Вопросы к экзамену по биоорганической химии 2013 г. Теоретические вопросы

Вопросы к экзамену по биоорганической химии 2013 г.
Теоретические вопросы
1. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова. Углерод. Понятие изомерии.
Структурная изомерия. Приведите примеры.
2. Основные
функциональные
группы.
Классификация
органических
соединений.
Гетерофункциональные соединения, примеры.
3. Химическая связь в органических соединениях. Ковалентная связь, механизмы
образования и свойства ковалентной связи.
4. Понятие гибридизации. Основные положения теории гибридизации. Строение молекул
этана, этилена, ацетилена, бензола.
5. Электронные
эффекты:
индуктивный
и
мезомерный.
Электронодонорные
и
электронакцепторные группы. Примеры.
6. π,π-Сопряжение,
условия
π,π-сопряжения.
Примеры
π,π-сопряженных
систем.
Электронное строение 1,3-бутадиена. Энергия сопряжения.
7. р,π-Сопряжение. Сопряжение в винилдиметиламине и дивиниловом эфире.
8. Метод резонансных структур. Методика построения резонансных структур. Энергия
резонанса. Оценка относительного вклада в резонанс предельных структур.
9. Ароматичность – особый вид сопряжения. Критерии ароматичности. Правило Хюккеля.
Ароматические соединения на примере бензола и циклопентадиенил-аниона.
10. Ароматические
соединения:
бензол,
пиридин,
пиррол.
Условия
возникновения
ароматичности.
11. Пространственная изомерия в органических соединениях. Конформационные и
конфигурационные стереоизомеры.
12. Пространственная изомерия в органических соединениях. Стереоизомеры. Хиральность
органических молекул, причины возникновения хиральности. Приведите примеры
хиральных молекул, обладающих биологической активностью.
13. R,S-номенклатура органических соединений. Принцип старшинства заместителей.
14. D,L-система обозначения конфигурации органических соединений.
15. Стереоспецифичность в биологических системах: стереоспецифичность лекарственных
веществ, биологически активных веществ, ферментативных реакций, взаимодействия
«рецептор-лиганд».
16. Энантиомеры. Физические и химические свойства энантиомеров. Оптическая активность
и удельное вращение. Рацемические смеси. Истинные рацематы.
17. Стереизомерия природных аминокислот на примере аланина (2-аминопропановой
кислоты). Методы разделения энантиомеров.
18. Диастереомеры. Физические и химические свойства диастереомеров.
19. Понятие мезо-формы (на примере винной (2,3-дигидроксибутандиовой) кислоты).
20. Цис-, транс- и E,Z-номенклатура органических молекул. Приведите примеры.
21. Конформационный анализ. Конформации ациклических молекул. Двугранные углы и
ньюменовские проекции.
22. Теории кислот и оснований в органической химии.
23. Кислотность и основность по Бренстеду. Величины рКА и рКВ. Факторы, определяющие
кислотность и основность органических соединений.
24. Теория кислот и оснований Льюиса. Приведите примеры.
25. СН-кислоты. Карбоанионы. Таутомерия.
26. Таутомерия, условия, кето-енольная таутомерия. Таутомерия азотистых оснований,
напишите таутомеры урацила (2,4-дигидроксипиримидина).
27. Электрофильные и нуклеофильные агенты. Приведите примеры. Карбокатионы и
карбоанионы.
28. Механизмы реакций моно- и бимолекулярного нуклеофильного замещения. Влияние на
скорость реакции строения субстрата и природы уходящей группы.
29. Механизмы реакций моно- и бимолекулярного нуклеофильного замещения. Влияние на
скорость реакции нуклеофильного агента. Нуклеофильность и основность.
30. Реакции мономолекулярного нуклеофильного замещения. Механизм, энергетический
профиль реакции. Эффект общего иона.
31. Реакции бимолекулярного нуклеофильного замещения. Механизм, энергетический
профиль реакции.
32. Стереохимия
реакций
моно-
и
бимолекулярного
нуклеофильного
замещения.
Вальденовское обращение.
33. Зависимость скорости реакций нуклеофильного замещения от полярности растворителя.
