Типовые упражнения и задачи

Казанский государственный университет
Совместная программа CRDF и Министерства образования
России "Фундаментальное образование и высшее образование"
Научно-образовательный центр Казанского государственного
университета "Материалы и технологии XXI века"

ТИПОВЫЕ УПРАЖНЕНИЯ И ЗАДАЧИ
ПО НЕКОТОРЫМ РАЗДЕЛАМ
ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Для студентов химического, биолого-почвенного, геологического и
экологического факультетов
Казань - 2004
Печатается
по решению секции Научно-методического совета
Казанского университета
Составители: к.х.н. Файзуллин Э.М., доц., к.х.н. Стойков И.И.,
к.х.н. Курбангалиева А.Р.
Отв. редактор – доц., к.х.н. Мовчан А.И.
2
СОДЕРЖАНИЕ
I.
Насыщенные (предельные) углеводороды
4
II.
Этиленовые и диеновые углеводороды
5
III.
Ацетиленовые углеводороды
6
IV.
Ароматические углеводороды
8
V.
Галогенопроизводные
10
VI.
Спирты
11
VII. Альдегиды и кетоны
13
VIII. Карбоновые кислоты и их производные
15
IX.
Гидроксикислоты
18
X.
Углеводы
19
Рекомендуемая литература
21
3
I. НАСЫЩЕННЫЕ (ПРЕДЕЛЬНЫЕ) УГЛЕВОДОРОДЫ
1. Напишите схему реакции и дайте название углеводороду, который
образуется при нагревании с гидроксидом натрия следующих веществ: a)
(CH3)2CHCH2COONa; б) CH3-CH(CH(CH3)CH2CH3)-CH2COONa.
2. Назовите вещество, которое образуется при полном каталитическом
гидрировании (никелевый катализатор, 160-180°) 2,4,6-триметилгептатриена-2,3,5.
3. Напишите формулы нижеследующих углеводородов и дайте каждому
название по рациональной номенклатуре: а) 2,2-диметилгексан; б) 2,3диметил-З-этилгексан; в) 2,3,4-триметилпентан; г) 2,5-диметилгексан; д)
2,2,3,4-тетраметилгексан; е) 2,4,4,5-тетраметилгептан.
4. Какие углеводороды образуются при синтезе Вюрца, если
металлическим натрием действовать на следующие смеси галогеналкилов:
а) бромистый этил и бромистый втор-бутил; б) 2-иод-пропан и 2-иод-2метилбутан; в) йодистый изобутил и йодистый пропил. Напишите схемы
реакций и назовите образующиеся углеводороды.
5. Превратите бромистый изопентил в предельный углеводород: а) с тем
же строением углеродного скелета и тем же числом углеродных атомов; б)
с удвоенным числом углеродных атомов.
6. Напишите схему получения изобутана любым способом и уравнения
реакций его нитрования и сульфохлорирования.
7. Получите этан, бутан и 2,3-диметилбутан электролизом водных
растворов калиевых солей органических кислот соответствующего
строения.
8. Напишите структурную формулу органического вещества состава C5H12,
если известно, что при его хлорировании получается преимущественно
третичное хлорпроизводное, а при нитровании - третичное
нитросоединение. Объясните, почему замещение наиболее легко протекает
у третичного атома углерода.
9. При термическом распаде органического соединения образуются
радикалы: изопропильный, метильный и трет-бутильный. Расположите
эти радикалы в ряд по увеличению времени их существования.
10. Какой из изомерных гексанов можно получить с хорошим выходом и в
относительно чистом виде по реакции Вюрца?
4
11. Напишите схемы следующих превращений:
a) H3C CH CO2H
H3C
CH2 CH3
H3C
CH CH CH3
CH3
б) H3C CH CO2H
CH3 CH3
CH3
в) H3C (CH2)8 CO2H
H3C
г) H3C (CH2)11 CO2H
H3C
(CH2)7 CH3
(CH2)22 CH3
12. Какие соединения можно получить путем следующих превращений:
Br2 (hν )
H3C
CH CO2H
электролиз
H2O
CH3
А
HNO3
(hν )
Б
В
II. ЭТИЛЕНОВЫЕ И ДИЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
1. Какой алкен из каждой пары более активен в реакции электрофильного
присоединения НС1: а) этилен или пропилен, б) бутен-2 или изобутилен, в)
этилен или СН2=СН-СНО, г) пропилен или 3,3,3-трифторпропен.
