Упражнения по курсу органической химии Часть 2,3 "

Министерство образования Российской Федерации
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
И.И. Попов, О.В. Дябло, Ю.Н. Ткаченко
Упражнения по курсу органической химии
Часть 2,3
"АЦИКЛИЧЕСКИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ"
"БИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ГЕТЕРОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ"
Ростов-на-Дону, 2003
2
Методические указания "Упражнения по курсу органической химии (ч. 2 и
3).
Ациклические
азотсодержащие
гетерофункциональные
соединения"
соединения.
печатаются
Бифункциональные
по
решению
органической химии Ростовского государственного университета
кафедры
(протокол № 11
от 30 июня 2003 г.).
Авторы: доцент кафедры органической химии, к.х.н. Попов Иван Иванович,
доцент кафедры органической химии, к.х.н. Дябло Ольга Валерьевна,
инженер лаборатории РС Ткаченко Юрий Николаевич.
и
3
Содержание
Стр.
Ациклические монофункциональные азотсодержащие соединения
(нитроалканы, алкиламины, амиды, нитрилы, изонитрилы) ……………….. 4
Задачи с ответами по теме «Ациклические монофункциональные
азотсодержащие соединения»
Ответы к задачам
……………………………………………….
17
……………………………………………………………..
18
Бифункциональные и гетерофункциональные соединения (гликоли,
дикарбоновые кислоты, гидрокси-, кето-, аминокислоты) …………………
19
Задачи с ответами по теме «Бифункциональные и гетерофункциональные
соединения»
………………………………………………………………….
Ответы к задачам
…………………………………………………………….
34
35
4
Часть 2.
Ациклические монофункциональные азотсодержащие соединения (нитроалканы,
алкиламины, амиды, нитрилы, изонитрилы).
Вариант 1.2.
1. Амин состава C4H11N при действии азотистой кислоты образует N-нитрозамин. Какое
строение может иметь этот амин? Как он будет реагировать с хлористым ацетилом?
2. На 2-бромпропан действуют последовательно цианистым калием, водородом в
присутствии никеля, уксусным ангидридом. Напишите уравнения реакций. Дайте
названия полученным соединениям.
3. Напишите уравнения реакций, протекающих между следующими веществами:
а) масляная кислота и водный раствор аммиака; б) изомасляная кислота и
тионилхлорид; в) уксуcная кислота и пропанол-2 (катализ H2SO4).
4. Каким образом, имея этиламин, метанол и неорганические реактивы синтезировать
гидроокись триметиэтиламмония? Напишите уравнения реакций. Дайте названия
полученным соединениям.
Вариант 2.2.
1.
Как
с
помощью
магнийорганической
реакции
превратить
2-бромпропан
в
изомасляную кислоту? Как получить хлорангидрид этой кислоты, её амид и нитрил?
2. Исходный продукт - 2-нитропропан. Действуют последовательно: водородом в
присутствии никеля, уксусным ангидридом. Напишите уравнения реакций.
3. Напишите структурные формулы изомерных аминов состава C3H9N.
Как реагируют они с азотистой кислотой?
Назовите их.
5
4. Как реагирует 1-нитропропан: а) с раствором гидроксида натрия; б) с
азотистой кислотой?
Вариант 3.2.
1. Предложите способ получения 2-нитробутана. Как это соединение будет реагировать: а)
с раствором гидроксида натрия; б) с азотистой кислотой?
2. Как будет реагировать триэтиламин: а) с разбавленной азотной кислотой; б) с йодистым
метилом; в) с водой?
3. Как синтезировать хлорангидрид и ангидрид масляной кислоты? Каким образом эти
соединения будут реагировать с этиламином?
4. Какие соединения образуются при гидролизе: а) цианистого этила; б) формамида; в)
бутилацетата?
Вариант 4.2.
1. На бромистый пропил действует последовательно: KCN,
водородом в момент
выделения, хлорангидридом масляной кислоты. Напишите уравнения реакций. Дайте
названия полученным соединениям.
2. Напишите уравнения реакций между: а) ангидридом масляной кислоты и этиловым
спиртом; б) этилформиатом и водной щелочью; в) бромангидридом масляной кислоты
и этилмагнийбромидом.
3. На бромистый изопропил действуют нитритом серебра, основной продукт
реакции
восстанавливают и полученное соединение вводят в реакцию с разбавленной серной
кислотой. Напишите уравнения реакций. Дайте названия полученным соединениям.
4. Изопропиламин
был
подвергнут
нагреванию
с
хлороформом
и
щелочью,
образовавшийся продукт реакции восстановили и обработали HBr. Какое вещество
образовалось?
6
Вариант 5.2.
1. Приведите три способа получения пропиламина.
2. На 2-бромпропан подействовали нитритом серебра. Какие вещества образовались?
Какое из них способно реагировать с азотистой кислотой?
3. Как синтезировать валериановую кислоту: а) из пентанола - 1; б) из бутанола-1 (два
способа)?
4. Напишите уравнения реакций с участием следующих веществ: а) нитрил масляной
кислоты и разбавленная серная кислота, (2 стадии); б) уксусный ангидрид и пропанол2; в)
триметиламин и йодистый пропил, затем гидроокись серебра.
Назовите
образующиеся вещества.
Вариант 6.2.
1. Исходное соединение: пропанол-1. Как получить пропиловый эфир масляной кислоты?
(Укажите два варианта).
2. На хлорангидрид метилуксусной кислоты подействовали аммиаком, на продукт
реакции
- фосфорным ангидридом. Образовавшееся вещество было подвергнуто
восстановлению. Напишите уравнения реакций и дайте названия полученным
соединениям.
3. Каким образом, имея пропаналь и гидроксиламин, синтезировать
пропиламин?
4. Назовите соединения, которые образуются при действии водного раствора щелочи на
следующие соединения: а) бромистый триметилэтиламмоний; б) ацетамид; в) 2нитропропан.
Вариант 7.2.
