Полный амид угольной кислоты. Амиды угольной кислоты и их производные

ПРОГРАММА

курса по органической химии

для студентов биолого-почвенного факультета

ВВЕДЕНИЕ

Предмет органической химии. История возникновения органической химии и причины выделения в отдельную науку. Отличительные особенности органи­ческих соединений и органических реакций.

Строение органических соединений. Теория химического строения. Роль А.М.Бутлерова в ее создании. Химические связи: простые и кратные. Структур­ная формула. Изомерия. Гомология. Зависимость химических свойств от состава и строения вещества. Химическая функция. Главнейшие функциональные груп­пы.

Классификация органических соединений. Принципы систематической (ИЮПАК) номенклатуры.

Химическая связь в молекулах органических соединений. Типы химической связи. Связи ионные, ковалентные, координационные. Семиполярная связь. Роль электронного октета. Электронные конфигурации элементов. Атомные ор­битали и валентные состояния углерода. Гибри­дизация атомных орбиталей: sp 3 , sp 2 , sp (три валентных состояния угле­родного атома). s- и p-связи. Основные параметры ковалентной связи: энергия связи, длина связи, полярность и поляри­зуемость связи. Элект­роотрицательность элементов. Понятие о мезомерии (ре­зонансе). Электронные эффекты заместителей: индуктивный (I ), мезомерный (М ).

Изомерия органических соединений. Структурные изомеры и стереоизоме­ры. Основы стереохимии. Пространственное строение метана и его гомологов. Принцип свободного вращения и пределы его применимости. Заслоненные и заторможенные конформации. Конформации соединений с открытой цепью. Конформационные формулы Ньюмена и типа “козел”. Конформация циклогек­санового кольца. Аксиальные и экваториальные связи. Инверсия кресловидной конформации. Сравне­ние устойчивости производных циклогексана с аксиаль­ными и эквато­риальными положениями заместителей. 1,3-Диаксиальное взаи­модействие.

Геометрическая (цис - транс ) изомерия и условия ее появления в ряду оле­финов, циклоалканов. Е-, Z- номенклатура.

Оптическая изомерия. Оптическая активность и оптически активные веще­ства. Молекулярная асимметрия как условие появления опти­ческой активности. Асимметрический атом углерода. Энантиомеры и диастереомеры. R - и S -но­менклатура для обозначения конфигурации центра хиральности. Проекционные формулы Фишера. D- и L-номен­клатура. Стереоизомерия соединений с нес­колькими центрами хиральности. Эритро- и треоизомеры. Мезоформы. Рацеми­ческая модификация.

Классификация органических реакций по характеру превращений и по при­роде реагентов.

УГЛЕВОДОРОДЫ

Алканы. Гомологический ряд метана. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физические свойства, их зависимость от длины цепи и строения. Химические свойства. Реакции радикального заме­щения (S R): галогенирование (влияние природы галогена), нитрование (Коновалов), сульфохлорирование, окисление. Инициирование и инги­бирование радикальных реакций. Реакци­онная способность атомов водорода, связанных с первичным, вторичным и тре­тичным атомами углерода. Алкильные радикалы и их относительная устой­чивость.

Алкены. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физичес­кие свойства. Длина и энергия образования двойной связи. Химические свойства. Реакции электрофильного присоединения: галогенов, галоге­новодородов, воды, гипогалоидных кислот, серной кислоты. Механизм реакций электрофильного присоединения. Стерео- и регионаправлен­ность присоединения. Карбкатионы, их стабильность в зависимости от строения. Правило Марковникова и его современное обоснование. Ра­дикальное присоединение: присоединение HBr в присутствии переки­сей. Нуклеофильное присоединение. Полимеризация: ка­тионная, анионная и радикальная. Каталитическое гидрирование. Окисление: эпоксидирование по Прилежаеву, окисление перманганатом калия, озонирова­ние. Химические свойства a-метиленового звена, соседнего с p-связью (аллиль­ное положение): хлорирование, окисление.

Алкины. Изомерия. Номенклатура. Синтезы ацетилена и его гомологов. Ха­рактеристика физических свойств. Химические свойства ацетиленов: реакции присоединения, реакции замещения с участием подвижного атома водорода при углероде с тройной связью. Ацетилениды. Полимеризация ацетилена в бензол, винилацетилен, циклооктатетраен.

