Упражнения по органической химии

Министерство образования Российской Федерации Ростовский Государственный Университет Кафедра органической химии

Цупак Е.Б., Дябло О.В.

Упражнения по органической химии

Ростов-на-Дону, 2003 год

2 Упражнения по курсу органической химии предназначены для самостоятельной работы студентов 3 курса дневного отделения химического факультета. Печатается по решению кафедры органической химии химического факультета РГУ от 19 мая 2003 г., протокол № 8.

3

Тема 1. Карбоновые кислоты и их производные Вариант 1 1. Напишите структурные формулы соединений: а) ангидрид изовалериановой кислоты, б) хлористый пропионил, в) N,N-диэтилбензамид. 2. Напишите уравнения реакций с этиловым спиртом а) масляной кислоты; б) хлористого ацетила; в) уксусного ангидрида. Назовите получающиеся соединения. 3. Напишите уравнения реакций с метиламином: а) хлористого ацетила; б) этилацетата; в) уксусного ангидрида. Расположите соединения по возрастанию скорости реакции. Назовите полученные продукты. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения бутен-1

HBr

?

ROOR SOCl2

?

Mg

?

Et2O

(CH3)2NH

CO 2

?

H3O

?

?

5. Получите из бутилового спирта и необходимых реагентов бутиловый эфир валериановой кислоты. 6. Назовите соединения, полученные действием ацетилхлорида на толуол в присутствии хлорида алюминия.

Вариант 2 1. Напишите структурные формулы соединений: а) N-этиламид пропионовой кислоты, б) ангидрид изомасляной кислоты, в) валеронитрил. 2. Напишите уравнения реакций с метилмагниййодидом: а) уксусной кислоты; г) этилпропионата (с 1 и 2 молями реактива Гриньяра); д) триметилацетонитрила. Осуществите гидролиз продуктов превращения. Назовите образовавшиеся соединения. 3. Расположите кислоты по уменьшению их кислотных свойств: а) пропионовая; б) трихлоруксусная; в) бромуксусная; г) уксусная; д) муравьиная. Укажите электронные эффекты и их влияние на кислотные свойства. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения:

4

[H]

бутанон

H3O

?

HBr

?

PCl5

?

Mg

?

CO2

Et2O NH3

?

NaOBr

?

NaOH

?

?

5. Получите из пентена-1 гексановую кислоту, используя на одной из стадий реакцию Гриньяра. Напишите реакции гексановой кислоты со спиртом в присутствии серной кислоты, пентоксидом фосфора, триметиламином. 6. Получите из пропилового спирта и неорганических реагентов амид изомасляной кислоты. Назовите все промежуточные соединения

Вариант 3 1.Напишите структурные формулы соединений: а) изопропилуксусная кислота, б) этилпропионат, в) N,N -диметилацетамид. 2. Напишите уравнения реакций с этиловым спиртом а) масляной кислоты; б) хлористого ацетила; в) уксусного ангидрида. Назовите получающиеся соединения. 3. Напишите уравнения реакций: а) этилбутирата, б) хлорангидрида масляной кислоты, в) бутановой кислоты, г) уксусного ангидрида с метилэтиламином. Назовите продукты реакций. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся продукты: этанол CH3CH2OH

HBr

?

?

KCN

?

C2H5ONa

H3O

?

PCl5

?

?

5. Получите из бутанола-2 валериановую кислоту. 6. Напишите уравнение реакции пропионилхлорида с трет-бутилбензолом в присутствии хлорида алюминия.

Вариант 4 1. Напишите структурные формулы соединений: а) N-этиламид пропионовой кислоты, б) бутиронитрил, в) изопропилацетат.

5

2. Напишите уравнения реакций с этиловым спиртом: а) уксусного ангидрида, б) бутановой кислоты, в) пропионилхлорида. Приведите механизм реакции "б". Назовите получающиеся соединения. 3. Напишите уравнения реакций с водным раствором щелочи: а) бутилпропионата, б) N-метилацетамида, в) изомасляной кислоты. Назовите продукты реакций. 4. Заполните схему превращений и назовите получающиеся соединения: пропанол-1

SOCl2

PJ3

?

Mg ?

?

CO 2

H3O

?

Et2O

HCOONa

?

NH3

?

?

5. Получите изобутиловый эфир уксусной кислоты, используя ацетилен, бутанол-2 и неорганические реагенты. Напишите уравнения реакций, назовите промежуточные вещества. 6. Из изобутилового спирта и неорганических регентов синтезируйте Nизопропиламид изомасляной кислоты.

Вариант 5 1. Напишите структурные формулы соединений: а) N-этиламид пропионовой кислоты, б) бутиронитрил, в) изоприпилацетат. 2. Напишите уравнения реакций с пропиламином а) хлористого пропионила, б) изомасляной кислоты, в) этилпропионата. Назовите полученные соединения и сравните их основные свойства с пропиламином. 3. Напишите уравнения реакций: а) масляной кислоты, б) хлористого бутирила, в) метилбутирата с этиловым спиртом и укажите условия их протекания. Приведите механизмы реакций. Расположите

кислоту

и

ее производные

по

возрастанию

ацилирующей способности. Назовите продукты реакций. 4 .Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения

6

пропанол-1

SOCl2

Mg

PJ3

?

H3 O

?

Et2O

HCOONa

?

CO 2

?

NH3

?

?

?

5. Получите из уксусной кислоты и неорганических реагентов метиламин. 6. Получите из н-бутилового спирта и неорганических реагентов бутиловый эфир 2-метилпропановой кислоты.

