароматического (Ar–NH2) ряда обладают различными по силе основными свойствами, что связано с влиянием
радикала на аминогруппу. Алифатические амины всегда более сильные основания, чем ароматические, так как у ароматических аминов НЭП вступает в
сопряжение с ароматическим ядром («втянута в ядро») и становится менее
доступной для воздействия электрофильных частиц Е+.
Важнейшими химическими свойствами аминов являются:
протонирование, приводящее к образованию солей (взаимодействие с
минеральными кислотами),
алкилирование (взаимодействие с алкилгалогенидами R–I, R–Br),
ацилирование (взаимодействие с хлорангидридами R–COCl и ангидридами кислот (R–CO)2O),
взаимодействие с азотистой кислотой HNO2.
Взаимодействие с азотистой кислотой позволяет различить амины разного строения, так как реакция приводит к разным по строению продуктам.
Так, при взаимодействии HNO2 с первичными алифатическими аминами преимущественно образуются спирты R–OH , с первичными ароматическими
аминами – соли арилдиазония [Ar–N≡N]+, с вторичными аминами – Nнитрозосоединения R–N=O, а с третичными ароматическими аминами нитрозогруппа вступает в п-положение ароматического ядра.
Следует помнить о температурном режиме данного процесса, так как
азотистая кислота малоустойчива при комнатной температуре, ее всегда получают непосредственно перед реакцией при пониженной температуре (0–
5оС). Вторым необходимым условием реакции является кислая среда (берется тройной избыток кислоты).
В этом же разделе изучаются свойства ароматических солей диазония.
3
Им уделяется повышенное внимание в первую очередь потому, что они являются предшественниками самых распространенных красителей – азокрасителей, которыми подкрашивают ткани, пластмассы и пищевые продукты.
Соли диазония способны вступать в два типа реакций: с выделением
азота N2 и без выделения азота N2.
В первом случае реализуется замещение диазо-группы на такие функциональные группы как йод, бром, нитро-, гидрокси-, нитрильная, причем
для некоторых из них это единственный способ их введения в ядро (например, для йода).
Во втором случае происходит сочетание солей диазония с третичными
ароматическими аминами или фенолами с образованием яркоокрашенных
продуктов – азокрасителей. Надо научиться решать и обратную задачу: по
формуле красителя подобрать исходные вещества для его получения. Проще
всего мысленно разбить формулу по месту двойной связи N=N и выделить в
ней азо- и диазосоставляющие: фрагмент первичного ароматического амина
(диазосоставляющая) и фрагмент третичного ароматического амина или фенола (азосоставляющая).
Разобрав свойства аминов и повторив свойства карбоновых кислот,
можно приступить к изучению класса аминокислот, в структуре которых
одновременно присутствуют амино- и карбоксильная группировки. В зависимости от соотношения этих групп в молекуле, аминокислоты могут иметь
кислую, нейтральную или щелочную реакцию среды, на этой особенности построена одна из классификаций аминокислот – по pH среды.
Важнейшими
представителями
аминокислот
являются
α-L-аминокислоты как основные элементы, из которых построены белки –
основа живой материи. Им и будет уделено наибольшее внимание при изучении курса. Иначе такие аминокислоты называют протеиногенными. Они могут быть заменимыми, полу- или незаменимыми для человека. Это еще один
тип их классификации (по способности синтезироваться в человеческом организме).
Есть аминокислоты, не встречающиеся в белках, но широко используемые при синтезе полиамидных волокон, как правило это δ- и εаминокислоты. В программе изучаются капрон и найлон.
Следует понимать, что аминокислоты будут проявлять как свойства
аминов, так и карбоновых кислот, т.е. это классические бифункциональные
соединения. Важнейшими свойствами этого класса соединений является амфотерность, существование аминокислот в виде биполярного иона или
внутренней соли, способность образовывать полипептидные цепи.
Белки, построенные из остатков α-L-аминокислот, имеют сложную пространственную структуру; нужно разобраться в первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуре белка. Уяснить, какие связи способствуют
образованию пространственной структуры каждого типа, какие из них явля4
ются прочными (дисульфидные –S–S–, солевые мостики), а какие слабыми
(водородные, гидрофобные взаимодействия).
Белкам, построенным из остатков аминокислот, присущи все химические свойства этого класса соединений: амфотерность, реакции по NH2 и
COOH группам, а также реакции по группам, находящимся в составе боковых радикалов (SH, OH, ароматические кольца). Это уже не бифункциональные, а полифункциональные природные соединения. Фрагменты аминокислот в белках связаны между собой пептидыми связями –NH–CO– (это разновидность ранее рассмотренной амидной связи). Благодаря этой связи белки
легко подвергаются гидролизу. Гидролиз идет ступенчато: сначала до более
коротких цепей, затем до свободных α-L-аминокислот.
Следует знать обратимое и необратимое осаждение белков высаливание
и денатурацию и применение этих процессов в пищевых технологиях. Используя раздаточный материал к лекциям, можно ознакомиться с видами
классификаций белков, а по лабораторному практикуму – с цветными качественными реакциями на белки (биуретовой, ксантопротеиновой и цистеиновой). Изучив эти качественные реакции можно понять, какие функциональные группы аминокислот и белков можно легко и быстро определить.
Пример 1. По результату реакции с каким реагентом можно различить
этиламин и фениламин? Приведите эти реакции для каждого из указанных
аминов.
Этиламин и фениламин имеют разное строение, поэтому их можно различить по реакции с азотистой кислотой HNO2. Этиламин – это первичный
алифатический амин, а фениламин (анилин) – первичный ароматический
амин. При взаимодействии с азотистой кислотой HNO2 первичные ароматические амины образуют устойчивые соли арилдиазония (при 0–5оС и избытке
кислоты), а первичные алифатические амины в тех же условиях – спирты.
Причина такого явного различия состоит в том, что соли алкилдиазония
крайне неустойчивы даже при пониженных температурах, выделить в чистом
виде их не удается, поскольку протекает мгновенное замещение диазогруппы
-N≡N на ОН. Более подробно с механизмом реакции можно познакомится по
учебнику.
NH2 C2H5 + HO-N=O
0-5oC
HCl
HO
C2H5
+
N2
этанол
этиламин
NH2
0-5oC
+ HO-N=O
диазогруппа
+
N N
HCl
фениламин
хлорид
фенилдиазония
5
Cl-
Пример 2. Будет ли реагировать п-метиланилин с уксусным ангидридом? Приведите примеры аминов, не способных реагировать с уксусным ангидридом. Поясните свой выбор.
Амины, будучи основными соединениями (δ- на атоме N), легко присоединяют электрофильные частицы по атому азота аминогруппы. Такими частицами являются протоны, алкильные и ацильные группы, несущие на атоме
углерода частичный положительный заряд (δ+).
O
H3C
NH2 +
4-метиланилин
(4-метилфениламин
)
H 3C C
O
H3C C
O
амидная группая
O
H 3C
NH C
CH3
+
NaCl
+
H2O
толилацетамид
(4-метилфениламид уксусной кислоты)
В связи с этим атомы водорода NH2-группы могут легко замещаться на
остатки кислот, входящие в состав хлорангидридов и ангидридов (δ+ на атоме углерода карбонильной группы наибольший). Такие реакции называют
реакциями ацилирования, а продукты – амидами. Не вступают в реакции
ацилирования третичные амины, у которых атом водорода при атоме азота
отсутствует.