Алкадиены. Типы алкадиенов. Изомерия. Номенклатура. Стереохимия алле­нов. Молекулярная асимметрия. Сопряженные - 1,3-диены. Способы получения диенов. Физические свойства. Длины углерод-углеродных связей в 1,3-бутади­ене и его энергия образования. Проявление эффекта сопряжения. 1,2- и 1,4-при­соединение к 1,3-диенам - электро­фильное присоединение галогенов и галоге­новодородов. Карбкатионы аллильного типа. Циклоприсоединение к диеновой системе: диеновый синтез Дильса-Альдера. Полимеризация 1,3-диенов. Синте­тический ка­учук на базе 1,3-бутадиена (дивинила). Сополимеры дивинила со стиролом, акрилонитрилом, бутилкаучук. Природный каучук: его строение, озо­нолиз, переработка в резину.

Циклоалканы. Классификация. Изомерия. Номенклатура. Общие и специ­альные методы синтеза малых, средних и больших циклов. Физические и хими­ческие свойства. Сравнительная оценка реакцион­ной способности и термичес­кой стабильности циклопропана, циклобутана, циклопентана и циклогексана. Теория напряжения Байера и ее со­вре­менное понимание. Оценка напряжен­ности циклов на основе теп­лот сгорания. Современное представление о строе­нии циклопропана. Конформации циклоалканов. Циклоалкены и циклоал­кадиены.

Ароматические углеводороды. Особенности химических свойств бензола и его гомологов. Строение бензола (валентные углы, межатомные расстояния). Энергия образования и теплота гидрирования бензола. Энергия стабилизации. Ароматический характер бензольного ядра. Современное представление о при­роде ароматичности. Небензоидные ароматические соединения. Правило арома­тичности Хюккеля. Арома­тичность гетероциклических соединений: фурана, ти­офена, пиррола, пиридина. Ароматичность циклопропенильного катиона, цик­лопентадиенильного аниона, циклогептатриенильного катиона. Отсутствие аро­матических свойств у циклооктатетраена.

Гомологи бензола. Гомологический ряд бензола. Изомерия в ряду алкилбен­золов. Номенклатура. Лабораторные методы синтеза. Способы получения в промышленности. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Общие закономерности и механизм этих реакций. Электрофильные реагенты. Галогенирование, нитрование, сульфиро­вание, алкилирование, ацилирование. Влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей (активиру­ющее и дезактивирую­щее) на направление и скорость электрофильного замеще­ния в ядро бензола. Влияние индуктивного и мезомерного эффектов замести­телей. Правила ориентации замещения: орто- и пара- ориентанты (заместители I рода) и мета- ориентанты (заместители II рода). Согласованная и несогласо­ванная ориентация. Галогенирование и окисление боковых цепей.

Многоядерные ароматические углеводороды.

а) Углеводороды с неконденсированными ядрами. Дифенил. Дифенилметан и трифенилметан. Трифенилметильный радикал, катион и анион. Причины, оп­ределяющие их стабильность.

б) Углеводороды с конденсированными ядрами. Нафталин и антра­цен. Ис­точники получения. Изомерия однозамещенных производных. Строение нафта­лина и антрацена. Реакции присоединения и замеще­ния. Гидрирование, окис­ление, галогенирование, нитрование, сульфи­рование. Сравнительная оценка ароматического характера бензола, нафталина и антрацена. Фенантрен. Распро­страненность фенантренового скелета в природных соединениях.

ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ

Галогенпроизводные.

а) Алкилгалогениды. Изомерия. Номенклатура. Способы получения: прямое галогенирование алканов, присоединение галогеноводородов к алкенам и алки­нам, из спиртов действием галоидных производных фос­фора. Физические и химические свойства. Реакции нуклеофильного за­мещения галогена. Механиз­мы S N 1 и S N 2, стереохимия реакций. Нуклеофил. Уходящая группа. Образова­ние, стабилизация и перегруппи­ровки карбониевых ионов. Зависимость меха­низма реакции от структуры галогенпроизводного и от природы растворителя. Сравнение S N 1- и S N 2-реакций. Реакции отщепления галогеноводородов (Е1 и Е2): стереохимия, направление элиминирования. Правило Зайцева. Конкурен­ция реакций замещения и отщепления в зависимости от природы реагента и условий реакции. Реакции алкилгалогенидов с металлами. Реактивы Гриньяра: получение и свойства.

б) Ароматические галогенпроизводные (Арилгалогениды). Номенклатура. Получение: прямое галогенирование в ядро, из солей диазо­ния. Химические свойства. Реакции электрофильного замещения (влия­ние галогенов). Реакции нуклеофильного замещения у галогенарилов.

