voprosy_organika

Примерный перечень вопросов к экзамену

1. Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Гипотеза взаимных влияний атомов в молекуле. Характеристика ковалентной связи: энергия, длина, полярность, поляризуемость, направленность в пространстве.

2. Теория направленных валентностей: sp₃, sp₂, sp-гибридизация атома "С" в органических соединениях. Распределение электронной плотности в гибридной орбитали. Электронное строение и пространственная направленность связей в молекулах, метана, этана, этилена и ацетилена. Схема σ- и π-связей. Конформационная и геометрическая изомерии. Причины их существования.

3. Индукционный эффект, влияние на систему σ-связей. Влияние индукционного эффекта на изменение физико-химических свойств органических соединений.

4. Мезомерный эффект; его виды (π- π и р-π- сопряжение). Предельные структуры, мезоформула и мезостроение. Энергия мезомерии. Заместители, вызывающие положительный (+М) и отрицательный (-М) мезомерные эффекты. Влияние мезомерного эффекта на физико­химические свойства соединений.

5. Классификация органических реакций: по направлению реакций, по характеру реагирующих частиц (символы реакций). Два способа разрыва ковалентных связей. Понятие субстрата, типы реагентов (радикальных, нуклеофильных и электрофильных).

6. Алканы. Методы синтеза алканов: без изменения углеродного скелета, с увеличением и с уменьшением углеродного скелета. Промышленные способы получения алканов.

7. Гомологический ряд метана. Типы изомерии в алканах: структурная и конформационная. Номенклатура алканов. Нахождение алканов в природе. Физические свойства алканов.

8. Реакции замещения в алканах (галогенирование, нитрование, сульфо- хлорирование): механизм, условия проведения. Применение продуктов реакций замещения.

9. Алканы. Реакции расщепления, окисления и изомеризации. Значение этих реакций.

10. Гомологический ряд алкенов. Изомерия, номенклатура. Способы получения: из спиртов, из галогеноалканов, из углеводородов.

11 .Химические свойства алкенов: реакции гидрирования и электрофильного присоединения. Правило Марковникова. Г алогенирование алкенов, механизм. Присоединение бромоводородной кислоты к алкенам в присутствии пероксидов (эффект Караша), объяснение. Правило Марковникова. Причины. Механизм реакции.

12.Реакции полимеризации алкенов. Ступенчатая полимеризация изобутилена. Цепная полимеризация, стадии процесса. Радикальный механизм полимеризации, инициаторы. Ионные механизмы цепной полимеризации (катионный и анионный), теломеризация.

Реакции окисления алкенов: без разрыва С-С- связи, реакция Вагнера. Получение эпоксисоединений, их использование в синтезе. Окисление с разрывом С-С связи. Озонидное расщепление. Значение реакций окисления для установления строения.

13. Реакции замещения водорода на галоген в алкенах. Механизм реакции (Se). Получение хлористого винила и хлористого аллила.

14. Гомологический ряд ацетилена. Изомерия и номенклатура. Получение ацетилена (из карбида кальция и метана) и его производных реакциями отщепления и алкилирования ацетиленидов. Физические свойства алкинов.

15. Химические свойства алкинов: как кислот, сравнение кислотных свойств ацетилена, этилена и этана. Гидрирование алкинов.

16. Реакции присоединения алкинов. Сравнение реакционной способности в реакциях электрофильного присоединения алкенов и алкинов, особенности строения алкинов. Галогенирование и гидрогалогенирование алкинов.

17. Гидратация алкинов (реакция М.Г. Кучерова). Понятие о таутомерии. Получение винилацетата и акрилонитрила.

18. Димеризация и олигомеризация ацетилена. Получение хлоропрена. Применение ацетилена в органическом синтезе, для сварки металлов.

19. Диены. Их классификация и номенклатура. Получение бутадиена и изопрена. Строение сопряженных диенов. Статический и динамический эффекты сопряжения. Механизм реакции к сопряженным диенам (гидрогалогенирование и галогенирование). Диеновый синтез, реакция Дильса-Альдера.

20. Натуральный каучук, его добывание, строение, доказательство строения (Гарриес). Пространственное строение натурального каучука и гуттаперчи. Синтетический каучук. Реакции полимеризации диенов, сополимеризация.

21. Ароматические соединения. Арены. Бензол и его гомологи. Строение бензола: классическое и квантово-химическое описание. Понятие об ароматичности. Правило Хюккеля. Изомерия производных бензола. Методы создания кольца.