1. Как, исходя из бромистого этила, получить: а) пропионовую кислоту (два варианта); б)
пропиламин?
7
2. Напишите уравнения реакций, протекающих при действии разбавленной щелочи на
следующие вещества: а) амид изомасляной кислоты; б) изопропилформиат; в) 2нитропропан.
3. На ангидрид пропионовой кислоты действуют последовательно
следующими
веществами: а) аммиак; б) бром в присутствии щелочи; в) азотистая кислота.
Укажите названия образующихся веществ.
4. Напишите уравнения реакций триэтиламина: а) с йодистым метилом; б) с хлорной
кислотой; в) с водой.
Вариант 8.2.
1.
Напишите уравнения реакций, протекающих между следующими
веществами: а)
муравьиная кислота и пропиловый спирт (кислотный катализ); б) хлористый ацетил и
изопропиловый спирт; в)
пропионовый ангидрид и метиловый спирт. Назовите
полученные соединения.
2. Какие соединения образуются при взаимодействии йодистого этила и
аммиака?
Напишите уравнения реакций. Назовите образующиеся соединения..
3. Напишите структурные формулы и названия изомерных
нитросоединений,
содержащих четыре атома углерода. Каково отношение каждого из них к раствору
едкого натра?
4. При окислении спирта C6H14O образуется н-капроновая кислота.
Какое строение
имеет спирт? Как от него перейти к энантовой кислоте, имеющей в молекуле семь
углеродных атомов?
Вариант 9.2.
1. Приведите три способа получения н-бутиламина.
8
2. Как, исходя из изобутана, синтезировать 2-амино-2-метилпропан? Как этот амин будет
реагировать с уксусным ангидридом?
3. Как синтезировать валериановую кислоту: а) из пентанола-1; б) из бутанола-2 (два
способа)?
4. Напишите уравнения реакций, протекающих между: а) нитрилом изомасляной кислоты
и разбавленной серной кислоты; б) хлористым ацетилом и пропанолом-2; в)
триметиламином и йодистым метилом. Назовите полученные соединения.
Вариант 10.2.
1. Какие соединения образуются при действии на изобутилбромид следующих
реагентов: а) водный KOH; б) спиртовый KOH; в) натрий металлический, а затем разб.
азотная кислота при 140 оС; г) нитрит серебра; д) цианид натрия? В каких случаях
возможно образование изомерных соединений? Назовите их.
2. Какие соединения образуются при взаимодействии этиламина с йодистым
этилом?
3. При окислении двух изомерных спиртов с брутто-формулой C4H10O
образуются
соединения C4H8O и C4H8O2 соответственно. Определите структуры этих соединений.
Как полученные соединения с брутто-формулой
C4H8O2 будут реагировать с
пятихлористым фосфором?
4. Каким образом изомерные амины состава C3H9N реагируют с уксусной кислотой? а)
при комнатной температуре; б) при нагревании?
Вариант 11.2.
1. Как
с
помощью
магнийорганической
реакции
получить
из
2-бромбутана
метилэтилуксусную кислоту? Какое строение имеют ангидрид и амид этой кислоты?
2. Как, исходя из амида изомасляной кислоты, получить 2-аминопропан и 1-амино-2метилпропан??
9
3. Как реагируют с водным раствором щелочи следующие вещества: а) этилпропионат; б)
2-нитробутан; в) хлористый тетраметиламмоний?
4. Напишите
уравнения
реакций
гидролиза
следующих
веществ:
а)
ангидрид
пропионовой кислоты; б) бромангидрид масляной кислоты; в) ацетамид.
Вариант 12.2.
1. Напишите схему перехода от 2-метилпропанола-1 к хлорангидриду 3-метилбутановой
кислоты (2 способа).
2. Как, исходя из 2-бромпропана, синтезировать: а) изопропиламин; б) изобутиламин?
3. Как превратить хлорангидрид масляной кислоты: а) в пропиламин; б) в ангидрид этой
кислоты?
4. Какое органическое соединение
образуется при действии нитрита серебра на 2-
йодпропан? Как оно будет взаимодействовать с водным раствором щелочи?
Вариант 13.2.
1. При действии азотистой кислоты на соединение состава C4H11N наблюдалось
выделение газа. Каково строение этого вещества, если
известно, что оно с
пропионовой кислотой образует соль, при нагревании которой с выделением молекулы
воды образуется новое соединение?
2. Напишите уравнения и названия продуктов реакции бромистого аллила: а) с KCN, а
затем восстановление H2/Ni; б) с диметиламином; в) с аммиаком.
3. Назовите продукты следующих превращений:
CH3CH2CH2Br + KCN
A
H2
Ni
B
CH3COOH
C
10
4.
Каким
образом,
имея
н-бутиламин,
метанол
и
неорганические
реактивы
синтезировать гидроокись триметил-н-бутиламмония? Что образуется при нагревании
полученного соединения?
Вариант 14.2.
1. Напишите формулы всех изомерных аминов состава
соединения:
а) с азотистой кислотой;
C3H9N. Как реагируют эти
б) с пропионилхлоридом; в) с уксусной
кислотой в обычных условиях и при нагревании?
2. Каким образом, имея метиловый эфир валериановой кислоты, аммиак и другие
неорганические реактивы, синтезировать н-бутиламин? Как полученный
амин
реагирует с пропионовой кислотой?
3. Каким образом, имея пропиламин, метанол и неорганические реактивы, синтезировать
пропилен?
4. Назовите продукты следующих превращений:
(CH3)2CHCH2Br
+ KCN
Br2, NaOH
CH3COCl
E
A
H2O (H+)
B
SOCl2
C
NH3
D
F
Вариант 15.2
1. Вещество состава
C3H7NO обрабатывают гипобромитом натрия. Как полученное
соединение (название?) будет реагировать а) с уксусной кислотой на холоду и при
нагревании; б) с азотистой кислотой?
2.
Каким образом, имея этиловый эфир масляной кислоты, этанол, аммиак и другие
неорганические реагенты, синтезировать этиламид масляной кислоты?