Пример 3. Какой из аминов является более слабым основанием: этиламин, фениламин или N,N-диметилфениламин? Объясните свой вывод с электронных позиций.
Самым слабым основанием в указанном ряду является фениламин, так
как НЭП атома азота находится в сопряжении с бензольным кольцом («втянута в ядро»). Наличие электронодонорных метильных групп при атоме азота увеличивает силу амина как основания. Метильные группы смещают электронную плотность к атому азота, поэтому этиламин N,N-диметилфениламин
– более сильные основания, чем фениламин.
+M
анилин
..
NH2
CH3
+I
N
..
CH3
+I
N,N-диметиланилин
..
H2N
+I
CH2
CH3
этиламин
Пример 4. Получите N,N-диметиламиноазобензол из соответствующих
реагентов. Укажите азо- и диазосоставляющие красителя.
Азокрасители получают при взаимодействии ароматических солей диазония с третичными ароматическими аминами (или фенолами). Молекулу
красителя можно условно разделить на 2 части : азо- и диазосоставляющую.
Диазосоставляющая красителя – это первичный ароматический амин, который при реакции диазотирования дает соль диазония, а азосоставляющая –
6
это производное бензола, содержащее в своей структуре сильную электронодонорную группу, с которым проводили реакцию сочетания (OH, OR, NH2,
NHR, NR2).
+
NH2
N N
HO-N=O
CH3
хлорид
фенилдиазония
азосоставляющаяя
H+
CH3
N
+ H
0-5oC
анилин
диазосоставляющаяя
Cl-
N
N N
CH3
CH3
N,N-диметилфениламин
N,N-диметиламиноазобензол
Пример 5. Напишите схему реакции получения дипептида из лизина
(2,6-диаминогексановой кислоты) под действием ферментов, дайте его наименование.
α-АК могут взаимодействовать друг с другом с образованием длинных
полимерных цепей. Дипептид из лизина (2,6-диаминогексановой кислоты)
строится следующим образом:
пептидная свяя зь
OH
OH
H2N CH C
лизин
(CH2)4 O
NH2
+ H2N CH C
O
(CH2)4
NH2
ферменты
лизин
O
H2N CH C
(CH2)4
NH2
O
N
H
CH C
(CH2)4
NH2
OH
+
H2 O
лизил-лизин
лиз-лиз
Связь СО–NH между остатками α-АК называется пептидной, а полимеры олиго- (2–8) или полипептидами. Выделяющаяся вода образуется за счет
ОН-карбоксильной группы первой аминокислоты и Н α-амино-группы второй.
Если в аминокислоте имеется 2 аминогруппы, для образования пептидной связи нужно брать только аминогруппу, находящуюся в α-положении к
карбоксильной.
Следует строго соблюдать порядок соединения аминокислот! Первая
аминокислота называется N-концевой, а последняя – C-концевой. Название
также строится от N-конца к С-концу. В данном примере это не актуально,
т.к. аминокислоты одинаковые.
Пример 6. Напишите уравнение реакции взаимодействия аланина
(2-аминопропановой кислоты) с пятихлористым фосфором с учетом имеющейся в молекуле аминогруппы.
АК проявляют свойства, характерные всем карбоновым кислотами: легко образуют сложные эфиры, хлорангидриды и ангидриды. Но не следует забывать о бифункциональном характере АК. В реакции с пентахлоридом фос7
фора выделяется хлороводород HCl в качестве побочного продукта, который
легко взаимодействует со свободной амино-группой. Если не предпринимать
мер к его связыванию (не добавлять основание), то образуется соль аммония
хлорангидрида аланина.
HO
C CH CH3
O
NH2
..
аланин
PCl5
Cl
H
Cl
C C CH3 +
O
NH2
H+Cl-
H
C C CH3
+
O
NH3 Cl-
..
соль аммония
хлорангидрид аланина
хлорангидрид аланина
Пример 7. Приведите схему получения волокна найлон. В чем отличие
полиамидных волокон от полиэфирных волокон?
При взаимодействии диаминов с дикарбоновыми кислотами образуются
линейные полимеры – полиамиды, из которых изготавливают волокна Так,
при взаимодействии 1,6-гексаметилендиамина и гександиовой кислоты образуется полиамидное волокно найлон. Полиамиды отличаются от полиэфиров
наличием амидных связей –CONH–, в то время как в полиэфирах имеются
сложноэфирные связи –COO–.
амидная группаяя
O
n
O
C
HO
(CH2)4 C
OH
гександиовая
я
кислота
+
O
O
n H2N (CH2)4 NH2
- H 2O
1,6-диаминогексан
8
N
H
C
(CH2)4 N
H
n
C
(CH2)4 N
H
найлон
(полиамидное волокно)
Таблица 1
Таблица выбора заданий домашней работы № 6
по теме «Амины, аминокислоты, пептиды, белки»
Первая
цифра
шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
Первая
цифра
шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
Последняя цифра шифра
0
2в, 29, 68в, 77в,
106
9в, 31а, 62, 77б,
98а
1а, 38б, 50а,
81б, 103а
8д, 42б, 71в,
86б, 108
9г, 44в, 71д,
87а, 98в
7а, 47, 55б, 88в,
119а
9д, 55г, 70в,
92а, 125в
10а, 66в, 76д,
93е, 127д
1
2
3
4
3а, 31г, 56, 78, 4а, 28г, 57, 94в, 9а, 30, 59а, 77а, 10б, 31в, 49а,
98б
99а
107
90г, 117
4б, 31б, 63, 77г, 17а, 28д, 54а, 5, 31д, 69в, 86в, 20а, 32а, 64б,
127е
79б, 96б
116
79г, 126в
11а, 39б, 74в, 6а, 38г, 75г, 81в, 19, 38в, 67в,
7в, 39в, 67г,
83в, 113
104
81г, 123а
83б, 100а
12в, 38е, 55а,
17в, 46а, 65г,
8а, 38ж, 49б, 9б, 38з, 45а, 84а,
83д, 100в
84б, 102б
84в, 110
121а
14, 44а, 45б,
8б, 44г, 74а,
21б, 43б, 45в, 10в, 45д, 67д,
88а, 98г
85в, 123б
89а, 102в
91а, 121д
12а, 46в, 72г, 2б, 51, 73в, 89б, 13, 52а, 74б,
21в, 72а, 52б,
88г, 111б
119в
88д, 123в
90б, 122а
15а, 61а, 65в,
7б, 66г, 75д,
17г, 52г, 65а, 15б, 65д, 71б,
92б, 126д
92в, 126а
92г, 126б
92д, 105
16, 54г, 65б,
18, 70г, 72д,
6б, 53д, 76е,
22а, 55д, 71г,
95г, 124г
95д, 124б
95б, 123г
93б, 120
Последняя цифра шифра
5
6
15в, 28а, 71а,
11б, 35, 68д,
77д, 118
79а, 99б
21а, 32б, 64в, 22б, 38а, 59б,
83а, 99д
79д, 102а
17б, 40, 70е,
24б, 38д, 74г,
81д, 97б
95в, 103б
1б, 43г, 64г,
11в, 43а, 54в,
86д, 126г
84г, 114
12в, 44г, 69б, 20б, 46б, 69в,
90а, 119б
89в, 125а
10г, 46г, 69д, 36, 53а, 60, 93г,
91б, 123д
124в
23, 61б, 70д,
6в, 52д, 76б,
93а, 119г
94а, 111в
8г, 54д, 72в,
24в, 72б, 75б,
93д, 122д
95а, 115
7
8
9
24а, 28в, 64а,
25а, 34, 73б,
27а, 41а, 68а,
85а, 121б
79в, 96а
93в, 99г
1в, 36, 54б, 80, 25б, 37, 45г, 82, 27б, 33, 48, 81а,
99в
112
97а
17д, 41б, 75а,
26, 42а, 68б,
1д, 41в, 75в,
83г, 101
86г, 103в
85г, 100б
22в, 43д, 67б,
1г, 43в, 66а,
27в, 39а, 66д,
86а, 121в
85д, 122б
84д, 121г
6г, 49в, 53б,
25в, 50б, 58,
27г, 44б, 68г,
88б, 125б
85б, 111а
89г, 109
8в, 55в, 74д,
10д, 52в, 69г,
7д, 53в, 70а,
91в, 124а
89д, 127б
90д, 127в
26, 46д, 76а,
11г, 66б, 76в,
11д, 53г, 76г,
87б, 122в
94б, 127а
87в, 124д
7г, 70б, 73г,
20в, 67а, 73д, 27д, 61в, 67г,
90в, 127г
87д, 122г
73а, 119д
9
Домашняя работа № 6
Амины и их производные
1.