22. Химические свойства бензола и его гомологов. Способы получения. Реакции присоединения хлора, восстановление (полное и частичное), окисление. Реакции электрофильного замещения (S_E), механизм; σ и π комплексы. Реакция Фриделя - Крафтса для получения алкилбензолов. Правила ориентации в реакциях электрофильного замещения в бензольном ядре. Реакции боковой цепи в алкилбензолах.

23. Стирол, его химические особенности. Практическое использование бензола и его гомологов.

24. Полиядерные бензоидные системы. Соединения с изолированными бензольными ядрами. Дифенил. Строение. Оптическая активность динитродифеновой кислоты и других атропэнантиомерных систем. Синтез. Основные химические свойства.

25. Полиядерные бензоидные системы. Соединения с изолированными бензольными ядрами. Дифенил. Строение. Оптическая активность динитродифеновой кислоты и других атропэнантиомерных систем. Синтез. Основные химические свойства.

1. 26. Полифенилметаны. Структурные особенности. Синтез, использование реакций Фриделя - Крафтса и конденсации карбонильных систем.

2. 27. Триарилметан, генерирование триарилметановых радикалов, катионов и анионов. Триарилметановые красители, их химические особенности и аспекты практического использования. Фенолфталеин. Причины изменения их окраски при изменении рН-среды. Триптицен.

3. 28. Нафталин. Строение, особенности химических свойств. Реакции присоединения, SE. Высшие конденсированные системы.

4. 29. Антрацен. Строение. Химические особенности, связанные с активностью положения 9,10. Восстановление, галогенирование, диеновый синтез. Важнейшие производные: антрахинон, ализарин.

5. 30. Гомологические ряды галогеноалканов. Изомерия. Способы получения: из углеводородов, из спиртов, из ненасыщенных углеводородов.

6. 31. Химические свойства галогеноалканов. Реакции нуклеофильного замещения. Механизмы реакций S_N1 и S_N2. Сравнение реакционной способности галогеноалканов и влияние различных факторов на направление реакций: строение, нуклеофильность, растворитель, температура.

7. 32. Реакции дегидрогалогенирования галогеноалканов; их связь с реакциями нуклеофильного замещения. Условия осуществления реакций отщепления. Взаимодействие галогеноалканов с металлами. Реактив Гриньяра, его использование для синтезов. Восстановление алкилгалогенидов.

8. 33. Арилгалогениды. Изомерия. Классификация и номенклатура. Синтез. Галогенирование бензола и алкилбензолов. Химические свойства. Гомо- литическое и нуклеофильное (моно- и бимолекулярное) замещение галогена, непосредственно связанное с бензольным ядром. Дегидробензол. Галогенирование боковой цепи алкилбензолов (S_R), реакции Sn бензилхлоридов.

9. 34. Гомологические ряды спиртов. Изомерия, номенклатура. Способы получения: из алкилгалогенидов, из алкенов, из карбонильных соединений. Физические свойства спиртов.

10. 35. Химические свойства спиртов. Кислотные свойства спиртов: взаимодействие с металлами, с магнийорганическими соединениями. Сравнение кислотно-основных изомерных спиртов и воды.

11. 36. Реакции нуклеофильного замещения спиртов. Механизм реакций S_N1 и S_n2 (с галогеноводородом). Сравнение реакционной способности изомерных спиртов в реакциях Sn.

12. 37.Дегидратация спиртов, условия для получения сложных эфиров мин. кислот, простых эфиров и алкенов. Диалкилсульфаты. Окисление спиртов.

13. 38. Двух- и трехатомные спирты. Изомерия, номенклатура; получение этиленгликоля. Простые и сложные эфиры. Глицерин, производные глицерина.

14. 39. Простые эфиры. Номенклатура, изомерия. Способы получения. Взаимо­действие с галогеноводородом, с серной кислотой, механизмы реакций.

40. Фенолы. Классификация, номенклатура. Строение. Методы получения. Распад гидродроперекиси фенола на кумол и ацетон. Физические свойства. Химические свойства. Кислотность (влияние заместителей). Феноляты, их химические особенности.

40. 41. Химические свойства ядра и ОН-группы. Реакции Реймера-Тимана, Кольбе, азосочетания. Реакции с карбонильными соединениями, их катализ. Фенолформальдегидные смолы, их практическая важность.

42.Окисление фенолов. Хиноны, их свойства. Фенолы как антиоксиданты. Полиатомные фенолы: пирокатехин, резорцин, гидрохинон.

