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
щавелевой, малоновой, янтарной, адипиновой кислотам: 6.37ꞏ10
1.7ꞏ10
–3
; 3.7ꞏ10–5.
–3
; 6.5ꞏ10–2;
3. Сравните устойчивость цис- и транс-изомеров этилендикарбоновой кислоты. В каких условиях происходит цис- / транс-изомеризация? В молекулах
какого изомера возможно образование внутримолекулярной водородной связи?
4. Приведите схемы получения янтарной кислоты: а) из этилена;
б) из акрилонитрила. Какие из предложенных реакций протекают по механизму
S
, какие по механизму AdN? Приведите эти механизмы.
N
5. Рассмотрите строение малонового эфира. Охарактеризуйте понятие
«активированная метиленовая компонента». Какие свойства оно обусловливает? Напишите схемы взаимодействия его со следующими веществами:
а) натрием в спирте; б) уксусным альдегидом (в присутствии основания);
в) азотистой кислотой; г) водой (H
+
).
6. Приведите примеры применения малеинового ангидрида в реакциях диенового синтеза, используя линейные и циклические диены, в молекулах которых содержится 6 атомов углерода. Дайте названия продуктам реакций.
7. Заполните схему превращений:
диэтилмалонат
C2H5ONa
ClCH2COOC2H
A
5
H2O
H
CB
+
2C2H5OH
D
+
H
E
Назовите промежуточные и конечные продукты реакций и рассмотрите
механизм последней реакции.
Вариант 6
1. Напишите структурные формулы всех изомерных дикарбоновых кислот
формулы C
6H10O4
. Приведите для каждой из них название по систематической
номенклатуре. Какие из представленных кислот при нагревании будут
самопроизвольно декарбоксилировать, а какие отщеплять воду? Приведите
схемы реакций и назовите конечные продукты.
2. Предложите ряд из пяти дикарбоновых кислот, отличающихся строением
углеводородного скелета и наличием дополнительных заместителей, в порядке
увеличения их кислотных свойств.
3. На основе малонового эфира предложите схемы синтеза следующих
кислот, содержащих в своём составе 6 атомов углерода: а) одноосновной;
б) двухосновной; в) непредельной; г) одноосновной карбоциклической.
4. Рассмотрите строение малонового эфира. Объясните, почему он является
СН-кислотой? В качестве какого реагента выступает анион малонового эфира?
Какие реакции протекают при действии на этот эфир следующих реагентов:
а) этилата натрия в спирте; б) уксусного альдегида в присутствии
триэтиламина; в) воды в кислой среде при нагревании.
41
5. Составьте уравнения взаимодействия этилового эфира хлоруксусной
кислоты с натриймалоновым эфиром, гидролиза полученного вещества
и последующего за этим декарбоксилирования.
6. Назовите соединения и приведите схемы их синтеза из соответствующих
кислот:
7. Напишите формулы строения промежуточных и конечных веществ по
следующей схеме:
Какие реакции данной схемы протекают по механизмам S
эти механизмы.
, E, SN? Приведите
R
42
Тема VII. ОКСИКИСЛОТЫ. ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ
Вариант 1
1. Напишите структурные формулы оксикислот и назовите их по систематической номенклатуре: 1) α-оксипропионовой; 2) β-оксимасляной;
3) γ-оксикапроновой. Укажите соединения, имеющие асимметрические атомы
углерода, изобразите проекционные формулы D- и L-изомеров этих кислот.
Какие превращения будут происходить при нагревании этих кислот?
2. Напишите проекционные формулы оптических изомеров винных кислот.
Укажите оптически недеятельные формы и объясните причину отсутствия
оптической активности.
3. Приведите схемы реакций молочной кислоты со следующими соединениями:
а) уксусным ангидридом; б) хлоридом фосфора (V); в) этиловым спиртом
(в присутствии серной кислоты); г) хлороводородной кислотой; д) метиламином (при нагревании).
4. Расположите в порядке увеличения кислотных свойств следующие кислоты:
а) уксусную; б) гликолевую; в) молочную; г) β-оксипропионовую. Объясните
полученный результат на основе электронного влияния заместителей.