Составьте структурные формулы следующих аминов, укажите,
какие из них первичные, вторичные, третичные. Для ароматических аминов
приведите способы получения, условия реакций, назовите все вещества:
а) изобутиламин, 1,5-диаминопентан, бензиламин;
б) втор. бутиламин, триэтиламин, N,N-диметиланилин;
в) трет. бутиламин, 3-аминобутан, о-толуидин;
г) диэтиламин, пентаметилендиамин, м-броманилин;
д) триэтиламин, диметилэтиламин, м-нитро-N-метиланилин.
2.
Напишите уравнения реакций получения следующих аминов,
формулы пишите в структурном виде, назовите вещества:
а)
б)
C2H5 N C2H5
C2H5
CH3
H3C C NH2
CH3
H3C CH CH2 CH2 CH2 NH2
CH3
NO2
H2 N
H2 N
CH2 CH2 CH2 NH2
NH2
C3H7
3.
Составьте структурные формулы, назовите вещества, а для одного из изомеров приведите несколько способов его получения:
а) 6 вторичных аминов состава С5Н13N;
б) 7 изомерных третичных аминов состава С6Н15N.
4.
Напишите структурные формулы, назовите и получите различными способами следующие амины:
а)
CH3
N
б)
Br
H3 C
NH
N
NH C2H5
CH3
H3C CH2 CH NH C2H5
CH3
CH3
H3C C CH2 NH CH CH3
CH3
CH3
5.
Напишите изомерные амины состава С3Н9N (их 4). Назовите по
различным видам номенклатур, укажите первичные, вторичные, третичные.
Приведите различные способы их получения.
6.
Следующие амины получите различными способами, укажите
условия реакций и назовите вещества:
а) метилбутиламин, диметил-втор.бутиламин, 2-метил-2-аминогексан;
б) метилбутилизобутиламин, дитрет.бутиламин, 2-аминопентан;
в) 3-аминопентан, диизопропиламин, 3-метил-3-аминопентан;
г) 2-амино-3-метилгексан, 1-амино-2,3-диметилпентан, метилизобутилтрет.бутиламин.
10
7.
Получите различными способами следующие амины, укажите какие из них первичные, вторичные, третичные, назовите все вещества:
а) трипропиламин, п-толуидин, диизопропиламин;
б) циклогексиламин, дитрет.бутиламин, о-толуидин;
в) гексиламин, дифениламин, триэтиламин;
г) диизобутилфениламин, N-изопропиланилин, 2-аминобутан;
д) N,N-дипропиланилин, этил-втор.бутиламин, триэтиламин.
8.
Следующие соединения получите различными способами и назовите вещества:
а) H2N CH2 CH CH2 NH2
CH3
б)
H3C N CH2 CH CH3
CH3
CH3
CH3
N CH
2 5
H2N CH CH CH2 NH2
CH3CH3
в)
CH3CH2 CH2 CH2 CH2 N CH3
CH3
г)
CH3
CH3CH CH2 CH2 C NH2
NH2
CH3
NH C6H11
N
CH3
NH2
H3 C
H2N CH2CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
NH2
NH2
CH3
H2 N
NH2
NH2
NH2
д)
H2N CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH3 H2N CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
HN CH CH3
CH3
NH2
9.
Напишите уравнения реакций получения следующих соединений,
укажите условия, назовите вещества:
а) трет.бутиламин, изопропилциклогексиламин, м-хлоранилин;
б) дипропиламин, N-изопропиланилин, п-толуидин;
в) дибутилфениламин, циклогексиламин, N,N-диэтиланилин;
г) N,N-дипропиланилин, трифениламин, изобутиламин;
д) диметилизопропиламин, N-этиланилин, п-нитроанилин.
10.
Какие соединения образуются при взаимодействии следующих
веществ, напишите уравнения реакций и назовите все вещества:
а) CH3I с избытком аммиака; б) 2 моль н-C4H9Br с метиламином; в) диэтиламин 2 моль н-C3H7Br; г) втор.бутиламин с 2 моль 2-бромбутана;
д) трет.бутилхлорид с избытком аммиака.
11.
Из галоидных алкилов и аммиака получите следующие соединения, напишите уравнения реакций и назовите вещества:
11
а) диэтил-втор.бутиламин; б) гидроксид тетрапропиламмония; в) этилпропиламин; г) хлорид диметилэтиламмония; д) трет.бутиламин.
12.
Осуществите через ряд стадий следующие превращения, напишите все уравнения реакций и назовите вещества:
а)
б)
в)
C2H5OH
NH3
Al2O3
CH3I
A
В
Б
CH2 CH2
CH2 CH2
NaOH
CH3 CH2 NH CH3
CH3
CH3 CH2 NH CH3
+
I
-
CH3
13.
Из йодистого пропила получите пропиламин без примеси вторичного и третичного амина. Напишите и объясните уравнения реакций, назовите все вещества.
14.
Какие амины образуются при восстановлении 1-нитропропана,
2-нитротолуола? Напишите уравнения реакций, укажите условия и назовите
вещества.
15.
Какие амины можно получить при восстановлении следующих
соединений, приведите условия, уравнения реакций, назовите вещества:
а) нитрил пропионовой кислоты; б) 2-нитро-2-метилпропан;
в) динитрил адипиновой кислоты.
16.
Приведите уравнения реакций, укажите условия технического
получения анилина. Какие способы наиболее экономически выгодны?