СПИРТЫ

Одноатомные предельные спирты. Изомерия. Номенклатура. Полу­чение: из алкилгалогенидов, гидратация алкенов, восстановление кар­бонильных соеди­нений. Получение первичных, вторичных и третичных спиртов при помощи реактивов Гриньяра (планирование и ограничения синтеза). Физические свой­ства. Ассоциация. Водородная связь. Химические свойства спиртов. Кислотно-основные свойства спиртов. Реакции с участием связи О-Н: действие металлов и металлоорганических соединений, образование сложных эфиров минеральных кислот, реак­ция этерефикации. Реакции с участием связи С-ОН и их механизм: за­мещение гидроксила на галоген. Дегидратация спиртов - внутримолекулярная и межмолекулярная. Механизм реакции, правило Зайцева-Вагнера. Дегидриро­вание и окисление спиртов.

Двухатомные спирты (гликоли). Классификация, изомерия. Номенклатура. Методы получения гликолей. Особенности физических и химических свойств. Дегидратация гликолей. Пинаколиновая перегруппировка. Реакции окисления.

Многоатомные спирты. Глицерин. Синтез. Химические свойства и приме­нение. Нитроглицерин. Многоатомные спирты: эритриты, пентиты, гекситы.

ФЕНОЛЫ

Одноатомные фенолы. Изомерия, номенклатура. Промышленные способы получения: щелочная плавка сульфонатов, гидролиз арилгало­генидов, окис­ление кумола. Получение из солей диазония. Химические свойства. Кислот­­ность фенолов. Реакции с участием связи О-Н: обра­зование фенолятов, простых и сложных эфиров. Реакция Вильямсона. Взаимное влияние гидроксильных групп и ароматического ядра фенола. Реакции электрофильного замещения: га­логенирование, сульфирова­ние, нитрование, сочетание с диазосоединениями. Конденсация фенола с формальдегидом. Окисление и восстановление фенолов.

Многоатомные фенолы. Пирокатехин, резорцин, гидрохинон.

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ

Классификация. Изомерия. Номенклатура. Методы получения. Физические и химические свойства. Образование оксониевых соединений. Замещение алко­ксильной группы в простых эфирах (расщепление простых эфиров).

Циклические простые эфиры. Эпокиси. Получение. Химические свойства эпокисей. Реакции раскрытия цикла, катализируемые кисло­тами и основаниями (механизм реакций, стереохимия, направление раскрытия цикла), реакция с ме­таллоорганическими соединениями. Тетрагидрофуран. Диоксан.

Амины. Первичные, вторичные и третичные амины. Амины алифа­тические и ароматические. Изомерия и номенклатура. Методы синтеза аминов. Физичес­кие и химические свойства аминов. Основный харак­тер аминов. Влияние при­роды и числа алкильных или арильных групп в амине на его основность. Алки­лирование аминов. Четвертичные аммониевые основания и их соли. Ацили­рование аминов. Свойства и применение ацильных производных. Реакции электрофильного замеще­ния в ряду ароматических аминов: галогенирование, нитрование, суль­фирование. Амиды сульфаниловой кислоты (сульф­аниламидные препа­раты). Действие азотистой кислоты на первичные, вто­ричные и третичные амины алифатического и ароматического ряда.

Ароматические диазосоединения. Реакция диазотирования. Условия прове­дения и механизм реакции. Диазониевый катион: устойчивость и электро­филь­ный характер. Реакции диазосоединений с выделением азо­та: замещение на гало­ген, гидроксил, цианогруппу, водород и на другие атомы и группы. Реакции диазосоединений без выделения азота. Реак­ция азосочетания как реакция электрофильного замещения. Условия протекания. Азокрасители - оксиазо- и аминоазосоединения. Индикаторные свойства азокрасителей на примере ме­тилоранжа. Связь между окраской и строением. Восстановление диазосоедине­ний.

Аминоспирты. Этаноламин (коламин). Холин. Ацетилхолин. Сфингозин.

КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Предельные альдегиды и кетоны (производные алканов, циклоал­канов и ароматических углеводородов). Строение карбонильной груп­пы. Изомерия. Номенклатура. Получение в промышленности формаль­дегида из метилового спирта, ацетальдегида из ацетилена. Общие мето­ды получения альдегидов и кетонов. Химические свойства. Сравнение реакционной способности альде­ги­дов и кетонов (алифатических и аро­матических). Нуклеофильное присоеди­нение по карбонильной группе: воды, спиртов, синильной кислоты, бисульфита натрия, магнийорга­нических соединений. Общая схема реакций с произ­вод­ны­ми аммиака. Реакции с аминами, гидроксиламином, гидразинами, семикарба­зидом. Кислотный и основный катализ реакций присоединения. Восстановле­ние карбонильных соединений до спиртов, углеводородов. Окисление альде­гидов и кетонов. Реакции диспропорционирования (Канниццаро, Тищенко). Реакции с участием водорода a-углеродного атома. Галоге­нирование. Галоформная реак­ция. Альдольное уплотнение. Механизм реакции и роль катализатора. Крото­новая конденсация.

Непредельные карбонильные соединения. a-,b-Непредельные аль­дегиды и кетоны. Получение. Сопряжение карбонильной группы и двойной связи. Реак­ции присоединения электрофильных и нуклео­фильных реагентов. Полимери­зация. Акролеин. Кротоновый альдегид.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Монокарбоновые кислоты. Изомерия Номенклатура. Методы син­теза. Фи­зические свойства. Строение карбоксильной группы. Кислот­ные свойства. Кон­станта кислотности. Влияние эффекта заместителей на силу карбоновых кислот. Реакции, проходящие с разрывом О-Н связи. Соли карбоновых кислот. Реакции, проходящие с разрывом С-ОН связи: образование функциональных производ­ных карбоновых кислот. Реакция этерефикации и ее механизм. Константа рав­новесия. Получе­ние галогенангидридов, ангидридов и амидов. Механизм реак­ции нук­леофильного замещения у кислот и их производных. Сравнение реак­ционной способности производных кислот в реакциях с нуклеофильными ре­агентами. Галогенангидриды кислот. Химические свойства. Взаимодействие с водой, аммиаком, аминами, спиртами. Реакции аци­лирования. Амиды. Пони­женная основность амидов. Гидролиз амидов в кислой и щелочной среде. Де­гидратация. Амидная связь в белковых молекулах. Сложные эфиры. Хими­ческие свойства. Гидролиз сложных эфиров и его механизм. Реакция переэте­рефикации. Взаимодействие с реактивом Гриньяра. Восстановление сложных эфиров. Нитрилы. Гидролиз и восстановление до аминов. Реакции кислот с участием водо­рода при a-углеродном атоме: гало­генирование, окисление. Де­карбоксилирование карбоновых кислот.

Непредельные монокарбоновые кислоты. Изомерия. Номенклатура. Взаим­­ное влияние двойной связи и карбоксильной группы. Присоеди­нение электро­фильных и нуклеофильных реагентов. Высшие жирные непредель­ные кислоты: олеиновая, линолевая кислота. Сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина - жиры. Растите­льные масла и их типы. Строение природных глице­ридов и их свойства. Конфигурация природных триацилглицеринов, содержа­щих асимметрический атом углерода. Гидролиз жиров. Мыла. Гидрирование жиров. Липиды. Гликолипиды. Глицерофосфолипиды. Этаноламинфосфогли­цериды (кефалины). Холинфосфоглицериды (лецитины).

Дикарбоновые кислоты. Изомерия. Номенклатура. Методы синтеза. Физи­ческие и химические свойства. Ступени диссоциации и константы кислотности. Образование двух рядов функциональных производных. Отношение к нагре­ванию щавелевой, малоновой, янтарной, глутаровой и фталевой кислот. Цикли­ческие ангидриды. Фталимид, фталимид калия. Малоновый эфир. Реакции заме­щения с участием атомов водорода метиленовой группы. Синтез одно- и двух­основных кислот с помощью малонового эфира. Адипиновая кислота. Реакции поликонденсации и их использование в промышленности (искусственное во­локно).

ПРОИЗВОДНЫЕ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

Фосген. Синтез, свойства и применение. Эфиры хлоругольной и угольной кислот. Карбаминовая кислота: карбаматы, эфиры (уретаны). Мочевина. Мето­ды синтеза. Строение и реакции. Биурет. Ацилирование мочевины (уреиды).

ОКСИКИСЛОТЫ

Классификация. Двухатомные одноосновные кислоты. Изомерия. Номен­клатура. Гликолевая кислота. Молочные кислоты и их стереоизомерия. Методы синтеза a-, b- и g-оксикислот. Химические свойства. Дегидратация оксикислот. Лактиды и лактоны. Двухосновные трех­атомные оксикислоты. Яблочные кис­лоты. Стереоизомерия. Явление вальденовского обращения.

