Файл: Методичка по органике.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.05.2025

Просмотров: 8639

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Я. М. Каток, о. Я. Толкач органическая химия задачи и упражнения

Предисловие

1. Классификация и номенклатура органических соединений

Классы органических соединений

Углеводороды и углеводородные радикалы (перечислены в порядке возрастания старшинства)

Основы рациональных названий и окончаний по систематической номенклатуре основных классов органических соединений

Примеры названий органических соединений по рациональной номенклатуре

Примеры названий органических соединений

2. Химическая связь

Индивидуальные задания Задача 3

Задача 4

3. Химическая реакция

Типы химических реагентов

Индивидуальные задания Задача 5

Задача 6

4. Алканы

Номенклатура

Примеры названий алканов по рациональной номенклатуре

Примеры названий алканов по систематической номенклатуре

Индивидуальные задания Задача 7

Задача 8

5. Непредельные углеводороды Номенклатура

Примеры названий непредельных соединений по рациональной номенклатуре

Примеры названий непредельных соединений по систематической номенклатуре

Индивидуальные задания Задача 9

Задача 10

Задача 11

Задача 12

Задача 13

Задача 14

Задача 15

Задача 16

6. Арены Номенклатура и изомерия замещенных бензола

Индивидуальные задания Задача 17

Задача 18

Задача 19

7. Галогенопроизводные углеводородов Номенклатура

Индивидуальные задания Задача 20

Задача 21

8. Спирты, фенолы, простые эфиры Классификация и номенклатура

Примеры номенклатуры спиртов

Индивидуальные задания Задача 22

Задача 23

Задача 24

9. Альдегиды и кетоны Классификация и номенклатура

Примеры номенклатуры альдегидов

Примеры номенклатуры кетонов

Индивидуальные задания Задача 25

Задача 26

10. Карбоновые кислоты и их производные Классификация и номенклатура

Примеры номенклатуры карбоновых кислот

Примеры названий кислотных остатков

Примеры названий функциональных производных карбоновых кислот

Индивидуальные задания Задача 27

Задача 28

Задача 29

Задача 30

11. Углеводы

Номенклатура

Тривиальные названия пентоз и гексоз

Индивидуальные задания Задача 31

Задача 32

12. Нитросоединения Классификация и номенклатура

Индивидуальные задания Задача 33

13. Амины, аминокислоты и пептиды Классификация и номенклатура

Природные -аминокислоты

Индивидуальные задания Задача 34

Задача 35

Задача 36

Задача 37

Задача 38

Литература

Оглавление

Органическая химия

Пример решения задачи 2

Решение

Пример решения задачи 3

Пример решения задачи 4

Решение

Пример решения задачи 5

Пример решения задачи 6

Пример решения задачи 7

Способы получения алканов

Решение

Пример решения задачи 8

Основные химические свойства алканов

Пример решения задачи 9

Способы получения алкенов

Решение

Пример решения задачи 10

Химические свойства алкенов

Решение

Пример решения задачи 11

Пример решения задачи 12

Химические свойства алкадиенов

Решение

Решение

Пример решения задачи 15

Пример решения задачи 17 Химические свойства ароматических соединений

Решение

Пример решения задачи 18

Способы получения аренов

Решение

Пример решения задачи 19

Пример решения задачи 20

Химические свойства галогенопроизводных углеводородов

Решение

Пример решения задачи 21

Выполнение схемы

Пример решения задачи 22

Кислотно-основные свойства спиртов и фенолов

Реакции, иллюстрирующие кислотные свойства спиртов и фенолов

Решение

Пример решения задачи 23

Основные химические свойства спиртов, фенолов и простых эфиров

Решение

Пример решения задачи 24

Способы получения спиртов

Способы получения фенолов

Химические свойства карбонильных соединений

Решение

Пример решения задачи 26

Пример решения задачи 27

Решение

Пример решения задачи 28

Способы получения карбоновых кислот

Решение

Пример решения задачи 29

Пример решения задачи 30

Решение

Пример решения задачи 31

Моносахариды (монозы), классификация

Химические свойства моносахаридов

Решение

Пример решения задачи 32

Химические свойства дисахаридов

Решение

Решение

Пример решения задачи 34

Решение

Пример решения задачи 35 Основные химические свойства аминов

Химические свойства аминокислот

Качественные реакции на аминокислоты

Решение

Пример решения задачи 36 Решение

Пример решения задачи 37

Пример решения задачи 38

Решение

Кислотные свойства гидроксилпроизводного, т. е. легкость разрыва связи ОН, будут определяться полярностью и энергией диссоциации этой связи. Чем выше полярность связи ОН и чем ниже ее энергия диссоциации, тем легче идет разрыв связи, тем выше кислотность.

