Вариант 00

Контрольная работа
Вариант 00




















Задание 1
Какие хлорпроизводные могут быть получены замещением одного атома водорода на хлор: а) в пропане; б) в бутане; в) в изобутане; г) в 2-метилбутане. Напишите схемы реакций хлорирования. Укажите условия проведения реакций. Назовите образующиеся монохлорпроизводные.
Решение:
Все представленные вещества относятся к классу алканов органических соединений. В алаканах атомные орбитали углерода имеют sp3- гибридизацию; ковалентные связи, образуемые каждым атомом углерода в алаканах малополярны. Поэтому алканы -сравнительно инертные вещества, вступающие только в реакцию замещения, протекающие с симметричным (радикальным) разрывом связи С-Н. Эти реакции идут обычно в жестких условиях (высокая температура, освещение). В результате становится возможным замещение водорода на галоген. При галогенировании алканов в которых кроме первичных есть вторичные и третичные атомы углерода, замещение обычно протекает с образованием смеси однозамещенных продуктов. При дальнейшем воздействие реакция протекает легче с образованием ди-, три-, тетра- и т.д. галогенопроизводных.

а) Пропан.
Общая эмпирическая формула С3Н8.  Уравнение реакции (условия УФ-излучение или высокая температура 250-3500С):
СН3-СН2-СН3+Сl2               СН3-СН2-СН2Сl ,    СН3-СНCl-СН3  (образуются 2 галагенозамещ. соед)
                                                      -HCl                 (1-хлорпропан)                    (2-хлорпропан)
Механизм реакции:
1 стадия зарождение цепи: под действием кванта света или  высокой температуры происходит образование свободных радикалов хлора (аналогична для всех рассматриваемых примеров в данном задании)
Сl2            Cl•    (при hν  или высокой t)
2 стадия развитие цепи: взаимодействие ионов хлора с пропаном, с образованием свободных радикалов (пропил), т.е имеющих неспаренные электроны на 2 и 1 атомах углерода и, образованием хлороводорода (взаимодействие выделившихся ионов водорода с ионами хлора)

Cl•+ СН3-СН2-СН3            СН3-СН-СН3 ,              СН3-СН2-СН2•  
                              -НCl              •

3 стадия –развитие цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц с молекулой хлора, с образованием галогенопроизводных и выделением свободного радикала -хлора

СН3-СН-СН3 , СН3-СН2-СН2• +Cl2             СН3-СН2-СН2Сl,         СН3-СНCl-СН3
            •                                                            -Сl•  
4 стадия – обрыв цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц
Cl• + Cl•            Сl2
СН3-СН-СН3 ,   СН3-СН2-СН2•  + Cl•             СН3-СН2-СН2Сl,     СН3-СНCl-СН3
             •
СН3-СН-СН3,    СН3-СН2-СН2•   + СН3-СН-СН3,    СН3-СН2-СН2•           С6Н14
            •                                                                       •
б) Бутан. Эмпирическая формула С4Н10. Уравнение реакции (условия УФ-излучение или высокая температура):

СН3-СН2- СН2-СН3 +Сl2              СН3-СН2- СН2 -СН2Сl ,       СН3- СН2 -СНCl-СН3 ,
                                                           (1-хлорбутан)                      (2-хлорбутан)

Механизм реакции:

2 стадия развитие цепи: взаимодействие ионов хлора с бутаном, с образованием свободных радикалов (бутил), т.е имеющих неспаренные электроны на 2 и 1 атомах углерода и, образованием хлороводорода (взаимодействие выделившихся ионов водорода с ионами хлора)

Cl•+ СН3-СН2- СН2-СН3             СН3-СН2- СН-СН3 ,              СН3-СН2- СН2-СН2•  
                                      -НCl                       •

3 стадия –развитие цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц с молекулой хлора, с образованием галогенопроизводных и выделением свободного радикала -хлора