2. Напишите реакции последовательных превращений:
бутанол-1
H2SO4
...
HBr
...
KOH
(спирт)
...
1) O3, 2) H2O
...
3. Напишите реакции последовательных превращений:
CO
O
2,3-диметилбутен-2
Br2
...
2KOH
...
(спирт)
CO
...
1) O3, 2) H2O
...
4. Установите строение углеводорода состава С6Н12, если известно, что он
обесцвечивает бромную воду, при кислотной гидратации образует
третичный спирт состава C6H13OH, а при окислении хромовой смесью ацетон и пропионовую кислоту.
5
5. В растворе метилового спирта (СH3ОН) бром, присоединяясь к этилену
образует не только 1,2-дибромэтан, но также и 1-бром-2-метоксиэтан.
Объясните. Напишите уравнения всех стадий.
6. Мирцен C10H16 – терпен, выделенный из листьев Primentaacris Kostel,
при гидрировании поглощает 3 моля водорода и превращается в C10H22.
При озонолизе мирцена образуется CH3COCH3, СH2O и О=СH-CH2CH2C(O)-CHO. Предположите структуру мирцена.
7. Приведите схему следующих превращений:
(CH3)2CH CH2OH
- H2O
...
HBr
...
KOH
(спирт)
...
полимеризация
...
8. Как, имея йодистый изобутил и необходимые неорганические реагенты,
получить 2,2,3,3-тетраметилбутан?
9. Напишите схему получения триметилэтилена из изопропилэтилена.
10. Соединение состава С7Н14Вr2 было подвергнуто следующим
превращениям:
C7H14Br2
Zn
C7H14
O3
H2O
C7H14O3
CH3CH2CHO + (CH3)2CH-CHO
Установите строение исходного вещества.
11. Каким образом можно осуществить следующее превращение:
H3C
CH2
CH CH2Br
H3C
CH3
CH
CH CH3
OH
CH3
Напишите схемы реакций и назовите все соединения по рациональной
номенклатуре.
12. Напишите схемы реакций диенового синтеза, используя следующие
вещества: а) изопрен и кротоновый альдегид (СH3-CН=СH-CHО), б) дивинил и малеиновый ангидрид, в) изопрен и акрилонитрил (СH2=СHCN).
III. АЦЕТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
1. При помощи каких реакций можно осуществить следующие
превращения: а) 1,1-дихлор-3-метилбутан → 2,2 -дихлор-3-метилбутан, б)
1,2-дихлорпропан → 2,2-дииодпропан ?
2. Напишите формулы строения промежуточного и конечного продуктов в
следующей схеме:
6
а) CH3CH2CH2CH2Br
KOH
(спирт)
A
Br2
Б
[Ag(NH3)2]OH
2KOH
В
(спирт)
Г
NaNH2 (NH3)
1) C2H5C(O)C2H5
Д
CH3
б) CH3CHCH2CH2OH
H2SO4
A
Br2
2) H2O
Е
2KOH
Б (спирт) В
Д
NaNH2 (NH3)
CH3CH2CH2Br
Е
Г
1) (CH3)2CO
2) H2O
3. Напишите реакции последовательных превращений:
1,2-дибромэтан
KOH
...
(спирт)
NaNH2
...
CH3I
2
...
+
H2O (Hg )
+
H
...
4. Установите строение углеводорода формулы C5H8, который легко
реагирует с металлическим натрием и при его полном гидрировании
образуется углеводород нормального строения.
5. Предложите схемы превращений: а) бромистого бутила в бутин-1; б)
1,2-дибромбутана в метилэтилкетон.
6. Углеводород C6H10 дает при гидрировании 2-метилпентан; в условиях
реакции Кучерова 1 моль C6H10 присоединяет 1 моль воды с образованием
кетона; не реагирует с аммиачным раствором закиси меди. Каково
строение этого углеводорода?
7. Взяв в качестве исходного вещества метилэтилкарбинол, приведите
схему реакций, применяя последовательно РС15, спиртовый раствор едкого
кали, бром, повторно спиртовый раствор КОН (2 моля), Н2O (Hg2+, Н+).
8. При помощи каких реакций можно симметричный диметилэтилен через
стадию образования ацетиленового углеводорода превратить в кетон СН3СО-СН2СН3?
9. Какое соединение образуется, если к этилацетилену присоединить
уксусный альдегид, формальдегид (укажите условия проведения реакций)?
10. Заполните пробелы в следующих схемах превращений:
7
а) CH3CH2
C CH
б) CH3CH2 C CH
CH2O
...