17.
Напишите уравнения реакций восстановления следующих соединений, укажите условия, реагенты, назовите все вещества:
а) п-нитротолуол; б) 2,4-диметилнитробензол;
в) м-нитробензолсульфокислота; г) п-нитроанилин; д) м-динитробензол.
18.
Предложите пути синтеза 2,4-диаминотолуола из бензола. Напишите уравнения реакций, укажите условия, назовите вещества.
19.
Из бензолсульфокислоты получите мета-аминофенол. Напишите
необходимые уравнения реакций, укажите условия, назовите вещества.
20.
Из о-толуидина получите следующие амины, напишите уравнения соответствующих реакций, укажите условия, назовите вещества:
а) N,N-диэтил-о-толуидин; б) N-бензил-о-толуидин; в) N,N-дифенило-толуидин.
21.
Действием каких реагентов и в каких условиях можно получить
бензиламин из следующих веществ, напишите уравнения реакций, укажите
условия, назовите вещества:
а) фенилнитрометан; б) хлористый бензил; в) бензонитрил.
22.
Напишите уравнения реакций, укажите условия получения из
бензола следующих веществ:
а) о-фенилендиамина; б) м-фенилендиамина; в) п-фенилендиамина.
12
23.
Что образуется при нагревании йодэтана с избытком аммиака?
Напишите уравнения реакций, назовите все вещества.
24.
Из соответствующих нитросоединений и нитрилов получите
следующие амины, укажите условия реакций, назовите вещества:
а) пропиламин, п-броманилин; б) втор.бутиламин, м-толуидин;
в) 2-аминогексан, п-сульфоанилин.
25.
Исходя из пропилового спирта, используя соответствующие реагенты, получите следующие вещества, дайте все названия:
а) хлорид дипропиламмония; б) бутиламин; в) изопропиламин.
26.
Получите из этилового спирта и требуемых неорганических веществ (через ряд стадий) бромид тетраэтиламмония.
27.
Осуществите следующие превращения, напишите уравнения реакций, назовите вещества:
а)
CH3
C2H5I
[H]
A
NO2
б)
O
H3C C
NH2
B
[H]
C3H7Br
A
B
в)
H3C CH Br
[H]
H3C
CH3
A
CH2 C N
B
CH3
NO2
г)
CH3I
[H]
A
B
Br
д)
NO2
CH3I
[H]
A
[H]
е)
CH3 C N
A
B
H3C CH2 Br
B
28.
Объясните на основе электронных представлений и напишите
уравнения реакций, характеризующие свойства одного из указанных аминов
как основания. Укажите у какого вещества из пары основные свойства выше
и почему:
а) бутиламин, п-броманилин;
б) метилэтиламин, N-этиланилин;
в) триметиламин, N,N-диметиланилин;
г) изопропиламин, п-броманилин;
13
д) диэтиламин, о-этиланилин.
29.
Почему водные растворы аминов обладают основными свойствами? Напишите схему взаимодействия пропиламина с водой. Дайте объяснения на основе электронных представлений.
30.
Как изменяются основные свойства в ряду: аммиак, метиламин,
диметиламин, о-хлоранилин? Дайте объяснения на основе электронных
представлений. Приведите 2 уравнения, характеризующие основность одного
из приведенных аминов.
31.
Напишите уравнения реакций и объясните взаимодействие с серной и азотистой кислотами для следующих аминов:
а) пропиламин; б) дипропиламин в) триэтиламин; г) м-толуидин;
д) N-изопропиланилин.
32.
Напишите уравнения реакций гидроксида калия со следующими
соединениями, сравните их основные свойства с аммиаком:
а) хлорид триметиламмония, йодид дифениламмония;
б) бромид тетраметиламмония, хлорид этилфениламмония.
33.
На йодэтан подействуйте аммиаком. Как выделить из полученной
смеси диэтиламин? Дайте объяснения на основе электронных представлений
и напишите соответствующие уравнения реакций.
34.
Напишите уравнения реакций взаимодействия всех изомерных
аминов состава С3Н9N с азотистой кислотой. Для каких целей пользуются
этими реакциями?
35.
Разберите реакции взаимодействия н-бутиламина и метилпропиламина с азотистой кислотой. Где находит применение данная реакция? В
каких условиях она протекает?
36.
Напишите уравнения реакций аминов состава С3Н9N с ацетилхлоридом. Объясните, все ли изомеры состава С3Н9N вступают в данную реакцию?
37.
Какие из изомерных аминов общей формулы С4Н11N могут ацилироваться уксусным ангидридом? Напишите уравнения реакций и назовите
продукты реакций.
38.
Напишите уравнения реакций, характеризующие химические
свойства приведенных аминов, объяснения дайте на основе электронных
представлений: а) пропиламин; б) изобутиламин; в) этил-втор.бутиламин; г)
орто-нитроанилин; д) п-броманилин; е) N-изопропиланилин; ж) дифениламин; з) этилизопропиламин.
39.
Напишите уравнения реакций первичного, вторичного, третичного аминов состава С3Н9N со следующими реагентами и объясните особенности каждой реакции: а) CH3I; б) HNO2; в) (CH3CO)2O.
40.
Получите из аммиака и соответствующего алкилгалогенида гидроксид тетраэтиламмония и триэтиламин. Объясните у какого соединения
основные свойства выражены сильнее.
14
41.
Объясните, подтвердите уравнениями реакций и расположите
приведенные ниже соединения в порядке уменьшения основных свойств:
а) диметиламин, анилин, аммиак, дифениламин;
б) N,N-диметиланилин, трифениламин, изопропиламин, аммиак;
в) метилэтиламин, о-броманилин, аммиак, втор.бутиламин.
42.
Объясните и подтвердите уравнениями реакций, как влияют
электронодонорные и электроноакцепторные заместители в бензольном ядре
на основные свойства приведенных ниже аминов:
а) п-толуидин, п-нитроанилин; б) п-сульфоанилин, п-аминофенол.
43.
Напишите уравнения реакций между следующими веществами.
Объясните, какие свойства и почему проявляют амины в этих реакциях:
а) п-толуидин и серная кислота; б) N,N-диметиланилин (2 моля) и серная
кислота; в) дифениламин и соляная кислота; г) изопропиламин (1 моль) и
серная кислота; д) втор.бутиламин (2 моль) и серная кислота.
44.
Напишите уравнения реакций и объясните следующие взаимодействия, назовите вещества:
а) анилин + бромэтан (1 и 2 моль);
б) N-метиланилин + пропилбромид;
в) орто-толуидин + уксусный ангидрид;
г) п-броманилин + нитрит натрия в кислой среде;
д) изопропиламин + нитрит натрия в кислой среде.
45.
Как реагируют с азотистой кислотой следующие амины, напишите уравнения реакций и объясните их:
а) о-толуидин, пропиламин; б) бензиламин, N-этиланилин; в) диметиламин, N,N-диметиланилин; г) триэтиламин, п-нитроанилин; д) п-броманилин,
метилэтиламин.
46.