СН3- СН2 -СН-СН3 , СН3-СН2- СН2 -СН2• +Cl2             СН3- СН2 -СНCl-СН3  ,СН3-СН2- СН2 -СН2Сl,    
                      •                                                                        -Сl•  
4 стадия – обрыв цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц
Cl• + Cl•            Сl2
СН3- СН2 - СН-СН3 , СН3-СН2 - СН2 -СН2•  + Cl•            СН3- СН2 -СНCl-СН3 , СН3-СН2- СН2 -СН2Сl
                        •
СН3- СН2 - СН-СН3,  СН3-СН2 - СН2-СН2• + СН3-СН2 - СН-СН3,  СН3-СН2 - СН2-СН2•           С8Н18
                          •                                                                                        •

в) изобутан   СН3- СН-СН3. Уравнение реакции (условия УФ-излучение или высокая температура):
                                СН3  
СН3- СН-СН3 + Сl2             СН3- СCl-СН3 ,                            СН3- СН-СН3
         СН3                                      СН3                                               СН2Сl
                (трет-бутилхлорид, 2-метил-2-хлорпропан)     (изобутилхлорид)

Механизм реакции:

2 стадия развитие цепи: взаимодействие ионов хлора с изобутаном, с образованием свободных радикалов (изобутил), т.е имеющих неспаренные электроны на 2 и 1 атомах углерода и, образованием хлороводорода (взаимодействие выделившихся ионов водорода с ионами хлора)
                                                    •              
Cl•+ СН3-СН -СН3            СН3-С-СН3 ,          СН3-СН-СН3  
               СН3           -НCl           СН3                          СН2•

3 стадия –развитие цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц с молекулой хлора, с образованием галогенопроизводных и выделением свободного радикала -хлора
           •
СН3-С-СН3 , СН3-СН-СН3 +Cl2             СН3- СCl-СН3,   СН3- СН-СН3,    
        СН3               СН2•                     -Сl•               СН3                         СН2Сl                                      
4 стадия – обрыв цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц

Cl• + Cl•            Сl2
          •
СН3-С-СН3,  СН3-СН –СН3 + Cl•            СН3- СCl-СН3 , СН3- СН-СН3
         СН3                СН2•                                      СН3                              СН2Сl
                  •                                                                                 •
  СН3-С-СН3 ,  СН3-СН –СН3 +  СН3-С-СН3,  СН3-СН –СН3           С8Н18      
           СН3                 СН2•                    СН3                СН2•


г) 2-метилбутан. Эмпирическая формула С5H12 . Уравнение реакции (условия УФ-излучение или высокая температура):
СН3-СН-СН2-СН3+ Сl2            СН3-ССl-СН2-СН3,    СН3-СН-СНСl-СН3,   СН3-СН-СН2-СН2Сl
        СН3                                            СН3                              СН3                              СН3  
                                                                 (2- метил-2хлорбутан)     (2 –метил-3-хлорбутан)  (2-метил-4-хлорбутан)
   СН2Сl -СН-СН2-СН3
               СН3                                        
  (2-метил-1-хлорбутан)      

Механизм реакции:

2 стадия развитие цепи: взаимодействие ионов хлора с 2-метилбутаном, с образованием свободных радикалов, т.е имеющих неспаренные электроны на  атомах углерода и, образованием хлороводорода (взаимодействие выделившихся ионов водорода с ионами хлора)
                                                                              •                                                 •    
Cl•+ СН3-СН- СН2-СН3             СН3-С- СН2-СН3,  СН3-СН- СН-СН3,  СН3-СН- СН2-СН2•
                                       -НCl
                СН3                                   СН3                        СН3                        СН3
•СН2-СН-СН2-СН3,  
         СН3

3 стадия –развитие цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц с молекулой хлора, с образованием галогенопроизводных и выделением свободного радикала -хлора
            •                                                   •
СН3- С – СН2-СН3 , СН3-СН- СН-СН3,  СН3-СН- СН2-СН2• ,   •СН2-СН-СН2-СН3 +Cl2                
                                                                                                                                                                                  - Сl•  
         СН3                          СН3                           СН3                                 СН3