43. 43. Нитросоединения алифатического ряда. Строение нитро-группы. Аци- форма нитросоединений. Нитроарены. Строение нитробензола и фенилнитрометана. Методы получения нитросоединений алифатического и ароматического рядов.

44. 44. Нитрование аренов в ядро и боковую цепь. Химические свойства. Восстановление нитрогруппы, работы Зинина и их современное развитие. Продукты восстановления в кислой и щелочной средах; перегруппировки. Электрофильное замещение в ароматическом ядре атомов водорода. Нуклеофильное замещение этих атомов для полинитроаренов. Комплексы с переносом заряда полинитросоединений

45. 45. Амины алифатического ряда. Изомерия, номенклатура. Электронное строение. Стереохимия азота. Способы получения аминов: реакциями восстановления нитросоединений, нитрилов и изонитрилов, амидов, из галогеналканов.

46. 46. Химические свойства аминов. Основные свойства аминов, сравнение основных свойств аммиака, первичных, вторичных и третичных аминов. Действие азотистой кислоты.

47. 47, Реакция алкилирования и ацилирования аминов. Термический распад четвертичных аммониевых солей. Важнейшие представители аминов.

48. 48. Ароматические амины. Классификация. Номенклатура. Строение. Методы получения. Кислотно-основные свойства аминогруппы. Сопоставление с алифатическими аминами.

49. 49. Нуклеофильные свойства аминогруппы. Реакции с азотистой кислотой. Синтез солей диазония. Реакции ароматического ядра: галогенирование, нитрование, сульфирование.

50. 50, Азо- и диазосоединения ароматического ряда. Соли диазония: получение; реакции солей диазония а) с выделением азота (замещение на ОН, Н, Гал, CN); б) без выделения азота (реакция азосочетания с аминами и фенолами, условия проведения, механизм, влияние заместителей в кольце на реакционную способность диазосоставляющей).

51. 51. Азокрасители: строение, объяснение окраски наличием системы сопряженных связей. Причины изменения окраски в кислой среде метилоранжа, место присоединения протона, увеличение степени электронных смещений. Красители: кислотные, основные, прямые, активные.

52.Альдегиды и кетоны. Гомологические ряды альдегидов и кетонов. Способы получения: из спиртов, из солей карбоновых кислот, из дигалогеналканов, оксосинтез.

53.Электронное строение альдегидов и кетонов. Реакции нуклеофильного присоединения альдегидов и кетонов, кислотный катализ, механизм. Примеры реакций: присоединение синильной кислоты, гидросульфита натрия, магнийорганических соединений.

15. 54, Механизм присоединения спиртов к альдегидам: образование полуацеталей и ацеталей. Кислотный и основной катализ. Присоединение аммиака и его производных.

16. 55, Альдольная конденсация альдегидов, механизм реакции (основной катализ). Перекрестная альдольная конденсация. Кротоновая конденсация.

56.Окислительно-восстановительные реакции альдегидов и кетонов. Окисление кетонов (правило Попова). Качественные реакции альдегидов. Реакции С. Канниццаро и В.Е. Тищенко (образование сложных эфиров).

57.Реакции замещения альдегидов и кетонов: атома кислорода и альфа - водородных атомов на галоген. Циклические и линейные полимеры формальдегида.

58. Ароматические альдегиды и кетоны. Способы получения бензальдегида, ацетофенона и бензофенона. Реакции общие, с алифатическими альдегидами. Аутооксидация. Бензоиновая конденсация. Реакции Канниццаро и Тищенко. Коричный альдегид.

40. 59, Карбоновые кислоты. Гомологический ряд, изомерия, номенклатура. Методы синтеза: из спиртов и альдегидов, из алкилгалогенидов, из жиров и масел.

41. 60. Физические свойства карбоновых кислот; структура и температура кипения. Строение карбоксильной группы, индуктивный и мезомерный эффекты. Предельные структуры и мезоформула карбоксильной группы. Связь между строением и свойствами кислот: физическими и химическими.

42. 61, Химические свойства карбоновых кислот. Кислотные свойства, сравнение кислотных свойств минеральных, органических кислот, воды и спиртов. Соли, их использование в органическом синтезе, замещение альфа-атома водорода на галоген (реакция Геля-Фольгарда-Зелинского).

62.Основные свойства карбоновых кислот, строение сопряженной кислоты. Реакции нуклеофильного замещения карбоксильной группы. Общий механизм реакций нуклеофильного замещения в ацильной группе.

