Асилова Н.Ю., Бойко И.П., Колобова Т.П. и др. Сборник задач и упражнений по органической химии (2 часть)

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

______________________________________________________

Московская Государственная академия

тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова

Кафедра органической химии

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ

ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

(2 часть)

Учебно-методическое пособие

Москва 2004

УДК 547

Асилова Н.Ю., Бойко И.П., Колобова Т.П., Кундрюцкова Л.А.,

Лонина Н.Н., Помогаев А. И.

Сборник задач и упражнений по органической химии. Уч.-мет.

пособие; - М.: ИПЦ МИТХТ, 56 с.

Настоящий сборник вопросов и упражнений предназначен для

самостоятельной домашней и аудиторной работы студентов 3

курса дневного и вечернего факультетов. Цель сборника – помочь

студентам глубже освоить основополагающие принципы

современной органической химии. Во вторую часть сборника

включены следующие разделы:

9. Галогенопроизводные углеводородов (доц. Бойко И.П.,

доц.DКундрюцкова Л.А.)

10. Спирты, эфиры и эпоксиды (доц. Колобова Т.П.)

11. Фенолы (доц. Колобова Т.П.)

12. Альдегиды и кетоны (ст.преп. Асилова Н.Ю.)

13. Кислоты и их производные (доц. Колобова Т.П.)

14. Азотсодержащие соединения (доц. Лонина Н.Н.)

15. Аминокислоты (доц. Помогаев А.И.)

16. Углеводы (доц. Помогаев А.И.)

Утверждено библиотечным советом МИТХТ

@ МИТХТ им. М. В. Ломоносова, 2004

9. Галогенопроизводные углеводородов

1. Напишите структурные формулы всех изомерных

галогенопроизводных состава: а) C

Cl; б) C

Br; в) C

Br.

Назовите их по заместительной и радикально-функциональной

номенклатуре ИЮПАК. Укажите, какие из них являются первичными,

вторичными и третичными галогенопроизводными. Изобразите Z- и

E-изомеры соединений состава C

Br.

2. Напишите структурные формулы следующих соединений:

а)Dэтилхлорид; б) изопропилбромид; в) винилхлорид; г) аллилхлорид;

д) пропаргилбромид; е) 2-метил-3-хлорбутан; ж) 1-бром-3-

хлорпропан; з) циклопентилиодид; и) циклогексилбромид;

к)Dметиленхлорид; л) этилиденбромид; м) бензилхлорид

н)Dбензилиденбромид; о) орто-нитрохлорбензол; п) 3-хлорпропен;

р)D(R)-3-бром-3-фенилоктан; с) (S)-3-бром-1-гексен.

3. Назовите следующие соединения:

-C-CH

а)

б)

- CHBr - CH - CH -CH

;

в)

- CBr -CH=CH

д)

;

г)

е)

CHCl=CCl

-CHBr - CBr - CH

-CH

=CCl-CH=CH

;

ж) з)

и)

к) л)

;

н)

;

м)

4. Напишите уравнения следующих реакций: а) метилциклогексан и

бром при облучении светом; б) 2-метил-2-бутен и хлороводород;

в)D1-бутен и бромоводород в присутствии перекиси бензоила;

г)Dвинилметиловый эфир и хлороводород; д) пара-нитроэтилбензол и

бром при освещении; е) пара-метилбензойная кислота и хлор в

присутствии трихлорида алюминия; ж) этилфенилкетон и хлор в

присутствии трихлорида алюминия; з) втор-бутилбензол и бром при

освещении.

5. Исходя из изопропилового спирта, получите следующие соединения:

а) изопропилбромид; б) аллилбромид; в) 1-хлор-2-пропанол; г) 1,2-

дибромпропан; д) 2,2-дибромпропан; е) 1,3-дихлор-2-пропанол;

ж)D1,2,3-трибромпропан. Напишите уравнения соответствующих

реакций.