               СН3-ССl-СН2-СН3,    СН3-СН-СНСl-СН3,   СН3-СН-СН2-СН2Сl,    СН2Сl -СН-СН2-СН3
                     СН3                             СН3                               СН3                                    СН3


4 стадия – обрыв цепи: взаимодействие свободных радикальных единиц
Cl• + Cl•            Сl2
            •                                                   •
СН3- С – СН2-СН3 , СН3-СН- СН-СН3,  СН3-СН- СН2-СН2• ,   •СН2-СН-СН2-СН3  + Cl•          

          СН3                          СН3                           СН3                               СН3


               СН3-ССl-СН2-СН3,    СН3-СН-СНСl-СН3,   СН3-СН-СН2-СН2Сl,    СН2Сl -СН-СН2-СН3                      

                       СН3                               СН3                             СН3                                    СН3


При взаимодействии свободных радикалов  общей формулой С5Н11 образуется С10Н22



Задание 27

Напишите, пользуясь правилами замещения в бензольном ядре, схемы реакций между:
а) бензойной кислотой и азотной кислотой (в присутствии H2SO4);
б) бензойной кислотой и хлором (в присутствии FeCl3);
в) толуолом и серной кислотой;
г) фенолом и азотной кислотой.

Решение    
                      
а) Группа –СООН является заместителем 2-го рода (м-ориентант)
                        О                                                    О
               С                                                   С      
                       О-Н                                                ОН
          
                                +  НNO3                                               + H2O    
                                  

                                                                                 NO2

                                                       (м-нитробензойная кислота)

б)                     О                                         O
               С                                          C          
                        О-Н                                       OH    

                                +  Сl2                                          +  HCl              

                                                                          Cl        


в)  Группа СН3 является заместителем 1-го рода (орто-, пара- ориентант)
                       СН3                                              СН3                                           СН3
                                                                                 SO3H
                                   + Н2SO4                                                                       +                             + H2O
                                                                                
г) Группа ОН является заместителем 1-го рода (орто-, пара- ориентант)

           О-Н                                           О-Н                      
                                                   NO2             NO2

                             + НNO3                                     + H2O


                                                             NO2

Задание 48
Напишите уравнения реакций взаимодействия 2-бромбутана со следующими соединениями:
а) магнием;                б) аммиаком;    
в) цианистым калием;        в) водным и спиртовым раствором щелочи.

Решение
a)  Реактив Гриньяра                              Н
СН3-СНBr-СН2-СН3  +Mg             CН3-С- СН2-СН3
                                                                  MgBr
б)    СН3-СНBr-СН2-СН3  + NH3              СН3-СН-СН2-СН3  + HBr
                                                                             NH2
в) СН3-СНBr-СН2-СН3  + КСN           СН3-СНCN-СН2-СН3 +KBr
г) СН3-СНBr-СН2-СН3 +KOH (водн)           СН3-СН-СН2-СН3 +KBr
                                                                                  OH
СН3-СНBr-СН2-СН3 +KOH (спирт)            СН2=СН-СН2-СН3+КBr

Задание 68
Получите гидратацией соответствующих алкенов следующие спирты:    
3,3-диметилбутанол-2, 2-метилпентанол-2, 3-метилгексанол-2.
         CH3                                                 CH3                                              
СН3-С-СН=СН2 + Н2О               СН3-С-СН-СН3      (3,3 –диметилбутанол -2)
          CH3       CH3                          H3C    OH           СН3
СН3-СН2-СН-С=СН2+ Н2О             СН3-СН2-СН2-С-СН3   (2-метилпентанол-2)
                                                                                     ОН

                           CH3                                                                 CH3
СН3-СН2-СН2- СН -СН=СН2 + Н2О            СН3-СН2-СН2- СН –СН-СН2   (3-метилгексанол-2)
                                                                                                           ОН

Задание 89
Какие соединения получаются при сухой перегонке кальциевых солей смеси метановой и пропановой кислот?

