1910

12

46 Сравните устойчивость циклобутана и циклопентана и напишите реакции их хлорирования. Назовите продукты реакции.

47Напишите реакции взаимодействия брома с 2-метил-циклобутеном-1. Объясните тип реакции, укажите причину.

48Какова устойчивость циклогексана по сравнению с циклопентаном? Какие конформацими циклогексана известны?

49Приведите пример реакции замещения для циклогексана. Назовите продукт реакции.

50Приведите примеры формул терпенов (α-пинена, камфары). Укажите области их применения в технологии деревообработки.

6.6 ААААА (ААААААААААААА АААААААААААА)

Приступая к изучению ароматических углеводородов, необходимо отметить, что к аренам относится большая группа соединений карбоциклического ряда, молекулы которых содержат устойчивую циклическую группировку (бензольное кольцо), обладающую особыми физическими и химическими свойствами. Нужно рассмотреть электронное строение бензола, особенность строения замкнутого π-электронного облака, склонность к реакциям замещения. Необходимо сравнить возможности реакции замещения в бензоле и в его производных. Следует четко разделить заместители в зависимости от их ориентирующего влияния. Заместители I рода - (электронодонорные) орто- , пара ориентанты, заместители II рода (электроноакцепторные) - метаориентанты.

Контрольные вопросы к теме "Арены"

51 Изобразите электронное строение бензола. Почему бензол и его производные склонны к реакциям замещения?

52 Напишите все возможные структурные формулы аренов состава C8H10, назовите все вещества.

53 Напишите реакции а) хлорирования, б) сульфирования, в) нитрования бензола. Назовите продукты реакции.

54 В чем заключается правило ориентации в бензольном ядре? Напишите реакции нитрования а) бромбензола, б) толуола. Назовите продукты реакции.

55Напишите реакции окисления а) метилбензола, б) диметилбензолов.

56Исходя из бензола, получите о-нитрохлорбензол. Объясните последовательность реакций с помощью правила ориентации.

57Напишите реакцию получения о-хлорбензойной кислоты из толуола. Укажите последовательность реакций.

58Напишите формулы изомеров тринитробензола. Как получить это вещество?

13

59В чем состоит согласованная и несогласованная ориентация? Приведите примеры.

60Какое из приведенных соединений наиболее активно в реакциях замещения:

а) о-хлор-нитробензол; б) м-нитробромбензол; в) 1,3,5-трихлорбензол. Ответ объясните с помощью правила ориентации.

7КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Ворганических кислородсодержащих веществах кислород с углеродом образует различные группы, в которых углерод затрачивает на соединение с атомами кислорода одну, две или три валентные связи:

Спиртовая группа содержится в спиртах, карбонильная – в альдегидах

икетонах, карбоксильная – в карбоновых кислотах.

7.1АААААА. АААААА. ААААААА ААААА

Взависимости от количества гидроксильных групп спирты разделяются на одноатомные, двухатомные, трехатомные и т.д. Особо важное значение имеют одноатомные спирты и некоторые двух- и трехатомные.

Наиболее употребительная номенклатура спиртов – рациональная и международная.

По тривиальной номенклатуре названия спиртов образуются от названий соответствующих радикалов:

По международной номенклатуре названия спиртов производятся от названий углеводородов с присоединением окончания "ол", в конце ставится цифра, обозначающая номер атома углерода, при котором стоит гидроксильная группа.

14

Надо обратить особое внимание на умение правильно называть спирты по международной номенклатуре. Следует учесть, что для фенолов, ароматических спиртов, альдегидов и кислот очень употребительны тривиальные названия, но применяется и международная номенклатура.

Для спиртов характерна изомерия углеводородного скелета и изомерия положения гидроксила (спирты первичные, вторичные, третичные).

При рассмотрении физических свойств, следует обратить внимание на аномалии в температурах кипения спиртов, зависящие от их ассоциации, вызванной водородными связями. В связи с этим необходимо усвоить понятие "водородная связь".

Спирты отличаются амфотерными свойствами, т.е. они взаимодействуют с сильными кислотами и щелочными металлами.