CH3C(O)H
2Br2
...
Zn
...
HBr
...
...
HOCl
HOCl
...
...
Br2
...
11. Осуществите следующую цепь химических превращений:
C2H5
CH CH2 CH2OH
P2O5
Cl2
A
o
t
Б
NaNH2
2 KOH
В (NH ) Г
(спирт)
3
CH3
12. Напишите схемы реакций следующих превращений:
CH3CH2 C CH
NaNH2
(NH3)
...
CH3Br
...
HCl
...
Br2
...
Назовите все соединения по систематической номенклатуре.
IV. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
1. Какие продукты образуются при окислении толуола, этилбензола, о- и пксилолов горячим водным раствором перманганата калия?
2. Действием каких реагентов и в каких условиях можно осуществить
следующие превращения:
бензол → этилбензол → п-бромэтилбензол → п-бромбензойная кислота →
3-нитро-4-бромбензойная кислота ?
3. Исходя из бензола, получите п-бромацетофенон (исходные вещества –
хлорангидрид уксусной кислоты (CH3COCI) и минеральные реагенты).
4. Исходя из ацетилена и неорганических реагентов, напишите схему
синтеза всех изомерных хлорбензойных кислот.
5. Какие соединения образуются при окислении этилбензола,
бензальдегида, стирола, изомерных ксилолов перманганатом калия?
6. Расположите следующие соединения в ряд по убыванию легкости
монохлорирования в ароматическое ядро: а) бензол, б) толуол, в) м-ксилол,
г) м-динитробензол, д) 4-нитротолуол.
7. Напишите реакцию бромирования в ароматическое кольцо следующих
соединений: а) этилбензола, б) нитробензола. Какое из этих двух
соединений вступает в реакцию бромирования легче? Почему? Дайте
объяснение.
8
8. Напишите уравнения реакций взаимодействия бензола (в присут-ствии
AlCl3) со следующими веществами: хлористым метилом, хлористым
этилом, хлористым изопропилом, хлористым бензилом. Приведите на
примере одной реакции механизм.
9. Какие моносульфокислоты могут образоваться при сульфировании: а)
фенола, б) хлорбензола, в) нитробензола?
10. С помощью реакции Вюрца-Фиттига предложите метод синтеза: а) пэтилтолуола, б) изобутилбензола, в) кумола, г) 1,3-диэтилбензола.
11. Приведите схему следующих преобразований:
C2H5
C2H5
Br
CHBr-CH3
CH=CH2
Br
Br
12. Сравните кислотности приведенных ниже соединений. Расположите их
в порядке уменьшения силы кислот.
3)
2)
1)
OH
OH
OH
O
4)
5)
OH
OH
H3CC
13. Какие продукты мононитрования получаются при нитровании
следующих веществ: толуола, этилбензола, бензолсульфокислоты? Какие
из этих соединений будут легче вступать в реакцию нитрования?
14. Исходя из бензола, получите 3,5-дибромнитробензол.
15. Напишите реакции получения следующих углеводородов по способу
Фриделя-Крафтса: а) этилбензола, б) изобутилбензола, в) пропилбензола.
16. Напишите схему сульфирования п-нитротолуола.
17. Расшифруйте схему превращений:
C6H6
C2H5Br
AlCl3
...
Br2
FeCl3
9
...
KMnO4
H2O, нагрев
...
V. ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ
1.
Осуществите
следующие
неорганические реагенты:
а)
H3C
CH
превращения,
CH3
используя
любые
CH3CH2CH2Cl
Cl
б)
H3C
CH
CH2
CHCl2
H3C
CH3
в)
H3C
CH
CCl2
CH3
CH3
CHCl
CH2Cl
H3C
CCl2
CH3
2. При помощи каких реакций можно осуществить следующие
превращения: а) этилен → хлористый винил, б) изобутанол → хлористый
трет-бутил, в) пропилен
→ 2
-хлоропропен? Напишите уравнения
реакций.
3. В каком порядке изменяется подвижность брома в следующих
соединениях: а) 1-бром-4-метилпентен-1, б) 3-бром-2-метилпентен-2, в) 1бром-3-метилбутен-2? Дайте объяснение.
4. Какова структурная формула бромида С3Н5Вr, если он не реагирует с
КСN и AgOH, а при действии бромистого водорода образует 2,2дибромпропан?
5. Дайте названия галоидных алкилов, из которых можно получить по
реакции Вюрца 2,5-диметилгексан? Какой галоидный алкил наиболее
целесообразно применить в данном случае?
