Органическая химия - Московский педагогический

МОСКОВСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ И ХИМИИ
КАФЕДРА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ФОНД КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ
СТУДЕНТОВ 3 КУРСА
ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
050100 ХИМИЯ И ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК
2014-15 уч. год
МОСКВА 2014
I семестр.
Блок 1. Письменный опрос 1. Электронное строение органических
соединений.
1. Для приведенных структур определите ковалентность и коодинационное
число выделенного атома:
+
CH3 +NONH3
2. Нарисуйте схемы - и -связей. Укажите гибридизацию каждого атома:
СH3 - С(O)NH2 CO2 CHCl =CH – C(CH3)3
3. Расположите соединения в порядке убывания кислотных свойств.
Приведите объяснения. Укажите виды индуктивного эффекта:
3-бромбутановая кислота, 2-бромбутановая кислота, 2,2-дибромбутановая
кислота, 4-бромбутановая кислота
4. Рассчитайте формальные заряды фрагментов молекул:
H
-Br-
-Br
-Br-
5. Приведите граничные структуры и мезоформулу для
CH2 = CCl – CH3
CH3 – NO2
Блок 1. Коллоквиум. Теоретические основы органической химии.
Ковалентная химическая связь, ее характеристики, примеры.
1. Мезомерный эффект. Р--сопряжение, примеры.
2. Приведите граничные структуры и мезоформулу для
CH2 = C(Cl) – C(O)NH2.
Блок 2. Письменный опрос 2. Алканы.
1. Сколько изомеров можно вывести из углеводорода, заменяя атом водорода
на атом хлора:
CH3
H3C-CH-CH2-CH-CH3
CH3
2. Рассчитайте процентный состав монохлорпроизводных изобутана,
полученных путем термического хлорирования при 300 ºС. Вероятность
отрыва атомов водорода от первичных и третичного атомов углерода
составляет 1:3.
3. Углеводород С5Н12 при нитровании по Коновалову преимущественно
образует только одно третичное мононитрозамещенное соединение. Какое
строение имеет исходный углеводород?
4. Расположите в ряд по устойчивости и реакционной способности
следующие радикалы: метил, трет-бутил, аллил, этил, водород, изопропил,
винил.
5. Напишите уравнения реакций. Укажите механизмы реакций, условия их
протекания. Отметьте случаи, где реакция не идет.
t
а) н-бутан + О2
б) н-бутан + Br2 (на свету) →
в) н-бутан + Сl2 (на свету)→
г) метилбромид + HI →
Блок 2. Письменный опрос 3. Галоидпроизводныеалканов.
1. Приведите общее уравнение реакции, механизм и стереохимию гидролиза
(водный раствор щелочи) 2-бромпентана (S-конфигурация) по механизму
SN1. Приведите уравнение скорости реакции , кривую изменения
потенциальной энергии системы, учитывая, что реакция экзотермическая.
Будет ли продукт реакции обладать оптической активностью? Приведите
механизм побочной реакции отщепления.
2. Допишите уравнения реакций, отметьте случаи, где реакции не пойдут:
а) хлористый пропил + Mg (абс. эфир) →
б) бромистый изобутил + NaOH→
в) бромистый изобутил + HI →
г) хлористый винил + NaOH (t,p)→
Блок 2. Системы, содержащие -связи. Контрольная работа.
1. Приведите общее уравнение реакции и механизм взаимодействия 1аминобутана с азотистой кислотой в кислой среде. Назовите промежуточные
и конечные продукты.
2. Алкилирование спиртов. Приведите общее уравнение реакции и
механизм взаимодействия этанола с дипропилсульфатом в щелочной среде.
3 Сравните кислотные свойства: вода, этанол, изопропанол, третбутанол,
аммиак, ацетилен, этан. Приведите основания, сопряженные этим кислотам.
4. Допишите уравнения реакций, отметьте случаи, где реакции не пойдут:
а) хлористый пропил + NaCN →
б) этиламин + NaOH→
в) этан + Cl2 →
г) 2-аминопропан + HNO2(H+)→
д) пропандиол-1,2 + Н+→
5. Из неорганических реагентов получите 2,3,3-триметибутен-1, используя
пинаколиновую перегруппировку.
