Виды изомерии в органических соединениях
Изомерия-явление сущ-ия Изомеров.Изомер-вещ-ва имеющие одинаковый сост-в атомов, но различное в строе ние.
А) Структурная изомер-я 1)Изомерия углеродного скелета.
Различая во взаимном расположении атомов С.
2)Изомерия по положению кратной связи
(двойной).
3)Из положения функциональной группы Различия положения функциональной группы относительно углеродного скеле та.
В) Пространственная изомер-я
Связана с различным положе нием атомов или групп атомов относительно двойной связи.(цис-(ванна) и транс-изомеря(кресло), зеркальная изоиерия)
Предельные углеводороды, их химические свойства.
Алканы (парафины) - это насы щенные (предельные) углево дороды с открытой цепью. Они имеют общую формулу СnН2n+2, В алканах атомы углерода связаны между собой только простыми (одинарными) связями, а остальные валент ности углероданасыщены ато мами водорода. Характерный суффикс для насыщенных углеводородов-ан.,
СН4 - метан; С2Н6 - этан; С3Н8 - пропан
С4Н10 - бутан (2 изомера)
С5Н12 - пентан (3 изомера)
С6Н14 - гексан, С7Н16 - гептан
Химические св-ва:
1)Замещение: CH4+Cl2→CH3Cl+HCl (хлористый метил)
CH3Cl+HCl→CH2Cl2+HCl (хлористый метилен) CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl (хлороформ)
3)Нитрование: характерно для имеющим вторичный или третичный атом углерода.
Р-я КОНОВАЛОВА
4)При температуре 100-500ºС и доступе кислорода образуются жирные кислоты, а при температуре 500-600ºС наблюдается крекинговый процесс
Р-я горения CH4+2O2 →CO2+H20(полное), 2СН4+О2à2СО+4Н2(неполное)
Каталитическое окисление2СН3-СН2-СН2-СН3 + 5О2 →4СН3СООН (уксусная кислота),
Реакция отщипления: (крекинг)
Изомеризация 
Получение алканов.
Получение метана
в промышленности:
1. Фракционированием природного газа и перегонкой нефти.
2. Синтез из элементов при высокой температуре (вольтова дуга),
C + 2H2 →CH4
Химические способы получения: 1)Из солей органических кислот. Cплавление ацета та натрия со щелочью: СН3СOONa + NaOH →CH4 + Na2CO3
2)Синтез Вюрца: CH3Cl+2Na+ClCH2-CH3→2NaCl+C3H8
3)Из магний органических соединений: CH3Br+Mg→CH3MgBr
CH3MgBr+H2O→CH4+Mg(OH)Br
4)Синтез Бертло: C2H5I+HI→C2H6+I2
5)Из алкенов
6) Восстановление галогенпроизводных алканов. CH3Cl+H2→(p,pt)→CH4+HCl
Правила ориентации
1. Заместители, имеющиеся в бензольном ядре, направляют вновь вступающую группу в определенные положения, т.е. оказывают ориентирующее действие.
2. По своему направляющему действию все заместители делятся на две группы: ориентанты первого рода
и ориентанты второго рода
.
Ориентанты 1-го рода
(орто-пара
-ориентанты) направляют последующее замещение преимущественно в орто
- и пара
-положения.
К ним относятся электронодонорные
группы (электронные эффекты групп указаны в скобках):
R (+I
); -OH
(+M,-I
); -OR
(+M,-I
); -NH 2
(+M,-I
); -NR 2
(+M,-I
)
+M-эффект в этих группах сильнее, чем -I-эффект.
Ориентанты 1-го рода повышают электронную плотность в бензольном кольце, особенно на углеродных атомах в орто
- и пара
-положениях, что благоприятствует взаимодействию с электрофильными реагентами именно этих атомов. 
Пример:
Ориентанты 1-го рода, повышая электронную плотность в бензольном кольце, увеличивают его активность в реакциях электрофильного замещения по сравнению с незамещенным бензолом.
Особое место среди ориентантов 1-го рода занимают галогены, проявляющие электроноакцепторные
свойства:-F
(+M<–I
), -Cl
(+M<–I
), -Br
(+M<–I
).