Вариант 6 1. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) амид этилуксусной кислоты, б) ангидрид изомасляной кислоты, в) бутират натрия. 2. Действием каких реагентов можно превратить пропионовую кислоту в а) пропионилбромид, б) пропионовый ангидрид, в) N-метиламид пропионовой кислоты? Укажите условия реакций. 3. Напишите уравнения реакций с этиловым спиртом: а) хлористого пропионила; б) трихлоруксусного ангидрида; в) пропионовой кислоты. Назовите продукты реакций. 4. Заполните схему превращений и позовите образующиеся продукты

CaC2

KCN

H2O

?

?

H3O

H2O H2SO 4 HgSO 4 ?

?

PCl5

LiAlH4

?

?

CH3OH

HBr

?

?

5. Из пропилена и неорганических соединений получите амид изомасляной кислоты. 6. Определите строение соединения С4Н8О2, которое растворяется в водных растворах соды и щелочи. При взаимодействии с Ca(ОН)2 оно превращается в соединение, в результате сухой перегонки которого образуется диизопропилкетон. Напишите уравнения реакций.

7

Вариант 7 1. Назовите следующие соединения:

CH3 C

CH3

O

O

C NHCH3

Br

CH3 C

O

C

CH3

OCH2CH3

2. Напишите уравнения реакций метилового эфира бутановой кислоты с метиламином, с гидроксиламином, с избытком этанола в присутствии минеральной кислоты. 3. Расположите по возрастанию кислотных свойств соединения: а) α-оксимасляная кислота, б) масляная кислота, в) α-хлормасляная кислота, г) нитроуксусная кислота, д) пропанол. Укажите эффекты заместителей, и их влияние на кислотные свойства. 4.Заполните схему превращений и назовите образующиеся продукты

CaC2

H2O

?

H2O H2SO4 HgSO4

?

KMnO4

?

PCl5

?

NHCH3 ? 5.

Получите из уксусного альдегида и неорганических реагентов пропионовую

кислоту. 6. Определите строение соединения состава С5Н10О, которое реагирует с бисульфитом натрия, дает реакцию серебряного зеркала и при окислении образует изовалериановую кислоту. Напишите уравнение реакции этой кислоты с метиловым спиртом в присутствие серной кислоты.

Вариант 8 1. Напишите структурные формулы и назовите по систематической номенклатуре: а) метиловый эфир изомасляной кислоты, б) цианобензол, в) метилэтилуксусная кислота.

8 2. Напишите уравнения реакций с этиламином: а) ангидрида пропионовой кислоты, б) хлористого ацетила, в) этилпропионата, г) бутановой кислоты. Приведите механизмы реакций "б" и "в". Назовите получающиеся соединения. 3. Приведенные соединения расположите в ряд по возрастанию скорости реакции с метиламином: а) метилацетат, б) уксусный ангидрид, в) ацетилхлорид, г) ацетат натрия. Напишите реакции и приведите объяснения. 4. Заполните схему превращений и назовите промежуточные вещества и продукт. CH3CH2CH2CH2OH

K2Cr2O7 H2SO4

?

NH3

? сухая

?

P2O5

?

перегонка

5. Получите из этилена и неорганических реагентов этиловый эфир уксусной кислоты. Напишите уравнения реакций. 6. Различите посредством химических реакций пары изомерных соединений: а) масляная кислота и метиловый эфир пропионовой кислоты, б) N,N-диметиламид уксусной кислоты и амид масляной кислоты.

Вариант 9 1. Напишите структурные формулы соединений: а) ацетонитрил, б) амид 2метилбутановой кислоты, в) этилацетат, г) метилпропионат. 2. Напишите уравнения реакций: а) 2-метилбутириламида, б) пропионовой кислоты; г) этилацетата с водным раствором щелочи при нагревании. Для соединения "г" приведите механизм реакций. 3.

Расположите

по

возрастанию

кислотных

свойств

соединения:

а)

2-

нитробутановая кислота, б) метилэтилуксусная кислота, в) 3-хлорбутановая кислота, г) 4нитробутановая кислота. Укажите символами эффекты заместителей и их влияние на кислотные свойства. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся продукты

9 O

CH3 C

CH2

CH3

H3O

?

HBr ROOR

KMnO4

Mg

?

?

Et2O

C2H5OH

?

?

CH2

CH2

(CH3)2NH

H

?

?

5. Получите из пропилового спирта и неорганических реагентов изомасляную кислоту и ее пропиловый эфир. 6. Получите из этанола и неорганических реагентов масляную кислоту.

Тема 2. Галогеналканы Вариант 1 1. Напишите структурные формулы соединений: 1-бромбутан, 2-бромбутан, 2бром-2-метилбутан, 2-бромбутен-1, 1-бромбутен-2. Укажите первичные, вторичные, третичные галогеналканы, галогениды винильного и аллильного типа. Для соединения, которое обладает хиральностью, напишите проекционные формулы. 2. Осуществите превращение а) бутадиена-1,3 в 1-бромбутен-2 б) 2-бутен-1-ола в Збромбутен-1. 3. Напишите уравнения реакции R-2-бром-4-метилпентана с аммиаком. Приведите механизм реакции и ее энергетическую диаграмму. Какой стереоизомер получается? Образование какого побочного продукта можно ожидать? 4. Каким реагентом следует подействовать на 2-бром-4-метилпентан, чтобы побочный продукт, образующийся в задании 3, стал единственным продуктом реакции? Напишите механизм этой реакции. Может ли этот продукт существовать в виде геометрических изомеров? Напишите проекционные формулы. 5. Определите строение соединения С5Н11Br, которое при дегидробромировании и последующей гидратации превращается в З-метилбутанол-2.

Вариант 2 1. Напишите структурные формулы соединений: 2-бромбутен-2, 1-бром-2метилпропан, 2-бромбутан, З-бромпентен-1. Укажите первичные, вторичные и третичные галогеналканы, винил- и аллилгалогениды. Для того из них, которое существует в виде

цис- и транс-изомеров, приведите структурные формулы.

