Химия Нефти и Газа. Методичка по органической химии-1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Напишите структурные формулы следующих углеводородов: а) диметилэтилизопропилметана, б) метилэтилвторбутилметана, в) диэтилдиизопропилметана, г) метилбутилтретбутилметана.

Решение

Задача № 3.

Напишите структурные формулы и назовите соединения по систематической и рациональной номенклатурам:

Решение В задаче соединения представлены формулами

Ньюмена. Для изображения структурной формулы записываем два углеродных атома, относительно которых в формуле Ньюмена происходит вращение, а затем соответствующие заместители у этих атомов.

81

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1)

2-метилбутан, диметилэтилметан

2)

2-метилпентан, этилизопропилметан

Задача № 4.

Получите 2,3-диметилбутан и 3-метилпентан по реакции Вюрца. Какие галогенопроизводные углеводородов нужно использовать?

Решение Для проведения реакции Вюрца необходимо

использовать алкилгалогениды и металлический натрий. Следует помнить, что в этой реакции происходит удлинение углеродной цепи, а если берется один галогеналкил (симметричный синтез), то цепь удваивается. Для получения 2,3-диметилбутана целесообразно использовать 2-хлорпропан, так как единственным продуктом реакции будет 2,3- диметилбутан.

Для синтеза 2-метилпентана можно взять два алкилгалогенида, например, хлорэтан и 2-хлорпропан.

82

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Наряду с 2-метилбутаном в этой реакции образуется еще два продукта:

СH3–CH2-Cl + 2Na + Cl–CH2–CH3→ CH3–CH2–CH2–CH3 + 2NaCl

бутан

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Назовите следующие соединения по рациональной и систематической номенклатуре:

2. Получите указанные ниже соединения тремя разными способами:

83

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3.Напишите эмпирическую формулу гептана. Выведите все (девять) изомерные углеводороды этого состава. Назовите каждый изомер по международной систематической номенклатуре.

4.Напишите схему реакций последовательного бромирования метана. Укажите условия, при которых возможны такие реакции. Назовите все бромпроизводные, которые могут при этом образовываться. Напишите аналогичные реакции последовательного хлорирования метана, показав цепной свободнорадикальный механизм этой реакции.

5.Какие хлорпроизводные могут быть получены замещением одного атома водорода на хлор: а) в пропане; б) в бутане; в) в изобутане; г) в 2-метилбутане? Напишите схемы реакций хлорирования. Укажите условия проведения реакций. Назовите образующиеся монохлорпроизводные.

6.Напишите схемы реакций, протекающих при действии азотной кислоты (реакция нитрования, или реакция

М.И.Коновалова) на предельные углеводороды: а) бутан; б) изобутан; в) пентан; г) 2-метилбутан. Укажите условия и преимущественное течение реакций. Назовите образующиеся нитросоединения.

84

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

7.Напишите схемы реакций окисления углеводорода С21Н44 нормального строения: а) избытком кислорода (реакция горения); б) действие ограниченного количества окислителя – для получения карбоновых кислот (одну из возможных реакций). Напишите аналогичные реакции для нормального углеводорода С25Н52.

8.Напишите реакции дегидрирования (с отнятием одной

молекулы водорода): а) этана; б) изобутана; в) бутана; г) 2- метилбутана.

9.В чем сущность крекинга углеводородов? Напишите схемы реакций с образованием возможных продуктов при крекинге: а) бутана; б) гексана.

10.Какие углеводороды получаются при действии металлического натрия на галогенпроизводные (синтез Вюрца): а) 2-метил-2-иодпропан; б) 2-бромбутан? Напишите схему реакций и назовите образующиеся углеводороды.

11.Какие углеводороды образуются при синтезе Вюрца, если металлическим натрием действовать на смесь галогеналкилов 2-иодпропан и 2-метил-2-иодбутан? Напишите схему реакций и назовите образующиеся углеводороды.

12.Из каких бромили иодпроизводных могут быть получены по реакции Вюрца углеводороды: а) 4,5- диметилоктан; б) 2,3,4,5-тетраметилгексан; в) 3,3,4,4- тетраметилгексан; г) октан? Напишите схему реакций. Назовите исходные галогеналкилы.