Как реагируют с нитритом натрия в кислой среде амины и для
каких целей используется данная реакция? Объясните на примерах:
а) 2-амино-3-метилбутан, N-метиланилин; б) дивтор.бутиламин,
N-втор.бутиланилин; в) м-нитроанилин, изопропиламин; г) дифениламин,
этиламин; д) N,N-диэтиланилин, диизопропиламин.
47.
Почему бромирование анилина приводит к получению трибромпроизводного, а ацетанилида – монобромпроизводного? Объясните с точки
зрения электронных эффектов заместителя, имеющегося в ядре, и напишите
уравнения реакций бромирования обоих соединений избытком брома, назовите продукты реакций.
48.
Приведите уравнения реакций получения из анилина о-, м-, пнитроанилинов. Примените ацильную защиту там, где это необходимо.
49.
Осуществите следующие превращения, объясните особенности и
условия каждой реакции:
а) анилин → ацетанилид → нитроацетанилид → нитроанилин;
б) хлорбензол → нитрохлорбензол → хлоранилин;
в) бензол → нитробензол → аминобензол → ацетанилид.
15
50.
Предложите способы получения (в несколько стадий) из бензола
следующих веществ, напишите уравнения реакций и назовите все продукты
реакций. Продумайте порядок введения групп в ядро:
а) м-аминобензойной кислоты; б) п-аминобензойной кислоты.
51.
Объясните и напишите уравнения реакций, с помощью которых
можно отличить о-толуидин, бензиламин, N-метиланилин.
52.
Напишите уравнения реакций диазотирования и укажите особенности их протекания для следующих веществ:
а) о-толуидин; б) м-нитроанилин; в) сульфаниловая кислота; г) бензидин; д) п-броманилин.
53.
Используя реакции диазотирования и замещения диазогруппы
(укажите конкретные условия), предложите способы получения следующих
соединений:
а) бензол → йодбензол;
б) толуол → п-йодбензойная кислота;
в) бензол → о-хлорбензойная кислота;
г) фенол → о-йодфенол;
д) м-толуидин → м-бромтолуол.
54.
Из бензола с помощью реакции диазотирования получите следующие соединения, укажите условия реакции, назовите вещества:
а) м-дибромбензол; б) м-йоданилин; в) м-йодфторбензол; г) мбромнитробензол; д) м-хлорфенол.
55.
Напишите уравнения реакций (укажите условия) получения азокрасителей из следующих веществ:
а) п-нитроанилин + 2-нафтол;
б) сульфаниловая кислота + 2-нафтол;
в) п-броманилин + м-крезол;
г) п-толуидин + фенол;
д) п-броманилин + N,N-диметиланилин.
56.
Напишите уравнения реакций ацетилирования пропиламина.
Сравните основные свойства начального и конечного продукта на основе
электронных представлений.
57.
Установите строение амина состава С4Н11N, который реагирует с
азотистой кислотой с образованием продукта С4Н10N2О, а с двумя молекулами йодистого метила дает йодистый диметилдиэтиламмоний. Напишите все
уравнения реакций и назовите продукты.
58.
Какое строение имеет амин состава С6Н15N, который не взаимодействует с уксусным ангидридом, азотистой кислотой, но реагирует с йодистым этилом? Напишите уравнение реакции, дайте объяснения с точки зрения строения исходного вещества.
59.
Дополните следующие схемы превращений, объясните их и назовите вещества:
16
O
CH3
NH2
а)
H3C C
Cl
KMnO4
А
+ H 2O
Б
В
tо, NaOH
NH2
+ NaNO2 + HCl
+Cl2
б)
А
+ H2 O
Б
0-50 С
В
t0
60.
Напишите уравнения реакций получения из аммиака хлорида фениламмония, бромида диметилфениламмония. Объясните, почему возможно
протекание данных реакций.
61.
Напишите уравнения и объясните, по продуктам каких реакций
можно отличить следующие амины:
а) м-этиланилин, N-этиланилин; б) 2,6-диметиланилин, N,Nдиметиланилин; в) N-этиланилин, N,N-диэтиланилин.
62.
Ориентантом какого рода является аминогруппа в нейтральной
среде и в кислой среде, ацетиламиногруппа? Объяснения подтвердите примерами соответствующих реакций, назовите вещества.
63.
Сравните и объясните отношение к брому анилина и ацетанилида. Какие вещества и почему являются главными продуктами данных реакций? Напишите уравнения реакций, назовите вещества.
64.
Осуществите следующие превращения, поясните их условия и
назовите вещества:
а)
OH
CH3
[H]
А
NaNO2 + HCl
Б
В
0-50C
KBr
0-50C
Fe, HCl
б)
CH3
N
CH3
NH2
Cl
[H]
NaNO2 + HCl
А
в)
Б
В
0-50C
AgNO2
0-50C
Fe, HCl
Г
OH
CH3
[H]
O 2N
г)
Г
t0, Cu+
NO2
А
NaNO2 + HCl
Б
KBr
0-50C
Fe, HCl
В
0-50C
Г
t0, Cu+
OH
CH3
[H]
Fe, HCl
А
NaNO2 + HCl
Б
0-50C
В
0-50C
KCN
t0, Cu+
NO2
17
Г
H2O, HCl
Д
65.
Напишите уравнения реакций исчерпывающего метилирования
следующих аминов, объясните особенности их протекания, назовите вещества: а) изопропиламин, п-броманилин; б) 2-аминопентан, анилин; в) птолуидин, этиламин; г) о-броманилин, изобутиламин; д) аминоциклогексан,
м-нитроанилин.
66.
Осуществите следующие превращения, напишите уравнения реакций, объясните их особенности, назовите вещества: а) п-броманилин с бензоилхлоридом, с нитритом натрия в кислой среде; б) о-толуидин с нитритом
натрия в кислой среде, с уксусным ангидридом; в) бензиламин с йодистым
изопропилом, с азотистой кислотой; г) циклопентиламин с азотистой кислотой, с бензоилхлоридом; д) п-нитроанилин с йодистым этилом, с нитритом
натрия в кислой среде.
67.
Осуществите следующие превращения, поясните их условия и
назовите вещества:
а)
NaNO2 + HCl
0-50C
CH3(CH2)2NH2
(CH3CO)2O
б)
А
Б
O
C
Cl
А
0-50C
CH3(CH2)3NH2
NaNO2 + HCl
Б
NH2
в)
NaNO2 + HCl
KI
А
0-50C
O 2N
г)
Br2
H2N
Б
0-50C
А
NaNO2 + HCl
0-50C
OH
Б
В
0-50C
O 2N
O
H3C C
Cl
д)
CH2 NH2
А
0-50C
NaNO2 + HCl
Б
68.
Закончите уравнения следующих реакций с указанием условий,
назовите вещества:
а)
NaNO2 + HCl
CH2 NH2
0-50C
H2SO4
А
Б
18
б)
O
H 3C
NH2
C
Cl
А
0-50C
NaNO2 + HCl
Б
NH2
в)
Br2
NaNO2 + HCl
А
0-50C
HO3S
г)
NaNO2 + HCl
H2N
OH
H3C
А
0-50C
Б
0-50C
Б
Cl
O
C2H5 C
Cl
д)
CH2 NH2
0-50C
H2SO4
А
Б
69.