6. Из циклогексанола и любых необходимых реагентов получите

следующие соединения: а) бромциклогексан; б) йодциклогексан;

в)Dтранс-1,2-дибромциклогексан; г) 3-бромциклогексен; д) транс-2-

хлорциклогексанол. Напишите уравнения соответствующих реакций.

7. Получите этилбромид, исходя из следующих соединений: а) этана;

б)Dэтилена; в) этанола. Напишите уравнения соответствующих

реакций.

8. Исходя из любых подходящих реагентов получите следующие

соединения: а) этилхлорид; б) этилфторид; в) этилиодид; г) н-

пропилбромид; д) 1-фенил-2-хлорэтан; е) метилиодид. Напишите

уравнения соответствующих реакций.

9. Предложите способы получения трет-бутилбромида и втор-

бутилбромида из соответствующих: а) алканов; б) алкенов;

в)Dспиртов; г) алкилхлоридов. Напишите уравнения соответствующих

реакций.

10. Предложите схемы получения: а) аллилхлорида из пропена; б) 1-

иод-2-хлорпропана из пропена; в) 2-бромбутана из пропина г) 1,2-

дибромбутана из ацетилена; д) винилхлорида из этана; е) 1,2-

дибромпентана из 1-пентанола; ж) 1-хлор-2-бутанола из 1-бутанола;

з) бензилхлорида из бензола; и) 1-фенил-1-хлорэтана из бензола.

Напишите уравнения соответствующих реакций.

11. Исходя из бензола или толуола и любых необходимых реагентов

получите следующие соединения: а) пара-бромбензилхлорид;

б)Dмета-нитробензотрихлорид; в) 1,2-дихлор-1-фенилэтан; г) 2-бром-

2-фенилбутан. Напишите уравнения соответствующих реакций.

12. Осуществите следующие превращения: а) 1-хлорбутан в 2-

хлорбутан; б) 3-метил-2-бутанол в 3-метил-2-фторбутан (с

использованием эфиров сульфоновых кислот); в) пропен в 1,3-

дибромпропан; г) фенилацетилен в 1-фенил-1,1-дихлорэтан; д) 1-

бутен в 1,1-дибромбутан; е) бензол в 4-бромбензолсульфоновую

кислоту; ж) толуол в 3-хлорбензойную кислоту; з) пропаналь в

аллилхлорид; и) 4-метил-1-пентен в 1-йод-4-метилпентан (2

варианта); к) ацетилен в (Е)-1,2-дибромпропен; л) бутановая кислота

в пропилбромид (с использованием реакции Хунсдиккера);

м)Dпропаноат натрия в этилхлорид; н) 2,3-бутандиол в 2,3-

дихлорбутан; о) изопрен в 1-бром-3-метил-2-бутен. Напишите

уравнения соответствующих реакций.

13. (2R,3S)-3-Метил-2-пентанол реагирует с конц. бромистоводородной

кислотой, давая алкилбромиды, образовавшиеся при

перегруппировке и без нее. Укажите продукты реакции и их

конфигурации. Напишите уравнения соответствующих реакций.

14. Известно, что трет-бутилхлорид легко получается из трет-

бутилового спирта под действием конц. соляной кислоты, в то время

как н-бутиловый спирт в этих условиях реагирует гораздо медленнее.

Объясните причину разного поведения спиртов. Напишите

уравнения соответствующих реакций.

15. Превратите изобутилбромид в трет-бутилбромид. Как можно

осуществить обратное превращение трет-бутилбромида в

изобутилбромид? Напишите уравнения соответствующих реакций.

16. Исходя из метилхлорида как единственного органического вещества

и используя любые другие необходимые реагенты, предложите

схемы синтеза следующих соединений: а) метанол; б) метантиол;

в)Dдиметилсульфид; г) метилиодид; д) диметиловый эфир; е) этан;

ж)Dэтилхлорид; з) диэтиловый эфир. Напишите уравнения

соответствующих реакций.

17. Из пропилбромида получите следующие соединения:

а)Dпропилиодид; б) 1-пропанол; в) 1-этоксипропан; г) 1-пропантиол;

д)Dметилпропилсульфид; е) пропаннитрил; ж) пропилацетат;

з)Dбромид триметилпропиламмония. Напишите уравнения

соответствующих реакций.

