Sbornik_zadach_po_OKh_chast_2__2004

УДК 547

Асилова Н.Ю., Бойко И.П., Колобова Т.П., Кундрюцкова Л.А.,

Лонина Н.Н., Помогаев А. И.

Сборник задач и упражнений по органической химии. Уч.-мет.

пособие; - М.: ИПЦ МИТХТ, 56 с.

Настоящий сборник вопросов и упражнений предназначен для самостоятельной домашней и аудиторной работы студентов 3

курса дневного и вечернего факультетов. Цель сборника – помочь студентам глубже освоить основополагающие принципы современной органической химии. Во вторую часть сборника включены следующие разделы:

9. Галогенопроизводные углеводородов (доц. Бойко И.П.,

доц. Кундрюцкова Л.А.)

10.Спирты, эфиры и эпоксиды (доц. Колобова Т.П.)

11.Фенолы (доц. Колобова Т.П.)

12.Альдегиды и кетоны (ст.преп. Асилова Н.Ю.)

13.Кислоты и их производные (доц. Колобова Т.П.)

14.Азотсодержащие соединения (доц. Лонина Н.Н.)

15.Аминокислоты (доц. Помогаев А.И.)

16.Углеводы (доц. Помогаев А.И.)

Утверждено библиотечным советом МИТХТ

@ МИТХТ им. М. В. Ломоносова, 2004

2

www.mitht.ru/e-library

9.Галогенопроизводные углеводородов

1.Напишите структурные формулы всех изомерных галогенопроизводных состава: а) C4H9Cl; б) C5H11Br; в) C5H9Br. Назовите их по заместительной и радикально-функциональной номенклатуре ИЮПАК. Укажите, какие из них являются первичными, вторичными и третичными галогенопроизводными. Изобразите Z- и E-изомеры соединений состава C5H9Br.

2. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) этилхлорид; б) изопропилбромид; в) винилхлорид; г) аллилхлорид; д) пропаргилбромид; е) 2-метил-3-хлорбутан; ж) 1-бром-3-

н) бензилиденбромид; о) орто-нитрохлорбензол; п) 3-хлорпропен; р) (R)-3-бром-3-фенилоктан; с) (S)-3-бром-1-гексен.

3. Назовите следующие соединения:

CH3

а) CH3-C-CH2Br; б) CH3 - CHBr - CH - CH -CH3 ; в) CH3 - CBr -CH=CH2;

NO2

CH3

4. Напишите уравнения следующих реакций: а) метилциклогексан и бром при облучении светом; б) 2-метил-2-бутен и хлороводород; в) 1-бутен и бромоводород в присутствии перекиси бензоила; г) винилметиловый эфир и хлороводород; д) пара-нитроэтилбензол и бром при освещении; е) пара-метилбензойная кислота и хлор в

3

www.mitht.ru/e-library

присутствии трихлорида алюминия; ж) этилфенилкетон и хлор в присутствии трихлорида алюминия; з) втор-бутилбензол и бром при освещении.

5. Исходя из изопропилового спирта, получите следующие соединения: а) изопропилбромид; б) аллилбромид; в) 1-хлор-2-пропанол; г) 1,2- дибромпропан; д) 2,2-дибромпропан; е) 1,3-дихлор-2-пропанол; ж) 1,2,3-трибромпропан. Напишите уравнения соответствующих реакций.

6. Из циклогексанола и любых необходимых реагентов получите следующие соединения: а) бромциклогексан; б) йодциклогексан; в) транс-1,2-дибромциклогексан; г) 3-бромциклогексен; д) транс-2- хлорциклогексанол. Напишите уравнения соответствующих реакций.

7.Получите этилбромид, исходя из следующих соединений: а) этана; б) этилена; в) этанола. Напишите уравнения соответствующих реакций.

8.Исходя из любых подходящих реагентов получите следующие соединения: а) этилхлорид; б) этилфторид; в) этилиодид; г) н- пропилбромид; д) 1-фенил-2-хлорэтан; е) метилиодид. Напишите уравнения соответствующих реакций.

9.Предложите способы получения трет-бутилбромида и втор-

бутилбромида из соответствующих: а) алканов; б) алкенов; в) спиртов; г) алкилхлоридов. Напишите уравнения соответствующих реакций.

10.Предложите схемы получения: а) аллилхлорида из пропена; б) 1- иод-2-хлорпропана из пропена; в) 2-бромбутана из пропина г) 1,2- дибромбутана из ацетилена; д) винилхлорида из этана; е) 1,2- дибромпентана из 1-пентанола; ж) 1-хлор-2-бутанола из 1-бутанола; з) бензилхлорида из бензола; и) 1-фенил-1-хлорэтана из бензола. Напишите уравнения соответствующих реакций.