6. Получите любым способом йодистый изопропил и напишите для него
уравнения реакций со следующими веществами: цианидом калия,
аммиаком, этилатом натрия, натрием, гидросульфидом натрия, сульфидом
натрия, магнием (в присутствии диэтилового эфира), спиртовым и водным
растворами щелочи.
7. Определите строение вещества состава C4H9I, если известно, что при
действии на него спиртового раствора щелочи получается углеводород,
имеющий эмпирическую формулу С4H8. Этот углеводород при
озонировании и последующем разложении озонида водой образует только
одно вещество. Напишите уравнения перечисленных реакций.
8. Установите формулы промежуточных и конечных продуктов в
следующих схемах превращений:
10
NaOH
а) C2H5COONa
б) H3C
C
t
.....
o
Cl2, hv
KOH
.....
.....
C2H5OH
(1 моль)
H2O
CH
2+
Hg ; H
NaOH
C2H5OH
в) CH3CH2CH2Br
г) CH3CHClCH2CH3
Br2
.....
NaOH
(водн. р-р)
PCl5
.....
+
.....
.....
.....
Zn
H2SO4 (конц.)
.....
170° C
Br2
.....
2 KOH
.....
(водн. р-р)
KOH (1 моль)
C2H5OH
HBr
.....
O3
.....
.....
.....
2Na
H2O
.....
.....
9. Соединения А и Б являются изомерами с брутто-формулой C5H11Br. При
взаимодействии со спиртовым раствором щелочи оба соединения
образуют одно вещество В состава С5Н10. При озонировании с
последующим гидролизом вещество В образует ацетон и ацетальдегид.
Установите структуру соединений А, Б и В.
VI. СПИРТЫ
1. Назовите следующие соединения по систематической номенклатуре:
a)
CH3CHOHCH2CH2CH2CH3
г)
б) CH3CHCH2CH2OH
CH3CH2 CH3
CH
CH2CH3
CH3CHCH3
д) CH2OHCHCH2CHCH3
CH OH
CH3CH2CH2CH2 C
CH3CH2
в) CH3CH2CH2COHCH3
CH3
CH3
C CH2CH3
2.
Используя
магнийорганический
синтез,
получите
этилизопропилкарбинол. Дегидратируйте его. Продукт дегидратации
окислите разбавленным водным раствором KMnO4.
3. Предложите строение вещества с элементным составом C5H12O, если
известно, что оно реагирует с металлическим натрием, имеет в своем
составе атом углерода, соединенный с четырьмя различными
заместителями, а при окислении дает кетон нормального строения с тем же
углеродным скелетом.
11
4. При помощи каких реакций, используя только неорганические реагенты,
можно осуществить следующие превращения: а) пропанол-1 → глицерин,
б) пропилен
→ диметилизопропилкарбинол, в) ацетилен →
этилвиниловый эфир? Напишите уравнения реакций.
5. Кислотной дегидратацией диола состава C8H18O2 получают углеводород
C8H14, при окислении которого образуется ацетон и щавелевая кислота
(НООС-СООН). Установите строение углеводорода и диола.
6. Два изомерных амиловых спирта под действием PCl5 образуют
галоидпроизводные, дегидрохлорирование которых дает один и тот же
алкен: 2-метилбутен-2. Напишите структурные формулы исходных
спиртов.
7. Установите формулы промежуточных и конечных продуктов в
следующих схемах превращений:
а) CH3CH2CH2OH
б) CH3CH2OH
в) CH3
CH
H2SO4 (конц.)
.....
170° C
Br2, P
CH2
.....
Mg
.....
HBr
.....
(перекиси)
HBr
.....
Mg
1) C2H5C(O)H
+
2) H3O
Mg
.....
.....
.....
2) H3O
2) H3O+
.....
LiAlH4
O2
.....
...
.....
[Cu], t°
1) (CH3)2CO
+
1) CH3C(O)H
.....
SOCl2
.....
8. Установите строение соединения состава C5H12O2, которое при действии
PCl5 образует дигалогенопроизводное, при взаимодействии с
металлическим натрием выделяет водород, с уксусной кислотой дает
сложный эфир, а при окислении образует ацетон и уксусную кислоту.
9. Напишите структурную формулу углеводорода C5H12, если при его
окислении образуется третичный спирт, а при нитровании - третичное
нитросоединение.