11
3. Каким образом, имея пропанол , аммиак и неорганические реактивы, синтезировать
этиламин?
4. Назовите соединения, образующиеся в результате следующих реакций:
(CH3)2CHCOOH
SOCl2
A
NH3
B
Br2, NaOH
C
HNO2
D
Вариант 16.2.
1. Как, имея н-пропанол, калий марганцевокислый, NaOBr, аммиак и другие
неорганические реактивы, синтезировать этиламид пропионовой кислоты? Каков
механизм гидролиза этого амида в условиях щелочного катализа?
2.
Амид изомасляной кислоты
подвергают дегидатации с помощью фосфорного
ангидрида, затем каталитическому гидрированию. Каким образом полученное
соединение реагирует: а) с уксусным ангидридом; б) с уксусной кислотой (при
комнатной температуре)?
3.
Как, имея изопропанол и гидроксиламин, с помощью неорганических реактивов
синтезировать изопропиламин?
4. Соединение состава C3H9N содержит метильную и этильную группы;
назовите это
соединение и его изомеры. Как эти соединения реагируют: а) с разбавленной азотной
кислотой (на холоду); б) с азотистой кислотой; в) с ацетилхлоридом?
Вариант 17.2.
1. Напишите уравнения реакций между следующими веществами: а) метилбутиламин и
азотистая кислота; б) метиламин и пропионовая кислота; в) диметиламин и этилацетат.
2. Назовите соединения, которые могут образоваться при взаимодействии бутиламина с
йодистым метилом? Какое из них при действии щелочи образует бутен-1?
12
3. Какова структура соединения состава C3H7NO2 , если оно после гидрирования
и
обработки уксусным ангидридом образует N-изопропилацетамид? Каков механизм
щелочного гидролиза указанного амида?
4. Как, имея ацетон, гидроксиламин и другие неорганические реактивы
синтезировать
изопропиламин? Как реагирует этот амин: а) с масляной кислотой; б)
с серной
кислотой; в) с азотистой кислотой?
Вариант 18.2.
1. Напишите уравнения следующих реакций и назовите соединения:
(CH3)2CHCH3
HNO3 разб.
A
140o
SnCl2, HCl
B
(CH3CO)2O
C
2. Приведите формулы вторичных аминов, соответствующих составу
C4H11N. Как
реагируют эти изомерные соединения: а) с валериановой кислотой на холоду и при
нагревании; б) с пропионовым ангидридом; в) с разбавленной азотной кислотой; г) с
серной кислотой?
3. Укажите названия и формулы зашифрованных соединений:
CH3CH2I + KCN
A
H2
B
CH3COOC2H5
C
Ni
4. Как, имея пропаналь, метанол, гидроксиламин и другие неорганические
реактивы,
синтезировать диметипропиламин ? Как этот амин реагирует: а) с HCl; б) с уксусной
кислотой; в) с HNO2; г) с CH3J?
Вариант 19.2
1. Укажите формулы и названия зашифрованных соединений:
CH3CH2CH2COOH
SOCl2
A
CH3OH
B
NH3
C
Br2, NaOH
D
13
2.
Как,
имея
синтезировать
ацетальдегид,
N-этиламид
гидрооксиламин и другие необходимые реактивы,
уксусной
кислоты? Какой механизм щелочного
гидролиза указанного соединения?
3.
Какие два изомерных соединения образуются при действии нитрата
серебра на 2-
йодбутан? Как они будут реагировать с водным NaOH?
4. Каково строение вещества состава C4H9N, если оно превращается в
действии азотистой
пропанол-1 при
кислоты. Назовите все изомерные исходному соединению
вещества и продукты их взаимодействия с пропионовой кислотой (без нагревания)?
Вариант 20.2
1. Как, имея этанол, магний и другие неорганические реактивы, синтезировать Nэтиламид уксусной
кислоты? Каков
механизм гидролиза, полученного амида в
условиях кислотного катализа?
2.
Укажите формулы первичных и третичных аминов состава
C4H11N. Как они
реагируют: а) с пропионовой кислотой; б) с ацетилхлоридом; в) с азотистой кислотой;
г) с йодистым метилом?
3. Напишите формулы и назовите зашифрованные соединения:
CH3CH2Br + KCN
4.
Как, имея пропаналь,
A
H2O(H+)
B
SOCl2
C
CH3OH
D
NH3
E
формальдегид, гидроксиламин и другие неорганические
реагенты, синтезировать N-пропиламид муравьиной кислоты?
Вариант 21.2
1. Первичные амины состава C4H11N при действии азотистой кислоты образуют
алканолы. Каково их строение? Напишите их реакции с хлористым ацетилом?
14
2.
Исходное соединение - 2-нитробутан. Что образуется при действии на него
последовательно H2/Ni , затем уксусным ангидридом?
3.
Как, имея пропанол-1, синтезировать хлорангидрид масляной кислоты, ее ангидрид?
Какова их реакция с изопропиламином?
4.
1-Аминобутан нагрели с хлороформом и щелочью, полученное вещество
восстановили и ввели в реакцию с HBr. Назовите соединения.
Вариант 22.2.
1.
Бромистый пропил вводят последовательно в реакцию: а) с KCN;
б)
H2/Ni; в)
хлорангидридом масляной кислоты. Напишите уравнения реакций.
2. Исходное соединение 2-бромпропан. На него действуют последовательно нитритом
серебра, H2/Ni и уксyсным ангидридом. Напишите уравнение реакций и названия
полученных соединений.
3. Как, имея пропаналь и гидроксиламин, синтезировать пропиламин?
4.
Напишите уравнения реакций триэтиламина: а) с водой; б) с йодистым
метилом; в) с пропионовой кислотой.
Вариант 23.2
1. Как, исходя из бромистого этила синтезировать: а) пропионовую кислоту (два
способа); б) пропиламин?
2. Как, исходя из изобутана, синтезировать 2-амино-2-метилпропан?
