Проверка знаний по всему курсу. Часть 2 (pdf)
.pdf
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. σ - и π -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, π -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.
4
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 (β -каротин, витамин А). Терпены с открытой цепью, моно- и бициклические. Понятие о стероидах.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Дайте определение следующим понятиям:
σ -комплекс –
π-комплекс –
π-связь –
С–Н-кислотность –
5
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. |
||||||||||
а) |
|
б) |
|
|
CH3 |
||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
CH2 |
|
CH |
|
CH2 |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|||||||
________________________________ ________________________________
6 |
|
в) |
г) |
CH2
CH3 CH2 C CH2 CH3
________________________________ ________________________________
д) |
е) |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
CH3 |
|
C |
|
C |
|
|
C |
|
|
|
CH |
|
|
CH3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
|
CH3 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
________________________________ |
________________________________ |
||||||||||||||||||
ж) |
з) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
CH3CH2CH |
|
|
CH |
|
|
CH |
|
|
CH2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
________________________________ |
|
________________________________ |
|||||||||||||
и) |
к) |
CH2 |
|
|
CH |
|
C |
|
CH |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
________________________________ |
|
________________________________ |
|||||||||||||
л) |
м) |
(CH3)3CC |
|
CCH2CH(CH3)2 |
|||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
________________________________ |
|
________________________________ |
|||||||||||||
2. Назовите нижеприведенные углеводороды по рациональной номенклатуре. |
|||||||||||||||
а) |
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
CH3CH 
CHCH3
________________________________ |
|
________________________________ |
||
в) |
г) |
CH3CH2CH2C |
|
CH |
|
||||
|
||||
|
||||
________________________________ ________________________________
|
|
|
|
7 |
3. |
Назовите алкены и обозначьте их конфигурации по E-, Z-системе: |
|||
а) |
|
б) |
|
|
|
|
|
C2H5 |
CH2CH3 |
|
|
|
C |
C |
|
|
|
H |
CH(CH3)2 |
________________________________ |
|
________________________________ |
||
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-1 |
|
8
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 π -связей в этих молекулах. В каком случае происходит взаимодействие π -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.
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
_____________________________________
9
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) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Осуществите следующие переходы: а) пропилен → метилизопропилацетилен
10
б) 3-метилбутен-1 → 3-метилбутин-1
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
Br2 [1 моль, 20°С] |
CH3CH CH2 |
O3 |
(H2O, 20°C)
HBr [1 моль, 20°С]
HBr [ROOR, t]
H2 (изб.) Pt
Zn (H+)
гексадиен-2,4
полимеризация