10. Укажите, какова структура соединения состава C5H12O, если известно,
что при дегидрировании его образуется альдегид, при взаимодействии с
этилмагнийбромидом выделяется этан, а при дегидратации образуется 2метилбутен-1?
11. Какое строение имеет углеводород состава C5H10, если известно, что
при каталитическом гидрировании его получается 2-метилбутан, а при
взаимодействии с HCI - вещество, которое, гидролизуясь, превращается в
спирт, при окислении спирта образуется кетон.
12
VII. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
1. Напишите структурные формулы и назовите по систематической
номенклатуре
следующие
соединения:
пропионовый
альдегид,
триметилуксусный альдегид, кротоновый альдегид,
изомасляный
альдегид, метилизопропилкетон, диэтилкетон, изовалериановый альдегид.
2. Предложите строение вещества C5H12O, которое при взаимодействии с
йодистым метилмагнием выделяет метан, а при окислении образует
карбонильное соединение, в состав которого входит атом углерода,
соединенный с четырьмя различными заместителями. Приведите схемы
реакций.
3. При окислении этиленового углеводорода C8H16 единственным
продуктом оказалось вещество C4H8O, не дающее реакции серебряного
зеркала и не восстанавливающее реактив Фелинга. Дальнейшее окисление
вещества C4H8O дает смесь уксусной и пропионовой кислот и CO2.
Предложите структурную формулу исходного углеводорода. Обоснуйте
свой выбор.
4. При помощи каких реакций и в каких условиях можно осуществить
следующие превращения: а) этаналь
→
1,1-дихлор-2,3-дибромбутан, б)
этаналь → 3-хлормасляный альдегид, в) ацетон → диизопропиловый эфир,
г) ацетон → 2,3-диметилбутанол-2? Напишите уравнения реакций.
5. Предложите метод синтеза 3-метилпентанона-2 из соответствующего
алкина. Напишите для 3-метилпентанона-2 уравнение реакции
бромирования и схему окисления.
6. Предложите схему получения метилэтилкетона из масляного альдегида.
Для обоих этих соединений напишите уравнения реакций со следующими
реагентами: а) с гидроксиламином, б) с метилмагнийиодидом и затем с
водой, в) с синильной кислотой.
7. Приведите схемы следующих превращений. Напишите формулы
промежуточных и конечных веществ, дайте им название по
систематической номенклатуре.
13
а) CH3CH2CHO CH3MgBr ..... H2O ..... PCl5
[H]
б) CH3CH2CCH3
.....
HBr
....
Mg
Na
.....
....
CH2=O
.....
H 2O
....
....
O
PCl5
....
Na
в) (CH3)2CHCH2OH
....
PCl3
.....
Mg
.....
1) CH2O
.....
2) H3O+
- H2O
.....
8. Приведите схему синтеза 4,4΄-диметилпентанона-2 из соответствующего
алкина. Напишите с 4,4΄-диметилпентаноном-2 уравнения реакций: а) с
фенилгидразином, б) с синильной кислотой.
9. Кетон C5H10O в результате реакции с этилмагнийбромидом и
последующей дегидратации полученного карбинола (1) превращается в
алкен (2), который при озонолизе дает диэтилкетон и этаналь. Определите
структуры соединений (1) и (2).
10. Напишите схему следующих превращений:
Br2
толуол
Fe
.....
Mg
(эфир)
.....
1) CH3CH=O
.....
2) H3O+
[O]
.....
11. При окислении кетона получена смесь уксусной, пропионовой,
изомасляной и изовалериановой кислот. Какова структура кетона?
12. Проведите схему следующих превращений:
альдольная
кротоновая
A
конденсация
конденсация
13. Заполните следующую схему превращений:
CH3C(O)CH3
14. Действием
превращения:
каких
реагентов
можно
осуществить
O
CH2
CH
CHBr
следующие
O
C
BrCH2
CHBr
C
H
BrCH2
B
H
OC2H5
OC2H5
CH
CH
C
CH
OC2H5
OC2H5
14
VIII. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ
1. Приведите схему следующих превращений:
2. Расположите следующие кислоты в порядке увеличения их силы:
СH3СOОH, НСООН, СlСН2СООН, CF3COOH. Напишите уравнение
реакции, приводящей к синтезу этилового эфира хлоруксусной кислоты.
3. Какие углеводороды получаются из натриевой соли третбутилуксусной кислоты: а) при электролизе, б) при сплавлении с твердым
гидроксидом натрия?
4. Какие кислоты можно получить при гидролизе продуктов
присоединения синильной кислоты к следующим карбонильным
соединениям: а) метилэтилкетону; б) диизопропилкетону?
