Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник вариантов индивидуальных домашних заданий по органической химии. Функциональнозамещённые ациклические органические соединения. Учебно-методиче
.pdf
е) 2НВr? Приведите уравнения реакций. Какой из предложенных процессов
протекает по механизму S
1? Какой интермедиат при этом образуется?
N
5. Из пропилена получите пинакон (2,3-диметил-2,3-бутандиол) и напишите
схему его превращений под влиянием серной кислоты. Почему этот процесс
называют пинаколиновой перегруппировкой?
6. Предложите два варианта синтеза изобутилметилового эфира на основе
взаимодействия алкоголята с галогеналканом. Объясните, какая из
предложенных реакций будет протекать быстрее? Приведите механизм
расщепления полученного эфира при действии йодоводородной кислоты.
7. Предложите механизм образования тетрагидрофурана в результате
обработки 4-бромбутанола-1 водным раствором гидроксида натрия.
21
Тема IV. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
Задание 1
Методы синтеза. Реакции нуклеофильного присоединения
Вариант 1
1. Напишите структурные формулы следующих карбонильных соединений
и назовите их по систематической номенклатуре: а) изовалериановый альдегид;
б) диизопропилкетон; в) триметилуксусный альдегид; г) акролеин;
д) глиоксаль. Оцените электрофильные свойства данных веществ и их
активность в роли субстратов нуклеофильного присоединения.
2. Составьте схемы получения уксусного альдегида из следующих соединений:
а) этилового спирта; б) ацетилена; в) этилена; г) уксусной кислоты.
3. Приведите уравнения реакций получения ацетона: а) гидратацией ацетиленового углеводорода; б) дегидрированием спирта; в) пиролизом кальциевой соли
соответствующей кислоты; г) с помощью магнийорганического соединения.
4. Напишите уравнения реакций пропаналя со следующими веществами:
а) LiAlH
; б) NaHSO3; в) HCN; г) NH3; д) NH2OH; е) C6H5NHNH2. Назовите
4
продукты реакций и рассмотрите механизм реакций б) и е).
5. Расположите в ряд по увеличению реакционной способности в реакциях
нуклеофильного присоединения: ацетон, формальдегид, пропионовый
альдегид, метилизопропилкетон, трихлоруксусный альдегид. Дайте необходимые пояснения.
6. Заполните схему превращений:
7. Даны два вещества общей формулы C
O. Оба вступают в реакцию
5H10
с фенилгидразином, бисульфитом натрия. Одно (вещество А) окисляется
аммиачным раствором оксида серебра, а другое (вещество B) не вступает в эту
реакцию, но при окислении в жёстких условиях даёт смесь уксусной
и пропионовой кислот. При восстановлении вещества А образуется спирт,
дегидратация которого приводит к 3-метил-1-бутену. Определите формулы
веществ А и B и напишите уравнения приведённых реакций. Какие из данных
реакций протекают по механизму Ad
? Приведите механизмы этих процессов.
N
22
Вариант 2
1. Опишите особенности электронного строения карбонильной группы
альдегидов и кетонов, её влияние на углеводородный радикал. Какие типы
реакций для них характерны для данных классов соединений по карбонильной
группе и по углеводородному радикалу?
2. Какие электронные эффекты будут проявляться в следующих молекулах:
уксусном альдегиде, хлоруксусном альдегиде, хлорацетоне, акриловом
альдегиде, нитроуксусном альдегиде, трихлоруксусном альдегиде? Оцените
активность данных веществ в реакциях с нуклеофилами.
3. Получите пропионовый альдегид: а) из олефинов — оксосинтезом,
озонолизом; б) термическим разложением смеси карбоновых кислот;
в) при помощи реакции Гриньяра.
4. Получите 3-метилпентаналь окислением соответствующего спирта.
Напишите для данного альдегида реакции с: а) хлоридом фосфора; б) хлором;
в) синильной кислотой; г) аммиаком; д) гидроксиламином. Приведите
механизм реакции в). Почему эта реакция протекает в присутствии оснований?