Расположите в ряд по уменьшению основных свойств следующие
амины. Объясните построенный ряд с электронной точки зрения, стрелками
укажите направления действующих электронных эффектов заместителей.
Напишите уравнения реакций бромирования 1 моль брома для крайних представителей ряда:
а) 1-нафтиламин, п-метиланилин, амид фенилуксусной кислоты;
б) п-этиланилин, п-сульфоанилин, диметиламин; в) о-нитроанилин, 1-амино4-нитронафталин, 1-амино-5-нитронафталин; г) N-этиланилин, N,Nдиэтиланилин, бензиламин; д) дифениламин, дибензиламин, п-толиламин.
70.
Напишите и объясните уравнения реакций, приведите условия
следующих превращений (через ряд стадий), назовите вещества:
а) бензол → 2,5-дихлоранилин;
б) п-нитроанилин → п-йодфенол;
в) п-толуидин → п-ацетаминобензойная кислота;
г) п-нитроанилин → п-аминобензойная кислота;
д) бензол → сульфаниловая кислота;
е) 4-аминофенол → 2-амино-4-хлорфенол.
71.
Напишите уравнения реакций взаимодействия следующих веществ, объясните, какое свойство проявляет вещество в каждой реакции, назовите соединения:
а) о-толуидин с хлористым бензоилом (PhCOCl) , азотистой кислотой,
йодистым метилом;
б) изопропиламин с пропионилхлоридом, фосфорной кислотой и азотистой кислотой;
в) этилизобутиламин с хлористым ацетилом, азотистой кислотой и серной кислотой;
19
г) изобутиламин последовательно с двумя молекулами хлористого изопропила и разложения полученного продукта реакции щелочью;
д) метилизобутиламин с изомасляным ангидридом, хлористым бутилом
и серной кислотой.
72.
Напишите уравнения следующих реакций. На продукт реакции
подействуйте серной кислотой, назовите полученные вещества:
а) изопропиламин → триизопропиламин;
б) 2-аминобутан → диэтилизобутиламин;
в) 1-амино-2-метилбутан → диметилизопентиламин;
г) пара-броманилин → N,N-диизопропил-пара-броманилин;
д) 1-нафтиламин → N,N-диэтил-1-нафтиламин.
73.
Напишите уравнения следующих реакций, объясните их:
а) изобутиламин и о-хлоранилин с изомасляным ангидридом;
б) изопропиламин с пропионовым ангидридом, п-толиламин с хлористым бензоилом;
в) о-толуидин с хлористым ацетилом, серной кислотой, метилйодидом;
г) п-броманилин с H2SO4, уксусным ангидридом, этилбромидом;
д) 2-аминопентан с пропионовым ангидридом, соляной кислотой и разложения образующейся соли.
74.
Расположите в ряд по возрастанию основности следующие амины. Объясните этот ряд с точки зрения электронных эффектов заместителей
при ядре. Подтвердите уравнениями реакций замещения присутствие в ядре
ориентанта I рода:
а) α-нафтиламин, ди-(α-нафтил)амин, три-(α-нафтил)амин, дибензиламин;
б) п-нитроанилин, п-броманилин, п-этиланилин, N-этиланилин;
в) ди-п-толиламин, ди-п-нитрофениламин, дибензиламин, п-толуидин;
г) этиламин, диметиламин, 1-нафтиламин, о-сульфоанилин;
д) п-нитроанилин, изобутиламин, 1-аминобутан, п-толуидин.
75.
Осуществите следующие превращения, укажите условия реакций:
а) нитробензол → симм.трибромбензол;
б) п-аминофенол → 2-амино-4-хлорфенол;
в) анилин → п-аминобензолсульфамид (белый стрептоцид);
г) бензол → п-толуидин → N,N-диметил-п-толуидин;
д) толуол → 2-сульфо-4-аминотолуол.
76.
Напишите уравнения указанных реакций, объясните их, укажите
условия, назовите вещества:
а) п-толуидин с бромом, серной кислотой, азотистой кислотой;
б) 2-аминобутан и м-нитроанилин с пропионовым ангидридом и серной
кислотой (4 уравнения);
в) п-нитроанилин и о-толуидин последовательно с хлористым ацетилом,
бромом, водой;
20
г) N-этиланилин и изопропиламин с хлористым пропионилом, соляной
кислотой;
д) сульфаниловая кислота (п-сульфоанилин) и изобутиламин с уксусным
ангидридом, соляной кислотой;
е) бутиламин, дибутиламин, п-бутиланилин с пропионилхлоридом и последующим гидролизом продукта реакции.
Аминокислоты, пептиды, белки
77.
Напишите уравнения реакций аланина (2-аминоуксусной кислоты) со следующими реагентами. Объясните, какие свойства проявляют аминокислоты в этих реакциях, назовите вещества:
а) водный раствор натриевой щелочи, этиловый спирт;
б) соляная кислота, пятихлористый фосфор;
в) йодистый изопропил, уксусный ангидрид;
г) пропиловый спирт, серная кислота;
д) пятибромистый фосфор, вторичный бутиловый спирт.
78.
Как относятся к нагреванию α-, β-, γ-аминовалериановые кислоты? Напишите уравнения реакций, объясните различия в поведении кислот.
79.
Какими реакциями можно подтвердить амфотерный характер и
образование биполярного иона (внутренный соли) у следующих аминокислот:
а) аланин, триптофан;
б) серин, фенилаланин;
в) цистеин, глицин;
г) серин, α-аминоизовалериановая кислота;
д) триптофан, фенилаланин.
80.
На примере аланина объясните понятие «биполярный ион» и
«изоэлектрическая точка». Для каких веществ и почему характерно аналогичное состояние молекулы?
81.
Определите, какую реакцию среды имеют водны растворы следующих аминокислот, доказав это с помощью уравнений их диссоциации:
а) аспарагиновая кислота и аланин;
б) лизин и глицин;
в) 2,3-диаминопентановая кислота и триптофан;
г) γ-изокапроновая кислота и аспарагиновая кислота;
д) 2-амино-1,5-пентандиовая кислота и фенилаланин.
82.
Из этилового спирта получите через ряд стадий глицин и докажите его амфотерный характер.
83.
Двумя различными способами получите следующие аминокислоты и объясните, почему они могут образовывать внутренние соли:
а) валин; б) α- аминомасляная кислота; в) β-аминомасляная кислота;
г) аланин; д) фенилаланин.
21
84.
Какие свойства и почему проявляют сложные эфиры аминокислот - нейтральные, кислые, основные? Напишите уравнения реакций получения сложных эфиров следующих аминокислот и их диссоциацию в водном
растворе:
а) этиловый эфир лизина;
б) изопропиловый эфир триптофана;
в) пропиловый эфир аланина;
г) монометиловый эфир аспарагиновой кислоты;
д) диэтиловый эфир аспарагиновой кислоты.
85.
Напишите уравнения реакций и объясните, какие свойства проявляют аминокислоты в следующих реакциях:
а) β-аминомасляная кислота с йодистым метилом и с ацетангидридом;
б) α-аминомасляная кислота с азотистой кислотой и с соляной кислотой;
в) валин с серной кислотой и с изопропилйодидом;
г) серин с уксусным ангидридом и с гидроксидом меди;
д) цистеин с йодистым этилом и с азотистой кислотой.