Блок 2. Системы, содержащие -связи. Коллоквиум.
1. Магнийорганические соединения (механизм образования, свойства).
Использование их в синтезе алканов и спиртов.
2. Определите, правильно ли написаны уравнения реакций. Исправьте
ошибки:
а) (CH3)3N + C2H5Cl → (CH3)2NC2H5 + CH3Cl
б) HOCH2CH2Br + Mg→ HOCH2CH2 Mg Br
в) C2H5С(CH3)2Br + CH3ONa → C2H5С(CH3)2OCH3 + NaBr
3. Отношение первичных, вторичных и третичных спиртов к азотистой
кислоте. Механизмы реакций.
4. Предложите механизмы секстетных перегруппировок для карбокатионов:
CH3CH2CH2CH2+ , CH2 = CH -CH2 - CH+ - CH2 -CH3
Блок 3. Системы, содержащие неполярные -связи. Контрольная работа.
1. Реакции электрофильного присоединения к этиленовым и диеновым
углеводородам. Условия реакций, катализаторы, стереохимия. Приведите
механизм бромирования цис-бутена-2, бутадиена-1.3.
2. Полимеризация пропена в присутствии катализаторов Циглера-Натта.
3. Напишите уравнения реакций, отметьте случаи, где реакция не идет:
а) бутен-1 + хлор (500 ºС) →
б) бутадиен-1.3 + Na (C2H5OH) →
в) пропин + LiAlH4 →
г) ацетилен + этилмагнийбромид →
д) бутин-1 + Ag[(NH3)2]OH →
Блок 4. Системы, содержащие полярные -связи. Письменный опрос.
1. Расположите следующие соединения в порядке уменьшения активности в
реакции нуклеофильного присоединения: а) формальдегид; б) ацетальдегид;
в) ацетон; г) трихлорэтаналь (хлораль); д) метилэтилкетон.
2. Напишите уравнения реакции Канниццаро для триметилуксусного
альдегида. Укажите условия протекания этой реакции. Объясните, почему
триметилуксусный альдегид не способен к альдольной конденсации?
3. Предложите схемы синтезов 5,5-диметилгександиола-1,2 из
метилацетилена и триметилуксусного альдегида..
4. Как различить с помощью химических реакций ацетон, формальдегид,
бутен-2 и третбутанол?
Блок 4. Системы, содержащие полярные -связи. Контрольная работа.
1. Приведите продукты реакции между 2-метил-2-этилбутаналем-1 и
концентрированной щелочью.
2. Получите пентанон-2 следующими способами:
а) окислением соответствующего спирта; б) гидролизом
дигалогенпроизводного; в) гидратацией алкина; г) пиролизом смеси
органических кислот; д) с помощью реактива Гриньяра; е) из хлористого
пентила.
3. Предложите схему синтеза акрилового альдегида из глицерина.
4. Определите структурную формулу вещества С4Н8О, если оно реагирует с
гидроксиламином, дает реакцию серебряного зеркала и при окислении
образует метилпропановую кислоту.
5. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой следующих
соединений:
а) хлороформа; б) нитрила уксусной кислоты; в) ортоэфира муравьиной
кислоты; г) хлорангидрида уксусной кислоты; д) амида уксусной кислоты; е)
амида 2-метилбутановой кислоты.
6. Расположите следующие соединения по возрастанию кислотности:
а) вода; б) ацетилен; в) уксусная кислота; г) муравьиная кислота; д) этанол; е)
пропановая кислота.
II семестр.
Блок 1. Алициклические углеводороды. Контрольная работа.
1. Приведите способы образования циклов; укажите условия реакций:
COOEt
а)
2.
3.
4.
5.
COOEt
б)
Приведите схему получения трео-рацемата 1,1-дихлор-2,3диметилциклопропана.
Из щавелевой кислоты и пентена-2 получите 1,3-диметилциклопентан.
Приведите схему циклоприсоединенияпропена. Укажите условия с
учетом взаимодействия ВЗМО и ННМО алкена.