5. Какое из соединений каждой пары будет проявлять большую активность
в реакциях нуклеофильного присоединения: а) 2-нитроэтаналь и ацетальдегид;
б) акролеин и пропаналь; в) 1-хлорпропан-2-он и ацетон; г) 2-гидроксиэтаналь
и уксусный альдегид? Приведите необходимые пояснения с позиций влияния
углеводородного радикала на электрофильные свойства предложенных веществ.
6. Используя изопентиловый спирт и неорганические реагенты, получите
2,6-диметил-4-гептанон. Обладает ли данное вещество СН-кислотными
свойствами? В каких условиях эти свойства могут проявляться?
7. Вещество C
зует продукт C
образует углеводород C
ацетон. Каково строение соединения C
O обладает следующими свойствами: а) при окислении обра-
5H12
O, реагирующий с фенилгидразином; б) при дегидратации
5H10
, одним из продуктов окисления которого является
5H10
O? Напишите уравнения приведён-
5H12
ных реакций.
Вариант 3
1. Приведите структурные формулы всех изомерных альдегидов и кетонов
состава C
O. Назовите их по рациональной и систематической номенклатуре.
4H8
Какие реакционные центры формируются в молекулах данных веществ? Какие
типы реакций для них характерны?
2. Получите 3-пентанон: а) окислением спирта; б) гидролизом дигалогенпроизводного; в) гидратацией ацетиленового углеводорода; г) пиролизом
органических кислот; д) магнийорганическим синтезом.
23
3. Какие карбонильные соединения образуются при гидратации следующих
углеводородов (в условиях реакции Кучерова): а) ацетилена; б) метилацетилена? Напишите схемы реакций и механизм превращения б). Оцените активность
полученных веществ в реакциях с нуклеофилами.
4. Напишите уравнения реакций: а) пропионового альдегида с НСN; б) ацетона
с НСN. Разберите механизм реакции и объясните, почему образование
оксинитрилов ускоряется добавкой основания и тормозится кислотами?
5. Приведите схемы реакций ацетона с гидроксиламином, с гидразином,
с фенилгидразином. Назовите полученные соединения. Разберите механизмы
реакций и покажите их общность.
6. Расположите следующие соединения в порядке уменьшения реакционной
способности карбонильной группы в реакциях нуклеофильного присоединения:
Приведите необходимые пояснения с позиций влияния углеводородного
радикала на электрофильные свойства карбонильной группы. Какой реакцией
можно проиллюстрировать сделанные выводы?
7. Вещество состава C
O при окислении даёт соединение C6H12O,
6H14
которое взаимодействует с фенилгидразином, но не даёт реакции серебряного
зеркала. Продукт дегидратации исходного вещества (C
O) при окислении
6H14
образует метилэтилкетон и уксусную кислоту. Установите строение вещества
и напишите уравнения реакций.
Вариант 4
1. Напишите структурные формулы изомерных альдегидов и кетонов общей
формулы C
O и назовите их по рациональной и систематической номенкла-
5H10
туре. Чем обусловлены СН-кислотные свойства карбонильных соединений?
Какие из представленных изомеров проявляют такие свойства?
2. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения:
24
а)
б)
в)
3. Образование каких соединений можно ожидать при взаимодействии пропионового альдегида а) с нитрометаном; б) с нитропропаном в присутствии
основания? Напишите схемы реакций и разберите механизм. Какова роль
основания в этих реакциях?
4. Напишите реакции муравьиного альдегида со следующими реагентами:
а) HCN (NaOH); б) 2CH
OH (H+); в) NaHSO3. Назовите продукты.
3CH2
Рассмотрите механизмы всех реакций.
5. Напишите уравнения реакций согласно схемам:
Какие из приведённых реакций протекают по механизму Ad
?
N
6. Расположите следующие карбонильные соединения в ряд по убыванию
активности в реакциях с гидроксиламином:
Обоснуйте вывод с позиции электрофильных свойств карбонильных групп
данных веществ.
25
7. Вещество C
5H8O4
при сухой перегонке образует соединение C4H6O, которое
реагирует с гидроксиламином, но не даёт реакции серебряного зеркала.