Обратите особое внимание на реакции образования и свойства сложных и простых эфиров как веществ, имеющих широкое применение. Учесть, что для спиртов важными являются реакции окисления. Они протекают различно для первичных, вторичных и третичных спиртов и используются для их идентификации (установления строения). Следует внимательно рассмотреть свойства, основные способы получения и применения метилового, этилового, пропиловых и высших жирных спиртов. Необходимо также знать свойства и применение аллилового спирта, этиленгликоля и глицерина.

Ароматические соединения с гидроксилом, стоящим у бензольного кольца, называются фенолами, у нафталинового кольца – нафтолами.Они вступают во все реакции, характерные для спиртов. Кроме того, эти вещества отличаются значительно более кислыми свойствами по сравнению с алифатическими спиртами. Так, например, они реагируют со щелочами, давая феноляты. Необходимо также учесть способность водородов ароматических колец фенолов и нафтолов вступать в реакции электрофильного замещения (галогенирования, нитрования, сульфирования и др.). При этом гидроксил действует как ориентант первого рода.

Следует обратить особое внимание на простые эфиры и эпоксиды, являющиеся мономерами для получения важного класса полимеров – эпоксидных смол, из которых получают клей превосходного качества, каучук и другие ценные продукты.

Контрольные вопросы к теме "Спирты. Фенолы. Простые эфиры"

61 В чем различия в структуре и свойствах первичных, вторичных, третичных спиртов? Напишите формулы спиртов: бутанол-1, пентанол-2, 2-метилпентанол-2 и реакции их окисления. Назовите полученные соединения.

62 Напишите основные химические реакции, в которые вступают спирты на примере изопропилового спирта.

63 Напишите изомерные спирты состава C4H10O и назовите их. Какие из этих спиртов окисляются до альдегидов?

15

64 Какие спирты получаются при гидратации следующих углеводородов: 2-метилпентен-2, изобутилен; бутен-1? Что такое простые эфиры?

65Напишите структурные формулы изомерных простых эфиров C5H12O. Назовите спирты, из которых получаются эти эфиры; напишите реакции их получения.

66Что такое реакция этерификации? Напишите уравнение реакции получения изопропилпропионата.

67Напишите уравнения реакций, в которых может вступать этиленгликоль.

68Химические свойства трехатомных спиртов.

69В чем различие фенолов и спиртов? Напишите реакции фенольного гидроксила на примере одного из изомерных метилфенолов.

70Напишите реакции замещения в ароматическом ядре фенола. Каковы правила замещения в ароматическом ядре?

7.2 ААААААААА А АААААА

Общеупотребительные названия альдегидов происходят от названия предельных кислот, в которые они превращаются при окислении. Для составления названия по международной номенклатуре к названию углеводорода с тем же числом углеродных атомов прибавляется окончание "аль" или "ал"

Названия кетонов по рациональной номенклатуре производят от названий радикалов, входящих в их молекулу, с добавлением окончания "кетон"

По международной номенклатуре названия кетонов производят, прибавляя к названию соответствующего углеводорода окончание "он".

Двойная связь углерод-кислород вследствие большой разницы в электроотрицательности и наличия подвижной π-связи сильно поляризована. Карбонил, в свою очередь, сильно влияет на соседние углеводородные радикалы, особенно на метильные и метиленовые.

Следует учесть, что взаимное влияние остальных групп в карбонильных соединениях делает их очень подвижными, способными к реакциям присоединения, замещения, конденсации, полимеризации. Обратите внимание на различия в реакционноспособности альдегидов и кетонов.

16

Контрольные вопросы к теме "Альдегиды и кетоны"

71Химические свойства альдегидов. Напишите реакции присоединения а) водорода, б) синильной кислоты, в) этилового спирта к бутаналю.

72Различия в строении и химических свойствах альдегидов и кетонов покажите на примере пропаналя и пропанона.

73Напишите изомерные карбонильные соединения состава C5H10O, назовите по международной номенклатуре.

74Напишите формулы следующих непредельных альдегидов и кетонов:

а) пропенал, б) 3-бутеналь. Напишите реакции а) присоединения брома и б) полимеризации для пропеналя.