Двухосновные четырехатомные оксикислоты. Винные кислоты, их стерео­изомерия. Виноградная и мезовинная кислоты. Стереохимия со­единений с дву­мя асимметрическими атомами, одинаковыми и разны­ми. Рацематы. Диасте­реомеры. Мезоформы. Ароматические оксикислоты. Салициловая кислота. По­лучение и применение. Аспирин.

ОКСОКИСЛОТЫ (АЛЬДЕГИДО- И КЕТОКИСЛОТЫ)

Классификация. Номенклатура. Глиоксиловая и пировиноградная кислоты. Получение и свойства. Декарбоксилирование и декарбонили­рование. b-Ке­токислоты: ацетоуксусная кислота и ее эфир. Синтез аце­тоуксусного эфира. Сложноэфирная конденсация Кляйзена, ее меха­низм. Химические свойства аце­тоуксусного эфира. Реакции, характерные для кетонной и енольной форм аце­тоуксусного эфира. Явление таутомерии. Кето-енольная таутомерия ацетоук­сусного эфира. Причины относительной стабильности енольной формы. Кис­лотное и кетонное расщепление ацетоуксусного эфира. Синтез кетонов, моно- и дикарбоновых кислот.

Похожая информация.

Угольную кислоту формально можно рассмотреть как карбоновую кислоту, которая вместо углеводородого остатка содержит гидроксильную группу.

Cвойства производных угольной кислоты в основном подобны свойствам производных карбоновых кислот. Отличие от карбоновых кислот состоит в том, что производные угольной кислоты представляют собой результат замещения одной или двух гидроксильных групп.

Поэтому и те и другие являются бифункциональными соединениями. Это открывает допонительные возможности вариации их структуры, а также делает симметричные структуры потенциальным сырьем для получения поликонденсационных полимеров.

Рассмотрим некоторые наиболее важные производные угольной кислоты.

Фосген Хлоругольная кислота

Фосген является устойчивым соединением, хлоругольная кислота неустойчива, известны ее производные, например эфиры.

Фосген получают свободнорадикальным хлорированием оксида углерода (II)

Фосген и эфиры хлоругольной кислоты проявляют свойства хлорангидридов карбоновых кислот, однако в отличие от последних более реакционноспособны в реакциях нуклеофильного замещения. Они являются реагентами для получения эфиров угольной и хлоругольной кислот.


Если в качестве реагента используют фенолы, то результатом является образование диарилкарбонатов.

Фосген является бифункциональным соединением, поэтому его используют для получения пластмасс – поликарбонатов.

Эфиры угольной кислоты

Эти соединения проявляют свойства обычных эфиров карбоновых кислот, в том числе вступают в реакции сложноэфирной конденсации и поэтому используются в органическом синтезе для введения в структуру органических алкоксикарбонильной группы.

Амиды угольной кислоты

Типичным представителем амидов угольной кислоты является мочевина (карбамид)

В промышленности она может быть получена из аммиака и CO 2

Процесс проводят при 180-200 0 С, 18-20 МПа и 100%-ном избытке NH 3 . Замещенные мочевины могут быть получены взаимодействием фосгена с аминами

Эта реакция осуществляется ступенчато через промежуточное образование карбаминоилхлорида

Можно видеть, что синтез замещенных мочевин требует применение избытка амина. Если реакцию проводить в избытке фосгена, то количественно образуется карбаминоил хлорид (реакция (1)). Последний может быть использован для получения изоцианатов RN=C=O:

причем реакцию проводят в условиях диссоциации гидрохлорида амина, образующегося на стадии (1) и снова вовлекающегося в реакцию (1).

Суммируя реакции (1), (3), (4), имеем стехиометрию процесса синтеза изоцианата

Изоцианаты используют для получения уретанов (эфиров карбаминовой кислоты)

Cами карбаминовые кислоты RNHCOOH , представляющие собой амиды, нестабильны и легко распадаются на амины(аммиак) и CO 2

Практическое значение имеют диизоцианаты, образующие при сополимеризации с двухатомными спиртами полиуретаны.

Полиуреаны применяют для получения синтетических волокон, каучуков, клеев и лаков. Из них получают пенопласты, для чего в процессе полимеризации добавляют немного воды, которая гидролизует часть изоцианитных групп с выделением диоксида углерода.

CO 2 вспенивает полимер, придавая ему пористую структуру.

