WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ЧАСТЬ II Для студентов биологического факультета Барнаул • 2000 Составители: И.Б. Катраков, канд. хим. наук В.И. Маркин, канд. хим. наук О.А. Панченко П.И. Сиянко, канд. хим. наук, доцент Представленное пособие является рабочей тетрадью, для самостоятельной работы студентов при изучении органической химии по модульно рейтинговой технологии обучения. Предназначено для студентов очного и вечернего отделений по специальности 01.09 "Биология".

Во вторую части пособия вошли три темы: «Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза алкенов, алкадиенов и алкинов», «Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза аренов», «Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза галогенпроизводных и гидроксилсодержащих углеводородов».

Пособие может быть полезно студентам нехимических специальностей вузов, школьникам специализированных классов, а также всем интересующимся органической химией.

Подписано в печать 12.09.2000. Формат 60*80/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. п.л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ Типография Алтайского государственного университета:

656099, Барнаул, ул. Димитрова, 66 3 Студент(ка) Группа Фамилия, имя, отчество Указания к выполнению задания: Предлагаемое Вашему вниманию задание предназначено для самостоятельной работы в свободное от аудиторных занятий время. Задания предполагают индивидуальное и самостоятельное выполнение! Только в этом случае Вас ждет успех при изучении органической химии.

Задание состоит из нескольких разделов. Только первый раздел "Программа" носит информативный характер и определяет тот минимум знаний, которым Вы должны владеть после выполнения данной модульной программы. Все ответы на упражнения в остальных разделах следует вносить в данное задание на свободном, специально предназначенном для этого месте. После ответа на все вопросы данное задание сдается преподавателю, ведущему лабораторные занятия.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛКЕНОВ, АЛКАДИЕНОВ И АЛКИНОВ ПРОГРАММА Алкены. Гомологический ряд этилена. Изомерия. Номенклатура. Общая характеристика двойной связи. Природа двойной связи, sр2-гибридизация. Геометрическая изомерия (цис-, транс- и E-, Z-номенклатура). Длина и энергия образования двойной связи. Физические свойства. Методы синтеза.

Химические свойства. Реакции электрофильного присоединения галогенов, галогеноводородов, воды и серной кислоты. Двухступенчатый механизм этих реакций.

- и -комплексы. Стерео- и региоселективность. Правило Марковникова и его обоснование, индуктивный и мезомерный эффекты, постулат Хеммонда. Реакции окисления алканов, их значение для установления строения. Присоединение водорода (гидрирование). Гидратация. Промышленный метод синтеза этанола и пропанола-2.

Окси- и алкоксимеркурирование, механизм, стереохимия. Процессы, сопутствующие реакциям электрофильного присоединения: сопряженное присоединение, гидридные и алкильные миграции, -участие, перегруппировка Вагнера-Меервейна.

Влияние природы субстрата, электрофила и растворителя на протекание реакций.

Окисление алкенов до оксиранов (по Прилежаеву) и до диолов по Вагнеру (КМnО4) и Криге (OsO4). Стереохимия гидроксилирования алкенов. Озонолиз алкенов, окислительное и восстановительное расщепление озонидов. Исчерпывающее окисление алкенов с помощью КМnО4 или Na2Cr2O7 в условиях межфазного катализа.

Радикальные реакции: присоединение бромистого водорода по Харашу (механизм).

Регио- и стереоселективное присоединение гидридов бора. Региоспецифические гидроборирующие агенты. Превращение борорганических соединений в алканы, спирты, алкилгалогениды.

Полимеризация олефинов, ее механизмы: цепной свободнорадикальный и цепные ионные. Полимеры. Сополимеры Алкадиены. Непредельные углеводороды с двумя двойными связями (диолефины, диены). Углеводороды с двумя двойными связями как бифункциональные соединения. Типы диенов. Изомерия. Номенклатура. Сравнение устойчивых диенов разных типов. Сопряженные диены. Физические свойства. Методы синтеза 1,3-диенов: дегидрирование алканов, синтез Фаворского-Реппе.

Бутадиен-1,3, особенности пространственного строения (длина связей, энергия образования, энергия стабилизации). Молекулярные орбитали 1,3-диенов и сопряженных полиенов. Галогенирование и гидрогалогенирование 1,3-диенов. Аллильное участие, устойчивость аллил-катиона. Особенности реакций присоединения (1,2- и 1,4-присоединение). Реакция Дильса-Альдера с алкенами и алкинами. Олигомеризация и полимеризация диенов. Изопреновый каучук. Естественный каучук как представитель изопреноидных соединений.