Приведите уравнения реакций:
А) циклопропилхлорметан
Б) циклобутан + Н2
AlCl3, -40oC
Ni, 120oC
Al(C H ) + TiCl
2 5 3
3
В) бутадиен
Г) циклооктан + Cl2 h
Д) 1,2-дипропилциклопропан
KMnO4, t
Блок 2. Ароматические углеводороды. Письменный опрос.
1. Приведите электронное строение, предельные структуры, мезоформулу,
вид единой -МО для 2,4,6-тринитрохлорбензола.
2. Сравните реакционную способность в реакциях SЕ: бензол, бромбензол,
анизол, бензальдегид. Приведите объяснения. Объясните ориентацию
второго заместителя в реакциях SЕ для анизола и бензальдегида с учетом
статического и динамического факторов.
3. Приведите механизм реакции бензола с хлористым ацетилом в
присутствии кислоты Льюиса. Из полученного соединения получите
этилбензол.
4. В каком порядке следует вводить заместители при получении из бензола
2,4-динитротолуола?
5. Закончите уравнения реакций:
а) этилбензол + раствор перманганата калия (t)→
б) бензол + водород (t,p,катализатор)→
в) бензол + конц. азотная кислота→
Блок 2. Ароматические углеводороды. Контрольная работа.
1. Сравните реакционную способность в реакциях SE 2-нитро-1,4дихлорбензола и 4-нитро-1,3-дихлорбензола. Приведите объяснения,
используя статический и динамический факторы. Приведите граничные
структуры и мезоформулы для -комплексов для преимущественного
направления реакций.
2. Приведите уравнение реакции и механизм нуклеофильного замещения
при взаимодействии 2.4-динитробензола с водным раствором щелочи.
3. Определите, какой из атомов брома будет замещаться в первую очередь
при реакции со щелочью в 1,4-дибром-2.6-динитробензоле с учетом
статического и динамического факторов.
4. Сопоставьте реакционную способность в реакциях SN следующих
соединений: бензилбромид, п-аминобензилбромид, о-нитробензилбромид,
п-метоксибензилбромид, м-этилбензилбромид. Для каждого случая укажите
механизм реакции.
5. Из бензола и неорганических реагентов получите фенилэтиленгликоль.
6. Приведите уравнения реакций, укажите механизмы, отметьте случаи, если
реакция не идет:
а) изопропилбензол + метилхлорид (в присутствии AlCl3) →
б) стирол + бромная вода→
в) 3-бромбензилхлорид + водный раствор щелочи→
Блок 2. Ароматические углеводороды. Коллоквиум.
1. Ароматичность. Строение бензола, его ароматические свойства.
2. Реакции электрофильного замещения, механизм, катализаторы.
Определите место вступления третьего заместителя, если два акцепторных
заместителя расположены в мета-положении.
3. Нуклеофильное замещение галогена в арилгалогенидах, где галоген
расположен в боковой цепи.
4. Вещество C8H8Cl2 при сульфировании образует только одно
сульфопроизводное. При действии разбавленного раствора щелочи легко
превращается в C8H10O2, при окислении которого можно получить метадибензойную кислоту.
Блок 3. Ароматические углеводороды. Письменный опрос.
1. Укажите, какая из нитрогрупп будет в первую очередь замещаться на
нуклеофильный реагент в 1,2,3.5-тетранитробензоле. Ответ поясните с
учетом статического и динамического факторов. Напишите уравнение
реакции и механизм.
2. Приведите способ получения из анизола 4-нитро-2,6-динитроброманизола.
3. Расположите соединения в порядке уменьшения реакционной способности
в реакциях нитрования: бензол, бромбензол. Нитробензол, толуол. Анилин.
4. Установите строение вещества, если при окислении перманганатом калия
оно превращается в о-сульфобензойную кислоту, а при сплавлении с едким
натром – о-крезол. Напишите уравнения реакций и механизмы.
5. Напишите уравнения реакций:
а) фенолят натрия + метиловый эфир п-толуолсульфокислоты →
б) фенилнитрометан + щелочь→
в) п-нитроанизол + Zn + щелочь→
Блок 3. Ароматические углеводороды. Контрольная работа.
1. Приведите уравнение и механизм получения фенола из изопропилбензола.