5. Напишите уравнения реакций гидролиза следующих соединений:
a) α,α-дибромпропионовой кислоты, б) этилового эфира дихлоруксусной
кислоты; в) γ,γ–дихлорвалеронитрила.
6. Кислота, имеющая состав С5Н10О2, взаимодействует с избытком хлора и
образует соединение С5Н9ClO2. Натриевая соль исследуемой кислоты при
нагревании с твердым едким натром образует нормальный бутан.
Определите строение этой кислоты.
7. Дополните схемы следующих превращений, укажите формулы
промежуточных и конечных продуктов:
а) о-бромтолуол
Mg
CO2
[O]
..... HCl .....
.....
.....
(эфир)
[O]
(HNO3 + H2SO4)
)
б) бензол CH3Cl (AlCl3 .....
.....
в) о-ксилол
г) толуол
[O]
[O]
.....
- H2O
.....
д) салициловая кислота
.....
H2SO4
CH3OH
(H2SO4)
NH3
.....
.....
15
..... KOH
2PCl5
.....
.....
C6H5COCl
.....
(NaOH)
t° ..... NH3 .....
.....
CH3OH
.....
[H+]
C2H5I
.....
8. Приведите схемы следующих превращений. Напишите формулы
промежуточных и конечных веществ, дайте им название по
систематической номенклатуре.
а) CH3CH=CH2
HBr
б) H2C
Cl2
CH2
CH2
NH2NH2
.....
Br2
.....
KCN
2 KCN
.....
Mg
в) CH3CHClCH3
г) H2C
.....
C H OH
2H2O
.....
..... 2 5+
+
[H ]
[H ]
.....
H2O (изб.)
.....
[H ]
CH3CH2CH=O
2KCN
.....
+
H2O
.....
2H2O
[H+]
.....
.....
NH3
t°
.....
- H2O
.....
.....
CH3COOH
.....
H+, to
Ca(OH)2
пиролиз
.....
.....
.....
д) CH3CH2CCH3 CH3MgI
H2O
.....
.....
- H2O
.....
HBr
.....
Na
.....
O
е) HC
KCN
NaNH2
C H Br
.....
..... 2 5
NH3
[H]
.....
.....
ж) CH3CH2COOCH3
NH3
з) HC
H2O
CH
.....
CH
Na
(C2H5ONa)
2[H]
t°
+
Hg ; H
.....
SOCl2
Hg ; H
.....
+
.....
[H]
CO2
Mg
.....
(эфир)
.....
.....
SOCl2
H2O
HCl
.....
.....
.....
H2O
2+
.....
2+
.....
C2H5Br
PCl5
.....
.....
H2O
[H+]
2 KCN
.....
.....
t°
H2O (изб.) 2 C2H5OH
.....
.....
[H+]
H+, to
.....
9. Получите из толуола фенилуксусную кислоту двумя способами.
10. Приведите схему синтеза этилацетата из ацетилена и неорганических
реагентов (процесс многостадийный).
11. Предложите схему следующего превращения (в несколько стадий):
C6H5Br → C6H5CONH2
12. Как синтезировать бензойную кислоту из бензола, используя только
неорганические реагенты?
16
13. Приведите схемы следующих превращений. Напишите формулы
промежуточных
и
конечных
веществ,
дайте
им
название
по
систематической номенклатуре.
а) CH3CH2CH2OH
H2SO4
170° C
б) (CH3)2CHCOOH
Br2
NH3
t°
.....
.....
.....
H 2O
.....
+
[H ]
[O]
.....
HBr
KOH
.....
C2H5OH
HCN
OH -
.....
.....
KCN
2H2O .....
[H+]
.....
2 H2O
.....
[H+]
.....
SOCl2
PCl5
H2 [Pd/BaSO4]
в) CH3CH2Br KCN ..... H2+O .....
.....
.....
(по Розенмунду)
[H ]
NaOH
C2H5OH
.....
.....
14. Какие реагенты необходимо использовать для получения
лекарственного препарата «Phenaglycodol» по следующей схеме:
O
C
HO CH3
C
CO2Et
HO CH3
C
CN
CH3
Cl
Cl
Cl
Cl
HO CH3
OH
C
C
H3C CH3
phenaglycodol
15. Анестезирующее средство местного действия
получается по следующей последовательности реакций:
CO2H
HNO3
н-PrCl
1 основание
2
SOCl2
«Proparacaine»
3
HO
O
O
Et2NH
4
3
5
H2 / Pd / C
H2N
O
Укажите формулы всех промежуточных продуктов.