11.Исходя из бензола или толуола и любых необходимых реагентов

получите следующие соединения: а) пара-бромбензилхлорид; б) мета-нитробензотрихлорид; в) 1,2-дихлор-1-фенилэтан; г) 2-бром- 2-фенилбутан. Напишите уравнения соответствующих реакций.

12. Осуществите следующие превращения: а) 1-хлорбутан в 2- хлорбутан; б) 3-метил-2-бутанол в 3-метил-2-фторбутан (с

4

www.mitht.ru/e-library

использованием эфиров сульфоновых кислот); в) пропен в 1,3- дибромпропан; г) фенилацетилен в 1-фенил-1,1-дихлорэтан; д) 1- бутен в 1,1-дибромбутан; е) бензол в 4-бромбензолсульфоновую кислоту; ж) толуол в 3-хлорбензойную кислоту; з) пропаналь в аллилхлорид; и) 4-метил-1-пентен в 1-йод-4-метилпентан (2 варианта); к) ацетилен в (Е)-1,2-дибромпропен; л) бутановая кислота в пропилбромид (с использованием реакции Хунсдиккера); м) пропаноат натрия в этилхлорид; н) 2,3-бутандиол в 2,3- дихлорбутан; о) изопрен в 1-бром-3-метил-2-бутен. Напишите уравнения соответствующих реакций.

13.(2R,3S)-3-Метил-2-пентанол реагирует с конц. бромистоводородной кислотой, давая алкилбромиды, образовавшиеся при перегруппировке и без нее. Укажите продукты реакции и их конфигурации. Напишите уравнения соответствующих реакций.

14.Известно, что трет-бутилхлорид легко получается из трет- бутилового спирта под действием конц. соляной кислоты, в то время как н-бутиловый спирт в этих условиях реагирует гораздо медленнее. Объясните причину разного поведения спиртов. Напишите уравнения соответствующих реакций.

15.Превратите изобутилбромид в трет-бутилбромид. Как можно осуществить обратное превращение трет-бутилбромида в изобутилбромид? Напишите уравнения соответствующих реакций.

16.Исходя из метилхлорида как единственного органического вещества

ииспользуя любые другие необходимые реагенты, предложите схемы синтеза следующих соединений: а) метанол; б) метантиол; в) диметилсульфид; г) метилиодид; д) диметиловый эфир; е) этан; ж) этилхлорид; з) диэтиловый эфир. Напишите уравнения соответствующих реакций.

соответствующих реакций.

18. Под действием каких нуклеофилов н-бутилбромид превращается в следующие соединения: а) н-бутилхлорид; б) н-октан; в) бромид

5

www.mitht.ru/e-library

тетра-н-бутиламмония; г) н-бутилметиловый эфир; д) н-бутилацетат; е) н-бутилцианид. Напишите уравнения соответствующих реакций.

19.Напишите уравнения следующих реакций: а) изопропилхлорид и гидросульфид натрия; б) пропилхлорид и иодид натрия в ацетоне; в) этилбромид и этилат натрия; г) 2,3-дибромпентан и цинковая пыль при нагревании; д) метилиодид и фторид серебра в ДМФА; е) н- бутилбромид и нитрит натрия в ДМСО; ж) 1-иодпропан и ацетат натрия; з) трет-бутилбромид и водный раствор щелочи; и) метилиодид и этанол в присутствии гидроксида натрия; к) пропилфениловый эфир и изобутилхлорид в присутствии трихлорида алюминия; л) этилбромид и ацетиленид натрия; м) 1-бром-3- иодпропан и гидросульфид натрия в соотношении 1:1; н) 1,3- дихлорпропен и водный раствор щелочи; о) 4-иодбензилиодид и триметиламин; п) бромциклогексан и диэтилкупрат лития.

20.В каком порядке изменяется скорость нуклеофильного замещения брома в следующих соединениях: 1-бром-4-метилпентан, 3-бром-2- метил-2-пентен, 1-бром-3-метил-2-бутен? Ответ поясните.

21.Расположите соединения каждой группы в порядке уменьшения реакционной способности в реакциях SN1: а) бензилхлорид, пара- хлорбензилхлорид, пара-метоксибензилхлорид, пара- метилбензилхлорид, пара-нитробензилхлорид; б) бензилбромид, 1- бром-1-фенилэтан, 1-бром-2-фенилэтан; в) 1-хлор-3-фенилпропан, 2- хлор-2-фенилпропан, 1-хлор-1-фенилпропан.

22.Расположите соединения каждой группы в порядке уменьшения реакционной способности в реакциях SN2: а) 2-бром-2-метилбутан, 1- бромпентан, 2-бромпентан; б) 1-бром-3-метилбутан, 2-бром-2- метилбутан, 3-бром-2-метилбутан; в) 1-бромбутан, 1-бром-2,2- диметилпропан, 1-бром-2-метилбутан; г) изобутилхлорид, изобутилбромид, изобутилиодид.