Являясь орто-пара
-ориентантами, они замедляют электрофильное замещение. Причина - сильный –I
-эффект электроотрицательных атомов галогенов, понижащий электронную плотность в кольце.
Ориентанты 2-го рода (мета
-ориентанты)
направляют последующее замещение преимущественно в мета
-положение.
К ним относятся электроноакцепторные
группы:
-NO 2 (–M, –I ); -COOH (–M, –I ); -CH=O (–M, –I ); -SO 3 H (–I ); -NH 3 + (–I ); -CCl 3 (–I ).
Ориентанты 2-го рода уменьшают электронную плотность в бензольном кольце, особенно в орто
- и пара
-положениях. Поэтому электрофил атакует атомы углерода не в этих положениях, а в мета
-положении, где электронная плотность несколько выше.
Пример:
Все ориентанты 2-го рода, уменьшая в целом электронную плотность в бензольном кольце, снижают его активность в реакциях электрофильного замещения.
Таким образом, легкость электрофильного замещения для соединений (приведенных в качестве примеров) уменьшается в ряду:
толуол C 6 H 5 CH 3 > бензол C 6 H 6 > нитробензол C 6 H 5 NO 2 .
Хим. Св-ва.
РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
1. Гидрирование карбонильных соединений, как и алкенов, идет в присутствии ката-
лизаторов (Ni, Pt, Pd). Из альдегидов при восстановлении образуются первичные спир-
ты, H-COH + H2→СH3OH;
2. Присоединение Н2О
R-COH+H2O=R-CH(OH)2 (двухатомный спирт) 3. Взаимодействие сенильной кислотой R-COH+H-CN=R-CH(OH)(CN) (оксинитрил)
4. Взаимодействие со спиртами R-COH+R1-OH=R-CH(OR1)(OH)(полуацеталь) R-COH+R1-OH=(t* HCl)=R-CH(OR1)(OR1) (ацеталь)
РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ
CH3-COH+PCl5→CH3-CHCl2+POCl3
РЕАКЦИИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ЗАМЕЩЕНИЕМ В РАДИКАЛЕ
CH3-COH+Br2=Br-CH2-COH+HBr (бромуксусный альдегид)
Р.ОКИСЛЕНИЯ
CH3-COH+Ag2O→CH3COOH+2Ag
Р.АЛЬДОЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
CH3COH+ CH3COH→CH3-CH(CH3)-CH2-COH→CH3-CH=CH-COH+H2O
Получение альдегидов.
К альдегидам относят органические соединения, име ющие в своем составе карбо нильную группуС=О, соединен ную в альдегидах с одним углеводо родным радикалом
1 окисление метанола на медном катализаторе при 300О
CH3OH + O2 →2H-COH(формальдегид,муравьиный альдегид) + 2H2O;
2. Дегидрирование метанола в газовой фазе на катализаторе (Сu, Ni).СН3OH→H-COH + H2
С2H2 + H2O CH2=CH-OH CH3-COH(уксусный ангедр
3 ЩЕЛОЧНОЙ ГИДРОЛИЗ ДИГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫХ
CH3-CHCl2+2NaOH→CH3-C(OH)3+2NaCl→CH3COH+H2O+2NaCl
4. Р.КУЧЕРОВА CH≡CH+H2O→CH3COH
Дикарбоновые кислоты.