5. Напишите схемы взаимодействия гликолевой кислоты со следующими
соединениями: а) NaOH; б) HBr; в) PCl
; г) C2H5OH; д) хлористый ацетил.
5
Назовите продукты реакции.
6. Заполните схему превращений:
7. Вещество состава C
4H8O3
обладает кислотными свойствами, вращает плоскость поляризации; при взаимодействии с HCl даёт соединение состава
C
4H7O2
дуемое вещество образует соединение C
Cl, а при действии PCl5 — соединение C4H6OCl2. При нагревании иссле-
8H12O4
. Определите строение вещества.
Вариант 2
1. Напишите структурные формулы оксикислот состава C
4H8O3
. Назовите их по
систематической номенклатуре и укажите соединения, имеющие асимметрические атомы углерода. Укажите соединения, имеющие асимметрические атомы
углерода, изобразите проекционные формулы D- и L-изомеров этих кислот. Какие превращения будут происходить при нагревании α-, β- и γ-оксикислот?
2. В молекулах хлоряблочных кислот имеются два асимметрических атома
углерода. Объясните: а) почему у хлоряблочных кислот четыре оптически
деятельных изомера, а у винных кислот — только два; б) почему среди
хлоряблочных кислот нет изомера, подобного мезовинной кислоте. В ряду
43
стереоизомеров хлоряблочных кислот приведите проекционные формулы
энантиомеров и диастереомеров. Укажите, какие физико-химические характеристики совпадают, а какие отличаются у энантиомеров и диастереомеров.
3. Получите молочную кислоту: а) из уксусного альдегида; б) из α-хлорпропионовой кислоты; в) из пировиноградной кислоты. Напишите уравнения
реакций.
4. Реакцией Реформатского получите 3-окси-2,4,4-триметилпентановую
кислоту и напишите реакции её с: а) Na; б) NaOH; в) PCl
ной температуре и при нагревании; д) СН
конц. H
. Назовите все соединения.
2SO4
3СН2СН2
; г) NH3 при комнат-
5
ОН в присутствии
5. Получите любым способом 4-гидроксипентановую кислоту. В какое
соединение превратится эта кислота при нагревании?
6. Гидратацией соответствующей непредельной кислоты получите
β-гидроксиизовалериановую кислоту, для последней напишите реакцию
с NaOH, а для полученного соединения — с н-C
Br. Приведите механизм
4H9
последней реакции. Можно ли из исходного вещества синтезировать
α-гидроксиизовалериановую кислоту?
7. Вещество, имеющее состав C
4H8O3
цию, при нагревании выделяет воду, образуя при этом новое вещество C
, в растворе обнаруживает кислую реак-
4H6O2
с температурой кипения 204°C. Это последнее при восстановлении образует
тетрагидрофуран, а при действии соляной кислоты — соединение C
Вещество C
4H6O2
может быть получено восстановлением янтарного ангидрида.
4H7O2
Cl.
Какое вещество изначальное?
Вариант 3
1. Напишите структурные формулы оксикислот и назовите их по систематической номенклатуре: а) γ-оксимасляной; б) β-оксивалериановой;
в) δ-оксикапроновой. Укажите соединения, имеющие асимметрические атомы
углерода, изобразите проекционные формулы их D- и L-изомеров. Какие превращения будут происходить при нагревании этих веществ?
2. Какие из следующих соединений оптически активны: а) CH
б) CH
–CH2–CHOH–COOH; в) HOCH2–CHOH–COOH; г) HOCH2–CH2–COOH?
3
-CH2-OH;
3
Приведите проекционные формулы оптических изомеров.
3. Для формальдегида и метилизопропилкетона напишите реакции с синильной
кислотой. Проведите гидролиз продуктов присоединения и назовите полученные вещества.
4. Исходя из уксусного альдегида, получите β-оксимасляную кислоту.
Приведите соответствующие уравнения реакций.
5. Приведите схемы взаимодействия α-оксипропионовой кислоты со следующими соединениями: а) хлороводородом; б) хлоридом фосфора (V);
44
в) этиловым спиртом (в присутствии серной кислоты); г) уксусным
ангидридом; д) аммиаком (при комнатной температуре и при нагревании).