10 2. Осуществите превращения 2,4-диметилпентана, 2,4-диметилпентена-1 и 2,4диметилпентена-2 в 2-бром-2,4-диметилпентан. 3. Осуществите реакцию S-2-хлор-З-метилбутана с КСN. Приведите механизм реакции и ее энергетическую диаграмму. Какой стереоизомер получается? Какие побочные продукты образуются при этом? 4. Какое соединение получится, если на 2-бромпентан подействовать спиртовым раствором щелочи? Приведите механизм реакции. 5. Соединение С5Н11Br легко вступает в реакцию гидролиза, идущую по механизму SN1. Каково строение бромида, если продукт его гидролиза после дегидратации и последующего озонолиза дает смесь уксусного альдегида и ацетона.

Вариант 3 1. Напишите структурные формулы соединений: 1-хлор-2-метилбутан, 3-бром-3метилгексан, 3-бромбутен-1, 2-бромбутен-2. Укажите первичные, вторичные и третичные галогеналканы, галогеналкены. Какое соединение существует в виде оптических изомеров? Напишите проекционные формулы. 2. Осуществите превращения изобутана, изобутилена и третичного бутилового спирта в трет-бутилбромид. 3. Напишите уравнения реакции S-2-бромпентана с водным раствором щелочи. Приведите механизм реакции и ее энергетическую диаграмму. Какой стереоизомер получается? Какой побочный продукт образуется? 4. Напишите уравнения реакций со спиртовым раствором щелочи следующих соединений: а) 1-бром-З-метилбутана, б) 2-бром-З-метилбутана, в) 1-бром-2-метилбутана, г) 2-бром-2-метил6утана. Приведите механизм реакции для "б". Сформулируйте правило Зайцева. 5. Определите строение соединения состава C6H13Br, при гидролизе которого водой (SNl-реакция) получается третичный спирт, а при дегидробромировании и последующем озонолизе - ацетон и пропионовый альдегид.

Вариант 4 1. Напишите структурные формулы соединений: 2-бром-З-метилпентан, 2бромпентен-3, 1-бром-З-метилпентен-2, 2-бром-3-метилпентен-1. Укажите первичные, вторичные

и

третичные

галогеналканы,

аллил-

и

винилгалогениды.

Напишите

проекционные формулы для соединения, существующего в виде пространственных изомеров.

11 2. Исходя из пропана, получите 2-бромпропан, 1-бромпропан, 1-иодпропан, бромистый аллил, 1-хлорпропанол-2 и 2-хлорпропен-1. Напишите схемы превращений. 3. Напишите уравнения реакции н-бромбутана с а) водной щелочью, б) метилатом натрия, в) цианидом калия, г) ацетиленидом натрия. Приведите механизм реакции с реагентом "б". Какое соединение получится, если с указанными реагентами ввести в реакцию трет-бутилбромид? Приведите механизм реакции трет-бутилбромида с метилатом натрия и ее энергетическую диаграмму. 4. Расположите галогеналканы в порядке убывания способности к гидролизу при действии воды: 1-хлор-2-метилпропан, 1-фтор-2-метилпропан, 1-иод-2-метилпропан, 1бром-2-метилпропан. Прокомментируйте ответ. 5. Какова структура C5H11Br, если продукт его дегидробромирования в результате озонолиза дает муравьиный и изомасляный альдегиды.

Вариант 5 1. Напишите структурные формулы соединений: 2-бром-З-метилпентан, 3-бром-3метилгексан,

4-бром-3-метилпентан,

1-хлор-3-метилпентен-1,

1-бром-З-метилпентан.

Укажите первичные, вторичные и третичные галогеналканы, галогеналкены. Какое соединение существует в виде оптических изомеров? Напишите проекционные формулы. 2. Осуществите превращение бутана, бутена-1 и бутанола-2 в 2-бромбутан. 3. Напишите уравнения реакций с этанолом а) 2-хлор-2-метилпентана, б) 2-хлор2,3-диметилбутана. Какие побочные продукты образуются, приведите механизмы их образования. Какое из исходных соединений дает больше побочного продукта? 4. Расположите галогеналканы в порядке убывания способности к гидролизу при действии воды: 2-хлор-2-метилпропан, 2-фтор-2-метилпропан, 2-иод-2-метилпропан, 2бром-2-метилпропан. Прокомментируйте ответ. 5. Какова структура бромпроизводного C3H5Br, если известно, что оно не вступает в реакцию нуклеофильного замещения, а при гидробромировании превращается в 2,2дибромпропан?

Вариант 6 1. Напишите структурные формулы соединений: 1-хлор-2-метилбутан, 3-бром-3метилгексан, 3-хлорбутен-1 и 2-бромбутен-2. Укажите первичные, вторичные и третичные галогеналканы. Какие из них существуют в виде оптических изомеров? Напишите проекционные формулы.

12 2. Из изобутана получите 2-бром-2-метилпропан, 1-бром-2-метилпропан, 3-хлор-2метилпропен-1 и 2-йод-3-метилпропен-1. 3. Напишите уравнение реакции R-2-бромпентана с водой. Приведите механизм реакции и ее энергетическую диаграмму. Каков стереохимический результат реакции? Какой побочный продукт образуется? Приведите механизм его образования. 4. Каким реагентом необходимо подействовать на 2-бромпентан, чтобы произвести отщепление НВr? Приведите механизм этой реакции, сформулируйте правило Зайцева. 5. Определите строение соединения C5H11Br, при гидролизе которого получается первичный спирт, а при дегидробромировании и последующем присоединении НВг получается третичный бромалкан.