3.
Как реагируют с водным раствором щелочи следующие вещества: а) этилпропионат;
б) 2-нитробутан; в) хлористый триметилбутиламмоний?
4.
Какова структура соединения с брутто-формулой C4H9NO, если обработка этого
соединения бромом в присутствии щелочи приводит к образованию изопропиламина?
15
Вариант 24.2.
1. Как синтезировать 2-нитробутан? Как это соединение будет реагировать: а) с
раствором гидроокиси натрия; б) с азотистой кислотой?
2. При взаимодействии 2-бромпропана с нитритом серебра образовалось два соединения.
Какое из них способно реагировать с азотистой кислотой? Какое из этих веществ
подвергается гидролизу?
3. Как превратить хлорангидрид масляной кислоты: а) в пропилцианид; б) в ангидрид
масляной кислоты?
4. Какова
структура соединения C4H9NO, если при взаимодействии его с бромом в
присутствии щелочи образуется пропиламин?
Вариант 25.2.
1. Какая карбоновая кислота образуется при взаимодействии 2-бромбутана с магнием, а
затем с двуокисью углерода?
Как получить ее ангидрид?
2. Как, исходя из амида масляной кислоты, получить 1-аминопропан и 1-аминобутан?
3. Какие вещества образуются при нагревании в растворе водной щелочи: а)
ацетонитрила; б) этилпропионата; в) 2-нитропропана?
4. Какова структура вещества состава C4H9NO2, если с азотистой кислотой оно образует
псевдонитрол, а при восстановлении этого соединения образуется первичный амин?
Напишите реакцию этого амина с уксусным ангидридом.
Вариант 26.2.
1. При взаимодействии изопропилбромида: а) с нитритом натрия; б) с цианидом натрия
образуется по два изомерных соединения. Назовите их. С помощью каких реакций их
можно отличить друг от друга?
16
2. Назовите соединения, которые могут образоваться при взаимодействии диэтиламина с
йодистым метилом.
3. При окислении двух изомерных соединений состава C4H10O образуются вещества
состава C4H8O и C4H8O2 соответственно. Какое из полученных соединений будет
реагировать с тионилхлоридом, с триметиламином?
4. Какие соединения образуются при взаимодействии изопропиламина: а) с азотистой
кислотой; б) с пропионовой кислотой на холоду и при нагревании?
17
Задачи с ответами по теме «Ациклические монофункциональные
азотсодержащие соединения»
1. Исходное соединение – триметилметан. Проводят ряд превращений,
применяя последовательно: разбавленную азотную кислоту при 120 оС,
водород в присутствии никеля, уксусный ангидрид. Какое соединение
образовалось?
2. На
3-бром-2-метилпентан
подействовали
нитритом
серебра.
Какое
строение имеет главный продукт превращения? Будет ли он реагировать: а)
с водным раствором гидроксида натрия, б) с азотистой кислотой?
3. Какое строение имеет соединение состава С5Н11NO2, если известно, что
при действии железа и соляной кислоты оно превращается в амин и не
реагирует с азотистой кислотой?
4. Укажите путь синтеза N-этилацетамида, исходя из этанола.
5. Кальциевая соль масляной кислоты была подвергнута сухой перегонке,
образовавшееся
вещество
ввели
в
реакцию
с
гидроксиламином.
Полученное соединение восстановлено действием натрия и спирта. На
продукт реакции подействовал азотистой кислотой. Какое соединение
образовалось?
6. Укажите число изомерных аминов состава С4Н11N. Какие из них образуют
нитрозамины при действии азотистой кислоты?
7. Как синтезировать припиламин, исходя из а) этанола, б) из масляной
кислоты?
18
Ответы к задачам
1. 2-Ацетамино-3-метилпропан.
2. 3-Нитро-2-метилпентан. Соединение будет реагировать а) с гидроксидом
натрия, образуя натриевую соль ациформы, б) с азотистой кислотой,
образуя псевдонитрол.
3. 2-Нитро-2-метилбутан.
4. Этанол → бромэтан → нитроэтан → этиламин → N-этилацетамид
↓
уксусная кислота
↑
→
ацетилхлорид
5. Гептанол-4.
6. Известно 8 изомерных аминов данного состава (напишите их структурные
формулы). Среди них нитрозамины образуют лишь вторичные амины:
метилпропиламин, метилизопропиламин и диэтиламин.
7. а) Промежуточные продукты синтеза – этилбромид, этилцианид, б)
масляную кислоту превращают в амид и последний подвергают
гофмановскому расщеплению.
19
Часть 3.
Бифункциональные и гетерофункциональные соединения (гликоли, дикарбоновые
кислоты, гидрокси-, кето-, аминокислоты).
Вариант 1.3.
1. Как, имея ацетилен и формальдегид, синтезировать бутандиол-1,4? Назовите продукт
дегидратации этого соединения.
2. Пропилен вводят в реакцию с хлором, затем последовательно действуют: а) KCN (2
моля);
б) водой (кислотный катализ);
в) аммиаком при нагревании. Назовите
образующиеся соединения.
3. Как, имея изобутиловый спирт и необходимые неорганические реактивы, осуществить
синтез а-гидроксиизовалериановой кислоты? Как разделить рацемические соединения
на антиподы?
4. Каково строение соединения состава
C3H7NO2, если известно, что при действии
азотистой кислоты оно образует молочную кислоту, а при нагревании - циклическое
соединение и 2 молекулы воды? Какова структура этого циклического соединения?
Напишите реакции частичного и полного гидролиза этого соединения.
Вариант 2.3.
1. Бутанол-2 окисляют двуокисью марганца, после чего обрабатывают
Mg/J2, а затем
разбавленной HCl. Назовите полученное соединение и продукт перегруппировки его
при действии серной кислоты.
2. Как, используя бутен-2, синтезировать ангидрид α,β-диметилянтарной кислоты?