Другой способ получения уретанов (карбаматов) – амидирование эфиров хлоругольной кислоты:

Многие эфиры замещенных карбаминовых кислот являются ценными пестицидами, достаточно легко разлагающимися в природных условиях с образованием малотоксичных соединений. Саму мочевину широко используют в сельском хозяйстве как высококачественное удобрение и кормовую добавку. Другие направления использования мочевины – карбамидная депарафинизация и синтез мочевино – формальдегидных смол

Описание. Растворимость. Белый кристаллический порошок без запаха, солено-щелочного вкуса, растворим в воде, практически нерастворим в спирте. Водные растворы имеют слабо-щелочную реакцию. При взбалтывании и нагревании до 70 о С водных растворов NaHCO 3 образуется двойная соль Na 2 CO 3 · NaHCO 3 .

Получение

Натрия гидрокарбонат был открыт в 1801 году ученым В. Розе. Получают препарат насыщением очищенной кальцинированной соды диоксидом углерода:

Na 2 CO 3 · 10 H 2 O + CO 2 → 2NaHCO 3 + 9 H 2 O

кальцинированна диоксид питьевая

Подлинность

При качественном анализе проводят фармакопейные реакции на ион Na + и HCO 3 - - ион.

Общие реакции на CO 3 2- и HCO 3 - - ионы :

При действии сильной минеральной кислоты наблюдается бурное выделение CO 2:

NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

диоксид известковая белый

углерода вода

Отличительные реакции :

1) Карбонаты от гидрокарбонатов можно отличить по окраске индикатора – фенолфталеина. При растворении в воде карбоната натрия реакция среды слабощелочная и поэтому окраска индикатора - розовая: Na 2 CO 3 + H 2 O → NaHCO 3 + NaOH

При растворении гидрокарбоната натрия реакция среды кислая, а индикатор бесцветный или слабо-розового цвета: NaHCO 3 + H 2 O → H 2 CO 3 + NaOH

H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O

2) С насыщенным раствором сульфата магния карбонаты образуют белый осадок при комнатной температуре, а гидрокарбонаты – только при кипячении:

4 Na 2 CO 3 + 4 MgSO 4 + 4 H 2 O → 3 MgCO 3 · Mg(OH) 2 · 3 H 2 O↓ + 4 Na 2 SO 4 + CO 2

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Доброкачественность

NaHCO 3: 1) допускаются: Cl – , K + , Ca 2+ , Fe, As.

Специфическая примесь CO 3 2– , определяется прокаливанием при температуре 300 о С. Потеря в массе при этом должна быть не менее 36,6 %. Чем больше примеси карбонатов, тем меньше потеря в массе при прокаливании. Теоретическая потеря составляет 36,9 %. Разница между теоретической потерей в массе и указанной в ГФ определяет допустимый предел примеси карбонатов в препарате - 0,3 %.

2) недопускаются: соли NH 4 + и тяжелые металлы.

Количественное определение

Ацидиметрия , прямое титрование, навеску растворяют в свежепрокипяченной и охлажденной воде для удаления CO 2 , титруют 0,5 н HCl, индикатор метиловый оранжевый. Э = М.

Применение. Хранение.

Хранят в хорошо укупоренной таре. Вещество устойчиво в сухом воздухе, но во влажном медленно теряет CO 2 и образует Na 2 CO 3 .

Применяют как антацидное средство внутрь, а также наружно в виде полосканий, промываний, ингаляций 0,5 – 2 % растворы.

Особенность приготовления инъекционных растворов NaHCO 3

Инъекционные растворы NaHCO 3 стерилизуют при 100 о С 30 минут. При этом образуется CO 2 , поэтому склянки с инъекционным раствором NaHCO 3 заполняют на 2/3 объема при температуре не более 20 o C.

После стерилизации раствор охлаждают до полного растворения образовавшегося CO 2 .

Описание. Растворимость. Бесцветные прозрачные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, слабо горького вкуса. Возгоняется и выветривается. Мало растворим в воде, растворим в спирте, мало растворим в хлороформе, эфире, скипидаре.

Получение

Терпингидрат получают из пинена - продукта фракционной перегонки скипидара. Проводят гидратацию пинена при действии серной кислоты на холоду в течении 10 дней. Затем смесь нейтрализуют содой, отделяют терпингидрат, очищают его и перекристаллизовывают.