Вариант 7 1. Напишите структурные формулы соединений C5H11Br, которые можно произвести от изопентана. Назовите их по систематической номенклатуре. Укажите первичные, вторичные и третичные галогеналканы. Какие соединения существуют в виде энантиомеров? 2. Осуществите превращения 2-метилбутена-1, изопентана и 2-метилбутанола-2 в 2-бром-2-метилбутан. 3. Напишите уравнение реакции S-З-бром-3-метилгексана с этиловым спиртом. Приведите механизм реакции и ее энергетическую диаграмму. Каков ее стереохимичесхий результат? Какие побочные продукты образуются? Какая промежуточная частица является общей для всех конечных продуктов реакции? 4. Напишите уравнения реакций с водой следующих соединений: а) 1-бром-2метилбутан, б) 2-бром-2-метилбутан, в) 1-бром-З-метилбутен-2, г) 2-бром-З-метилбутан. Приведите механизм реакции для соединения "б" и энергетическую диаграмму. Какие побочные продукты получаются? 5. Напишите структурную формулу C5H11Cl, образующего при гидролизе продукт C5H12O., который в результате дегидратации и последующего озонолиза дает смесь формальдегида и метилэтилкетона.

Вариант 8 1. Напишите структурные формулы соединений: 1-фтор-2-метилбутан, 3-иод-3метилгексан, 3-бромбутен-1 и 2-бромбутен-2. Укажите первичные, вторичные и

13 третичные галогеналканы. Какие из них существуют в виде оптических изомеров? Напишите проекционные формулы. 2. Исходя из бутена-1, получите 2-бромбутан, 1-бромбутан, З-бромбутен-1 и 1бромбутен-2 3. Напишите реакцию R-2-хлорбутана с иодидом натрия в ацетоне. Приведите механизм реакции и энергетическую диаграмму. Какой стереоизомер получается? Получается ли побочный продукт? 4. Напишите уравнения реакций: а) 1-бромбутана, б) 1-бромбутена-1, в) 1бромбутена-2, г) 2-бромбутана с ацетиленидом натрия. Приведите механизм реакции для соединения "а" и энергетическую диаграмму. Расположите соединения по возрастанию скорости реакции. Какое из приведенных соединений не вступает в реакцию? Какие побочные продукты образуются в случае "а" и "г"? 5. Из каких галогеналканов при действии спиртового раствора щелочи получается 3-метил-2-пентен? Напишите уравнения реакций.

Вариант 9 1.

Напишите

структурные

формулы

соединений:

2-хлорпентан,

2-хлор-2-

метилбутан, 1-бром-3-метилбутан, 4-хлорпентен-2, 2-хлорпентен-2. Укажите первичные, вторичные и третичные галогеналканы; винильные и аллильные галогеналкены. Какие соединения существуют в виде энантиомеров? Приведите их пространственные формулы. 2. Осуществите превращение пентана, пентена-1 и пентанола-2 в 2-бромпентан. 3. Напишите уравнение реакции н-бромгекана с а) водной щелочью, б) метилатом натрия, в) цианидом калия, г) ацетиленидом натрия. Приведите механизм реакции с реагентом "б". Какое соединение получится, если с указанными реагентами ввести в реакцию 2-бром-2-метилпентан? Приведите механизм его реакции с метилатом натрия. 4. Напишите уравнение реакции R-2-бромбутана с водным раствором щелочи. Приведите механизм реакции и ее энергетическую диаграмму. Какой стереоизомер получается? Какой побочный продукт образуется? 5. Какова структура бромпроизводного C4H7Br, если известно, что оно не вступает в реакцию нуклеофильного замещения, а при гидробромировании превращается в 2,2дибромбутан?

14

Тема 3. Спирты Вариант 1 1. Напишите структурные формулы спиртов, укажите первичные, вторичные, третичные спирты, непредельный спирт: 2-метилпентанол-1, 3-метил-2-бутен-1-ол, Зметилпентанол-2, 2,3-диметилбутанол-1. Какие из соединений имеют пространственные изомеры? Напишите проекционные формулы энантиомеров. 2. Напишите уравнение реакции R-3-метил-3-гексанола с бромоводородной кислотой при нагревании. Приведите механизм реакции и ее стереохимический результат. Какие побочные продукты образуются? Назовите их. Изобразите энергетическую диаграмму реакции замещения и реакции элиминирования. 3. Напишите схемы реакций изопропилового спирта с металлическим натрием, а затем с иодистым метилом. Расположите в порядке уменьшения кислотных свойств следующие спирты: изопропиловый, этиловый, метиловый; трет-бутиловый. Расположите

соответствующие

этим

спиртам

алкоголят-ионы

по

возрастанию

нуклеофильности. 4. Заполните схему превращения, назовите образующиеся соединения. H2O H2SO4

CH3 CH CH2

P

?

J2

Mg

?

Et2O

?

O CH3CH2C H

?

H2O HCl

?

5. Получите 2-метилпентанол-2,

KMnO4

?

исходя из пропанола-1 и неорганических

реагентов, используя на одной из стадий реактив Гриньяра. 6. Какова структура соединения С7Н16О, которое окисляется до кетона, а при дегидратации превращается в С7Н14; озонолиз последнего дает ацетон и изомасляный альдегид?

Вариант 2 1.Напишите структурные формулы соединений. Укажите первичные, вторичные, третичные спирты, непредельный спирт: 3-метилбутанол-2, З-метилгексанол-3, 2-метил-2пропен-1-ол, 2,3-диметилбутанол-1. Какие из этих соединений содержат асимметрический атом углерода и существуют в виде энантиомеров? Напишите их проекционные формулы.

15 2. Взаимодействие каких из нижеперечисленных оптически активных спиртов с бромоводородной галогеналканам:

кислотой

при

нагревании

2-метилбутанол-1,

метилпентанол-2?