6. Составьте схемы реакций, происходящих при нагревании следующих кислот:
а) α-оксипропионовой; б) β-оксикапроновой; в) γ-оксивалериановой. Объясните
направление трансформаций каждой из предложенных кислот. В каком случае
реализуется процесс элиминирования, а в каком нуклеофильное замещение?
7. Определите строение вещества состава C
3H6O3
, которое обнаруживает
кислотные свойства, при взаимодействии с этиловым спиртом образует
вещество состава C
5H10O3
нагревании исследуемого вещества образуется новое вещество C
, а с уксусной кислотой — вещество C5H8O4. При
6H8O4
.
Вариант 4
1. Напишите структурные формулы изомерных оксикислот: а) состава C
двухосновных четырёхатомных; б) состава C
4H8O4
одноосновных трёхатомных.
5H8O6
Назовите оксикислоты по систематической номенклатуре. Укажите
соединения, имеющие асимметрические атомы углерода. Приведите
проекционные формулы энантиомеров и диастереомеров. Укажите, какие
физико-химические характеристики совпадают, а какие отличаются
у энантиомеров и диастереомеров.
2. Напишите проекционные формулы D- и L-глицериновой и D- и L-яблочной
кислот.
3. Среди соединений, изображенных проекционными формулами, найдите пары
оптических антиподов (энантиомеров) и диастереоизомеров:
4. Из ацетилена получите акриловую кислоту, а из неё — β-оксипропионовую.
Возможен ли аналогичный синтез α-оксипропионовой кислоты? Как доказать
положение гидроксогруппы в оксикислоте?
5. Закончите схему следующих превращений:
Назовите все вещества. Приведите механизм синтеза продукта А.
6. Приведите схемы взаимодействия α-оксивалериановой кислоты со
следующими веществами: а) NaOH; б) HBr; в) PCl
; г) C2H5OH (H+);
5
д) хлористый ацетил. Назовите продукты реакции. Каким превращением можно
доказать положение оксигруппы в исходном продукте?
45
7. Определите строение вещества состава C
4H8O3
с этиловым спиртом оно даёт сложный эфир состава C
выделяет воду и образует соединение состава C
4H6O2
. При взаимодействии
6H12O3
; при нагревании
, обнаруживающее кислую
реакцию, присоединяющее бром, а при окислении в жёстких условиях дающее
уксусную и щавелевую кислоты.
Вариант 5
1. Напишите структурные формулы оксикислот состава C
5H10O3
и назовите их
по систематической номенклатуре. Укажите соединения, имеющие асимметрические атомы углерода, изобразите проекционные формулы их D- и
L-изомеров. Какие превращения будут происходить при нагревании этих веществ?
2. Получите циангидринным синтезом 2-окси-3,3-диметилбутановую кислоту
и напишите реакции её с: а) HCl; б) NaOH; в) PCl
; г) NH3 (при комнатной
5
температуре и при нагревании). Назовите все соединения.
3. Из изомасляного альдегида и этилового эфира хлоруксусной кислоты по
реакции Реформатского получите соответствующую β-оксикислоту. Объясните
направление трансформации этой кислоты при нагревании.
4. Расположите кислоты: гликолевую, уксусную и хлоруксусную в порядке
возрастания кислотных свойств. Обозначьте электронные эффекты
заместителей, приведите необходимые объяснения.
5. Напишите формулы строения промежуточных и конечных продуктов
в следующей схеме:
Укажите, какие из приведённых реакций протекают по схеме нуклеофильного
замещения.
6. Сколько оптически активных форм возможно для следующих соединений:
Приведите их проекционные формулы, укажите энантиомеры и диастереомеры.
Укажите, какие физико-химические характеристики совпадают, а какие
отличаются у энантиомеров и диастереомеров.
7. Определите строение оптически активного вещества состава C
6H12O3
,
образующегося с основаниями соли. При нагревании оно даёт соединение состава C
6H10O2
, которое окисляется в смесь изомасляной и щавелевой кислот.
46
Вариант 6
1. Напишите структурные формулы молочной кислоты, винной кислоты, амида
β-оксимасляной кислоты, β-валеролактона, δ-валеролактона. Укажите
соединения, имеющие асимметрические атомы углерода, изобразите
проекционные формулы их D- и L-изомеров.