75Напишите структурную формулу соединения С4Н8О, которое при окислении дает кислоту С3Н7СООН, а при восстановлении изобутиловый спирт. Напишите эти реакции.

76Определите строение соединения С5Н10О, если известно, что оно не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при гидрировании образует пентанол-3. Напишите уравнения реакций.

77Осуществите следующие превращения; назовите все соединения и реакции

O

C2H6→ C2H5Cl → C2H5OH → CН3–С → CH3COOH .

Н

78Из соответствующих спиртов получите пентаналь и пентанон-3.

79Химические свойства формальдегида. Как используется он в деревообработке?

80Химические свойства уксусного альдегида?

7.3АААААААААА ААААААА. ААААААА ААААА

Для органических кислот применяется не только исторически сложившаяся тривиальная номенклатура, но и рациональная (углерод и окончание "карбоновая", например: CH3–СООН метанкарбоновая), и международная (к окончанию соответствующего углеводорода добавляется окончание "овая": C2H3COOH – этановая кислота).

Изомерия карбоновых кислот обусловлена изомерией углеводородных

влияние кислорода на свойства органического соединения. Следует провести аналогию со спиртами. Показать взаимное влияние карбонильной и гидроксильной групп и вытекающие из этого следствия. Рассмотрите кислотные свойства карбоновых кислот, их способность к образованию галоидоангидридов и ангидридов кислот, сложных эфиров, амидов и нитрилов кислот. Обратите внимание на способы получения муравьиной, уксусной и высших кислот.

17

Соседство ароматического кольца увеличивает кислотные свойства ароматических кислот. Обратите внимание на практическое применение двухосновных (фталевых) кислот, их роль для получения синтетических полиэфиров.

Необходимо внимательно изучить свойства и методы получения важнейших производных карбоновых кислот – галоидоангидридов кислот, ангидридов кислот, сложных эфиров минеральных кислот, сложных эфиров карбоновых кислот, нитрилов кислот, а также иметь понятие о жирах, мылах и синтетических моющих средствах.

Что касается двухосновных кислот, то в этом разделе следует обратить внимание на практически важные кислоты – щавелевую, малоновую, а также на производные угольной кислоты фосген и карбамид (мочевину).

Контрольные вопросы к теме "Карбоновые кислоты. Сложные эфиры"

81Напишите структурные формулы изомерных кислот C4H10O2, назовите по международной номенклатуре.

82Химические свойства одноосновных карбоновых кислот покажите на примере пропановой кислоты.

83Химические свойства дикарбоновых кислот. Напишите уравнения реакций щавелевой кислоты по одной и двум карбоксильным группам.

84Реакции этерификации карбоновых кислот. Напишите уравнение получения сложных кислых и средних эфиров пропандикарбоновой кислоты.

85Что такое производные кислот? Напишите их общие формулы и формулы производных уксусной кислоты.

86Выведите формулы изомерных ароматических кислот состава C8H6O4, назовите. Для одной из этих кислот напишите уравнения этерификации метиловым спиртом.

87Малеиновая и фумаровая кислоты. Малеиновый ангидрид, получение. Напишите уравнения гидрирования и этерификации малеиновой кислоты.

88Чем отличаются простые эфиры от сложных? Напишите формулы простых и сложных эфиров на основе пропанола-2 и уксусной кислоты. Как применяются эфиры?

89В чем различие между жирами и маслами? Напишите уравнения реакций триолеина а) с бромом, б) водородом. В чем значение этих реакций?

90Составьте уравнения реакций по схеме, назовите все соединения и реакции.

OO

C2H2 → CH3––C → CH3––C → CH3–CO–OC2H5 .

HH

7.4 АААААААА

Углеводы – это вещества, широко распространенные в природе, играющие очень большую роль в процессах жизнедеятельности животных и

18

растений. Углеводы и сопутствующие вещества содержатся в большом количестве в древесине. Из углеводов путем химической переработки изготавливаются различные ткани, бумага, искусственное волокно, взрывчатые вещества и многое другое. Важнейшими углеводами являются глюкоза, свекловичный сахар (сахароза), крахмал, целлюлоза и др.