3. Натрийацетоуксусный эфир ввели в реакцию с бромистым аллилом. Какие соединения
образуются при гидролизе полученного вещества в результате:
расщепления; б) кислотного расщепления?
а) кетонного
20
4. Предложите методы синтеза валина (α-аминоизовалериановой кислоты). Назовите
соединения, которые образуются при действии на валин: а) хлористого тионила; б)
азотистой кислоты; в) хлорангидрида трифторуксусной кислоты. Что происходит с
валином при нагревании?
Вариант 3.3.
1. Как, имея этанол, ацетилен и неорганические реагенты, синтезировать 2,5-гександиол?
Что образуется при его дегидратации? При окислении?
2. Предложите методы синтеза α-метилмасляной кислоты с помощью: а) малонового; б)
ацетоуксусного эфиров.
3. Циклическое соединение состава C6H8O4 образуется в результате
дегидратации
соответствующей гидроксикислоты при нагревании. Каковы методы синтеза ее?
Методы разделения стереоизомеров ее на антиподы?
4. Укажите строение следующих продуктов реакций:
(CH3)2CCH2COOH
OH
C2H5OH, H+
A
SOCl2
B
NH3
C
H2O (H+)
D
Что происходит при нагревании соединения D?
Вариант 4.3.
1. Окись этилена вводят в реакцию с HCN, затем подвергают гидролизу. Что произойдет
с полученным соединением: а) при нагревании; б) окислении в мягких условиях; в)
действии ацетилхлорида?
2.
Напишите реакции изобутилбромида:
а) с Na-малоновым эфиром;
б) с Na-
ацетоуксусным эфиром. Назовите соединения, которые образуются при действии на
полученные соединения: а) разбавленным NaOH; б) концентрированным раствором
водной щелочи.
21
3.
Сколько стереоизомеров имеют 2-хлор-3-гидроксиянтарная кислота и соединение,
которое образуется при замене хлора этой кислоты на гидроксильную группу в
результате гидролиза?
4. Напишите формулы изомеров трипептида глицилвалилаланина? Каковы формулы
циклических соединений, которые образуются при
нагревании аминокислот,
входящих в состав указанного трипептида?
Вариант 5.3
1. Как, имея
α-
малоновый эфир, осуществить синтез монометилового эфира
метилянтарной кислоты?
2. Напишите формулы изомерных гидроксикислот состава C5H10O3. Какие из
этих
кислот при нагревании в результате дегидратации образуют: а) а-метилкротоновую
кислоту; б) циклическое соединение? Назовите указанные соединения.
3. Что происходит при взаимодействии 1-хлорбутана с Na-ацетоуксусным эфиром и
последующим:
а) кислотном; б) кетонном расщеплении полученного соединения.
Синтез какого из названных веществ можно осуществить с помощью малонового
эфира? Напишите формулы енольных форм полученных карбонильных соединений.
4. Укажите формулы изомерных трипептидов, состоящих из аланина и глицина.
Укажите проекционные формулы стереоизомеров аланина.
Вариант 6.3
1. Окись пропилена вводят в реакцию с HCN и продукт реакции подвергают гидролизу.
Каковы оптические изомеры этой кислоты? Что образуется
2. Продукт бромирования
бутена-1
используют
при ее нагревании?
далее
для
синтеза α-
этилянтарной кислоты и ее ангидрида. Как указанный ангидрид реагирует:
аммиаком; б) метиламином; в) метанолом?
а) с
22
3. Как, имея Na-ацетоуксусный эфир, синтезировать метилизопропилкетон?
4. Назовите продукты реакции цистеина (α-амино-β-меркаптопропионовой кислоты): а) с
иодом (окисление); б) с азотистой кислотой.
Напишите формулы изомеров
трипептида цистеилглицилаланина и уравнения реакции гидролиза одного из них.
Вариант 7.3
1. Назовите продукты следующих реакций:
O
H3C C CH2
H
+ HCl
A
KCN
B
H2O, H+
C
нагревание
- H2O
D
2. Напишите кетонную и енольную формы этилацетоуксусного эфира, реакции его
получения и гидролиза в условиях: а) кетонного; б) кислотного расщепления.
3. Назовите гидроксикислоту, которую можно получить из ацетальдегида действием
этилового эфира бромуксусной кислоты и цинка. Каковы изомеры ее? Почему
дегидратация этих
изомерных гидроксикислот при нагревании их приводит к
продуктам реакции, имеющих разное строение?
4. Какие из аминокислот трипептида - глицилвалилаланина - оптически активны?
Напишите формулы их стереомеров. Что происходит при нагревании
указанных
аминокислот?
Вариант 8.3
1. Назовите гидроксикислоту, которую можно получить из пропаналя, метилового
эфира бромуксусной кислоты и магния. Какова формула изомерной ей
гидроксикислоты?
Как
ее синтезировать?
разному относятся к нагреванию?
2. Назовите продукты следующих превращений:
Почему
эти
α-
изомерные кислоты по
23
CH3CHO + CH2(COOC2H5)2
KCN
D
H2O, H+
E
A
t
- CO2
HBr
B
C2H5OH, H+
C
F
3. Как осуществить синтез пропилацетоуксусного эфира? Напишите его кетонную и
енольную форму, а также реакции: а) кетонного; б) кислотного расщепления βкетоэфира.
4. Назовите
α-аминокислоту,
которая
образуется
при
взаимодействии
α-
бромизовалериановой кислоты с аммиаком? Что происходит с этой аминокислотой: а)
при нагревании; б) при действии азотистой кислоты; в) при действии PCl5?
Вариант 9.3.
1. Как, имея пентанол-3, синтезировать тетраэтилэтиленгликоль - 3,4- диэтилгександиол3,4? Назовите продукт перегруппировки, который образуется при действии на
указанный диол серной кислоты.
2. Назовите соединение, которое образуется после осторожного окисления продукта
альдольной
конденсации
2-метилпропаналя.
Что
происходит
при
нагревании
полученного соединения с этанолом в присутствии катализатора - серной кислоты?