Приведите

2-бутанол,

механизм

приведет

к

оптически

З-метилпентанол-1,

реакции

одного

из

активным

2-пентанол,

соединений

и

Зее

энергетическую диаграмму. Из какого спирта получаются два диастереомерных галогеналкана? Объясните это на основании механизма реакции. 3. Напишите уравнение реакции дегидратации бутанола-2 в присутствии концентрированной серной кислоты и ее механизм. Расположите спирты в ряд по возрастанию легкости дегидратации: гексанол-2, гексанол-1, 2-метилпентанол-2, 2,3диметилбутанол-2. Сформулируйте правило Зайцева. 4. Заполните схему превращения и назовите образующиеся соединения CH3 CH2 C

CH

H2O H2SO4; HgSO4

?

[H]

?

HBr

?

Mg Et2O

?

O CH3CH2C H

?

H2O HCl

?

H2SO4 160OC

?

5. Получите гексанол-2, исходя из этилена, бутена-1 и неорганических реагентов и используя на одной из стадий реакцию Гриньяра. 6. Определите строение С6Н14О, при окислении которого образуется кетон, а при дегидратации - алкен С6Н12, озонолиз последнего дает ацетон и пропионовый альдегид.

Вариант 3 1. Напишите структурные формулы спиртов и дайте синонимы названий по другой номенклатуре:

2-метилбутанол-1,

диметилэтилкарбинол.

Укажите

метилизопропилкарбинол,

первичные,

вторичные,

1-пентен-З-ол,

третичные

спирты

и

непредельный спирт. Какие из них содержат асимметрический атом углерода и существуют в виде энантиомеров, напишите их проекционные формулы. 2. Взаимодействие каких из нижеприведенных оптически активных спиртов с бромоводородной кислотой при нагревании приведет к образованию рацемических смесей галогеналканов: 2-метилбутанол-1, бутанол-2, З-метилпентанол-1, пентанол-2? Приведите механизм реакции для одного из них и изобразите энергетический профиль реакции. 3. При взаимодействии с какими из нижеуказанных соединений метилмагнийиодид разлагиается с выделением метана: оксид этилена, ацетилен, 2-бутанол, формальдегид, вода, метилацетилен, дипропиловый эфир? Напишите уравнения реакций. 4. Заполните схему превращения и назовите образующиеся соединения

16 O KBr + H2SO4

CH3CH2OH

H2O

Na

?

HCl

Mg

?

Et2O

CH3J

?

CH3

?

C

CH3

?

?

5. Получите бутанол-2, исходя из ацетилена и неорганических реактивов и используя на одной из стадии реакцию Гринъяра. 6. Различите посредством химических реакций следующие пары изомерных соединений: а) З-метилбутанол-1 и 2-метилбутанол-2 б) бутанол-1 и диэтиловый эфир.

Вариант 4 1. Напишите структурные формулы спиртов С6Н14О, которые можно произвести от 3-метилпентана. Назовите их по рациональной и систематической номенклатуре. Укажите первичные, вторичные, третичные спирты. Какие из них существуют в виде энантиомеров и напишите их проекционные формулы. 2. Напишите уравнения реакций: втор-бутилового и трет-бутилового спиртов с бромоводородной кислотой при нагревании. Приведите механизмы реакций. Изобразите энергетические диаграммы реакций. Объясните различие. Рассмотрите стереохимию реакции на примере S-бутанола-2. 3. Напишите реакции дегидратации спиртов в присутствии серной кислоты: Зметилпентанола-1, З-метилпентанола-2,

З-метилпентанола-3,

4-метилгексанола-3. Из

каких спиртов получается только один алкен? Из каких - два алкена и какой из них преобладает количественно? Сформулируйте правило Зайцева. 4. Заполните схему превращения и назовите образующиеся соединения H2O H2SO4; HgSO7

CH3C CH

?

[H]

?

HBr

Mg

?

Et2O

?

O CH3C H

?

H2O HCl

?

CH3COOH H2SO4

?

5. Получите метилэтилкарбинол, исходя из этилового спирта и неорганических реагентов и используя на одной из стадий реакцию Гриньяра. 6. Какова структурная формула спирта С5Н12O, не обладающего оптической активностью и образующего в результате окисления кетон?

17

Вариант 5 1. Напишите структурные формулы спиртов и дайте им названия по другой номенклатуре: диметилбутанол-2, вторичные,

изопропил-втор-бутилкарбинол,

метилизопропилкарбинол, З-метилпентанол-2,

третичные

спирты,

2,3-

З-метил-З-пентен-2-ол. Укажите первичные,

непредельный

спирт.

Какие

из

них

имеют

пространственные изомеры? Напишите проекционные формулы энантиомеров. 2. Напишите уравнения реакций следующих спиртов с бромоводородной. кислотой при нагревании: 2-бутен-1-ол, 2,4-диметил-3-пентен-2-ол, 1-бутен-З-ол. Приведите механизм реакции для 3-пентен-2-ола. Изобразите энергетический профиль реакции. 3. Напишите уравнения реакций окисления спиртов: 2-метилбутанол-1, пентанол2,

пентанол-3,

З-метилбутанол-1. Какое соединение можно получить в результате

окисления продукта присоединения воды к пентену-1? 4. Заполните схему превращения и назовите образующиеся соединения O HBr

CH3CH CH2 K2Cr2O7 H2SO4

ROOR

?

Mg Et2O

CH3C

?

H

?

H2O HCl

?

?

5. Получите диметилизопропилкарбинол, исходя из n-пропилового спирта и неорганических реагентов и используя на одной из стадий реакцию Гриньяра. 6. Какова структурная формула соединения С5Н11ОН, если известно, что оно обладает оптической активностью, а при его окислении образуется альдегид.