18. Под действием каких нуклеофилов н-бутилбромид превращается в

следующие соединения: а) н-бутилхлорид; б) н-октан; в) бромид

тетра-н-бутиламмония; г) н-бутилметиловый эфир; д) н-бутилацетат;

е) н-бутилцианид. Напишите уравнения соответствующих реакций.

19. Напишите уравнения следующих реакций: а) изопропилхлорид и

гидросульфид натрия; б) пропилхлорид и иодид натрия в ацетоне;

в)Dэтилбромид и этилат натрия; г) 2,3-дибромпентан и цинковая пыль

при нагревании; д) метилиодид и фторид серебра в ДМФА; е) н-

бутилбромид и нитрит натрия в ДМСО; ж) 1-иодпропан и ацетат

натрия; з) трет-бутилбромид и водный раствор щелочи; и)

метилиодид и этанол в присутствии гидроксида натрия; к)

пропилфениловый эфир и изобутилхлорид в присутствии трихлорида

алюминия; л) этилбромид и ацетиленид натрия; м) 1-бром-3-

иодпропан и гидросульфид натрия в соотношении 1:1; н) 1,3-

дихлорпропен и водный раствор щелочи; о) 4-иодбензилиодид и

триметиламин; п) бромциклогексан и диэтилкупрат лития.

20. В каком порядке изменяется скорость нуклеофильного замещения

брома в следующих соединениях: 1-бром-4-метилпентан, 3-бром-2-

метил-2-пентен, 1-бром-3-метил-2-бутен? Ответ поясните.

21. Расположите соединения каждой группы в порядке уменьшения

реакционной способности в реакциях S

1: а) бензилхлорид, пара-

хлорбензилхлорид, пара-метоксибензилхлорид, пара-

метилбензилхлорид, пара-нитробензилхлорид; б) бензилбромид, 1-

бром-1-фенилэтан, 1-бром-2-фенилэтан; в) 1-хлор-3-фенилпропан, 2-

хлор-2-фенилпропан, 1-хлор-1-фенилпропан.

22. Расположите соединения каждой группы в порядке уменьшения

реакционной способности в реакциях S

2: а) 2-бром-2-метилбутан, 1-

бромпентан, 2-бромпентан; б) 1-бром-3-метилбутан, 2-бром-2-

метилбутан, 3-бром-2-метилбутан; в) 1-бромбутан, 1-бром-2,2-

диметилпропан, 1-бром-2-метилбутан; г) изобутилхлорид,

изобутилбромид, изобутилиодид.

23. Расположите в ряд по увеличению скорости замещения брома в

реакции гидролиза при нагревании в водной муравьиной кислоте

следующие соединения: а) дифенилбромметан; б) 2-бром-2-

фенилпропан; в) 2-бром-2-метилпропан; г) трифенилбромметан.

Напишите уравнения соответствующих реакций.

24. Расположите следующие соединения в ряд по увеличению скорости

замещения хлора в реакциях с нуклеофильными реагентами:

хлорбензол, 4-нитрохлорбензол, 2,4-динитрохлорбензол, метиловый

эфир 4-хлорбензолсульфокислоты, 4-хлорацетофенон.

25. Какие из перечисленных ниже веществ относятся к полярным

протонным растворителям, а какие – к диполярным апротонным

растворителям: ацетон, метанол, вода, метиламин, ацетонитрил,

диметилсульфоксид (ДМСО), тетрагидрофуран, уксусная кислота,

метилформамид, N,N-диметилформамид (ДМФА). Ответ поясните.

Приведите структурные формулы этих соединений.