Решение:
При сухой перегонке кальциевых или солей карбоновых кислот образуются углекислый кальций и соответствующий кетон, кроме кальциевой соли муравьиной кислоты:

(НСOO)2Ca     t        CaCO3+Н2О+СО2
                                                                   O
(СН3СОО)2Ca           CaCO3 + CH3-C
                                                                   CН3  

Задание 109

Напишите уравнения реакций между следующими соединениями: а) пропионовая кислота и пропионовый спирт; б) масляная кислота и изопропиловый спирт; в) 3-метилбутановая кислота и метиловый спирт; г) уксусная кислота и бутанола-2; д) изомасляная кислота и бутанола-1. Назовите образующиеся соединения. Как называются эти реакции? Какова особенность их протекания?

Решение
Реакция этерификации. Здесь атом водорода отщепляется от спирта (кислотные свойства), а группа ОН от кислоты (основные свойства)  
а)
              О                                         О
С2Н5С  +        С2Н5 -О-Н          С2Н5С-О- С2Н5 +Н2О
              ОН                                   (пропилэтаноат, этилпропаноат,)
                                                        
б) С3Н7СООН +СН3-СН-СН3            С3Н7СО-О-СН-СН3 +Н2О
                                ОН                                   СН3
                                                        (2-метилэтилбутаноат)
                                 О                                               О
в) СН3-СН2-СН-С          + СН3ОН           СН3-СН2-СН-С-О-СН3 +Н2О
                    СН3      ОН                                       СН3
                                                                (3 -метил-бутиновометиловый эфир)

г) СН3СООН+СН3-СНОН-СН2-СН3           СН3СО-О-СН- СН2 -СН3 +Н2О
                                                                                 СН3
                                                                  (3 –метил- уксуснопропионовый эфир)
                    
д) СН3-СН-СООН + С4Н9ОН           СН3-СН-СО-О-С4Н9 +Н2О
            СН3                                            СН3
    (изомаслянобутиловый эфир)

Задание 140
Какие амины образуются при восстановлении следующих соединений:
а) 2-нитробутана;                    б) п-нитротолуола;
в) о-нитробензойной кислоты;        г) СН3СН2CN.

а) СН3-СН-СН2-СН3            СН3-СН-СН2-СН3  (бутиламин -2)
            NO2                                   NH2
б)         СН3                                  СН3
                         NO2                                       NH2    
                                                                         (п-толуидин)

в)                 О                          О
            C                           C
                     ОН                         ОН


            NO2                       NH2

г) СН3СН2CN.           СН3СН2СН2NH2

Задание 160
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращение ацетилена в 2-оксипропановую кислоту.
НС      НС+Н2О               CH3-CH=O            (реакция Кучерова)
CH3-CH=O+HCN                CH3-CH-CN
CH3-CH-CN                     CH3-CH-COOH     (гидролиз)
        OH                                    OH

Задание 180
Какие соединения называются жирами? Напишите уравнение реакции глицерида из 3-х молекул олеиновой кислоты и глицерина.

Решение:
Жиры соединения образованные высшими жирными кислотами и трехатомным спиртом глицерином.

Уравнение реакции

СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН + СН2 - СН - СН2
                                                    ОН   ОН    ОН

       СН2-О-ОС(СН2)7СН=СН(СН2)7СН3

       СН2- О-ОС(СН2)7СН=СН(СН2)7СН3

       СН2- О-ОС(СН2)7СН=СН(СН2)7СН3



Задание 190

Напишите реакции окисления (в разных условиях) и восстановления моноз:
а) D-глюкозы;            б) D-фруктозы.