Электроноакцепторные заместители (ЭА), связанные с ОН-груп­пой, повышают полярность связи ОН, снижают энергию ее диссоциации и в целом повышают кислотность соединения. Электронодонорные заместители (ЭД), наоборот, снижают полярность, увеличивают энергию диссоциации связи ОН и снижают кислотные свойства соединения.

Основные свойства гидроксилсодержащих соединений обусловлены наличием неподеленной электронной пары на атоме кислорода. Чем выше электронная плотность на атоме кислорода, тем легче присоединяется протон, тем выше основность соединения. Поэтому электронодонорные заместители, увеличивающие электронную плотность на кислороде, повышают основные свойства соединения, а электроноакцепторные понижают.

Исходя из вышесказанного, представим ряд кислотно-основных свойств гидроксилпроизводных:

Реакции, иллюстрирующие кислотные свойства спиртов и фенолов

Спирты являются более слабыми кислотами, чем вода, и обнаружить их кислотность в водных растворах невозможно, рН водного раствора спиртов равно 7. Подтвердить кислотность спиртов можно только в реакциях с активными металлами или очень сильными основаниями в отсутствие воды:

Реакции с активными металлами и их амидами являются качественными на ОН-группу, так как сопровождаются бурным выделением газов.

У многоатомных спиртов кислотность по сравнению с одноатомными возрастает, особенно в случае вицинальных диолов и полиолов. В отличие от одноатомных спиртов, они могут проявлять кислотные свойства не только в реакциях с активными металлами и сильными основаниями, но и в реакциях с гидроксидами тяжелых металлов. В частности, с медь(II)-гидроксидом в щелочной среде вицинальные многоатомные спирты образуют растворимую в воде комплексную соль, окрашенную в темно-синий цвет. Это качественная реакция на вицинальную диольную группу:

Фенолы. Благодаря наличию в молекулах фенолов +М-эффекта, электронная плотность на атоме кислорода понижается, полярность связи ОН увеличивается и снижается энергия ее диссоциации. Поэтому фенолы, в отличие от спиртов, являются достаточно сильными кислотами и способны образовывать соли даже с водными растворами щелочей:

.

При наличии в бензольном кольце двух и более электроноакцепторных заместителей кислотность фенольного гидроксила увеличивается настолько, что становятся возможными реакции с солями угольной кислоты:

Кислотные свойства фенолов проявляются также в реакции с железо(III)-хлоридом. При взаимодействии с ионами Fe3+ образуется комплексная соль фенола, окрашенная в интесивный фиолетовый цвет. Поэтому реакция фенолов с FeCl3 является качественной и используется для обнаружения фенольного гидроксила.

Основность  это способность присоединять протон или кислоты Льюиса. В ряду гидроксилпроизводных наиболее выраженными основными свойствами обладают третичные спирты. Однако вследствие высокой электроотрицательности атома кислорода и, соответственно, низкой поляризуемости его электронов спирты могут реагировать при охлаждении только с сильными минеральными кислотами с образованием оксониевых солей. Основными свойствами обладают и диалкиловые эфиры, которые тоже образуют оксониевые соли с концентрированными кислотами. Растворение в холодных концентрированных кислотах с образованием однофазной системы (оксониевых солей) является качественной реакцией на спирты и диалкиловые эфиры. У фенолов вследствие сопряжения неподеленной электронной пары кислорода с бензольным кольцом (+М-эффект) основные свойства выражены очень слабо. Поэтому фенолы оксониевых солей не образуют и не присоединяют кислоты Льюиса.

Решение

1. Располагаем пентан-2,3-диол; метанол; 2,4-дибромфенол; 2-метил­фенол в порядке возрастания их кислотных свойств.

2. Приводим уравнения реакций, которые иллюстрируют кислот­ные свойства данных веществ:

Для наиболее сильного основа­ния приводим уравнение реакции образования оксониевой соли с H2SO4.