Карбоновые кислоты - это производные углеводоро дов, имеющие в своем составе
одну или несколько карбоксиль ных групп. Общая формула карбоновых кислот - R-COOH. Карбоксильная группа в свою очередь состоит из
карбонильной (>С=О) и гидроксильной (-ОН) групп В зависимости от количества карбоксильных групп карбоновые кислоты делят на
одноосновные(монокарбоновые), двухосновные(дикарбоно вые) и многоосновные кислоты. Это орг.соединения содержа щие две карбоксильные групп пы. Двухосновные кислоты
НООС-СООН щавелевая (этандиовая)
НООС-СН2-СООН малоновая пропандиовая
НООС-СН2-СН2-СООН янтарная (бутандиовая)
НООС-СН2-СН2-СН2-СООНпентандиовая, глутаровая
НООС-СН2-СН2-СООН янтарная=(-Н2О)=ангидрид янтарной кислоты
ПОЛУЧЕНИЕ:
1)окисление 2хатомных спиртов CH2(OH)- CH2(OH)→[O],-H2O→COH-COH→[O]→COOH-COOH
2)из дигалогенпроизводных Cl-CH2-CH2-Cl→(2KCl)→N≡C-CH2-CH2-C≡N→(+6H2O,-2NH3)→HOOC-CH2-CH2-COOH+2H2O
ХИМИЧЕСКИЕ СВ-ВА
1)реакции замещения
COOH-COOH→(+NaOH,-H2O)→ COONa-COOH→(+NaOH,-H2O)→ COONa-COONa
2)выдеоение СО2 при нагревание
COOH-COOH→CO2+HCOOH
COOH-CH2-COOH→CO2+CH3COOH
3)выделение Н2О принагревание
СООН-CH2-CH2-COOH→(t,-H2O)→ (-CH2-COOOC-CH2-)ЦИКЛ
4) COOH-COOH→[O]→CO2+CO+H2O
5) COOH-CH2-COOH+2C2H5O→CO(O-C2H5)-CH2-CO(O-C2H5)+H2O
6) СООН-CH2-CH2-COOH+2NH4OH→ СООNH4-CH2-CH2-COONH4→(-H2O)→ СОNH2-CH2-CH2-CONH2→(-NH3)→(-CH2-C(O)-NH-C(O)-CH2-)→(-CH=CH-NH-CH=CH-)
Хим св-ва
1)Хар-ны все реакции на карбоксильную группу-окисление
Образование простых эфиров
Образование двух видов сложных эфиров
Разложение при нагревании
Выделение воды при нагревании(альфа кислоты)
Бета кислоты
Гама кислоты
Оптическая изомерия.
Коламин
Серин
Лецетин
Ди - и трипептиды.
– этоорганические вещества, молекулы которых построены из аминокислот, соединённых пептидной связью. В зависимости от числа входящих в молекулу аминокислот различают дипептиды, трипептиды и т.д., а также полипептиды. Как правило, молекулы пептидов линейны, причём один конец цепи заканчивается карбоксильной группой (-СООН ), а другой – аминогруппой (-NH 2 ). Но цепь может быть и замкнута в циклическую структуру. Присоединение происходит за счет выделения воды из карбонильной группы одной а/к и аминогруппы другой. Так как белки синтезируются в виде полипептидных цепей, граница между полипептидом и простым белком условна. Пептидами являются многие важные для организмов вещества – некоторые гормоны, антибиотики, токсины.
Нуклеозиды и нукпеотиды.
Нуклеиновые кислоты состоят из мононуклеотидов. Нуклеотид состоит из трёх компонентов: 1 .азотистое основание (пуриновое или перимединовое), 2 .сахар: рибоза (С 5 Н 10 О 5) или дезоксирибоза C 5 H 10 O 4 .,фосфорная к-та. Пуриновые основания. Родоначальник – ПУРИН:
Пиримидиновые основания. ПИРИМИДИН:
Азотистые основания: АМФаденозинмонофосфат (адениловая к-та):
АТФ аденозинтрифосфат:
Нуклеозиды – это нуклеотиды без фосфорной кислоты. Аденозин:
Присоединение фосфорной к-ты возможно по трем положениям гидроксогрупп рибозы: 2, 3, 5. Аденин, гуанин и цитозин входят как в ДНК, так и РНК. Тимин – только в ДНК, урацил – только в РНК.
Схема строения РНК и ДНК.
Структура ДНК: цепь ДНК представляет собой углеводофосфатную последовательность, с которой соединены азотистые основания. Молекулы фосфорной кислоты соединяют собой молекулы оксирибозы, группы ОН 3 и 5 углерода. Молекула ДНК имее 2 цепи нуклеотидов, расположенных параллельно друг другу. Эти две цепи удерживаются за счет водородных связей. Комплементарность обеспечивает одинаковое расстояние между азотистыми основаниями. Последовательность азотистых оснований одной цепи строго соответствует последовательность оснований другой цепи.