23.Расположите в ряд по увеличению скорости замещения брома в реакции гидролиза при нагревании в водной муравьиной кислоте следующие соединения: а) дифенилбромметан; б) 2-бром-2- фенилпропан; в) 2-бром-2-метилпропан; г) трифенилбромметан. Напишите уравнения соответствующих реакций.

24.Расположите следующие соединения в ряд по увеличению скорости

замещения хлора в реакциях с нуклеофильными реагентами:

6

www.mitht.ru/e-library

хлорбензол, 4-нитрохлорбензол, 2,4-динитрохлорбензол, метиловый эфир 4-хлорбензолсульфокислоты, 4-хлорацетофенон.

25.Какие из перечисленных ниже веществ относятся к полярным протонным растворителям, а какие – к диполярным апротонным растворителям: ацетон, метанол, вода, метиламин, ацетонитрил, диметилсульфоксид (ДМСО), тетрагидрофуран, уксусная кислота, метилформамид, N,N-диметилформамид (ДМФА). Ответ поясните. Приведите структурные формулы этих соединений.

26.Сравните нуклеофильные свойства следующих молекул и ионов в

апротонных растворителях: а) метанол и метантиол; б) цианид натрия и ацетиленид натрия; в) NH2- и NH3; г) ацетат-анион и фенолят-анион; д) трет-бутилат калия и этилат калия; е) CH3CH2-, CH3NH-, CH3O- и F-; ж) F-, Cl-, Br- и I- . Ответ поясните. Как изменятся нуклеофильные свойства F-, Cl-, Br- и I- при переходе от апротонного

растворителя к полярному протонному растворителю? Ответ обоснуйте.

27.Какая из реакций, протекающих по механизму SN2, будет идти с

большей скоростью: а) C2H5Cl + CH3ONa или C2H5Cl + CH3OH; б) C2H5Cl + CH3COONa в водном ацетоне или C2H5Cl + CH3COONa в воде; в) C2H5I + CH3ONa или C2H5Cl + CH3ONa? Ответ поясните.

28. Какие из реакций, протекающих по механизму SN1, будут идти с

большей скоростью, а какие – с близкими скоростями: а) (CH3)3CCl+ H2O и (CH3)3CCl + HO- ; б) (CH3)3CCl+ H2O и (CH3)3CCl + C2H5OH; в) (CH3)3CCl + H2O и (CH3)3CBr + H2O? Ответ поясните.

29.Изменится ли скорость реакции SN2 метилбромида с цианидом натрия при переходе от ДМСО к этиловому спирту в качестве растворителя? Ответ поясните. Напишите уравнение реакции.

30.В каких условиях следует проводить гидролиз этилбромида и 2- бром-2-метилпропана, чтобы получить спирты с наибольшим выходом? Напишите уравнения соответствующих реакций.

31.Реакция трет-бутилхлорида с водой сильно ускоряется гидроксидом натрия. Как изменяется при этом соотношение продуктов отщепления и замещения? Напишите уравнения соответствующих реакций.

7

www.mitht.ru/e-library

32.Какой алкилгалогенид и какой алкоксид целесообразно использовать для синтеза трет-бутилэтилового эфира реакцией Вильямсона. Ответ поясните. Напишите уравнения соответствующих реакций.

33.Чем можно объяснить, что в сопоставимых условиях н-бутилбромид реагирует с н-бутантиолятом натрия (C4H9SNa) в 1830 раз быстрее, чем с н-бутилатом натрия, и выход дибутилсульфида выше, чем дибутилового эфира? Напишите уравнения соответствующих реакций.

34.При взаимодействии чистого (R)-2-бромбутана с бромидом натрия образуется рацемический 2-бромбутан, причем скорость рацемизации пропорциональна концентрации бромида натрия. Какие выводы о механизме реакции можно сделать на основании этих данных? Напишите уравнение реакции.

35.Превратите (S)-2-бромбутан: а) в (R)-втор-бутилэтиловый эфир; б) в

(±)-втор-бутилформиат; в) в (R)-2-бутанол; г) в (R)-втор- бутилметилсульфид. Напишите уравнения соответствующих реакций. Опишите механизмы реакций “а”, “б”.

36. Изобразите предпочтительные механизмы следующих реакций: а) (R)-3-бром-1-гексен с водой при нагревании; б) 1-бромбутан с иодидом калия в ацетоне; в) (S)-2-бром-2-фенилпентан с метанолом; г) (R)-2-бромпентан с фторидом калия в ДМФА; д) (R)-1-бром-1- фенилпропан с ацетатом калия в уксусной кислоте при комнатной температуре.