3. Метилацетоуксусный эфир реагирует с металлическим натрием, а затем с метиловым
эфиром хлоруксусной кислоты. Назовите продукты:
а) кетонного; б) кислотного
расщепления полученного соединения.
4. Пропаналь ввели в реакцию с малоновой кислотой в присутствии аммиака (реакция
Родионова). Что происходит при нагревании: а) полученной кислоты; б) изомерной ей
α-аминокислоты? Каковы формулы их стереоизомеров (R и S конфигурации)?
24
Вариант 10.3.
1. Как, имея ацетилен и пропанол-2, синтезировать 2,3-диметилбутандиол-2,3? Назовите
продукт перегруппировки его
(кислотный катализ).
2. Как с помощью Nа-малонового эфира, синтезировать α-метилянтарную кислоту? Что
происходит: а) при нагревании ее; б) при действии на нее аммиака на холоду и при
нагревании?
3. Продукт альдольной конденсации α-метилпропаналя с формальдегидом окисляют
Ag[(NH3)2OH]. Назовите полученное соединение; что происходит при его нагревании?
4. Трипептид
глицилаланилвалин
подвергают
ступенчатому
гидролизу. Назовите
образующиеся при этом дипептиды. Какие из входящих в состав трипептида
аминокислоты имеют стереоизомеры? Назовите методы разделения их на антиподы.
Вариант 11.3.
1. Каким образом, имея
метилйодид и этиловый эфир хлоруксусной кислоты, с
помощью Na-ацетоуксусного эфира синтезировать α-метилянтарную кислоту? Что
произойдет при нагревании ее? При последующим действии на нее метиламина?
2. Продукт реакции ацетона с HCN подвергают гидролизу. Что получится при
нагревании полученной гидроксикислоты?
3. Какова структура соединения состава C3H7NO2, если известно, что при нагревании его
выделяется вода, а при действии HCl
образуется солянокислая соль, легко
растворимая в воде. Напишите реакции этого соединения: а) с азотистой кислотой; б)
с PCl5; в) с CF3COCl.
4. Как осуществить синтез этилацетоуксусного эфира? Напишите его таутомерные
формы и формулы его стереоизомеров.
25
Вариант 12.3
1. Продукт окисления бутанола-2 диоксидом марганца затем обрабатывают Mg/J2.
Назовите возможные продукты перегруппировки полученного соединения (кислотный
катализ).
2. Как, имея бутен-2, синтезировать ангидрид α,β-диметилянтарной кислоты?
3. Na-Ацетоуксусный эфир ввели в реакцию с бромистым этилом. Назовите продукты
кетонного и кислотного разложения полученного β-кетоэфира, его таутомерные формы
и стереоизомеры всех продуктов реакции.
4. Предложите методы синтеза валина (α-аминоизовалериановой кислоты) и напишите
реакции его: а) с тионилхлоридом; б) с азотистой кислотой; в) хлорангидридом
трифторуксусной кислоты. Напишите формулы циклического соединения, которое
образуется
при
нагревании
валина.
Какова
формула
трипептида
–
аланилглицилвалина? Укажите в формуле валина и его производных асимметрические
атомы углерода.
Вариант 13.5
1.
Продукт реакции метилэтилкетона с этиловым эфиром хлоруксусной кислоты и
цинком подвергают гидролизу. Что происходит при нагревании этой кислоты? Какие
из изомеров полученной кислоты при нагревании образуют циклические соединения?
2.
Дикарбоновая кислота при нагревании образует циклическое производное состава
С5H6O3. Как полученное соединение реагирует: а) с метанолом; б) с метиламином?
Как синтезировать указанную кислоту?
3.
Как окись этилена реагирует:
а) с бутиламином;
б) с изопропанолом; в) с
метилэтиламином; г) с н-бутиллитием?
4.
Каким
образом
глутаминовая
(α-аминоглутаровая)
разбавленной HCl; б) с азотистой кислотой;
кислота
реагирует:
в) с водной щелочью?
а)
с
Напишите
26
формулы стереоизомеров глутаминовой кислоты, а также продукта реакции ее с
азотистой кислотой.
Вариант 14.3
1.
Напишите уравнения реакций:
CH3CH2COOH
H2O, H+
D
Br2, P кр.
t
- CO2
A
C2H5OH
B
1)Zn, эфир
2) C2H5COCH3
C
E
Дайте названия зашифрованным соединениям. Какие из них хиральны? Предложите
метод разделения антиподов соединения Д.
2.
Как синтезировать соединения А и Б, применяя: а) Na-малоновый или
б) Na-
ацетоуксусный эфир?
CH3COCH2CH2COOH
3.
(A)
CH3COCH2CH3
(Б)
Каковы формулы стереоизомеров 2-йодбутана. Какому из них можно приписать S
конфигурацию? Сохранится ли оптическая активность S-стереомера при гидролизе?
4.
Напишите изомеры трипептидов, состоящих из аминокислот: глицина и аланина.
Укажите способы получения этих аминокислот. Какая из них обладает оптической
активностью? Напишите формулы ее антиподов.
Вариант 15.3
1. Назовите соединения, необходимые для синтеза по реакции Реформацкого
следующих кислот:
CH3
CH3CHCH2COOH
OH
A
(CH3)3CCHCHCOOH
OH
Б
27
Укажите формулы оксикислот, изомерных кислотам А и Б, которые при
нагревании образуют циклические соединения.
2. Пропилен вводят в реакцию с бромом, затем нагревают с водным раствором
соды. Напишите реакции полученного соединения состава C3H8O2: а) с Na
металлическим; б) с HCl (1 моль); в) с пропаналем; г) с серной кислотой
(перегруппировка).
3. Продукт
реакции
пировиноградной
кислоты
с
гидроксиламином
восстанавливают H2/Ni. Приведите методы разделения полученного рацемата
на антиподы. Как это соединение реагирует: а) с HNO2; б) с ацетилхлоридом?