Самым сильным основанием в этом ряду будет самая слабая кислота  метанол.

Пример решения задачи 23

Для решения данного задания необходимо изучить основные химические свойства спиртов, фенолов и простых эфиров.

Основные химические свойства спиртов, фенолов и простых эфиров

1. Реакции замещения:

а) реакции замещения ОН-группы спиртов на галоген. Гидроксильную группу в спиртах можно заместить на галоген действием концентрированных бромо- или иодоводородных кислот, реагента Лукаса (НCl + ZnCl2), галогенидов фосфора и тионилхлорида:

Фенолы (за исключением нитрофенолов) не вступают в реакции замещения ОН-группы.

б) реакции с неорганическими кислородсодержащими кислотами являются общим способом получения сложных эфиров неорганических кислот. Многоосновные кислоты дают как кислые, так и средние эфиры:

Фенолы, в отличие от спиртов, не образуют сложные эфиры минеральных кислот. В этих условиях в фенолах протекают реакции замещения Н-атома в бензольном кольце (см. ниже реакции подпункта «е»)

в) реакции дегидратации спиртов протекают под действием сильных минеральных кислот (H2SO4; H3PO4) или Al2O3 при нагревании. В зависимости от температуры и строения спирта возможны два направления реакции: межмолекулярная дегидратация (с образованием простого эфира) и внутримолекулярная дегидратация (с образованием алкена). Чем выше температура реакции, тем больше вклад реакции элиминирования (отщепления). Третичные спирты отщепляют воду с образованием алкенов в присутствии менее концентрированных кислот при более низких температурах. Такие спирты практически не образуют простые эфиры.

Фенолы, в отличие от спиртов, не вступают в реакции дегидратации.

г) реакции О-алкилирования  замещение подвижного Н-атома или металла на алкильный (или арильный) заместитель. Спирты и фенолы алкилируются в виде солей активных металлов (алкоголятов и фенолятов) с образованием простых эфиров  реакция Вильямсона.

д) реакции О-ацилирования  замещение подвижного Н-атома или металла на ацильный заместитель. В качестве ацилирующих средств используются карбоновые кислоты, их ангидриды и галогенангидриды. В результате реакций ацилирования образуются сложные эфиры. Спирты ацилируются всеми перечисленными ацилирующими средствами. Фенолы ацилируются только в виде фенолятов и только сильными ацилирующими средствами: ангидридами и галогенангидридами кислот.

е) реакции фенолов по бензольному кольцу протекают легко, чаще всего не требуют катализаторов. Реакция фенола с бромной водой является качественной  происходит обесцвечивание бромной воды и выпадает светлый осадок 2,4,6-трибромфенола.

2. Реакции окисления:

а) жесткое окисление спиртов приводит к образованию альдегидов, кетонов и карбоновых кислот. Первичные спирты окисляются в соответствующие альдегиды, а затем в кислоты. Вторичные спирты при окислении образуют кетоны. Третичные спирты довольно устойчивы к действию окислителей, однако в кислотных растворах окислителей может происходить разрыв СС связей возле гидроксильной группы с образованием смеси кислот и кетонов с меньшим числом С-атомов.

Под действием высоких температур в присутствии катализаторов  тонкодисперсной меди, серебра или оксида цинка  спирты дегидрируются до соответствующих альдегидов (первичные спирты) или кетонов (вторичные спирты).

б) окисление простых алифатических эфиров происходит на свету под действием кислорода воздуха. Окислению подвергается α-углеродный атом, образуются взрывоопасные неустойчивые гидропероксиды и пероксиды.

в) окисление фенолов жесткими окислителями сопровождается разрушением бензольного кольца с образованием трудноразделимой смеси индивидуальных соединений. При окислении броматами можно получить определенные продукты:

3. Реакции расщепления простой эфирной связи:

а) расщепление простых эфиров концентрированной иодоводороной кислотой происходит при нагревании и приводит к образованию спирта и иодалкана. Если эфир несимметричный, то могут образовываться два различных спирта и два иодалкана. При расщеплении алкилариловых эфиров всегда образуется фенол и иодалкан:

б) расщепление простой эфирной связи металлическим натрием или литием происходит при нагревании с образованием алкоголятов или фенолятов и металлорганических соединений.

Смотрите также файлы