37.3-Хлор-1-бутен реагирует с этанолом с образованием смеси 3- этокси-1-бутена и 1-этокси-2-бутена. Если же реакцию вести с этилатом натрия в этаноле, то преимущественно образуется 3- этокси-1-бутен. Объясните эти факты. Напишите уравнения соответствующих реакций.

38.Какие соединения преимущественно образуются при взаимодействии: а) 2-бромбутана с цианидом калия в ДМСО; б) 1- хлор-2-бутена с цианидом калия в воде? Изобразите предпочтительные механизмы этих реакций и поясните правило Корнблюма.

39.Предложите оптимальные условия для одностадийных превращений изопропилбромида: а) в 2-нитропропан; б) в изопропилнитрит. Изобразите механизмы этих реакций.

8

www.mitht.ru/e-library

40.При взаимодействии орто-хлортолуола с водным раствором едкого натра (350 С, давление) получены два продукта: орто-крезол и мета-крезол. Опишите механизм этой реакции и поясните результат.

41.Напишите уравнения реакций 1-фтор-2,4-динитробензола со следующими реагентами а) этилат натрия; б) аммиак; в) анилин; г) этантиолят натрия. Опишите механизм реакции “в”.

42.Изобразите предпочтительные механизмы взаимодействий (2S,3S)- 3-метил-2-хлорпентана: а) с амидом натрия при нагревании; б) с этиламином. Выбор механизмов обоснуйте.

43.Какие алкены преимущественно образуются при нагревании 2-бром- 2-метилбутана: а) с этоксидом натрия; б) с трет-бутоксидом натрия? Ответ обоснуйте. Напишите уравнения соотвествующих реакций. Почему трет-бутоксид калия служит отличным основанием для проведения реакций дегидрогалогенирования алкилгалогенидов, а этиламин мало подходит для этой цели?

44.Какова конфигурация алкенов, образующихся при нагревании с раствором гидроксида калия в спирте: а) (1R,2R)-1-бром-1,2- дифенилпропана; б) (2S,3R)-2-метил-1-фенил-3-хлоргексана. Ответ обоснуйте и приведите механизм этих реакций.

45.Объясните, почему при дегидрогалогенировании втор-бутилхлорида образуется смесь цис- и транс-2-бутенов с преобладанием транс- изомера (86%). Напишите уравнение реакции.

46.Дегидрогалогенирование цис-1-бром-4-трет-бутилциклогексана под действием этилата натрия происходит быстро с образованием 4-трет-бутил-1-циклогексена, а дегидрогалогенирование транс-1- бром-4-трет-бутилциклогексана происходит очень медленно. Объясните этот факт. Напишите уравнения соответствующих реакций.

47.Установите строение алкилбромида, который при нагревании с магнием в эфире образует реактив Гриньяра, превращающийся под действием воды в гексан, а при обработке алкилбрмида натрием образуется 4,5-диэтилоктан. Напишите уравнения соответствующих реакций.

48.Установите строение бромида состава C4H9Br, если известно, что при гидролизе этот бромид превращается в первичный спирт, а при

9

www.mitht.ru/e-library

дегидробромировании и последующем гидробромировании образуется третичный бромид. Напишите уравнения соответствующих реакций.

49.Бромид C5H11Br при гидролизе дает третичный спирт, а при дегидробромировании – 2-метил-2-бутен. Установите строение этого бромида и напишите уравнения соответствующих реакций.

50.Из этана получите этилмагнийбромид и напишите для него уравнения следующих реакций: а) с ацетиленом; б) с водой; в) с этанолом; г) с хлоридом кадмия.

10.Спирты, эфиры и эпоксиды

1.Напишите формулы следующих соединений: а) 2-пропанол; б) 2- метил-3-пентанол; в) 5-метил-3-гептанол; г) 3-этил-3-гексанол; д) 4-

хлор-2-пентанол; е) 2-метил-3-пентен-2-ол; ж) 1,4-бутандиол; з) дипропиловый эфир; и) изобутилметиловый эфир; к) 3-метокси-1- пентанол; л) 2-метоксибутан; м) 1,2-эпоксипропан; н) бутилвиниловый эфир; о) 3,4-эпоксигексан; п) (2R, 3S)-3-бром-2- бутанол; р) мезо-2,3-бутандиол; с) бензиловый спирт; т) втор- бутилизобутиловый эфир; у) цис-2,3-эпоксипентан; ф) транс-2,3- эпоксипентан.

2.Назовите следующие соединения по заместительной номенклатуре ИЮПАК:

a) CH3CH=CHCH2OH; б) CH3CH2CH2CH(CH3)OH;

10

www.mitht.ru/e-library