Вариант 6 1. Напишите структурные формулы спиртов и укажите первичные, вторичные, третичные, непредельные: З-метилпентанол-2,

З-метилпентанол-3,

3-метил-2-пентен-

1-ол, 2-метилпентанол-1. Какое соединение существует в виде двух пар энантиомеров? Напишите их проекционные формулы. 2. Предложите реакции для получения простых эфиров: 2-этокси-2-метилбутана, диизопропилового эфира, взяв в качестве исходных веществ: этиловый, пропиловый спирты, 2-метилбутанол-2 и неорганические реагенты. Приведите механизмы реакций. 3. Напишите уравнения реакций спиртов с бромоводородной кислотой при нагревании: аллилового, n-бутилового, втор-бутилового, трет-бутилового. Приведите

18 механизм реакции для бутанола-2. Рассмотрите ее стереохимическйй результат. Приведите энергетический профиль реакции. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения H2SO4

CH3 CH CH2 OH

?

o

20 C

o

160 C

CH3 Na

5.

CH3CH2Br

?

Получите

H2O

?

H2SO4

?

?

диэтилбутилкарбинол,

исходя

из

этанола,

1-бутанола

и

неорганических реагентов и используя на одной из стадий реакцию Гриньяра. 6. Какова структурная формула спирта С5Н11ОН, обладающего оптической активностью, если известно, что при его окислении образуются кетон, а при дегидратации с последующим озонолизом - уксусный альдегид и ацетон?

Вариант 7 1. Напишите структурные формулы следующих спиртов и дайте синонимы их названий по другой номенклатуре: метилэтилкарбинол, изопропилизобутилкарбинол, 2,3диметилпентанол-2,

3-метилпентанол-3, метилвинилкарбинол. Укажите первичные,

вторичные спирты,

непредельный спирт. Какие из них имеют пространственные

изомеры? Напишите проекционные формулы энантиомеров. 2. Напишите уравнения реакций с бромоводородной кислотой при нагревании а) R2-метилпентанола-1 и б) S-пентанола-2. Рассмотрите механизмы реакций. В какой реакции конфигурация сохраняется, в какой происходит рацемизация? Приведите побочную реакцию для спирта "б". Изобразите энергетические профили реакций замещения для соединений "а" и "б". 3. Напишите уравнение реакции дегидратации в присутствии серной кислоты Зметилпентанола-2. Расположите спирты в ряд по увеличению легкости дегидратации: пентанол-1,

З-метилбутанол-2,

пентанол-2,

2-метилбутанол-2. Сформулируйте

правило Зайцева. 4.Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения CH3

CH2 CH CH2

H2O H2SO4

?

PBr3

Mg

?

Et2O

O CH2

CH2

?

H2O HCl

?

CH3COOH H2SO4

?

?

19 5.

Получите

этилизопропилкарбинол,

исходя

из

пропилового

спирта

и

неорганических реагентов и используя на одной из стадий реакцию Гриньяра. 6. Определите строение соединения С7Н14О, которое взаимодействует с натрием с выделением водорода и обесцвечивает бромную воду. В реакции с бромоводородной кислотой образуется только один алкенилбромид, а при его окислении получаются ацетон и α-оксиизомасляная кислота OH CH3 C

COOH

CH3 Напишите уравнения реакций.

Вариант 8 1. Напишите структурные формулы спиртов, назовите их по номенклатуре IUPAC: трет-бутанол, аллиловый спирт, пропаргиловый спирт, метилэтилкабинол. Укажите первичные, вторичные, третичные, непредельные спирты. Какие соединения существуют в виде энантиомеров? Приведите их проекционные формулы. 2. Напишите уравнения реакций: a) S-3-метилбутанола-2 и б) R-3-метилпентан-1ола с бромоводородной кислотой при нагревании. Приведите механизмы реакций и их стереохимический результат. Какой побочный продукт получается и каков механизм его образования в случае спирта "а"? Изобразите энергетические профили реакций замещения "а" и "б". 3. Напишите уравнения реакций дегидратации в присутствии серной кислоты: 2,3диметилбутанола-2,

3-метилпентанола-3,

бутанола-1,

2-метилбутанола-1,

3-

метилбутанола-2. Из каких спиртов при дегидратации получается только один алкен? Из каких - два алкена, какой из них количественно преобладает? Сформулируйте правило Зайцева. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения O H

CH3 CH CH2 H2O HCl

?

HBr ROOR Na

?

?

Mg

?

Et2O CH3J

C

OC2H5

?

?

5. Получите метилдиэтилкарбинол с применением сложного эфира, исходя из этилового спирта и неорганических реагентов и используя на одной из стадий реакцию Гриньяра.

20 6.

Определите

строение

соединения

С6Н12О,

которое

взаимодействует

с

металлическим натрием и обесцвечивает бромную воду. В реакции с бромоводородной кислотой образуется только один галогеналкен, а при его окислении получаются уксусный альдегид и диацетил (бутан-2,3-дион). Напишите уравнения всех реакций.

Вариант 9 1. Напишите структурные формулы спиртов состава С5Н11ОН, которые можно произвести

от

изопентена.

Назовите

их

по

рациональной

и

систематической

номенклатуре. Укажите первичные, вторичные, третичные спирты. Какие соединения существуют в виде энантиомеров? Приведите их проекционные формулы. 2. Напишите уравнения реакций: a) R-бутанола-2 и б) S-2-метилпентанола-1 с бромоводородной кислотой при нагревании. Приведите механизмы реакций и их стереохимический результат. Изобразите энергетические профили реакций замещения "а" и "б". 3. Для всех изомерных спиртов с брутто-формулой С4Н10О напишите уравнения реакций дегидратации и окисления. Укажите условия проведения реакций и образование побочных продуктов. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения

CH3

KOH

CH2 Br

H2SO4

?

H2O

o

160 C

HClO

?

?

Mg (C2H5)2O

?