Установите строение исходного соединения C
C
O. Напишите уравнения приведённых реакций.
4H6
5H8O4
и полученного соединения
Вариант 5
1. Напишите структурные формулы следующих карбонильных соединений
и назовите их по рациональной номенклатуре: а) 2-метилпропаналя;
б) 3,3-диметилбутанона-2; в) 2-пентеналя; г) бутан-1,3-диона. Какие реакционные центры формируются в молекулах данных веществ? Какие типы реакций
для них характерны?
2. Приведите уравнения реакций получения метилэтилкетона: а) окислением
соответствующего спирта; б) пиролизом смеси карбоновых кислот;
в) магнийорганическим синтезом; г) гидратацией ацетиленовогo углеводорода.
3. А. М. Бутлеров получил мyравьиный альдегид гидролизом дихлорметана.
Напишите уравнение этой реакции. Какими способами ещё можно получить
формальдегид? Приведите уравнения реакций. Оцените электрофильные
свойства данного альдегида по сравнению с ацеталем.
4. Напишите уравнения реакций изомасляного альдегида со следующими веществами: а) HCN; б) NaHSO
; в) 2CH3CH2OH (H+); г) C6H5NHNH2; д) CH3MgBr.
3
Дайте названия продуктам. Приведите механизм реакции а), в), г).
5. Какими реакциями можно отличить: а) бутаналь от бутанола; б) ацетон от
изомерного ему пропаналя?
6. Напишите уравнения реакций и назовите продукты согласно схемам:
7. Соединение состава C
O образует фенилгидразон и оксим, при действии
7H14
фуксинсернистой кислоты окрашивания не даёт, при окислении в жёстких
условиях образует пропионовую и масляную кислоты. Определите строение
исследуемого соединения. Напишите уравнения реакций. Какие из данных
реакций протекают по механизму Ad
? Приведите механизм этих процессов.
N
Вариант 6
1. Выведите структурные формулы изомерных альдегидов состава C
7H14
O, содержащих в главной цепи пять углеродных атомов, и назовите их по рациональной номенклатуре и систематической номенклатуре. Чем обусловлены СН-
26
кислотные свойства карбонильных соединений? Какие из представленных изомеров проявляют такие свойства?
2. Приведите схемы получения реакций, лежащих в основе промышленных методов получения: а) формальдегида; б) ацетальдегида; в) ацетона;
г) метилэтилкетона.
3. Напишите схемы получения масляного альдегида и диэтилкетона из органических соединений различных классов (приведите не менее четырёх методов
синтеза для каждого соединения). Какое из приведённых карбонильных
соединений будет активнее образовывать полуацеталь?
4. Назовите соединения. Приведите схемы их получения их соответствующих
карбонильных соединений:
5. Заполните схемы превращений. Назовите все органические соединения:
6. Объясните с точки зрения электронных представлений уменьшения
реакционной способности в реакциях нуклеофильного присоединения (Ad
)
N
следующих соединений:
7. Каково строение кетона, имеющего состав C
O, если оно при окислении
8H16
даёт ацетон и валериановую кислоту и в меньшем количестве — изомасляную
и масляную кислоты?
27
Задание 2
Альдольная и кротоновая конденсации. Реакции окисления
Вариант 1
1. Охарактеризуйте СН-кислотные свойства карбонильных соединений. Рассмотрите механизм альдольной и кротоновой конденсации: а) пропионового
альдегида; б) муравьиного альдегида и ацетона, в) уксусного альдегида и бутанона. Сколько продуктов может образоваться в реакционной смеси в случае в)?
2. Образование каких соединений можно ожидать при взаимодействии
уксусного альдегида а) с нитрометаном; б) с нитропропаном в присутствии
основания?
3. В каких условиях протекает окисление следующих карбонильных соединений: а) муравьиного альдегида; б) масляного альдегида; в) метилэтилкетона;
г) ацетона? Назовите образующиеся продукты.
4. Напишите структурную формулу кетона, при окислении которого образуется
смесь уксусной, пропионовой, валериановой и капроновой кислот.
5. При действии каких реагентов осуществить следующие превращения:
Приведите уравнения реакций и назовите образующиеся вещества. Предложите
механизм образования кротонового альдегида из соответствующего ацеталя.