26. Сравните нуклеофильные свойства следующих молекул и ионов в

апротонных растворителях: а) метанол и метантиол; б) цианид

натрия и ацетиленид натрия; в) NH

и NH

; г) ацетат-анион и

фенолят-анион; д) трет-бутилат калия и этилат калия; е) CH

, CH

и F

; ж) F

, Cl

, Br

и I

. Ответ поясните. Как изменятся

нуклеофильные свойства F

, Cl

, Br

и I

при переходе от апротонного

растворителя к полярному протонному растворителю? Ответ

обоснуйте.

27. Какая из реакций, протекающих по механизму S

2, будет идти с

большей скоростью: а) C

Cl + CH

ONa или C

Cl + CH

OH;

б)DC

Cl + CH

COONa в водном ацетоне или C

Cl + CH

COONa в

воде; в) C

I + CH

ONa или C

Cl + CH

ONa? Ответ поясните.

28. Какие из реакций, протекающих по механизму S

1, будут идти с

большей скоростью, а какие – с близкими скоростями: а) (CH

)

CCl+

O и (CH

)

CCl + HO

; б) (CH

)

CCl+ H

O и (CH

)

CCl + C

OH;

в)D(CH

)

CCl + H

O и (CH

)

CBr + H

O? Ответ поясните.

29. Изменится ли скорость реакции S

2 метилбромида с цианидом

натрия при переходе от ДМСО к этиловому спирту в качестве

растворителя? Ответ поясните. Напишите уравнение реакции.

30. В каких условиях следует проводить гидролиз этилбромида и 2-

бром-2-метилпропана, чтобы получить спирты с наибольшим

выходом? Напишите уравнения соответствующих реакций.

31. Реакция трет-бутилхлорида с водой сильно ускоряется

гидроксидом натрия. Как изменяется при этом соотношение

продуктов отщепления и замещения? Напишите уравнения

соответствующих реакций.

32. Какой алкилгалогенид и какой алкоксид целесообразно использовать

для синтеза трет-бутилэтилового эфира реакцией Вильямсона.

Ответ поясните. Напишите уравнения соответствующих реакций.

33. Чем можно объяснить, что в сопоставимых условиях н-бутилбромид

реагирует с н-бутантиолятом натрия (C

SNa) в 1830 раз быстрее,

чем с н-бутилатом натрия, и выход дибутилсульфида выше, чем

дибутилового эфира? Напишите уравнения соответствующих

реакций.

34. При взаимодействии чистого (R)-2-бромбутана с бромидом натрия

образуется рацемический 2-бромбутан, причем скорость

рацемизации пропорциональна концентрации бромида натрия. Какие

выводы о механизме реакции можно сделать на основании этих

данных? Напишите уравнение реакции.

35. Превратите (S)-2-бромбутан: а) в (R)-втор-бутилэтиловый эфир; б) в

(±)-втор-бутилформиат; в) в (R)-2-бутанол; г) в (R)-втор-

бутилметилсульфид. Напишите уравнения соответствующих

реакций. Опишите механизмы реакций “а”, “б”.

36. Изобразите предпочтительные механизмы следующих реакций:

а)D(R)-3-бром-1-гексен с водой при нагревании; б) 1-бромбутан с

иодидом калия в ацетоне; в) (S)-2-бром-2-фенилпентан с метанолом;

г) (R)-2-бромпентан с фторидом калия в ДМФА; д) (R)-1-бром-1-

фенилпропан с ацетатом калия в уксусной кислоте при комнатной

температуре.

37. 3-Хлор-1-бутен реагирует с этанолом с образованием смеси 3-

этокси-1-бутена и 1-этокси-2-бутена. Если же реакцию вести с

этилатом натрия в этаноле, то преимущественно образуется 3-

этокси-1-бутен. Объясните эти факты. Напишите уравнения

соответствующих реакций.

38. Какие соединения преимущественно образуются при

взаимодействии: а) 2-бромбутана с цианидом калия в ДМСО; б) 1-

хлор-2-бутена с цианидом калия в воде? Изобразите

предпочтительные механизмы этих реакций и поясните правило

Корнблюма.

39. Предложите оптимальные условия для одностадийных превращений

изопропилбромида: а) в 2-нитропропан; б) в изопропилнитрит.

