Задания для самостоятельной работы

1. Напишите уравнения реакций к схеме, укажите условия их протекания.

Предложите схему синтеза пропаналя из неорганических реагентов.

2. В немаркированных пробирках находятся 1) ацетон 2) этанол 3) фенол 4)этиленгликоль 5) уксусный альдегид. Посредством каких реакций можно определить содержимое каждой пробирки? Напишите уравнения реакций.

3. Для гидрирования некоторого количества смеси изомерных карбонильных соединений состава C₄H₈O требуется 17,92 л водорода (н.у.), в то время как при взаимодействии такого же количества смеси с гидроксидом меди (II) образуется 42,9 г красного осадка. Определите процентное содержание карбонильных соединений в смеси, напишите уравнения реакций.

4. Напишите уравнения реакций к схеме превращений. Раскройте механизм реакции, отмеченной символом*.

Контрольная работа “Карбонильные соединения” 21.02.09 вариант 2

1. Предложите схему синтеза бутаналя из неорганических реагентов.

2. В немаркированных пробирках находятся 1) бутанон-2 2) бутаналь 3) этиленгликоль 4) пропанол-2 5) фенол. Посредством каких реакций можно определить содержимое каждой пробирки? Напишите уравнения реакций.

3. При взаимодействии некоторого количества смеси бензальдегида и метилфенилкетона с аммиачным раствором оксида серебра получается осадок массой 3,24 г. То же количество смеси может вступить в реакцию с 400 мл 0,15 М раствора фенилмагнийбромида. Определите мольные доли компонентов в смеси, напишите уравнения реакций.

4. Напишите уравнения реакций к схеме превращений. Раскройте механизм реакции, отмеченной символом*.

9. Карбоновые кислоты и их производные

В данном разделе рассматриваются, в первую очередь, предельные одноосновные карбоновые кислоты. При этом несколько слов посвящено непредельным и многоосновным карбоновым кислотам. В качестве производных карбоновых кислот рассматриваются соли, сложные эфиры, ангидриды и галогенангидриды, амиды. Остальные производные: гидразиды, азиды, лактоны, лактамы и др. – являются предметом изучения университетского курса органической химии и в наше пособие не входят. Интересующиеся могут найти соответствующую информацию в учебниках для высшей школы.

К карбоновым кислотам принадлежат производные углеводородов, в молекулах которых присутствует карбоксильная группа COOH. В зависимости от природы радикала, связанного с карбоксильной группой, выделяют предельные, непредельные и ароматические карбоновые кислоты. В зависимости от количества карбоксильных групп выделяют одно-, двух-, трёх-… многоосновные карбоновые кислоты. Общая формула одноосновных предельных карбоновых кислот C_nH_2n+1COOH.

Номенклатура

Названия карбоновых кислот по международной номенклатуре получаются очень просто от названия углеводорода c тем же числом атомов углерода: этан – этановая кислота, 2‑метилпропан – 2‑метилпропановая кислота, 2,2-диметилпропан – 2,2-диметилпропановая кислота. К Вашему сожалению, такие названия обычно малоупотребимы: номенклатура карбоновых кислот большей частью основана на их тривиальных названиях. Основные из них придётся запомнить, остальные время от времени подглядывают в справочнике.

HCOOH	CH3COOH	CH3CH2COOH	CH3(CH2)2COOH	(CH3)2CHCOOH
Муравьиная	Уксусная	Пропионовая	Масляная	Изомасляная
C4H9СOOH	C5H11СOOH	C6H13OOH	C7H15COOH
Валериановая	Капроновая	Энантовая	Каприловая
(COOH)2	CH2(COOH)2	(CH2COOH)2	(CH2)3(COOH)2	(CH2)4(COOH)2
Щавелевая	Малоновая	Яблочная	Глутаровая	Адипиновая
(HOOC)CH(CH2COOH)2		CH2=CHCOOH	CH3CH=CHCOOH	CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH
Лимонная		Акриловая	Метакриловая	Арахидоновая – витамин F
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH		CH3(CH2)3CH2CH=CH)2(CH2)7COOH		CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH
Олеиновая		Линолевая		Линоленовая
CH3(CH2)14COOH		CH3(CH2)16COOH
Пальмитиновая		Стеариновая