Укажите побочные процессы. Какими другими способами можно получить
фенол?
2. Определите, какие атомы или группы будут замещаться на нуклеофильный
реагент в соединениях: 2,3,4-тринитроанизол, 2,4-динитрохлорбензол, 3,4динитрохлорбензол. Ответ поясните с учетом статического и динамического
подходов.
3. Сопоставьте реакционную способность нуклеофилдьных реагентов в
реакции алкилированияиодистым метилом: этиловый спирт, метиловый
спирт, метиламин, п-метоксианилин, 2,4-динитроанилин, дифениламин.
Приведите механизм реакции
взаимодействия анилина с п-толуолметилсульфонатом в щелочной среде с
целью получения диметиланилина.
4. Напишите уравнения реакций, укажите условия и механизм. Отметьте
случаи, когда реакция не пойдет.
а) фенол + бромная вода→
б) нитробензол + Zn + щелочь→
в) анилин + серная кта (180оС) →
г) 2,4,6-тринитрофенол + PCl5→
д) N-ацетанилид + п-толуолсульфохлорид + триэтиламин→
е) фенол + бикарбонат натрия→
5. Исходя из ацетилена и неорганических реагентов, приведите способ
получения п-нитроанизола, п-метил-м-нитробензолсульфамида,
метилоранжа.
6. Приведите строение азокрасителя, восстановление которого оловом в
кислой среде приводит к образованию смеси 4-нитро-2-сульфоанилина и 2гидрокси5-аминобензойной кислоты.
7. Вещество C7H6ClNO3 после восстановления железом в кислой среде и
дезаминировании превращается в п-хлоранизол. Если же исходное вещество
нагреть с водным раствором щелочи и подкислить, то получается соединение
С7H7NO4, которое легко перегоняется с паром. Установите строение
исходного вещества. Приведите схемы указанных реакций.
Блок 3. Ароматические углеводороды. Коллоквиум.
1. Нитрование бензола, хлорбензола, толуола, фенола, анилина, ацетанилида.
Нитрующие средства. Механизм. Влияние нитрогруппы на основные
свойства ароматических аминов. Сопоставление основных свойств о-, м- и пнитроанилинов.
2. Из бензола получите 2-нитро-1,3,5-трибромбензол.
3. Укажите способы получения и химические свойства 1,4-бензохинона.
4. Сравните кислотные свойства ацетанилида, п-нитроацетанилида, воды,
фенола, м-нитрофенола, п-метоксифенола, серной кислоты, пикриновой
кислоты.
5. Способы получения фтор-, хлор-, бром- и йодбензола. Укажите механизмы
реакций.
Блок 4. Письменный опрос.
1. Строение трифенилметильных радикала, катиона и аниона. Способы их
получения.
2. Получение и химические свойства антрахинона.
3. Осуществите превращения: бензол → фенолфталеин; нафталин → βнафтиламин.
4. Установите строение соединения С13Н12О, которое образует соли со
щелочами, метилируетсядиметилсульфатом. Если продукт метилирования
окислить пермаганатом калия в водной среде и раствор затем подкислить, то
выделяется 4-метокси-4’-дифенилкарбоновая кислота.
Блок 5. Гетероциклы. Письменный опрос.
1.Электронное строение тиофена. Схема σ- и π-связей, граничные структуры,
мезоформулы. Получение тиофена.
2. Реакции нуклеофильного замещения пиридина, получение αаминопиридина.
3. Сопоставьте: а) основные свойства следующих соединений: пиррол,
анилин, пиридин, п-нитроанилин.
б) реакционную способность в реакциях нитрования: фуран, пиррол,
ацетанилид, фенол, тиофен, нафталин, бензол, нитробензол, пиридин.
Приведите нитрующие средства для каждого соединения.
4. Напишите уравнения реакций:
а) окись пиридина + серная кислота →
б) пиррол + едкий натр →
в) фуран + бензолдиазонийхлорид →
Доцент, к.х.н.
В.Ю. Мишина
Утверждено на заседании кафедры 8 сент. 2014 г., протокол № 1
И.о. зав. каф. орг. химии проф., д.х.н.
М.К. Грачёв