Подлинность

Общие реакции

Препаратыидентифицируют поспиртовому гидроксилу :

1) реакцией образования сложных эфиров с кислотами . Это свойство используется при получении валидола. При этерификации уксусным ангидридом ментола и терпингидрата получаются ацильные производные в виде белого осадка, можно определить его температуру плавления.

2) реакцией окисления. Ментол окисляется слабыми окислителями до кетона-менто-на. При действии сильных окислителей ментол разлагается до муравьиной, уксусной, масляной и щавелевой кислот.

Специфические реакции

Терпингидрат при взаимодействии со спиртовым раствором хлорида окисного железа в процессе выпаривания образует карминно-красное, фиолетовое и зеленое окрашивание в разных местах выпарительной чашки. При добавлении бензола к продуктам окисления образуется синее окрашивание.

Терпингидратоткрывают так же реакцией дегидратации в присутствии концентрированной серной кислоты по образованию мути и ароматного запаха:

Доброкачественность

Терпингидрат. 1) Допускают:

сульфатную золу и тяжелые металлы.

При обычных условиях фосген представляет собой газ, сгущающийся в жидкость с темп. кип. и плотностыа

Фосген очень ядовит. Он сильно действует на органы дыхания и слизистые оболочки. В первую мировую войну применялся, в качестве Обладает резким удушливым запахом.

При действии воды (или лучше водной щелочи) разлагается с образованием соляной кислоты и двуокиси углерода:

Получается фосген из хлора и окиси углерода в присутствии катализатора, специально обработанного для увеличения его пористости:

Фосген служит исходным веществом для синтеза разнообразных органических соединений.

Сероуглерод Из производных угольной кислоты, содержащих серу, широкое применение находит сероуглерод. Он представляет собой бесцветную подвижную жидкость с темп. кип. обладающую эфирным запахом (технический сероуглерод, имеет неприятный запах, напоминающий запах редьки). Сероуглерод ядовит и чрезвычайно огнеопасен, так как его пары воспламеняются при низкой температуре.

Сероуглерод применяется в качестве исходного продукта для синтеза четыреххлористого углерода (стр. 74), в производстве вискозного волокна (стр. 345), а также в качестве растворителя жиров и др.

Получается сероуглерод путем пропускания паров серы над. раскаленным углем:

В настоящее время наиболее экономически выгодным способом получения сероуглерода является взаимодействие метана с парами серы над силикагелем:

Карбамид (мочевина) представляет собой полный амид, угольной кислоты:

Это одно из первых органических веществ, полученных синтетическим путем из неорганических веществ (Вёлер, 1828 г.).

Карбамид - кристаллическое вещество с темп. пл. 133 °С, легко растворимое в воде и спирте. С одним эквивалентом кислот образует соли, например:

При нагревании растворов карбамида в присутствии кислот ил» щелочей он легко гидролизуется с образованием двуокиси углерода и аммиака:

При действии азотистой кислоты на карбамид образуются двуокись углерода, азот и вода:

При нагревании карбамида со спиртами получаются уретаны - сложные эфиры карбаминовой кислоты

Уретаны представляют собой кристаллические вещества, растворимые в воде.

При взаимодействии карбамида с формальдегидом в нейтральной или слабощелочной среде при температуре около 30 °С образуются монометилолкарбамид и диметилолкарбамид:

Эти производные при нагревании в кислой среде образуют карбамидные полимеры - основу распространенных пластических масс - аминопластов (стр. 331) и клеев для склеивания древесины.

Карбамид (мочевина) играет большую роль при обмене веществ в животных организмах; является конечным продуктом азотистого обмена, при котором азотистые вещества (например, белки), претерпев в организме ряд сложных превращений, выделяются с мочой в виде мочевины (откуда и произошло ее название).

Карбамид является концентрированным азотным удобрением (содержит 46% азота) и быстро усваивается растениями. Кроме того, карбамид успешно используется для подкормки скота.

В настоящее время карбамид находит применение для выделения парафиновых углеводородов нормального строения из нефтяных продуктов. Дело в том, что кристаллы карбамида образуют «кристаллические поры», настолько узкие, что в них проникают углеводороды нормального строения, но не могут проникнуть углеводороды с разветвленной цепью. Поэтому кристаллы карбамида адсорбируют из смеси лишь углеводороды нормального строения, которые после растворения карбамида отделяются от водного слоя.

В промышленности карбамид получают из аммиака и двуокиси углерода при 185 °С и давлении

Тиокарбамид Кристаллическое вещество; темп, пл. 172°С. Легко, растворим в воде, трудно растворим в спирте. Тиокарбамид может быть получен действием сероводорода, на цианамид

или нагреванием роданистого аммония. Применяется для получения карбамидных полимеров.