Структура РНК. Нить РНК – этопоследовательность рибонуклеотидов, соединенных в одну цепь. (линейная структура). Соединение рибонуклеотидов между собойосуществляется эфирной связью между 3-ей –ОН рибозы одного нуклеотида и 5-ой –ОН рибозы следующего нуклеотида. Азотистые основания РНК – А и Г (пуриновые) и Ц и У (пиримидиновые). А и Г присоединяются к пентозе черезN 9-ого положения. Ц и У – через атом N в 1-ом положении. Отличительная особенность ДНК от РНК то, что для неё не характерно устойчивое спиральное строение. Она линейна. РНК)
Диализ. Электрофорез.
Диализ- это метод очистки белковых растворов от низкомолекулярных примесей. Для проведения диализа необходим цилиндр, у которого вместо дня ППМ, поры которой пропускают мелкие молекулы, но не пропускают молекулы белков. Цилиндр с раствором белка с примесями погружается в емкость с дистиллированной водой. Мелкие молекулы примесей свободно проходят через поры мембраны, равномерно распределяясь между областями внутри и снаружи цилиндра. Для полной очистки необходимо погружать цилиндр в проточную воду. С помощью диализа очищаются белковые растворы фармакологической промышленности. Этот метод лежит в основе «искусственной почки».
Электрофарез – это метод разделения белков на отдельные фракции. В основе работы аппарата эф лежит способность заряженных белковых молекул двигаться в электрическом поле к противоположно заряженному электроду. Различные молекулы – различная скорость, зависящая от молекулярной массы, суммарного заряда, формы. Аппарат для эф состоит из горизонтально расположенного носителя (гелиевого) и электродов, создающих электрическое поле. На носитель наносится раствор с электролитами. Исследуемый раствор наносят в стартовую зону и подают напряжение. Через определенный промежуток времени белки с разной молекулярной массой распределяются по зонам. Из каждой зоны белки можно извлечь и измерить количественно.
Катализ. Виды катализа.
Катализ - химическое явление, суть которого заключается в изменении скоростей химических реакций при действии некоторых веществ (их называют катализаторами).
Гомогенный катализ – катализатор и реагенты находятся в одной фазе.
Гетерогенный катализ – катализатор обычно твердый, а реакция протекает на его поверхности.
Адсорбция, суть, значение.
Адсорбция – оседание частиц на поверхности адсорбента. Активированный уголь в противогазах защищает от воздействия ядовитых газов.
67)Хроматография:
Хроматография – метод разделения и анализа смесей веществ и изучения физико – химических свойств веществ, основан на распределении компонентов между двумя фазами: подвижной и неподвижной. Неподвижной служит твердое вещество(сорбент) или пленка жидкости, нанесенное на твердое вещество. Подвижная – это жидкость или газ, протекаемый через неподвижную фазу. Можно очищать вещество от примесей.
Явление диффузии.
Диффузия – односторонний переход растворимого вещества из большей концентрации в меньшую.
Типы химических связей в органических соединениях
Ковалентной связью называется внутримолекулярная химическая связь, осуществляемая за счет одной или нескольких электронных пар, сильно взаимодействующих с ядрами обоих соединяемых атомов.
Сигма-связь – связь, образованная в результате перекрывания электронных облаков и расположенная на прямой, соединяющей центры ядер атомов.
Пи – связь – связь, образованная в результате перекрывания электронных облаков и расположенная вне прямой, соединяющей центры ядер атомов.
1. Электронное строение атома углерода;
2. Гибридизация атомных орбиталей;
3. Природа химической связи;
4. Типы химической связи.
При образовании химической связи выделяется энергия, поэтому появление двух новых валентных возможностей приводит к выделению дополнительной энергии (1053,4 кДж/моль), которая превосходит энергию, затраченную на распаривание 2s электронов (401 кДж/моль).