                О                                                           О
а)   НС                 Окисление                     С      ОNH4
   Н -С -  ОН                                          Н -С -  ОН
  ОН-С -  Н                                           ОН-С -  Н
   Н- С -  ОН  +2[Ag(NH3)2]ОН              Н- С -  ОН      +2Ag+3NH3+H2O
   Н- С  - ОН                                          Н- С  - ОН
        СН2-ОН                                             СН2-ОН

                                                                                           t
CH2OH-(CHOH)4-CH=O+2Cu(OH)2                  CH2OH-(CHOH)4-COOH+Cu2O+2H2O

CH2OH-(CHOH)4-CH=O+ HNO3(разб) жесткие условия        НООС-(CHOH)4- СООН

CH2OH-(CHOH)4-CH=O Br +H2O   CH2OH-(CHOH)4-COOH
                О                                                            О
       НС                                                    НС      
   Н -С -  ОН                                          Н -С -  О-СОСН3
  ОН-С -  Н                                Н3СОС-О -С -  Н
   Н- С -  ОН  +СН3СООН                      Н- С -  О-СОСН3    
   Н- С  - ОН                                          Н- С  - О-СОСН3
        СН2-ОН                                             СН2-О-СОСН3

                              Восстановление
CH2OH-(CHOH)4-CH=O +Н2             CH2OH-(CHOH)4- CH2OH




б)                      Восстановление

          СН2ОН                           СН2ОН
          С=О                             НС-ОН
  ОН –С- Н     + Н2            ОН –С- Н
    Н-  С- ОН                       Н-  С- ОН
    Н-  С- ОН                       Н-  С- ОН
          СН2ОН                           СН2ОН
          
          СН2ОН                                     СН2ОН
          С=О                                 H3C-С-ОН
  ОН –С- Н     + СН3MgBr            ОН –С- Н      + Mg(OH)Br
    Н-  С- ОН                                 Н-  С- ОН
    Н-  С- ОН                                 Н-  С- ОН
          СН2ОН                                     СН2ОН

                                   Окисление
          СН2ОН                                                         СН2- О-СОСН3
          С=О                                                             С=О
  ОН –С- Н      +    СН3СООН                Н3СОС-О -С- Н
    Н-  С- ОН                                                     Н-  С- О-СОСН3
    Н-  С- ОН                                                     Н-  С- О-СОСН3
          СН2ОН                                                         СН2- О-СОСН3



                                                                
          СН2ОН                          H2СOOH                      
          С=О                                                      
  ОН –С- Н                            O =С
    Н-  С- ОН                                С=O                                                  
    Н-  С- ОН                                С=О                                          
          СН2ОН                          H2СOOH                                              

Задача 222
Подвергните нагреванию -, β-, γ-аминовалериановые кислоты. Назовите полученные соединения.
-аминокислоты при нагревании, отщепляя воду, образуют циклические соединения – дикетопиперазины.
СН3-СН2-СН2-СН-СООН            
                          NH2
                                                          ( 2,5 –пропил-3,6-диоксипиперазин)

β- аминокислоты при нагревании выделяют аммиак и превращаются в непредельные кислоты
СН3-СН2-СН-СН2-СООН              СН3-СН=СН-СН2-СООН+ NH3             (2-бутенацетат)
                NH2
- аминокислоты легко отщепляют воду и циклизуются, образуя циклические амиды – лактамы.
                                                                 O
СН3-СН-СН2-СН2-СООН                                      (пиперидон)
        NH2

Задание 244
Объясните кислотные свойства пиррола. Напишите схему получения -метиллпиррола из пиррола.
Решение
Электронное строение молекулы пиррола объясняет его свойства как слабой кислоты и ароматического соединения.

Атомы углерода и азота находятся в состоянии sp2-гибридизации.
σ-Связи C–C, C–H и C–N образованы гибридными орбиталями. Цикл имеет плоское строение. На негибридной р-орбитали азота находится неподеленная пара электронов, которые вступают в сопряжение с четырьмя р-электронами атомов углерода. Таким образом, в циклической системе сопряжения находится 6 электронов, что определяет ароматические свойства пиррола. Связывание неподеленной электронной пары атома азота системой сопряжения приводит к резкому ослаблению основных и проявлению кислотных свойств.


    +CH3Cl