86.
Из соответствующих карбонильных соединений через оксинитрилы получите следующие аминокислоты и приведите уравнения реакций
диссоциации (вспомнить нитрильный синтез, тема «Альдегиды, кетоны»):
а) 2-аминопропановая кислота; б) 2-амино-2-метилпропановая кислота;
в) 2-амино-2-метилбутановая кислота; г) 2-амино-2-метилпентановая кислота; д) 2-амино-3,3-диметилпентановая кислота.
87.
Напишите уравнения реакций с этиловым спиртом и пятихлористым фосфором для следующих аминокислот, объясните какие свойства проявляют аминокислоты в каждой реакции и назовите вещества:
а) аланин и лизин; б) α-аминоизомасляная кислота и триптофан;
в) α-аминоизовалериановая кислота и аспарагиновая кислота; г) лизин и
α-аминокапроновая кислота; д) аспарагиновая кислота и валин.
88.
Напишите уравнения реакций с серной кислотой и гидроксидом
калия (и объясните их) для следующих аминокислот:
а) валин и аланин; б) лейцин и глицин; в) аланин и триптофан; г) αаминомасляная кислота и серин; д) α-аминовалериановая кислота и цистеин.
89.
Напишите следующие уравнения реакций и объясните их:
а) аланина с гидроксидом меди и изопропиловым спиртом;
б) образования внутренней соли α-аминоизовалериановой кислоты и
взаимодействия ее со щелочью и кислотой;
в) 2-метил-3-аминобутановой кислоты с бромоводородом и аммиаком;
г) аланина с хлористым ацетилом и изопропиловым спиртом;
д) α-аминовалериановой кислоты с уксусным ангидридом и йодистым
изопропилом.
90.
Из соответствующих альдегидов и карбоновых кислот получите
следующие аминокислоты и докажите их амфотерный характер:
22
а) α-аминомасляная; б) лейцин (α-аминоизокапроновая кислота); в) аланин
(α-аминопропионовая
кислота);
г)
изолейцин
(α-амино-βметилвалериановая кислота); д) α-аминокапроновая кислота.
91.
Напишите формулы известных Вам аминокислот входящих в состав белков и имеющих в водном растворе указанную ниже реакцию, объясните и подтвердите соответствующими реакциями:
а) нейтральную; б) кислую; в) щелочную.
92.
Какое строение имеют внутренние соли следующих аминокислот,
какая среда их водных растворов, в какой области значений pH лежит их изоэлектрическая точка? Дайте полные объяснения:
а) 2-аминобутановая и 2,4-диаминобутановая кислота;
б) 2-амино-3-метилпентановая и 2-амино-1,5-пентандиовая кислота;
в) α-аминокапроновая и α,δ-диаминокапроновая кислоты;
г) 3-амино-1,5-пентандиовая и 2,4-диаминопентановая кислота;
д) триптофан, лизин, аспарагиновая кислота.
93.
Допишите уравнения следующих реакций, объясните, к какому
классу соединений относятся продукты реакции и как они реагируют со щелочами и кислотами:
а) СН3СН(NH2)COCl + CH3(CH2)2CH(NH2)COOH → ?
б) NH2CH2COOH + C6H5CH2CH(NH2)COCl → ?
в)HOCH2CH(NH2)COCl + NH2(CH2)4CH(NH2)COOH → ?
г) HSCH2CH(NH2)COCl + C6H5CH2CH(NH2)COOH → ?
д) NH2CH2COOH + NH2(CH2)4CH(NH2)COOH → ?
е) CH3CONHCH(CH3)COOH + C6H5CH (NH2)COOH → ?
94.
Напишите структурные формулы трех аминокислот, удовлетворяющих ниже указанным условиям, дайте их тривиальные и систематические
(ИЮПАК) названия, напишите требуемые реакции:
а) часто встречающиеся в натуральных белках; уравнения реакций с соляной кислотой, калиевой щелочью, азотистой кислотой;
б) редко встречающиеся в натуральных белках; уравнения реакций с
этиловым спиртом и уксусным ангидридом, а также при нагревании;
в) не встречающиеся в натуральных белках, но имеющие промышленное применение, уравнения реакций с ацетилхлоридом и йодистым метилом.
95.
Осуществите следующие превращения и объясните их, назовите
вещества:
а)
H3C
H3C
O
CH CH2 C
H
+HCN
А
б)
+NH3
Б
+PCl5
+H2O
B
H+
(CH3CO)2O
+HCl
CH2 = CH - CH2 - COOH
+HBr
А
+NH3
Б
NaOH
to
В
Г
Д
23
Г
Д
в)
CH3-СH=CH2
+HCl
А
+KCN
Б
+H2O
В
+Cl2
Г
Д
H+
г)
+C2H5OH
CH3CH=CH-COOH
д)
+NH3
CH3CH2OH
+HBr
+HBr
+KCN
A
Б
A
+KCN
+H2O
H+
Б
В
+[H]
+Cl2
В
Г
+HCl
+NH3
Г
Д
Д
96.
Приведите уравнения реакций получения из ацетилена через ряд
стадий следующих веществ:
а) глицил-глицин; б) глицил-аланин.
97.
Напишите уравнения реакций взаимодействия хлорангидрида
α-хлоризовалериановой кислоты со следующими аминокислотами. На полученный продукт подействуйте аммиаком. Назовите все вещества. Обладают
ли амфотерными свойствами полученные соединения? Все объяснения подтвердите соответствующими уравнениями реакций: а) серин; б) аланин.
98.
Напишите уравнения реакций получения трипептидов и диссоциацию их в водных растворах:
а) аланил-глицил-серин; б) глицил-аланил-цистеин; в) валил-аланиллизин; г) серил-глицил-аланин; д) лейцил-валил-аланин.
99.
Напишите по два возможных трипептида из следующих аминокислот. Объясните, какая структура белка имеет подобное строение:
а) аланин, глицин, аспарагиновая кислота; б) лизин, серин, триптофан;
в) глицин, серин, лейцин; г) валин, лизин, аланин; д) серин, глицин, лизин.
100. Напишите уравнения реакций получения следующих веществ.
Выделите пептидные группы. Объясните, чем отличаются данные соединения от натуральных белков: а) найлон; б) капрон; в) энант.
101. Что такое полиамидные волокна, чем отличается структура их
молекулы от натурального белка? На любом примере покажите схему получения полиамидного волокна. Какие волокна полиамидной природы чаще
всего используются в текстильной промышленности?
102. Какое строение будут иметь дипептиды при действии друг на
друга следующих веществ? Какая среда будет в их водных растворах и почему? Объяснения подтвердите соответствующими уравнениями реакций:
а) этиловый эфир глицина и хлорангидрид α-аминомасляной кислоты;
б) бромангидрид лизина и изопропиловый эфир аланина; в) метиловый эфир
лейцина и хлорангидрид валина.
103. Охарактеризуйте указанный тип структуры молекулы белка,
объясните, какие связи способствуют формированию этой структуры, изобразите схематично:
а) первичную структуру; б) вторичную структуру; в) третичную и четвертичную структуру.