6. Хлоральгидрат используют в медицине как снотворное. Напишите схему
(включая механизм) получения его из уксусного альдегида. Сравните устойчивость гидратных форм уксусного, муравьиного и трихлоруксусного альдегидов.
7. Определите строение вещества C
O, которое реагирует с гидроксил-
5H10
амином и бисульфитом натрия, не даёт реакции серебряного зеркала,
а главными продуктами его окисления являются уксусная кислота и ацетон.
Вариант 2
1. Приведите примеры реакций уксусного альдегида, в которых участвует
водород при α-углеродном атоме. Какие особенности строения обусловливают
подвижность этого атома водорода? Почему атом водорода альдегидной группы не обладает подвижностью?
2. Какие из карбонильных соединений: а) гептаналь; б) триметилуксусный
альдегид; в) изомасляный альдегид; г) ацетон; д) муравьиный альдегид — мо-
28
гут вступать в реакцию альдольной самоконденсации? Какие особенности строения обусловливают проявление СН-кислотных свойств этих соединений?
Приведите механизмы альдольной и кротоновой конденсации.
3. Образование каких продуктов следует ожидать в каждой из реакций
альдольной конденсации:
4. Используя альдольную конденсацию, синтезируйте 4-окси-2-пентанон.
Приведите механизм реакции.
5. Приведите схемы (включая механизмы) полимеризации альдегидов:
муравьиного и уксусного с образованием циклических и линейных продуктов.
Что представляет собой «сухой спирт»?
6. Какие продукты образуются в результате окисления следующих карбонильных соединений: а) масляного альдегида; б) этилизопропилкетона; в) бутанона;
г) муравьиного альдегида? Объясните, в каких случаях процессы окисления
протекает легче?
7. Определите строение кетона общей формулой C
O, который при
6H12
окислении даёт уксусную, пропионовую и масляную кислоты.
Вариант 3
1. Какие из перечисленных альдегидов: а) бутанон; б) метилпропаналь; в) 2,2диметилпропаналь — могут участвовать в альдольной и кротоновой конденсации? На одном из примеров приведите механизм конденсации в щелочной среде. Сколько продуктов может образоваться в реакционной смеси в случае а)?
2. При альдольной конденсации из двух молекул ацетона образуется
«ацетоновый спирт», а при кротоновой конденсации — окись мезитила.
Составьте схемы этих реакций и рассмотрите механизм.
3. Заполните схему превращений:
Какой механизм реакции реализуются при синтезе продукта В? В каких
условиях продукт В может превратиться в соединение А?
29
4. Назовите следующие вещества и приведите схемы их получения из
соответствующих карбонильных соединений:
Приведите механизм синтеза продукта в).
5. Хлорацетон является лакриматором. Предложите способ получения
хлорацетона из ацетона и рассмотрите механизм реакции.
6. Получите акролеин: а) конденсацией муравьиного и уксусного альдегидов;
б) окислением пропилена над катализатором (CuO); в) дегидратацией глицерина. Напишите уравнения перечисленных реакций и докажите наличие в акролеине двойной связи и альдегидной группы.
7. Определите строение вещества состава C
O, если с аммиачным раствором
7H14
оксида серебра оно даёт реакцию на альдегидную группу, а при взаимодействии его с гидразином (NH
–NH2) образуется соединение состава C7H16N2,
2
которое при нагревании со щёлочью в присутствии платины выделяет азот
и образует углеводород C
, имеющий хиральный центр. Соединение С7Н14О
7H14
при восстановлении даёт спирт, который при дегидратации превращается
в терминальный алкен, имеющий пять атомов углерода в основной цепи.
Вариант 4
1. Используя альдольную конденсацию, синтезируйте следующие соединения:
а) 4-метил-5-окси-3-гексанон; б) 4-окси-2-пентанон. Разберите механизм
реакции на одном примере. Какой катализ способствует протеканию этих процессов? Какие особенности строения карбонильных соединений обусловливают
подвижность атома водорода у α-углеродного атома?
2. Предложите схему превращения и механизм её последней стадии:
3. Образование каких соединений можно ожидать при взаимодействии пропионового альдегида а) с нитрометаном; б) с нитропропаном в присутствии
основания? Напишите схемы реакций и разберите механизм.
4. Заполните схему превращений:
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]