17
NEt2
O
proparacaine
IX. ГИДРОКСИКИСЛОТЫ
1. Напишите проекционные формулы оптических изомеров соединений:
O
а)
C
б) HOOC
CHOH CHOH CH2OH
CHCl
CHCl
COOH
H
Отметьте число изомеров и укажите, какие из них являются антиподами,
какие - диастереоизомерами. Что такое рацемат?
2. Как, исходя из этилового спирта, можно получить гликолевую кислоту?
Напишите уравнения реакций.
3. Как можно получить перечисленные ниже кислоты, взяв в качестве
исходного вещества пропиловый спирт; а) молочную, αб) -оксиизомасляную? Напишите уравнения реакций.
4. Расшифруйте схему следующих превращений:
HC
CH
H2 O
Hg2+; H+
A
HCN
OH
-
B
H2O
H
+
C
HBr
D
KOH
C2H5OH
E
H2O
H+
F
Какая из двух оксикислот в данной схеме может быть расщеплена на
оптические антиподы? Приведите примеры селективных реакций по
каждой из функциональных групп для оксикиcлот.
5. Почему α-оксипропионовая кислота является более сильной кислотой,
чем пропионовая?
6. Определите строение вещества, имеющего состав C3H6O3, которое
обнаруживает кислотные свойства; при взаимодействии с этиловым
спиртом образует вещество эмпирической формулы C5H10O3, а с уксусной
кислотой – C5H8O4. Это последнее при действии щелочи вновь образует
исходное соединение C3H6O3. Если исследуемое вещество нагреть, то
образуется новое вещество состава C6H8O4.
7. Напишите структуру продуктов всех стадий в следующих
последовательностях химических превращений:
а)
CH3CHCOOH
PCl5(изб.)
....
C2H5OH
....
OH
б)
CH3CH2CH2COCl
C2H5ONa
....
Br2, P
р-р NH3
бензол, 20° C
....
C2H5ONa
....
....
(CH3CO)2O
....
NaOH
....
(водн. р-р)
8. Из пропионового альдегида через продукт альдольной конденсации
получите 3-окси-2-метилпентановую кислоту и напишите реакции
18
взаимодействия ее с уксусным ангидридом, с этиловым спиртом в
присутствии серной кислоты.
9. Предложите схему синтеза винной кислоты из этилена и неорганических
реагентов.
10. Определите строение оптически активного вещества состава C6H12O3,
образующего с основаниями соли. При нагревании оно дает соединение
C6H10O2, которое окисляется в смесь изомасляной и щавелевой кислот.
11. Установите строение вещества состава С3Н4О5, плавящегося при
температуре 158̊ С, если при его окислении образуется соединение
С3Н2О5, а при восстановлении иодоводородом получается кристаллическое
вещество С3Н4О4 с кислотными свойствами. Это последнее при действии
разбавленной щелочи дает соединение Na2C3H2O4, а при нагревании
выделяет оксид углерода (IV) и образует уксусную кислоту. Исследуемое
вещество может быть получено гидролизом хлормалоновой кислоты.
12. Напишите схему следующих превращений. Возможно ли расщепить
конечный продукт I на оптические антиподы?
CaC2
A
2 H2O
2E
A
F
H2O
B
Hg2+; H+
1) 2CO2
2) H3O
+
G
LiAlH4
C
Br2, P
H2
PtO2 или Pd отравл. PbO
D
H
Mg
E
KMnO4
H2O
I
X. УГЛЕВОДЫ
1. Напишите формулы Хеуорса для каждого из приведенных ниже
соединений: а) α-D-глюкопираноза, б) β-L-фруктофураноза, в) β-Dксилопираноза, г) метил-2,3,4,6-тетра-О-метил-α-D-глюкопиранозид, д) Lсахароза, е) β-D-арабинофуранозил-α-L-арабинофуранозид, ж) 6-О-β-Dглюкопиранозил-β-D-глюкопираноза, з) 4-О-β-D-ксилопиранозил-β-Lарабиноза. Отметьте звездочкой хиральные атомы углерода и определите
число возможных изомеров для каждого соединения.
2. Напишите уравнения реакций D-глюкозы со следующими реагентами:
избытком иодоводорода, избытком уксусного ангидрида, бромной водой,
азотной кислотой, гидроксиламином, избытком иодистого метила,
синильной кислотой, ацетоном, фенилгидразином. Дайте названия
продуктам реакций.