Алкины. Непредельные углеводороды ряда ацетилена (алкины). Изомерия. Номенклатура. Общая характеристика тройной связи. Природа тройной связи, spгибридизация. Длина и энергия образования тройной связи. Физические свойства.

Методы синтеза алкинов. С-Н-Кислотность ацетилена, понятие о карбанионах. Ацетилениды натрия, меди, серебра, магнийорганические производные алкинов; их получение и использование в органическом синтезе. Конденсация алкинов-1 с кетонами и альдегидами (Фаворский, Реппе). Электрофильное присоединение к алкинам. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация (Кучеров). Нуклеофильное присоединение спиртов, синтез виниловых эфиров.

Понятие о терпенах. Каротиноиды (-каротин, витамин А). Терпены с открытой цепью, моно- и бициклические. Понятие о стероидах.



ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ Дайте определение следующим понятиям:

-комплекс – -комплекс – -связь – С–Н-кислотность – Аллильное положение – Кинетически контролируемый продукт реакции – Мономер – Полимеризация – Правило Зайцева – Правило Марковникова – Термодинамически контролируемый продукт реакции – Электрофильное присоединение – Энергия сопряжения – НОМЕНКЛАТУРА, ИЗОМЕРИЯ, ГОМОЛОГИЯ 1. Дайте названия нижеприведенным соединениям по номенклатуре ИЮПАК.

CHа) б) CH3 C CH2 CH CHCH в) г) CHCH3 CH2 C CH2 CH CHд) е) CH3 C C C CH CHCH2 CHCH ж) з) CH3CH2CH CH CH CH и) к) CH2 CH C CH л) м) (CH3)3CC CCH2CH(CH3) 2. Назовите нижеприведенные углеводороды по рациональной номенклатуре.

а) б) CH3CH CHCH в) г) CH3CH2CH2C CH 3. Назовите алкены и обозначьте их конфигурации по E-, Z-системе:

а) б) C2H5 CH2CHC C H CH(CH3) 4. Изобразите структурные формулы следующих соединений:

а)3-метилциклобутен б) 1-метилциклопентен в) 2,3-диметилпентен-2 г) (Z)-3-гексен д) (Z)-1-циклопропил-1-пентен е) (E)-3-метил-2-гексен-5-ин ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Расположите в порядке уменьшения кислотных свойств указанные ниже соединения:

а) метилацетилен б) пропан в) бутен-2. В каждой паре приведенных соединений знаками меньше/больше (< >) укажите термодинамически более устойчивое:

а) 1-бутен 2-бутен б) 2,3-диметил-2-бутен 2-метил-2-пентен в) цис-2-бутен транс-2-бутен 3. Изобразите модели молекул 1,2-пентадиена, 1,3-пентадиена, 1,4-пентадиена и пентина-2. Сравните расположение -связей в этих молекулах. В каком случае происходит взаимодействие -орбиталей. Сравните длины С–С связей.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ 1. Из каких спиртов и алкилгалогенидов можно получить 2-метил-2-гексен Назовите их. В скобках укажите условия реакции.

_ _ _ _ _ 2. Приведите все последовательные реакции, лежащие в основе промышленного метода получения ацетилена из известняка и угля. Как еще получают ацетилен в промышленности 3. Получите 1,3-бутадиен: а) дегидратацией двухатомного спирта; б) дегидрохлорированием дихлорпроизводного; в) по методу Лебедева; г) дегидрированием.

Отметьте промышленный способ(бы) получения. Укажите условия.

а) в) г) б) 4. Осуществите следующие переходы:

а) пропилен метилизопропилацетилен б) 3-метилбутен-1 3-метилбутин-в) 1-бутен 2-бутин ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ РЕАКЦИЙ 1. Напишите конечные продукты и названия органических соединений, которые получаются в результате следующих химических превращений (если они возможны!).

Все продукты назовите.