Углеводы делятся на две большие группы:

1)простые углеводы (моносахариды, или монозы);

2)сложные углеводы (полисахариды, или полиозы).

Простые углеводы

Простые углеводы (монозы) по своим свойствам и строению молекул представляют альдегидо-спирты (глюкоза) и кетоно-спирты (фруктоза). Первую группу соединений называют альдозами, вторую – кетозами. Кроме того, моносахариды классифицируются по числу углеродных атомов (тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.).

Основной особенностью моноз является наличие большого числа асимметрических атомов углерода и, следовательно, возможность образования большого числа стереоизомеров.

Следует научиться точно находить все асимметрические атомы углерода в молекулах моноз и уметь правильно определять D- и L-формы изомеров. Необходимо твердо усвоить, что принадлежность сахаров к D- и L-ряду не определяет знака вращения моносахарида.

Необходимо обратить внимание на способы образования таутомерных циклических (полуацетальных) форм моноз (пираноз и фураноз) и уметь изображать их в виде пространственных форм (формул Хеуорса). Следует помнить, что при образовании полуацетальных форм возникает новый асимметрический атом углерода (первый) и два новых изомера (α- и β- формы).

Таким образом, изомерия и номенклатура углеводов очень сложны в связи с многообразием оптических изомеров и таутомерных форм сахаров.

Из физических свойств следует обратить внимание на явление мутаротации – изменение оптической активности свежеприготовленных растворов сахаров. Это влияние вызвано постепенным переходом в растворе различных форм моносахаров в их равновесную смесь.

Химические свойства альдоз и кетоз совмещают в себе реакции альдегидных, кетонных и спиртовых групп. Важной реакцией является взаимодействие первого гидроксила у циклических форм моноз со спиртами с образованием гликозидов.

Необходимо знать все виды формул глюкозы и фруктозы.

Сложные углеводы (полисахариды)

Сложные углеводы делятся на сахароподобные и несахароподобные вещества.

19

Дисахариды (сахароподобные углеводы)

Это вещества, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде. При гидролизе они распадаются на две молекулы моносахаридов. Важнейший из дисахаридов (их называют также биозами) – сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). Необходимо знать структурную формулу сахарозы, строение мальтозы и целлобиозы (предшественники крахмала и целлюлозы).

Необходимо усвоить схему гидролиза (инверсии) сахарозы – реакции, происходящей под действием минеральных кислот и ферментов.

Высшие полисахариды (несахароподобные углеводы)

Важнейшими представителями полисахаридов являются крахмал и целлюлоза (клетчатка). Это вещества, молекулы которых при гидролизе распадаются на очень большое количество молекул моносахаридов.

Необходимо усвоить принцип связывания моносахаридов и уметь изображать участки цепи составных частей крахмала – амилозы и амилопектина, знать основные свойства крахмала и его гидролиз.

Целлюлоза или клетчатка – полисахарид, из которого в основном состоит стенка древесины (до 50 %). Необходимо усвоить строение молекул целлюлозы, их свойства и основные реакции этого вещества, используемые в промышленности (нитрование, взаимодействие с уксусным ангидридом, сероуглеродом). Следует обратить внимание на метод получения вискозы.

Древесина и ее состав

Кроме целлюлозы, в состав древесины входят: гемицеллюлоза (до 25 %), пектины, лигнин (неуглеводная часть), таннины и другие дубильные вещества. Необходимо составить представление о составе и строении этих компонентов древесины, их свойствах, способах выделения.

Контрольные вопросы к теме "Углеводы"

91Классификация углеводов. Напишите уравнения гидролиз дисахарида и полисахарида.

92Моносахариды: функциональный состав, изомерия. Приведите примеры альдопентозы, кетогексозы.

93Химические реакции моносахаридов по карбонильной группе покажите на примере глюкозы.

94Спиртовые свойства моносахаридов покажите на примере фруктозы.

95Какие химические реакции, подтверждающие альдегидную и спиртовую природу глюкозы?

96Объясните, что такое дисахариды? Чем отличаются мальтоза от целлобиозы?

97Что такое крахмал? В чем отличие мальтозы от крахмала?

98Опишите строение и свойства целлюлозы.