19
3. Напишите превращения, происходящие αс -D-фруктозой в щелочном
водном растворе.
4. Расшифруйте схемы следующих превращений:
а) D-глюкоза
HCN
б) α-D-манноза
в) D-галактоза
A
2 H2O (H+)
CH3OH (H+)
NH2OH
- H2O
A
A
[H]
Б
(CH3O)2SO2
Ag2O
- AgCN
Б
B
Б
NH2NH2
H2O (H+)
Br2
H 2O
B
B
HNO3
Г
C6H5NHNH2
Г
Г
5. Установите формулы промежуточных и конечных продуктов в
следующей схеме превращений:
α-D-глюкофураноза
Ацетон (1 моль)
HCl
A
NaIO4
Б
NaCN
-
1. H2O, OH
Д + Е + ацетон
В+Г
+
2. H , H2O
6. Используя конкретную альдопентозу (по вашему выбору), напишите
уравнения приведенных ниже реакций, иллюстрирующих процесс
получения кетогексозы из альдопентозы:
альдопентоза
NaNO2
HCl
Г
SOCl2
NH2OH
- H2O
Д
A
CH2N2
- HCl
(CH3CO)2O, 5 моль
- 2 CH3COOH
E
H2O
- N2
Ж
Б
H2O (1 моль)
H2O (изб.)
OH -
(H+)
B
кетогексоза
7. Целлобиоза отличается от мальтозы только своим отношением к
ферментативному гидролизу. Какой из дисахаридов гидролизуется
дрожжевой β-D-глюкозидазой? Изобразите его структуру.
8. Встречающаяся в природе оптически активная пентоза (C5H10O5)
восстанавливает реактив Толленса, а с уксусным ангидридом дает
тетраацетат. Она образует оптически неактивный фенилазазон. Напишите
все возможные структуры для этой пентозы, соответствующие
приведенным экспериментальным фактам.
9. Почему целлюлоза, состоящая βиз -D-глюкозидных единиц, более
прочна и более компактна по своей структуре, чем крахмал, состоящий из
α-D-глюкозидных единиц? Объясните этот факт с использованием формул
Ривса.
10. Гексоза (А) при расщеплении по Волю дает пентозу (Б), которая при
окислении азотной кислотой образует оптически активную триоксидикарбоновую кислоту (В). Расщепление по Волю (Б) приводит к тетрозе (Г),
20
окисление которой азотной кислотой дает мезовинную кислоту (Д).
Наконец, (Г) подвергают снова расщеплению по Волю и получают D-глицериновый альдегид. Определите конфигурацию (А), если известно, что
окисление азотной кислотой (А) приводит к оптически активной тетраоксидикарбоновой кислоте, которая может образовать только один γ-лактон.
11. Дисахарид А (С12Н22О11) дает при кислотном гидролизе только α-Dглюкозу. Метилирование А приводит к окта-О-метил производному,
которое после гидролиза дает лишь 2,3,4,6-тетра-О-метил-α-D-глюкозу.
Напишите формулу Хеуорса для дисахарида А.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. В 2-х
книгах. 2-е изд., М.: Химия, 1974.
2. Робертс Дж.Д., Касерио М.К. Основы органической химии. В 2-х томах.
2-е изд., - М.: Мир, 1978.
3. Гауптман 3., Грефе В., Ремане X. Органическая химия. М.: Химия, 1979.
– 832 с.
4. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник
для вузов. 4-е изд., М.: Высшая школа, 1981. – 592 с.
5. Терней А. Современная органическая химия. В 2-х томах. М.: Мир,
1981.
6. Нейланд О.Я. Органическая химия: Учебник для студ. хим. спец. вузов.
М.: Высшая школа, 1990. – 750 с.
7. Агрономов А.Е. Избранные главы органической химии: Учебное
пособие для студ. хим. спец. ун-тов. 2-е изд., М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990.
– 559 с.
8. Шабаров Ю.С. Органическая химия: Учебник для вузов. 4-е изд., М.:
Химия, 2002. – 848 с.
9. Органическая химия: Учебник для вузов. В 2-х книгах / В.Л.
Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Лузин, Н.А. Тюкавкина; под ред. Н.А.
Тюкавкиной. М.: Дрофа, 2002.
10. Березин Б.Д. Курс современной органической химии: учебное пособие
для вузов. 2-е изд., М.: Высшая школа, 2003. – 768 с.
21