а) KMnO4 (H2O, 20°C) Br2 [1 моль, 20°С] HBr [1 моль, 20°С] HBr [ROOR, t] CH3CH CHO3 H2 (изб.) Pt Zn (H+) гексадиен-2,полимеризация б) Br2 (CCl4) Cl(CCl4) H2O (H+) H2O + Cl2 (H+) HBr H2(Pt) (E)-бутен-[Ag(NH3)2]OH KMnO4 (H2O, 20°C) OZn (H+) H2O KMnO4 (H2SO4, t°C) полимеризация в) Br2 BrHCl HCl H2O (HgSO4, H2SO4) NaNHH2(Pt) H2(Pt) [Ag(NH3)2]OH [Cu(NH3)2]OH OH2O HBr (1 моль) [ROOR] 2. В каком направлении преимущественно протекают реакции электрофильного присоединения:

а) (CH3)2C CH2 HCl б) HBr CH2 CH OCHв) HBr, -80°C CH2 CH CH CH CHHBr, 40°C 3. Приведите механизм реакции электрофильного присоединения бромоводорода к пропену. Укажите лимитирующую стадию.

4. Расположите нижеприведенные алкены и реагенты в порядке увеличения их реакционной способности в реакциях электрофильного присоединения.

А) а) б) в) _ Б) а) HCl б) HBr в) HI _ В) а) Cl2 б) Br2 в) I_ 5. Напишите схемы реакции Кучерова. Укажите все возможные конечные продукты.

HC CH H2O (H+, Hg2+) CH3 C CH C2H5 C C CH6. Приведите механизм электрофильного присоединения бромоводорода к бутадиену-1,3 по направлениям 1,2 и 1,4. Укажите условия проведения реакции.

КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ 1. Установите строение мономера, если известно, что его димер в результате озонолиза образует смесь ацетона и триметилуксусного альдегида (CH3)3CCHO.

2. Предложите способ превращения циклогексана в цис-циклогександиол-1,2.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРОГРАММА Одноядерные ароматические углеводороды. Бензол. Ароматический характер бензол. Строение бензола (формула Кекуле, квантово-механические представления).

Условия ароматического состояния. Концепция ароматичности. Правило Хюккеля.

Номенклатура. Физические свойства. Методы синтеза аренов.

Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Общие представления о механизме реакции. Представление о -, -комплексах, структура переходного состояния. Аренониевые ионы в реакциях электрофильного замещения. Влияние заместителя на скорость и направление электрофильного замещения. Факторы парциальных скоростей. Согласованная и несогласованная ориентация.

Нитрование. Нитрующие агенты. Механизм реакции нитрования. Нитрование бензола и замещенных бензолов.

Галогенирование. Галогенирующие агенты. Механизм реакции и использование ее в органическом синтезе.

Сульфирование. Сульфирующие агенты. Механизм реакции.

Алкилирование аренов по Фридедю-Крафтсу. Алкилирующие агенты. Механизм реакции. Полиалкилирование. Побочные процессы - изомеризация алкилирующего агента и конечных продуктов.

Ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу. Ацилирующие агенты. Механизм реакции.

Жирноароматические углеводороды. Реакции в ядре и боковых цепях. Окисление боковых цепей. Активный характер водородных атомов при -углеродных атомах боковых цепей.

Многоядерные ароматические углероды. Нафталин, антрацен, фенатрен. Общее представление о строении. Реакционная способность нафталина. Реакции присоединения и замещения. Гидрирование, окисление, галоидирование, нитрование, сульфирование.





Канцерогенный характер многоядерных ароматических углеводородов.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ Дайте определения следующим понятиям и терминам:

Активирующие заместители – Алкилирование (ацилирование) по Фриделю-Крафтсу – Арены – Ароматичность – Дезактивирующие заместители – Правило Хюккеля – Согласованная и несогласованная ориентация заместителей – НОМЕНКЛАТУРА, ИЗОМЕРИЯ 1. Дайте названия нижеприведенным соединениям по номенклатуре ИЮПАК.

CHа) б) CHCHCHCH_ _ в) г) C2HBr _ _ 2. Изобразите структурные формулы следующих соединений:

а) 2,4,6-тринитротолуол б)2-метилантрацен в)4-бутил-2-хлортолуол г) п-метиланилин д) анизол е) о-этилнитробензол 3. Изобразите все углеводороды ряда бензола, имеющие состав С9Н12 и назовите их.

ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. Отметьте, те соединений, которые являются ароматическими.

а) б) в) CH2 CH+ + _ г) д) е) N 2. Перечислите условия ароматичности соединения.

3. Изобразите распределение электронной плотности для следующих соединений. Назовите их.

а) б) в) CH(C Br CN H3)_ _ _ г) д) е) + O C R O-NH_ _ _ ж) з) и) OH COOH CHNHCl NO_ _ _ 4. Из задания 3 выберите соединения, имеющие дезактивирующие ориентанты.