В остальном, принципы построения названий карбоновых кислот точно те же самые, что и для соединений других классов. За основу названия выбирают самую длинную цепь, содержащую карбоксильную группу, причём атома углерода карбоксильной группы получает номер 1. Соответствующий углеводород служит основой для построения названия, остальные функциональные группы перечисляют по алфавиту, указывая перед их названием номер атома углерода основной цепи, к которому они присоединены.

Замечание. В отечественной литературе вместо цифр ранее использовали буквы греческого алфавита. При этом атом углерода карбоксильной группы не нумеровали, соседний атом обозначали α, следующий за ним – β, затем γ, δ, ε,.. и т.д. по алфавиту. В настоящее время эти названия не используют.

Пример 1. Назовите по международной номенклатуре следующие соединения β‑хлоризомасляная кислота

Решение. Алгоритм должен быть Вам хорошо известен

1. Изображаем структурную формулу
2. Выбираем самую длинную цепь, содержащую карбоксильную группу, если их длины равны – ту, в которой присутствуют заместители
3. Нумеруем атомы углерода, начиная с группы COOH
4. Перечисляем заместители и их положение в цепи	3-хлор-2-метил…
5. Называем скелет карбоновой кислоты по числу атомов углерода в основной цепи	…пропановая кислота

Изомерия карбоновых кислот сводится, в основном, к структурной изомерии углеродного скелета, оптической изомерии (если она возможна, что определяется углеродным скелетом), межклассовой изомерии со сложными эфирами. Кроме того, можно изобразить ещё несколько изомеров, которые представляют собой более сложные соединения.

Пример 2. Изобразите возможные соединения разных классов, отвечающие брутто-формуле C₄H₈O₂. Приведите все возможные изомеры, относящиеся к карбоновым кислотам и сложным эфирам.

Решение. Задача разбивается на 2 этапа: во-первых, изобразить все возможные карбоновые кислоты и сложные эфиры, во-вторых, показать возможные изомеры других классов. Лучше всего придерживаться определённой логики. Например, начнём с карбоновой кислоты линейного строения. Затем по очереди изобразим все изомеры, относящиеся к карбоновым кислотам. После чего изобразим метиловый эфир кислоты неразветвлённого строения – и повторим всю цепочку. Перейдём к этиловому эфиру и т.д. Этот подход гарантирует полный перебор всех необходимых структур.

Вторая часть задачи, видимо, предполагает изображение соединений разных классов. Для этого зафиксируем функциональную группу, присущую определённому классу, и изобразим изомер, содержащий подобную группу.

Бутановая кислота	2-Метилпропановая кислота	Метиловый эфир пропановой кислоты, Метилпропионат (Метилпропаноат)	Этиловый эфир уксусной кислоты, Этилацетат (Этилэтаноат)
н-Пропиловый эфир муравьиной кислоты, Пропилформиат (пропилметаноат)	Изо-Пропиловый эфир муравьиной кислоты, Изопропилформиат (изопропилметаноат)	2-Этоксиэтаналь	3-Гидрокси-2-метил­пропаналь
Метоксипропанон	Бутанон-2-ол-1	Циклобутандиол-1,2	Бутен-2-диол-1,4
	1,4-Диоксан		3-эпоксибутанол-1

В нашей табличке приведены соединения, содержащие карбонильную группу (C=O), двойную углерод-углеродную связь (C=C), гидроксильную группу (OH), фрагмент простого эфира (C-O-C), цикл, содержащий только атомы углерода, цикл, включающий 1 или 2 атома кислорода.