13.Какие наиболее простые галогеналкилы могут быть взяты для получения по реакции Вюрца следующих

углеводородов: а) 2,2,3-триметилпентан; б) 2-метилбутан; в) 2,2,4-триметилпентан; г) 2,4-диметилгексан? Напишите в каждом случае основную (целевую) и побочные реакции.

85

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Назовите исходные галогеналкилы и углеводороды, образующиеся в результате побочных реакций.

14. Напишите структурные формулы изомерных углеводородов состава C7H16; укажите изомеры, содержащие третичные атомы углерода. Назовите углеводороды.

15. Какие углеводороды получатся при действии металлического натрия на смесь:

а) йодистого метила и йодистого изобутила; б) бромистого пропила и бромистого втор-бутила;

в) бромистого бутила и бромистого изо-гексила; г) бромистого трет-бутила и йодистого изо-пропила.

5. Какие из следующих углеводородов: С5Н12, С7Н14, С8Н18, C10Н22, C11Н20, С2Н2, С6Н6, C8H6 являются предельными?

16. Образование каких монохлорпроизводных возможно при хлорировании 2,2,3-триметилпентана? Рассмотрите механизм реакции. Какие факторы необходимо учитывать при определении главного направления реакции?

17. Напишите реакции сульфохлорирования, сульфоокисления и нитрования (по Коновалову) 2- метилпентана. Рассмотрите механизм фотохимического сульфохлорирования углеводорода.

18. Напишите структурную формулу органического вещества состава С5Н12, если известно, что оно содержит в своем составе одну метиленовую группу, а при его бромировании получается преимущественно третичное бромпроизводное.

19. Дайте определения понятиям: крекинг, риформинг, октановое число.

86

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

АЛКЕНЫ

Алкены - ненасыщенные соединения, содержащие двойную связь С=С. Раньше эти соединения называли олефинами. Общая формула алкенов CnH2n.

Ненасыщенные циклические углеводороды с одной двойной связью называются циклоалкенами или циклоолефинами (общая формула CnH2n-2).

Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp2-гибридизации.

ИЗОМЕРИЯ АЛКЕНОВ Структурная изомерия углеродного скелета

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В промышленных процессах нефтепереработки алкены получаются в смеси с алканами. Свойства их заметно различаются, что используется при разделении и выделении индивидуальных соединений.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКЕНОВ

Алкены с 2-, 3- и 4-атомами углерода при нормальных условиях - газы, алкены С5-С17 - жидкости, а следующие - твёрдые вещества.

Цис-изомеры имеют более низкие температуры плавления, более высокие температуры кипения, большую плотность и более высокие показатели преломления по сравнению с транс-изомерами.

Плотность алкенов несколько выше, чем соответствующих алканов.

Алкены в воде растворяются мало, но лучше, чем алканы. Они хорошо растворяются в органических растворителях.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛКЕНОВ

Химические свойства алкенов определяются наличием двойной связи. При действии на двойную связь различных реагентов разрывается менее прочная -связь и образуются две прочные -связи. по механизму электрофильного присоединения, обозначаемому символом AE (от англ. addition electrophilic). Реакции электрофильного присоединения — это ионные процессы, протекающие в несколько стадий.

89

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Присоединение водорода (каталитическое гидрирование). Присоединение водорода к алкенам или циклоалкенам приводит к алканам или соответственно циклоалканам:

кат-р

Галогенирование. Алкены при обычных условиях присоединяют галоген, особенно легко хлор и бром. В результате образуются дигалогенпроизводные алканов, содержащие галогены у соседних атомов углерода. Реакция алкенов с бромом используется для качественного обнаружения непредельных соединений, так как при этом взаимодействии происходит обесцвечивание бурого раствора брома. Она проводится в среде неполярных инертных растворителей (например: CCl4):

Реакция галогенирования стереоспецифична —- присоединение происходит с противоположных сторон относительно плоскости молекулы алкена.

Механизм реакций подобного типа в общем виде:

90