5. Из задания 3 выберите соединения, имеющие согласованную ориентацию.

6. Расположите в порядке увеличения дипольного момента следующие соединения:

а) б) в) Cl Cl Cl Cl Cl Cl _ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ 1. Какие углеводороды ряда бензола могут образоваться при реакции каталитической дегидрогенизации углеводородов:

а) kat б) C7H16 kat в) kat 2. Какой ароматический углеводород может образоваться при полимеризации метилацетилена kat CH3 C CH 3. Напишите и назовите продукты нижеприведенных реакций алкилирования.

Укажите условия их протекания.

CH2 CH CHCHCH2 C CH4. С помощью каких реагентов можно осуществить нижеприведенные схемы реакций Фриделя–Крафтса Укажите условия протекания реакций.

Cl ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ РЕАКЦИЙ 1. Напишите уравнения реакций бромирования толуола (с образованием монобромзамещенных). Назовите образующиеся соединения.

t CH+ BrFe (или Al) 2. Напишите продукты реакций окисления.

CHCH(CH3) KMnO4, t CH(CH3)CHC(CH3)3. Напишите для бензола уравнения реакций (с образованием однозамещенных производных). Укажите условия каждой реакции. Назовите образующиеся соединения.

O CH3C H2SOCl Cl2 HNO4. Напишите, как будут преимущественно протекать реакции бромирования.

OH Br CHNO+ Br2 (FeBr3) NHCl OCHCOOH 5. В каком из трех изомеров ксилола метильные группы проявляют согласованное влияние на реакцию замещения Напишите для этого изомера реакции нитрования. Назовите образующиеся продукты.

6. Знаками больше/меньше (<>) укажите какое из нижеприведенных соединений будет легче вступать в реакцию нитрования (HNO3, H2SO4).

а) O б) OH NOC CHCHв) г) CHCHCH7. Напишите продукты реакций нафталина (с образованием однозамещенных производных). Укажите условия каждой реакции. Назовите образующиеся соединения.

CrO3 H2SOH2 Br8. Предложите способ получения из бензола м-нитробензойной кислоты.

1. Приведите механизм реакции алкилирования толуола хлористым этилом по Фриделю–Крафтсу. Укажите лимитирующую стадию.

КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ 1. Используя метан, в качестве единственного источника органических соединений получите м-нитробромбензол.

2. Ароматический углеводород состава С9Н8 обесцвечивает раствор брома, присоединяя две молекулы брома, а при окислении образует бензойную кислоту; с аммиачным раствором оксида серебра (I) дает характерный осадок. Напишите формулу и название углеводорода, а также схемы реакций.

3. Некоторые изомерные углеводороды состава С10Н10 ведут себя при реакциях так же, как описано в задании 2. Напишите формулу одного из углеводородов, отвечающих этому условию, а также схемы соответствующих реакций.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫХ И ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРОГРАММА Галогенопроизводные. Классификация галогенпроизводных.

Галогеналканы. Изомерия. Номенклатура. Физические свойства. Основные методы синтеза галогеналканов из алканов, алкенов, спиртов.

Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода. Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода как метод создания связи углерод-галоген, углерод-азот, углерод-кислород, углерод-углерод, углерод-сера, углеродфосфор (получение алкилгалогенидов, спиртов, тиолов, дисульфидов, простых эфиров, нитросоединений, аминов, нитрилов и др.).

Классификация механизмов реакций нуклеофильного замещения. Понятие о нуклеофильности. Основные характеристики SN1– и SN2–процессов. Энергетический профиль реакций.

Реакции SN2–типа. Кинетика, стереохимия, вальденовское обращение. Влияние природы радикала и уходящей группы субстрата, природы нуклеофильного агента и растворителя на скорость SN2–реакций. Факторы, определяющие реакционную способность нуклеофильного реагента.

Реакции SN1-типа. Кинетика, стереохимия. Зависимость SN1–процесса от природы радикала, уходящей группы и растворителя. Карбокатионы, факторы, определяющие их устойчивость. Перегруппировки карбокатионов. Методы генерирования стабильных карбокатионов. Электрофильный катализ в SN1–реакциях.

Реакции отщепления галогеноводорода (правило Зайцева). Конкуренция реакций замещения и отщепления в зависимости от природы реагента и условий реакции.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.