2. Получите α-оксимасляную кислоту всеми известными способами и напишите
схемы взаимодействия её со следующими соединениями: а) Na; б) NaOH;
в) HCl; г) PCl
; д) CH3OH (H+); е) хлористый ацетил. Назовите продукты
5
реакции.
3. На примере оксимасляных кислот охарактеризуйте отношение α-, β-, γоксикислот к нагреванию. Назовите полученные соединения. Объясните
причины разных направлений трансформации. Какие механизмы реализуются
в этих превращениях?
4. Расположите следующие кислоты: гликолевую, уксусную и нитроуксусную
в ряд по возрастанию кислотных свойств. Укажите электронные эффекты
заместителей, приведите необходимые объяснения.
5. Напишите формулы оптических изомеров для 2,3-бутандиола и яблочной
кислоты. Отметьте энантиомеры и диастереомеры. Укажите оптически
недеятельные формы и объясните, почему они оптически неактивны. Укажите,
какие физико-химические характеристики совпадают, а какие отличаются
у энантиомеров и диастереомеров.
6. Осуществите переход: ацетилен → α-оксипропионовая кислота. Каким
превращением можно доказать положение оксигруппы в конечном продукте?
7. Вещество состава C
5H10O3
обладает кислотными свойствами, вращает
плоскость поляризации; при взаимодействии с HCl даёт соединение состава
C
5H9O2
исследуемое вещество образует соединение состава C
Cl, а при действии PCl5 — соединение C5H8OCl2. При нагревании
10H16O4
. Искомое
соединение может быть получено из бутанона через стадию образования
соответствующего оксинитрила. Определите строение исследуемого вещества.
47
Тема VIII. АЛЬДЕГИДО- И КЕТОКИСЛОТЫ
Вариант 1
1. Напишите структурные формулы следующих кислот: а) β-кетомасляной;
б) α,α-диметилацетоуксусной; в) β-формилакриловой. Назовите их по
систематической номенклатуре. Укажите, какие из приведённых карбоновых
кетокислот являются предшественниками СН-кислот.
2. Приведите схемы реакций получения глиоксиловой кислоты: а) окислением
гликолевой кислоты; б) восстановлением щавелевой кислоты (электрохимическим способом); в) гидролизом дихлоруксусной кислоты.
3. Напишите уравнение сложноэфирной конденсации (Кляйзена) метилового
эфира пропионовой кислоты. Объясните механизм реакции. Какая частица
образуется на первой стадии? Объясните особенности её строения и характер
реакционной способности.
4. Как подтвердить в ацетоуксусном эфире (АУЭ) наличие кетонной и енольной
форм? Приведите уравнения реакций АУЭ со следующими веществами:
а) HCN; б) NaHSO
; в) NH2–NH2; г) Br2; д) FeCl3. Почему в неполярных средах
3
доля енольной формы увеличивается?
5. С помощью ацетоуксусного эфира получите метилпропилкетон и масляную
кислоту. Какие механизмы реализуются при этих процессах? К каким
реагентам следует отнести соль АУЭ?
6. Напишите уравнение реакции ацетоуксусного эфира с метиловым эфиром
акриловой кислоты и подвергните продукт конденсации кислотному
расщеплению. Как отличаются условия этих реакций?
7. Заполните схему превращений:
Приведите механизм синтеза продукта В.
Вариант 2
1. Напишите структурные формулы 3-оксопентановой кислоты и четырёх её
структурных изомеров. Назовите их по систематической номенклатуре.
Укажите, какие из приведённых карбоновых кетокислот являются
предшественниками СН-кислот.
2. Какие вещества образуются при обработке бромистого бутирила, бромистого
изовалерила, бромацетона цианистым калием с последующим гидролизом?
Назовите их. Укажите, по какому механизму протекают эти реакции.
48
3. Напишите схему реакции и приведите механизм сложноэфирной конденсации (Кляйзена): а) для этилпропионата; б) этилформиата с этилацетатом.
По какому механизму протекает этот процесс, какая частица является её
инициатором? Как и почему она образуется?
4. Что такое таутомерия? Рассмотрите строение ацетоуксусного эфира,
напишите схему его таутомерных превращений и схемы реакций со следующими веществами: а) синильной кислотой; б) гидросульфитом натрия;
в) гидроксиламином; г) метилэтилкетоном. Укажите, какие формы АУЭ
взаимодействуют с указанными субстратами.