HCHO

?

H2O HCl

?

5. Получите 1-бутанол, исходя из а) этанола; б) метанола и 1-пропанола. В обоих случаях используйте на одной из стадий реакцию Гриньяра. 6.

Определите

строение

соединения

С6Н12О,

если

известно,

что

оно

взаимодействует с металлическим натрием, а при дегидратации и последующем окислении дает ацетон. Напишите уравнения всех реакций.

Тема 4. Альдегиды и кетоны

21

Вариант 1 1. Напишите структурные формулы соединений: этилизопропилкетон; ацеталъ пропионового альдегида; 4-метилгексаналь; бисульфитное производное 3этилбензальдегида. 2. Напишите уравнения реакций а) бутаналя с этиловым спиртом; б) 3хлорацетофенона с фенилгидразином; в) пропанона с гидроксиламином. Назовите образующиеся соединения. 3. Напишите уравнения реакций: а) бензальдегида с анилином; б) этаналя с циановодородом; в) пропаналя с 1 моль гидразина. Назовите полученные соединения. 4. Исходя из ацетилена и необходимых реагентов, получите бутанон. 5. Превратите бензиловый спирт в оксим бензофенона. 6. Напишите уравнения реакции соединения С3Н6О с водно-спиртовым раствором едкого натра и дайте название продуктам превращения. 7. Напишите схему получения ацетоуксусного эфира исходя из этилацетата. Приведите механизм реакции.

Вариант 2 1. Напишите структурные формулы соединений: а) 3-метилбутаналь, б) метил-

втор-бутилкетон, в) оксим пентанона-3; г) хлораль. 2. Напишите реакции с метилмагниййодидом: пропаналя; ацетофенона; формальдегида. 3. Напишите схему получения бутанона, исходя из метанола и неорганических реагентов. 4. Заполните схему превращений и назовите образующиеся соединения

CH3CH2CH CH2 HCN

?

HBr

H2O H

?

Mg Et2O

?

CH3

C

N

?

H2O H

?

?

5. Получите из ацетилена и неорганических реагентов пентанон-3. 6. Определите строение соединения С6Н12О, которое реагирует с гидроксиламином, но не дает реакции серебряного зеркала. В результате его окисления

22 перманганатом калия при нагревании образуются уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Напишите уравнения всех реакций. Приведите механизм реакции С6Н12О с гидроксиламином. 7. Бензальдегид ввели в реакцию с ацетальдегидом в присутствии щелочи. Что образовалось? Приведите механизм реакции.

Вариант 3 1. Напишите структурные формулы соединений: диизопропилкетон, диэтилацеталь пропаналя, толуиловый альдегид, диметилкетоксим. 2. Напишите уравнения реакций: а) пропаналя с водным раствором КОН, б) бутанона с 0,5 моль гидразина, в) формальдегида с избытком оксида серебра. Назовите образующиеся соединения. 3. Напишите реакции с этиловым спиртом: а) трихлоруксусного альдегида; б) пропаналя, в) бензальдегида. Назовите продукты реакций. 4. Получите из пропанола-1 гептанон-4 5. Определите строение соединения С5Н10О, имеющего асимметрический атом углерода и дающего реакцию серебряного зеркала. Как отделить соединение С5Н10О от спирта, из которого оно может быть получено. Напишите уравнения реакций. 6. Получите из n-пропилового спирта и неорганических реагентов 2-метил-2пентеналь. Напишите уравнение его реакции а) с этиловым спиртом и б) с бромистым водородом. 7. Напишите механизм кислотнокатализируемой альдольно-кротоновой конденсации а) ацетона; б) пропионового альдегида.

Вариант 4 1. Напишите структурные формулы соединений: а) 2,2-диметилпропаналь, б) оксим метилизопропилкетона, в) бисульфитное производное ацетона, г) диметилглиоксим. 2. Напишите уравнения реакций пропаналя а) с 1 моль этанола, б) с 2 моль этанола в условиях кислотного катализа. Назовите образующиеся соединения. 3. Напишите уравнения реакций с водным раствором щелочи: а) бутаналя, б) пивалинового (триметилуксусного) альдегида, в) 2-метилбутаналя, г) бензальдегида. Назовите продукты превращения.

23 4.

Получите

метилизобутилкетон

из

ацетилена,

изобутилового

спирта

и

неорганических реагентов. Напишите уравнения реакций. 5. При окислении вещества С6Н14О образуется соединение С6Н12О, которое реагирует с гидроксиламином и фенилгидразином, но не дает реакции серебряного зеркала. Продукт дегидратации вещества С6Н14О при окислении водным раствором пермангантата калия дает бутанон и уксусную кислоту. Установите строение вещества С6Н12О и напишите уравнения реакций. 6. Из бутанола-2, метанола и неорганических реагентов получите пентанол-2. 7.

Из

ацетоуксусного

эфира

синтезируйте:

а)

янтарную

кислоту;

б)

диметилуксусную кислоту; в) метилизопропилкетон.

Вариант 5 1. Напишите структурные формулы соединений: а) фенилгидразон ацетона, б) этилацеталъ пропионового альдегида; в) бисульфитное производное метилэтилкетона; г) 2,3-диметилбутаналь. 2. Напишите уравнения реакций пропанона а) с пропиламином,

б) с иодом в

присутствии азотной кислоты, в) с бензальдегидом в присутствии щелочи. 3. Напишите уравнения реакций с раствором щелочи а) п-толуилового альдегида, б) 2-метилпропаналя, в) пропаналя. 4.