24
104. Какие существуют способы осаждения белка из растворов? Приведите примеры и объясните их.
105. Что такое денатурация белка? Каковы условия денатурации? Какие белки не подвергаются денатурации? Значение денатурации в пищевой
промышленности. Какие изменения происходят в молекуле белка при денатурации?
106. Какой процесс называется «высаливанием» белка? Условия «высаливания». Какие изменения претерпевает молекула белка? Для каких целей
используется этот процесс в пищевой промышленности?
107. Как различаются белки по растворимости? Приведите примеры и
объясните, от каких факторов может зависеть растворимость белка.
108. Типы классификаций белков. Перечислите, приведите по 2 примера белков каждого типа, укажите их функции.
109. Химические свойства белков. Приведите уравнения реакций на
основе общей формулу молекулы белка, характеризующие амфотерность, а
также свойства общие с аминами и карбоновыми кислотами (например, ацилирование и этерификацию).
110. На основе общей формулы молекулы белка приведите примеры
реакций, подтверждающих амфотерный характер белков. Объясните, что такое «изоэлектрическая точка» белка. Для каких белков ее значение лежит в
области кислых значений pH?
111. Какие белки (формулы приведите в общем виде) в водных растворах имеют нижеследующую среду, напишите уравнения диссоциации
данных молекул, какие группы должны преобладать в свободном виде в составе боковых радикалов: а) кислая; б) щелочная; в) нейтральная.
112. Что такое полиамидные смолы? Приведите примеры получения
двух различных полиамидных смол, их применения. Чем они отличаются по
строению от белков?
113. Напишите уравнение реакции поликонденсации янтарной кислоты и 1,4-диаминобутана. Что общего и в чем отличие по строению полученного вещества от молекулы белка? Где используется продукт реакции?
114. Что понимается под термином «изоэлектрическая точка» белка?
Ваши объяснения подтвердите соответствующими схемами. Какой класс соединений также имеет подобное свойство?
115. Что такое «биполярный ион»? Объясните это понятие на примере
общей формулы молекулы белка. С каким классом соединений здесь полная
аналогия? Подтвердите уравнением реакции.
116. Дайте схему реакции промышленного получения капролактама,
укажите область его применения. Сравните, что общего и в чем различие в
строении продукта реакции его поликонденсации со строением белковой молекулы.
117. Объясните, почему природные белки обладают оптической активностью. В какую сторону они будут отклонять плоскополяризованный
25
свет? Приведите примеры и поясните их (укажите минимум три фрагмента
аминокислот). Какой гипотетический белок не будет обладать оптической
активностью? Из остатков какой аминокислоты он должен быть построен?
118. Получите дипептид из серина и хлорангидрида аланина. Объясните, получится здесь один или несколько продуктов реакции. Укажите пептидную группу и качественную реакцию на нее.
119. Напишите уравнения реакций получения двух изомерных трипептидов из следующих аминокислот и диссоциацию полученных продуктов
в водном растворе:
а) глицин, аланин, лейцин; б) две молекулы аланина и одна молекула
триптофана; в) одна молекула цистеина и две молекулы лизина; г) две молекулы серина и одна молекула аспарагиновой кислоты; д) одна молекула серина и две молекулы лизина.
120. Напишите уравнения реакции взаимодействия одной молекулы
хлорангидрида α-аминовалериановой кислоты с аланином и диссоциацию
полученного соединения в водном растворе. Назовите все вещества.
121. Напишите уравнения реакций получения следующих пептидов и
диссоциацию полученных пептидов в водном растворе. Укажите, в какой области значений находится рН раствора (кислой, нейтральной или щелочной), назовите вещества:
а) СН3-СН(NH2)-CO-NH-CH(CH2CH3)-CO-NH-CH(CH2OH)-COOH;
б) HOCH2-CH(NH2)-CO-NH-CH(CH2SH)-CO-NH-CH(CH2OH)-COOH;
в) NH2-CH(CH3)-CO-NH-CH2-CO-NH-CH(CH2COOH)-COOH;
г)(CH3)2-CH-CH(NH2)-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH2C6H5)СOOH;
д) HOOC-CH2-CH(COOH)-NH-CO-CH2-NH-CO-CH(NH2)-CH2-COOH.
122. Напишите уравнения реакций получения следующих трипептидов. Объясните и подтвердите уравнениями реакций диссоциации, какова реакция среды водных растворов полученных трипептидов: а) аланил-лизиласпарагиновая кислота; б) глицил-лейцил-аланин; в) цистеил-аланил-валин;
г) лизил-аланил-триптофан; д) валил-серил-аспарагиновая кислота.
123. Напишите уравнения реакций получения (через ряд стадий) следующих трипептидов, взяв за основу галогеноангидриды галогенозамещенных кислот: а) аланил-глицил-валин; б) глицил-фенилаланил-аланин; в) цистеил-глицил-триптофан; г) валил-цистеил-аланин; д) аланил-сериласпарагиновая кислота.
124. Какие производные аминокислот нужно взять, чтобы получить
следующие трипептиды без побочных органических веществ? Напишите
уравнения реакций. Какая среда водных растворов полученных трипептидов
(нейтральная, кислая, щелочная)? Напишите уравнения диссоциации полученных трипептидов: а) глицил-серил-триптофан; б) фенилаланил-лизилглицин; в) аланил-валил-триптофан; г) глутамил-лизил-аланин; д) аланиллизил- аспарагиновая кислота.
125. Выберите из перечисленных ниже аминокислот:
26
аминоуксусная,
β-аминопропионовая,
α-аминопропионовая,
β-аминомасляная,
α-аминоизомасляная,
α-аминоизовалериановая,
δ-аминовалериановая,
α-аминоизокапроновая,
ε-аминокапроновая,
α,δ-диаминовалериановая,
α-амино-β-оксипропионовая,
α,ε-диаминокапроновая,
ω-аминоэнантовая,
α-амино-β-тиопропионовая,
а) те, которые часто встречаются в натуральных белках, получите из
них полипептид, приведите необходимые реакции, доказывающие его амфотерные свойства;
б) те, которые очень редко встречаются в натуральных белках, и получите из них полипептид, объясните возможность образования внутренней соли
полипептида и область значения рН его водного раствора;
в) те, которые не встречаются в натуральных белках, укажите, какие из
них имеют промышленное применение; приведите необходимые реакции,
доказывающие наличие в нем свободных амино- и карбоксильных групп.
126. Напишите уравнения реакций гидролиза следующих трипептидов, укажите условия гидролиза, назовите продукты:
а) аланил-глицил-лизин; б) аланил-серил-триптофан; в) лизил-глицилцистеин; г) фенилаланил-валил-аспарагиновая кислота; д) лейцил-аланилцистеин.
127. В какой области значений рН (кислой, нейтральной, щелочной)
находится изоэлектрическая точка для следующих дипептидов. Объяснения
подтвердите соответствующими формулами и уравнениями реакций диссоциации:
а) аланил-лизин; б) серил-триптофан; в) глутамил-серин; г) фенилаланил-аспарагиновая кислота; д) лизил-триптофан; е) цистеил-лизин.
27