43. 63, Хлорангидриды, получение. Хлорангидриды как ацилирующие средства: реакции гидролиза, аммонолиза, алкоголиза и ацидолиза.

44. 64, Ангидриды кислот. Получение, использование в качестве ацилирующих средств.

45. 65, Сложные эфиры карбоновых кислот. Получение из кислот реакцией этерификации, механизм (кислотный катализ). Доказательство механизма. Зависимость реакционной способности от строения спирта и кислоты.

46. 66. Гидролиз сложных эфиров (кислотный и щелочной катализ). Реакции переэтерификации и аммонолиза. Сложные эфиры в природе, их значение в промышленности.

47. 67. Жиры. Состав жиров. Растительные и животные жиры. Гидролиз жиров, гидрогенизация. Мыла, получение из жиров. Синтетические моющие средства, детергенты.

48. 68. Амиды карбоновых кислот. Электронное строение, влияние р-, П- сопряжение на основные свойства, строение сопряженной кислоты. Сравнение основных свойств аминов и амидов. Способы получения: ацилирование аминов.

49. 69. Химические свойства амидов. Гидролиз амидов, взаимодействие с азотистой кислотой. Диметилформамид - апротонный растворитель.

50. 70. Сравнение реакционной способности производных карбоновых кислот в реакциях нуклеофильного замещения с учетом индуктивного и мезомерного эффектов в функциональных группах.

51. 71. Карбоновые кислоты ароматического ряда. Получение бензойной кислоты окислением толуола, декарбоксилированием фталевой кислоты, из анилина через бензонитрил, из арилхлоридов.

52. 72. Карбоновые кислоты ароматического ряда. Реакции карбоксильной группы, декарбоксилирование, бензоилирование. Влияние заместителей в кольце на кислотные свойства бензойной кислоты. Коричная, салициловая кислоты, ее производные (аспирин, салол). Галловая кислота, м-дигалловая кислота, танин и др. дубильные вещества.

53. 73. Дикарбоновые кислоты. Кислотность, сравнение с монокарбоновыми кислотами. Две константы диссоциации, их зависимость от строения кислот. Подвижность альфа-водородных атомов малоновой кислоты. Получение щавелевой и малоновой кислот. Синтез дикарбоновых кислот из малонового эфира. Получение адипиновой кислоты окислением циклогексанола. Сравнение констант ионизации щавелевой, малоновой, янтарной и глутаровой кислот, малеиновой и фумаровой. Особые свойства дикарбоновых кислот: отношение их к нагреванию. Устойчивость пяти- и шестичленных циклов. Подвижность альфа - атома водорода в малоновой кислоте. Малоновый эфир. С-Н - кислотность малонового эфира. Натриймалоновый эфир, получение, его электронное строение. Алкилирование натриймалонового эфира, гидролиз алкилмалоновых эфиров и декарбоксилирование замещенных малоновых кислот. Синтезы на основе малонового эфира. Дикарбоновые ароматические кислоты и их производные: фталевая кислота, получение из о-ксилола и нафталина. Фталевый ангидрид. Глифталевые смолы. Терефталевая кислота. Полиэфирные волокна.

54. 74. Гидроксикарбоновые кислоты. Изомерия, номенклатура. Способы получения. Важнейшие представители гидроксикарбоновых кислот. Химические свойства. Свойства спиртовой (ОН) группы и СООН-группы. Влияние гидроксильной группы в α, β,γ,δ - положениях на кислотные свойства. Отношение гидроксикислот к нагреванию.

55. 75. Оптическая изомерия на примере гидроксикарбоновых кислот. Работы Пастера. Структурные и проекционные формулы энантиомеров. D-и L-ряды; рацемат. Физико-химические свойства энантиомеров, диастереомеров, рацемата. Соединения с несколькими асимметрическими атомами углерода. Понятие асимметрического синтеза. Стереохимия реакций замещения, вальденовское обращение.

56. 76. Альдегидо- и кетокислоты. Кислотные свойства и взаимное влияние функциональных групп. Особые свойства ацетоуксусной кислоты: подвижность водорода у альфа -атома. Декарбоксилирование ацетоуксусной кислоты. Получение ацетоуксусной кислоты (сложноэфирная конденсация Клайзена).

57. 77. Ацетоуксусный эфир. Таутомерия ацетоуксусного эфира. Реакции кетонной и енольной форм. С-алкилирование ацетоуксусного эфира. (Синтезы на основе ацетоуксусного эфира: кислотное и кетонное расщепление ацетоуксусного эфира и его С-алкильных производных). Использование АУЭ для синтеза кетонов и кислот.