Диоксид углерода (углекислый газ) - участник многих реакций карбоксилирования и декарбоксилирования in vivo и in vitro.

Карбоксилирование возможно тогда, когда в реакцию с диоксидом углерода вступают соединения с частичным отрицательным зарядом на атоме углерода. В организме взаимодействие диоксида углерода с ацетилкоферментом А приводит к образованию малонилкофермента А.

Подобно самой угольной кислоте, в свободном виде неизвестны и некоторые ее производные: монохлорангидрид СlСООН и моноамид –карбаминовая кислота H 2 NCOOH. Однако их сложные эфиры - вполне стабильные соединения.

Для синтеза производных угольной кислоты можно использовать фосген (дихлорангидрид) СОСl 2 , легко образующийся при взаимодействии монооксида углерода с хлором на свету. Фосген - чрезвычайно ядовитый газ (т. кип. 8 о С), в Первую мировую войну его применяли в качестве боевого отравляющего вещества.

Этиловый эфир хлоромуравьиной кислоты при реакции с аммиаком образует этиловый эфир карбаминовой кислоты H 2 NCOOC 2 H 5 . Эфиры карбаминовой кислоты (карбаматы) имеют общее название - уретаны.

Уретаны нашли применение в медицине как лекарственные средства, в частности мепротан и этацизин.

Мочевина (карбамид) (NH 2) 2 C=О - важнейший азотсодержащий конечный продукт обмена веществ у человека (с мочой выделяется мочевины около 20-30 г/сут).

Кислоты и щелочи при нагревании вызывают гидролиз мочевины; в организме она гидролизуется под действием ферментов.

При медленном нагревании до температуры 150-160 о С мочевина разлагается с выделением аммиака и образованием биурета.

При взаимодействии биурета в щелочных растворах с ионами меди(II) наблюдается характерное фиолетовое окрашивание, обусловленное образованием хелатного комплекса (биуретовая реакция). Остаток биурета в хелатном комплексе имеет имидную структуру.

Производными карбоновых кислот, содержащими остаток мочевины в качестве заместителя, являются уреиды. Они применяются в медицине, в частности уреид α-бромоизовалериановой кислоты – бромизовал
(бромурал) - используется как мягкое снотворное средство. Его эффект обусловлен сочетанием известных своим угнетающим действием на ЦНС брома и остатка изовалериановой кислоты.

Гуанидин (иминомочевина) - азотистое производное мочевины - является сильным основанием, поскольку сопряженная кислота - ион гуанидиния - мезомерно стабилизирован.

Остаток гуанидина входит в состав α-аминокислоты - аргинина и нуклеинового основания - гуанина.

3.2 Гетерофункциональные соединения в процессах жизенедеятельности

Общая характеристика

Большинство веществ, участвующих в метаболизме, являются гетерофункциональными соединениями.

Гетерофункциональными называют соединения, в молекулах которых имеются различные функциональные группы.

Характерные для биологически важных соединений сочетания функциональных групп представлены в таблица 3.2.

Таблица 3.1. Наиболее распространенные сочетания функциональных групп в биологически важных алифатических соединениях

Среди гетерофункциональных соединений в природных объектах наиболее распространены аминоспирты, аминокислоты, гидроксикарбонильные соединения, а также гидрокси- и оксокислоты (табл. 9.2).

Таблица 9.2. Некоторые гидрокси- и оксокислоты и их производные

* Для ди- и трикарбоновых кислот - при участии всех карбоксильных групп. Для неполных солей и функциональных производных добавляется префикс гидр(о)-, например «гидроксалат» для аниона НООС-СОО - .

Имеющие особую биологическую важность α-аминокислоты описаны в главе 12. Полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны (углеводы) рассматриваются в главе 13.

В ароматическом ряду основу важных природных биологически активных соединений и синтетических лекарственных средств (см. 9.3) составляют и-аминофенол, и-аминобензойная, салициловая и сульфаниловая кислоты.

Систематические названия гетерофункциональных соединений строятся по общим правилам заместительной номенклатуры (см. 1.2.1). Однако для ряда широко распространенных кислот предпочтительны тривиальные названия (см. табл. 9.2). Их латинские названия служат основой названия анионов и производных кислот, которые часто не совпадают с русскими тривиальными названиями.

Реакционная способность