34. Механизм реакций моно- и бимолекулярного β-элиминирования. Конкуренция с
реакциями моно- и бимолекулярного нуклеофильного замещения.
35. Региоспецифичность реакций β-элиминирования. Правила Зайцева и Гофмана.
36. Механизм реакций моно- и бимолекулярного β-элиминирования. Влияние на скорость
реакции строения субстрата и природы уходящей группы.
37. Стереохимия реакций β-элиминирования.
38. Механизмы реакции электрофильного присоединения к кратным углерод-углеродным
связям. Образование π-комплексов.
39. Региоспецифичность реакций электрофильного присоединения к кратной связи С=С.
Правило Марковникова.
40. Стереоселективность реакций электрофильного присоединения к кратной связи С=С.
41. Механизмы реакции электрофильного присоединения к кратным углерод-углеродным
связям. Влияние на скорость электрофильного присоединения строения субстрата.
42. Электрофильное присоединение к сопряженным диенам. Соотношение продуктов 1,2- и
1,4-присоединения брома к бутадиену-1,3. Кинетический и термодинамический
контроль реакции.
43. Механизмы реакций электрофильного замещения в ароматических соединениях. - и σКомплексы.
44. Реакции электрофильного замещения в ароматических соединениях. Влияние на
скорость электрофильного присоединения строения субстрата: активирующие и
дезактивирующие заместители.
45. Реакции электрофильного замещения в ароматических соединениях. Влияние строения
субстрата: орто-, пара- и мета-ориентанты.
46. Нуклеофильное присоединение к кратной связи углерод-гетероатом. Влияние строения
субстрата на скорость реакции.
47. Взаимодействие альдегидов и кетонов с кислородсодержащими нуклеофилами.
Гидратация. Получение ацеталей.
48. Взаимодействие альдегидов и кетонов с азотсодержащими нуклеофилами. Зависимость
скорости реакции от рН среды.
49. Взаимодействие альдегидов и кетонов с азотсодержащими нуклеофилами. Почему
зависимость скорости реакции от рН среды имеет колоколообразную форму?
50. Магнийорганические соединения, их свойства и получение. Взаимодействие альдегидов
и кетонов с магнийорганическими соединениями.
51. Реакции гидролиза сложных эфиров. Кислотный и основный катализ гидролиза.
52. Образование сложных эфиров: реакция этерификации. Реакция переэтерификации.
53. Альдольная конденсация.
54. Сложноэфирная конденсация.
55. α-Аминокислоты. Классификация аминокислот. Протеиногенные и непротеиногенные
аминокислоты. Стереохимия аминокислот.
56. α-Аминокислоты. Цвиттер-ионы. Кислотно-основное равновесие для нейтральных
аминокислот.
57. α-Аминокислоты. Методы идентификации и разделения аминокислот.
58. Современные методы выделения, очистки, исследования структуры и свойств белков.
Принципы методов определения концентрации белка.
Задачи
1. Напишите структурные формулы органических соединений.
2. Назовите органические соединения по номенклатуре IUPAC.
3. Напишите фишеровские проекции всех стероизомеров органического соединения.
4. Определите R-S-конфигурацию органического соединения.
5. Возможна ли цис-, транс-изомерия для органических соединений? В случае, когда
геометрическая изомерия возможна, определите E,Z-конфигурацию изомеров.
6. Расположите соединения в порядке увеличения кислотности (или основности).
Обоснуйте свой ответ.
7. Напишите таутомеры азотистого основания.
8. Какой из приведенных субстратов активнее в реакциях электрофильного замещения?
9. Напишите продукты нитрования ароматического соединения.
10. Расположите приведенные ниже соединения в порядке увеличения реакционной
способности в реакциях нуклеофильного присоединения.
11. Напишите продукты реакции нуклеофильного замещения.
12. Пространственная направленность реакции электрофильного присоединения к кратной
связи С=С.
13. Пространственная направленность реакции β-элиминирования.
14. Задачи на механизмы реакций нуклеофильного присоединения к кратной связи С=О
(реакция
гидратации,
альдольная
сложноэфирная конденсация)
конденсация,
гидролиз
сложных
эфиров,