58. 78. Аминокислоты. Изомерия, номенклатура, оптическая активность. Синтез. Получение аминокислот по Штреккеру, Н.Д.Зелинскому, В.М.Родионову. Синтез аминокислот из альфа-галогенокислот, из альдегидов и кетонов, гидролизом белка. Амфотерность и образование биполярных ионов. Образование внутренних комплексных солей. Химические свойства аминокислот. Алкилирование, ацетилирование и дезамирование аминогруппы. Различное поведение при нагревании α, β,γ,δ -аминокислот. Лактамы. Лактам-лактимная таутомерия. Понятие о пептидах и белках.

59. 79. Углеводы. Классификация, номенклатура. Виды изомерии: структурная, оптическая, таутомерные формы. Альдозы, кетозы; оптические изомеры: энантиомеры, диастереоизомеры. Д- и L-ряды, связь с конфигураци ей глицеринового альдегида. Структурные и проекционные формулы рибозы, арабинозы, глюкозы, маннозы, фруктозы, галактозы. Аномерия (циклооксотаутомерия): альфа- и бета-формы. Мутаротация, схема мутаротации. гамма и дельта-окисное строение циклов. Конформационная изомерия.

60. 80. Химические свойства моносахаридов. Реакции карбонильных форм: окисление, восстановление, эпимеризация, получение озазонов, присоединение к карбонильной группе, циангидриновый синтез. Моносахариды. Реакции циклических форм. Свойства полуацетального гидроксила, отличие его от других гидроксильных групп. Исчерпывающее метилирование и ацилирование. Отсутствие мутаротации у альфа- и бета- метилгликозидов. Гидролиз пентаметилглюкозы.

61. 81. Гликозидо-глюкоза: мальтоза, целлобиоза, лактоза. Структурные и проекционные формулы. Мутаротация. Гликозидо-гликозиды: трегалоза и сахароза. Инверсия и реверсия у сахарозы. Отличие химических свойств восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов.

62. 82. Крахмал, строение; амилоза и амилопектин, строение цепей. Гидролиз крахмала. Гликоген, инулин.

63. 83. Целлюлоза. Содержание целлюлозы и лигнина в древесине. Природные источники целлюлозы, отличие их от строения крахмала. Гидролиз целлюлозы.Применение целлюлозы.

64. 84. Гетероциклические соединения, классификация. Электронное строение, схема о - и л- связей. Валентное состояние атома азота в пирроле и пиридине. Энергия мезомерии. Дипольные моменты, направление дипольных моментов. Квазиароматические свойства гетероциклов. Кислотно-основные свойства 5-ти и 6-ти членных гетероциклов (пиррол, фуран и пиридин).

65. 85. Реакции электрофильного замещения пятичленных гетероциклов, объяснение ориентации устойчивостью образующихся в промежуточной стадии карбониевых ионов. Мягкие нитрующие, ацилирующие и сульфирующие средства. Сравнение реакционной способность в реакциях Se (пиррола, фурана, тиофена, нафталина и бензола). Важнейшие природные соединения, содержащие ядро пиррола. Индол, триптофан. Индоксил, превращение в синее индиго.

66. 86. Пиридин. Сравнение реакционной способности в реакциях Se с бензолом и пятичленными гетероциклами. Место вступления электрофильного реагента с учетом анализа устойчивости образующихся в промежу-точной стадии карбониевых ионов. Дезактивирующее влияние неподеленной пары атома азота в реакциях Sе. Использование N-оксида пиридина в реакциях Se- 87. Реакции нуклеофильного замещения пиридина, 2-аминопиридин. Сопоставление основных свойств пиридина с основными свойствами пиперидина, пиррола, анилина. Реакции гидрирования и окисления пиридина. Хинолин, сравнение свойств с пиридином.

67. 88.Азолы. Особенности структуры, межмолекулярные водородные связи в имидазоле, основные и кислотные свойства, ароматические свойства. Биологическое значение производных имидазола.

68. 89. Диазины. Электронное строение пиримидина, основные свойства, сопоставление с пиридином. Таутомерные формы пиримидиновых оснований. Биологическое значение производных пиримидина.

69. 90. Пурин, ароматическая система пурина. Пуриновые основания - продукты гидролиза нуклеиновых кислот. Таутомерные формы мочевой кислоты и пуриновых оснований. Понятие об алкалоидах.