Синтезируйте

диизопропилкетон,

исходя

из

2,3-диметилбутена-2

и

неорганических реагентов. Напишите уравнения реакций и назовите промежуточные соединения. 5. Определите строение соединения состава С5Н10О, которое реагирует с бисульфитом натрия, дает реакцию серебряного зеркала, превращаясь в изовалериановую кислоту. Напишите уравнения реакций. 6. Получите из бензола, бензальдегида и неорганических реагентов бензофенон. Напишите уравнения его реакций а) с гидроксиламином, б) с гидросульфитом натрия. 7. Диэтиловый эфир адипиновой кислоты обработали этилатом натрия в этаноле. Какое циклической соединение образовалось? Напишите схему реакции.

24

Вариант 6 1. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) оксим метилэтилкетона, б) ацеталь трихлоруксусного альдегида, в) бисулъфитное производное бутаналя, г) оксинитрил ацетофенона. 2. Какие из приведенных ниже соединений вступают в альдольную и кротоновую конденсацию: а) 3-метилбутаналь, б) 2,2-диметилбутаналь, в) 2метилбутаналь? Укажите условия и приведите механизмы альдольной и кротоновой конденсации. Назовите продукты реакций. 3.Напишите уравнения реакций а) ацетофенона с иодом, б) пропеналя с 2 моль этанола в условиях кислотного катализа, в) бензальдегида с циановодородом. 4. Получите из ацетона и неорганических реагентов нитрил 2-метилпропеновой кислоты. 5. Получите из ацетилена и неорганических реагентов оксим ацетона. Напишите уравнения реакций и назовите промежуточные соединения. 6.Определите строение соединения С4Н8О2, которое растворяется в соде и щелочи. При его взаимодействии с Ca(OH)2 образуется соединение, при сухой перегонке которого образуется диизопропилкетон. Напишите уравнения всех реакций. 7. Ацетоуксусный эфир обработали этилатом натрия в спирте. Напишите таутомерные формы образовавщегося соединения. Что получится, если на это соединение подействовать иодистым метилом и затем конц. раствором щелочи?

Вариант 7 1. Напишите структурные формулы соединений: а) этилацеталь хлоруксусного альдегида, б) гидразон диэтилкетона, в) бисульфитное производное бензальдегида, г) оксинитрил (циангидрин) ацетона. 2. Напишите уравнения реакции а) бутаналя, б) метилэтилкетона, в) трихлоруксусного альдегида с гидроксиламином и с гидросульфитом натрия. 3. Получите из ацетилена и неорганических реагентов 2,3-дибромбутаналь. Напишите уравнения реакций и назовите промежуточные соединения. 4. Получите из уксусного альдегида диэтилкетон, используя неорганические реактивы.

25 5. Определите строение соединения с брутто-формулой С5Н10О, если известно, что оно не дает реакции серебряного зеркала, при действии циановодорода образует соединение, которое в результате гидролиза превращается в гидроксикарбоновую кислоту, имеющую асимметрический атом углерода. 6. Различите с помощью химических реакций пары соединений: а) пентаналь и диэтилкетон, б) пропаналь и 2,2-диметилпропаналь, в) ацетофенон и дифенилкетон. Напишите уравнения реакций. 7. Напишите механизм альдольно-кротоновой конденсации, катализируемой щелочью для: а) пропаналя; б) пропанона. Что образуется при действии конц. раствора щелочи на 2,2-диметилпропаналь (пивалиновый альдегид)?

Вариант 8 1. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) акролеин (пропеналь),

б)

2,2-диметилпентаналь,

в)

циклогексаноноксим,

г)

2,4-

динитрофенилгидразон бензальдегида. 2. Напишите уравнения реакции: а) бензальдегида с этиламином, б) бензола с ангидридом пропионовой кислоты в присутствии хлорида алюминия, в) пропаналя со щелочью. 3. Расположите по возрастанию активности во взаимодействии с этанолом следующие соединения: а) формальдегид, б) трихлоруксусный альдегид, в) ацетальдегид, г) ди-трет-бутилкетон. Ответ поясните. 4. Получите из ацетилена и неорганических реагентов циангидрин метилэтилкетона. 5. Из изобутилового спирта получите 3-гидрокси-2,2,4-триметилпентаналь. Напишите уравнение его реакции а) с этиловым спиртом, б) с гидроксиламином. 6. Получите из акролеина (пропеналя) 2,3-диоксипропионовый альдегид. 7. Напишите реакции конденсации следующих пар соединений: а) ацетон и бензальдегид; б) нитрометан и ацетальдегид; в) бензальдегид и уксусный ангидрид. Укажите условия проведения данных реакций.

Вариант 9 1. Напишите структурные формулы и назовите по систематической номенклатуре следующие соединения: а) метилизобутилуксусный альдегид, б) втор-бутил-третбутилкетон, в) бисульфитное производное ацетона, г) циангидрин (оксинитрил) ацетона.

26 2. Напишите уравнения реакций бутаналя с а) этанолом (1 моль); б) этанолом (2 моль) в присутствии кислоты; в) гидразином (1 моль); г) гидразином (0,5 моль). 3. Как реагируют следующие соединения с конц. раствором щелочи: а) пропаналь; б) 2-метилпропаналь; в) 2,2-диметилпропаналь (пивалиновый альдегид). Напишите уравнения реакций и назовите образующиеся соединения. 4. Исходя из изопропилбромида синтезируйте изопропиловый эфир 2-гидрокси-2метилпропионовой кислоты. 5. Различите с помощью химических реакций изомерные соединения: а) метилэтилкетон и винилэтиловый эфир; б) триметилуксусный альдегид и пентаналь; в) ацетофенон и п-толуиловый альдегид. 6. Синтезируйте диэтилацетоуксусный эфир, используя этанол и любые неорганические реактивы. Что образуется при кетонном и кислотном расщеплении этого соединения? 7. Расшифруйте схему:

CH3CH O NaBH4

?

HCN

HCl

?

?

2 H2O H

?

H2O2, Fe

3+

?

NH3

?