5. Напишите схемы кислотного и кетонного расщепления: а) втор-бутилацетоуксусного эфира; б) диметилацетоуксусного эфира. Какие механизмы
реализуются при этих процессах?
6. Из метилацетоуксусного эфира и второго подходящего компонента получите
следующие соединения: а) 2-метилпропановую кислоту; б) 3-метилбутан-2-он.
В каких условиях протекает кислотное, а в каких кетонное расщепление АУЭ
и его аналогов? Объясните роль конц. щёлочи при кислотном расщеплении
АУЭ.
7. Из ацетоуксусного эфира, этилена и других неорганических реагентов
получите адипиновую кислоту. Какие механизмы реализуются в предложенных
реакциях?
Вариант 3
1. Напишите структурные формулы следующих кислот: а) глиоксиловой;
б) α-метил-β-кетовалериановой; в) ацетоуксусной. Назовите их по систематической номенклатуре. Укажите, какие из приведённых карбоновых кетокислот
являются предшественниками СН-кислот.
2. Какое соединение образуется в условиях конденсации Кляйзена из этилового
эфира пропионовой кислоты? Приведите механизм реакции. Объясните, какая
частица выступает в роли С-нуклеофила в этом процессе? Как и почему она
образуется?
3. Напишите уравнения реакций глиоксиловой кислоты со следующими
веществами: а) бисульфитом натрия; б) фенилгидразином; в) аммиачным
раствором оксида серебра; г) синильной кислотой; д) раствором NaOH;
д) этиловым спиртом (в присутствии H
2SO4
).
4. Какие превращения называются таутомерными? Приведите схему кетоенольной таутомерии ацетоуксусного эфира. Чем обусловлен этот процесс? Как
можно подтвердить существование равновесия между енольной и кетонной
формами? Как можно выделить таутомерные формы в виде индивидуальных
веществ?
49
5. Приведите уравнения реакций ацетоуксусного эфира со следующими веществами: а) Na; б) C
ONa; в) хлористый ацетил (в присутствии пиридина);
2H5
г) хлористый изопропил; д) метиловый эфир акриловой кислоты. Какие из приведённых реакций протекают по пути S
, какие по пути AdN? В каких
N
условиях протекают реакции г) и д)?
6. С помощью ацетоуксусного эфира получите метилвтор-бутилкетон
и 2-метилбутановую кислоту. Какие механизмы реализуются при этих
процессах? Объясните роль конц. щёлочи при кислотном расщеплении АУЭ.
7. Заполните схему превращений:
Приведите механизм синтеза продукта А.
Вариант 4
1. Напишите структурные формулы оксокислот: а) глиоксиловой;
б) пировиноградной; в) ацетоуксусной. Назовите их по систематической
номенклатуре. Укажите, какие из приведённых карбоновых кетокислот
являются предшественниками СН-кислот.
2. Напишите уравнения реакций получения пировиноградной кислоты:
а) из хлористого ацетила через нитрил; б) пиролизом винной кислоты;
в) окислением соответствующей оксикислоты; г) гидролизом соответствующей
α-нитрокислоты.
3. Дайте определение процессу таутомерии. Приведите схему таутомерных
превращений втор.-бутилацетоуксусного, объясните причину этого процесса.
Какими превращениями можно доказать наличие кетонной и енольной форм
в растворе?
4. С помощью ацетоуксусного эфира и необходимых веществ получите:
а) изомасляную кислоту; б) метилпропилкетон; в) янтарную кислоту. В каких
условиях протекает кислотное, а в каких кетонное расщепление АУЭ?
5. Как, имея 2-бутен и ацетоуксусный эфир, можно получить
3,4-диметилгексановую кислоту? Напишите уравнения реакций. Обозначьте, по
каким механизмам они протекают.
6. Напишите схемы кислотного и кетонного расщепления: а) метилэтилацетоуксусного эфира; б) этилацетоуксусного эфира. Назовите полученные соединения. В каких условиях и по каким механизмам протекают эти процессы?
Объясните роль конц. щёлочи при кислотном расщеплении АУЭ.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]