4. Каким образом можно синтезировать соединения А и Б, имея ацетоуксусный
эфир? Как соединение А получить с помощью Na-малонового эфира?
CH2 = CHCH2CH2COOH
CH2 = CHCH2CH2COCH3
А
Б
Вариант 16.3
1.
Назовите соединения, необходимые для синтеза по реакции Реформатского
следующих гидроксикислот:
CH3
CH3CH2CCH2COOH
OH
CH3
(CH3)2CHCHCHCOOH
OH
A
Б
Напишите формулы гидроксикислот, изомерных кислотам А и Б, которые при
нагревании образуют циклические соединения.
2.
Напишите кетонную и енольную формы метилацетоуксусного эфира. Как
получить его, используя на начальной стадии этилацетат.
28
3.
Каким
образом,
с
помощью
Na-малонового
эфира,
синтезировать
метилянтарную кислоту? Что произойдет при нагревании этой кислоты, а
также при последующем действии на полученное соединение аммиака?
4. При
окислении молочной кислоты получено соединение состава C3H4O3.
Продукт реакции этого соединения с фенигидразином (C6H5NHNH2)
восстановили H2/Ni. Как можно разделить его на антиподы? Напишите их
проекционные формулы.
Вариант 17.3
1.
Как осуществить следующие превращения:
(CH3)2CCH2COOH
CH3CH=CH2 ...
OH
A
CH3CH2CH2OH ...
CH3CH2CHCOOH
OH
Б
В качестве второго компонента для синтеза соединения А рекомендуется
использовать эфир бромуксусной кислоты. Что происходит при нагревании
кислот А и Б? Укажите R и S конфигурации стереоизомеров указанных
оксикислот.
2.
Назовите продукты следующих реакций:
CH3COCO2C2H5
нагревание
NH2OH
A
H2
Ni
B
H2O, H+
C
D
Имеются ли среди продуктов реакций хиральные соединения?
29
3.
Каким
образом,
имея
CH3COCH2CN?
ацетон,
Напишите
бром
енольную
и
KCN,
формулу
синтезировать
этого
кетона.
кетон
Как
осуществить переход от него к аминокислоте CH3CH(NH2)CH2COOH? Какие
из приведенных соединений можно разделить на антиподы?
4.
Приведите способ получения валина - α-аминоизовалериановой кислоты и
разделения стереоизомеров ее на антиподы. Укажите изомеры трипептида валилглицилаланина и напишите их структурные формулы.
Вариант 18.3
1.
Как осуществить синтез кислоты А с помощью цинка, изобутаналя и
бромуксусной кислоты? Как, имея изопентен синтезировать кислоту Б? Как
относятся кислоты А и Б к нагреванию?
CH3
(CH3)2CHCCOOH
(CH3)2CHCHCH2COOH
OH
OH
A
Б
2. Укажите формулы конечного и промежуточных продуктов реакций. Какие из них
оптически активны?
Ацетоуксусный эфир
3.
1) Na
2) CH3I
A
20 % NaOH
B
+ C
Аминокислота состава C5H13NO2 (соединение А) при действии азотистой
кислоты превращается в соединение Б, которое при нагревании образует
циклическое соединение В (с выделением воды). Какова структура указанных
соединений,
если
известно,
изовалериановой кислоты?
что
они
являются
производными
30
4.
При действии на соединение А азотистой кислоты образуется вещество Б яблочная (гидроксиянтарная) кислота. Укажите стереоизомеры кислот А и Б,
а также способы разделения их на антиподы.
Вариант 19.3
1. Как, имея пропилен осуществить синтез гидроксикислот А и Б? Как относятся
они к нагреванию? Какую из этих кислот и каким способом можно разделить
на оптические изомеры?
C2H5
CH3CCH2COOH
(CH3)2CCOOH
OH
OH
Б
A
2. Продукт присоединения аммиака к кротоновой кислоте (соединение А) вводят
в реакцию с азотистой кислотой и получают соединение Б. Укажите строение
и методы разделения стереомеров кислот А, Б. Предложите другие методы их
синтеза.
3. Продукт
хлорирования
этилена
гидролизуют
разбавленным
раствором
соды, а затем вводят в реакцию с ацетальдегидом. Брутто-формула
полученного соединения C4H8O2. Какова его структура?
4. Напишите формулы стереоизомеров серина
(β-окси-α-аминопропионовой
кислоты). Какие соединения можно получить при осторожном нагревании
серина? Напишите структурную формулу трипептида: аланилглицилсерина.
31
Вариант 20.3
1. Как, имея изопропанол, синильную кислоту и метиловый эфир бромуксусной
кислоты осуществить синтез кислот А и Б? Назовите их. Обладают ли они
оптической активностью? Что происходит при их нагревании?
(CH3)2CCH2COOH
(CH3)2CCOOH
NH2
NH2
A
Б
2. Напишите формулы кетонной и енольной форм пропилацетоуксусного эфира.
Как синтезировать его с помощью Na-ацетоуксусного эфира? Что образуется в
результате кетонного и кислотного расщепления его?
2.
3. Этиловый эфир формилуксусной
гидролизуют
в
мягких
кислоты вводят в реакцию с HCN и
условиях.
Каковы
формулы
стереоизомеров
полученного соединения?
4.
Как,
имея
фенилуксусный
альдегид,
синтезировать
незаменимую
аминокислоту - фенилаланин C6H5CH2CH(NH2)COOH. Укажите формулы ее
стереоизомеров. Что образуется: а) при ее нагревани; б) при действии HNO2?
Вариант 21.3
1.
Как, имея ацетилен и формальдегид синтезировать 1,4-бутандиол? Что
образуется при дегидратации этого соединения?
2.
Как, используя бутен-2, синтезировать ангидрид α, β- диметилянтарной
кислоты? Как он реагирует с аммиаком? с метанолом?
3.
Циклическое соединение состава C6H8O образуется в результате дегидратации
соответствующей гидроксикислоты при нагревании. Укажите методы синтеза
ее и формулы ее стереоизомеров.