Изобразите механизмы этих реакций.

40. При взаимодействии орто-хлортолуола с водным раствором едкого

натра (350 С, давление) получены два продукта: орто-крезол и

мета-крезол. Опишите механизм этой реакции и поясните результат.

41. Напишите уравнения реакций 1-фтор-2,4-динитробензола со

следующими реагентами а) этилат натрия; б) аммиак; в) анилин; г)

этантиолят натрия. Опишите механизм реакции “в”.

42. Изобразите предпочтительные механизмы взаимодействий (2S,3S)-

3-метил-2-хлорпентана: а) с амидом натрия при нагревании; б) с

этиламином. Выбор механизмов обоснуйте.

43. Какие алкены преимущественно образуются при нагревании 2-бром-

2-метилбутана: а) с этоксидом натрия; б) с трет-бутоксидом

натрия? Ответ обоснуйте. Напишите уравнения соотвествующих

реакций. Почему трет-бутоксид калия служит отличным основанием

для проведения реакций дегидрогалогенирования алкилгалогенидов,

а этиламин мало подходит для этой цели?

44. Какова конфигурация алкенов, образующихся при нагревании с

раствором гидроксида калия в спирте: а) (1R,2R)-1-бром-1,2-

дифенилпропана; б) (2S,3R)-2-метил-1-фенил-3-хлоргексана. Ответ

обоснуйте и приведите механизм этих реакций.

45. Объясните, почему при дегидрогалогенировании втор-бутилхлорида

образуется смесь цис- и транс-2-бутенов с преобладанием транс-

изомера (86%). Напишите уравнение реакции.

46. Дегидрогалогенирование цис-1-бром-4-трет-бутилциклогексана под

действием этилата натрия происходит быстро с образованием

4-трет-бутил-1-циклогексена, а дегидрогалогенирование транс-1-

бром-4-трет-бутилциклогексана происходит очень медленно.

Объясните этот факт. Напишите уравнения соответствующих

реакций.

47. Установите строение алкилбромида, который при нагревании с

магнием в эфире образует реактив Гриньяра, превращающийся под

действием воды в гексан, а при обработке алкилбрмида натрием

образуется 4,5-диэтилоктан. Напишите уравнения соответствующих

реакций.

48. Установите строение бромида состава C

Br, если известно, что

при гидролизе этот бромид превращается в первичный спирт, а при

дегидробромировании и последующем гидробромировании

образуется третичный бромид. Напишите уравнения

соответствующих реакций.

49. Бромид C

Br при гидролизе дает третичный спирт, а при

дегидробромировании – 2-метил-2-бутен. Установите строение этого

бромида и напишите уравнения соответствующих реакций.

50. Из этана получите этилмагнийбромид и напишите для него

уравнения следующих реакций: а) с ацетиленом; б) с водой; в) с

этанолом; г) с хлоридом кадмия.

10. Спирты, эфиры и эпоксиды

1. Напишите формулы следующих соединений: а) 2-пропанол; б) 2-

метил-3-пентанол; в) 5-метил-3-гептанол; г) 3-этил-3-гексанол; д) 4-

хлор-2-пентанол; е) 2-метил-3-пентен-2-ол; ж) 1,4-бутандиол;

з)Dдипропиловый эфир; и) изобутилметиловый эфир; к) 3-метокси-1-

пентанол; л) 2-метоксибутан; м) 1,2-эпоксипропан;

н)Dбутилвиниловый эфир; о) 3,4-эпоксигексан; п) (2R, 3S)-3-бром-2-

бутанол; р) мезо-2,3-бутандиол; с) бензиловый спирт; т) втор-

бутилизобутиловый эфир; у) цис-2,3-эпоксипентан; ф) транс-2,3-

эпоксипентан.

2. Назовите следующие соединения по заместительной номенклатуре

ИЮПАК:

CH=CHCH

CH(CH

)OH

á)

;

â)

ã)

;

C =C

- CH CH - CH

;

ä)

е)

-O-CH-CH

;

ж)

з)