32
4.
Напишите формулы изомеров трипептида - глицилвалилаланина. Каковы
формулы
циклических соединений, которые образуются при нагревании
аминокислот, входящих в состав указанного трипептида.
Вариант 22.3
1. 1. Продукт окисления бутанола-2 двуокисью марганца, затем обрабатывают
Mg/J2, а потом разбавленной HCl. Назовите продукты перегруппировки
полученного соединения при действии серной кислоты.
2. Предложите методы синтеза 2-метилмасляной кислоты с помощью: а)
малонового; б) ацетоуксусного эфиров.
3. Укажите, какое число стереоизомеров имеют
кислота
и
кислота,
образующаяся
при
2-хлор-3-гидроксиянтарная
замещении
атома
хлора
на
гидроксильную группу при гидролизе. Каковы их проекционные формулы?
4. Напишите формулы изомерных трипептидов, состоящих из аланина и глицина.
Укажите формулы стереоизомеров одной из названных аминокислот.
Вариант 25.3
1.
Исходное соединение - малоновый эфир. Как осуществить переход от него к
монометиловому эфиру α-метилянтарной кислоты.
2.
Бутен-1 вводят в реакцию с бромом. Как с помощью полученного соединения
синтезировать ангидрид α-этилянтарной кислоты? Каким образом реагирует
указанный ангидрид: а) с аммиаком; б) с метанолом; в) с водной щелочью?
3.
Назовите гидроксикислоту, которую можно получить из ацетальдегида
действием этилового эфира бромуксусной кислоты и цинка. Почему
дегидратация этой кислоты и ее изомеров приводит к продуктам реакции,
имеющих разное строение?
33
4.
Аммиак вводят в реакцию с α-бромизовалериановой кислотой, затем
нейтрализуют полученную аммониевую соль аминокислоты. Что происходит:
а) при нагревании ее; б) при действии азотистой кислоты; в) при действии
PCl5?
Вариант 26.3
1. Продукт окисления бутанола-2 двуокисью марганца обрабатывают
Mg/I2, а
затем разбавленной HCl. Назовите продукты перегруппировки полученного
соединения при действии серной кислоты.
2. Предложите методы синтеза 2-метилмасляной кислоты с помощью: а)
малонового; б) ацетоуксусного эфиров.
3. Укажите, какое число стереоизомеров имеют 2-хлор-3-гидроксиянтарная
кислота, а также кислота, образующаяся при замещении атома хлора на
гидроксильную группу при гидролизе. Каковы их проекционные
формулы?
4. Напишите формулы трипептидов, состоящих из аланина и глицина.
Укажите формулы стереоизомеров одной из названных аминокислот.
2ttt
2
34
/ Задачи с ответами по теме «Бифункциональные и гетерофункциональные
соединения (гликоли, дикарбоновые кислоты, гидрокси-, кето-, аминокислоты)»
1. Как осуществить переход от ацетилена к 1,3-бутиленгликолю?
2. Какие вещества образуются из окиси этилена при действии следующих реагентов:
а) этанол, затем хлористый ацетил, б) этилмагнийбромид, затем вода, в) аммиак (1
моль аммиака на 3 моля окиси этилена), затем конц. азотная кислота в избытке, г)
цианистоводородная кислота, затем метанол в присутствии серной кислоты?
3. Укажите путь синтеза кротоновой кислоты из малонового эфира.
4. Каким образом этиленгликоль можно было бы превратить в пинакон?
5. Какое производное гликолевой кислоты образуется если подвергнуть ее
нагреванию с метанолом в присутствии минеральной кислоты и продукт реакции
ввести во взаимодействие с уксусным ангидридом на холоду?
6. Какой вид стереоизомерии наблюдается а) у соединения, образующегося при
альдольной конденсации пропионового альдегида, б) у продукта кротоновой
конденсации этого альдегида? Напишите уравнения реакций образования этих
соединений и формулы их стереоизомеров.
7. Натрийацетоуксусный эфир ввели в реакцию с иодистым метилом, продукт
реакции обработали этилатом натрия и затем бромистым аллилом. Какие вещества
образуются в результате а) кислотного и б) кетонного расщепления полученного
при этом соединения?
8. Какие вещества образуются при нагревании: а) α-аминопропионовой кислоты, б) βаминомасляной кислоты, в) δ-амновалериановой кислоты?
9. Укажите два пути получения β-бромпропионовой кислоты из ацетилена.
10. Каким образом, исходя из олеодистеарина, можно получить стеарат калия и
нитроглицерин?
35
Ответы к задачам
1. Из ацетилена получают ацетальдегид, превращают его в альдоль и последний
подвергают восстановлению.
2. а) Этоксиэтилацетат, б) н-бутиловый спирт, в) тринитрат триэтаноламина, г)
метилакрилат.
3. При выполнении задания необходимо применить реакцию конденсации малоновой
кислоты с ацетальдегидом.
4. Окислением превращают этиленгликоль в щавелевую кислоту, подвергают ее
этерификации и полученный эфир обрабатывают метилмагнийиодидом.
5. Метиловый эфир ацетоксиуксусной кислоты.
6. а) Оптическая изомерия, б) геометрческая (цис-транс) изомерия.
7. а) Уксусная кислота, метилаллилуксусная (2-метил-4-гексеновая) кислота, этанол,
б) 3-метилгексен-5-он-2, этанол, диоксид углерода.
8. а) 3,4-Диметил-2,5-дикетопиперазин, б) кротоновая кислота, в) δ-валеролактон.
9. Задача сводится к получению акриловой кислоты и присоединению к ней
бромистого
водорода.
Акриловую
кислоту
можно
получить
омылением
акрилонитрила, образующегося при взаимодействии ацетилена с синильной
кислотой, а также путем присоединения окиси углерода (источником ее является
карбонил никеля) и воды к ацетилену.
10. Последовательно проводят реакции гидрогенизации, омыления и этерификации.