Различные по форме орбитали (s, p) при образовании связи смешиваются, давая новые равноценные гибридизованные орбитали (теория гибридизации, Л.Полинг, Д.Слэтер, 1928-1931 гг.). Понятие гибридизации относится только к молекулам, но не к атомам, и в гибридизацию вступают только орбитали, а не электроны на них.
В отличие от негибридизованных s- и p- орбиталей гибридная орбиталь полярна (электронная плотность смещена) и способна образовывать более прочные связи.
Валентные состояния атома углерода
|
Вал. сост. |
Взаимодействующие орбитали |
Простр. стр-ра |
Тип связи |
Вал. угол |
|
|
тетраэдрич. | |||
|
| ||||
|
|
линейная |
С изменением типа гибридизации углеродного атома меняются и его свойства. При переходе от sp 3 к sp- возрастает доля s- орбитали в составе гибридизованного облака, что влечет за собой изменение его формы. Границы электронного облака приближаются к ядру в случае sp 2 и sp- орбиталей, по сравнению с sp 3 - облаком. Это отражается на увеличении электроотрицательности атома углерода в ряду: sp 3 < sp 2 < sp. В связи с этим, уменьшается ковалентный радиус, увеличивается полярность связи.
Виды химической связи
Ионная связь
Возникает в случае полной отдачи электронов одними атомами и приобретением их другими. При этом атомы превращаются в ионы.
Ковалентная связь
Образуется путем обобществления электронов. Связывание атомов в молекуле осуществляется электронной парой, принадлежащей одновременно двум атомам. Обобществление электронов возможно двумя способами:
1) коллигация (обменный механизм);
2) координация (донорно-акцепторный механизм).
Существует два типа ковалентной связи: σ (сигма)- и π (пи)- связи.
σ-связью называется одинарная ковалентная связь, образованная при перекрывании атомных орбиталей по прямой (оси), соединяющей ядра двух связанных атомов с максимумом перекрывания на этой прямой.
π-связью называется связь, образованная при боковом перекрывании негибридизованных p z -атомных орбиталей с максимумом перекрывания по обе стороны от прямой, соединяющих ядра атомов.
Количественные характеристики ковалентной связи
1. Энергия связи – это энергия, выделяющаяся при образовании связи или необходимая для её разрыва.
2. Длина связи – это расстояние между центрами связанных атомов.
3. Полярность связи – неравномерность распределения электронной плотности.
4. Поляризуемость связи – смещение электронов связи под влиянием внешнего электрического поля, в том числе и другой реагирующей частицы.
Межмолекулярные взаимодействия
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Химические связи в органических соединениях |
| Рубрика (тематическая категория) | Образование |
В состав большинства органических соединений входит всего лишь несколько базовых элементов: углерод, водород, азот, кислород, сера и значительно реже другие элементы. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, все многообразие органических соединений определяется, с одной стороны, их качественным и количественным составом, а с другой – порядком и характером связей между атомами.
1.1 Электроотрицательность элементов
Электроотрицательность атома - ϶ᴛᴏ его способность притягивать элементы. Значения электроотрицательности не имею значимости констант, а показывают лишь относительную способность атомов притягивать электроны сильнее или слабее при образовании с другими атомами.
Атомы, расположенные в ряду электроотрицательности перед углеродом и имеющие значение электроотрицательности меньше чем 2,5, повышают электронную плотность на атоме углерода при образовании связи с ним. Наоборот, атомы, значение электроотрицательности которых превышает 2,5, понижают электронную плотность на атоме углерода при образовании связи.
1.2 Ионная связь
Электронная конфигурация для любого атома может образовываться двумя различными способами. Один из них – перенос электронов: атомы одного элемента отдают электроны, которые переходят к атомам другого элемента. В данном случае между этими атомами образуется так называемая ионная (электровалентная, гетерополярная) связь :
Атом, отдавший электроны, превращается в положительный ион (катион ); атом, принявший электрон, - в отрицательный ион (анион ).
Отличительными чертами ионных соединений являются мгновенность протекания реакций, диссоциация и сольватация ионов в водных растворах, высокие температуры плавления и кипения, растворимость в полярныхе растворителях, электрическая проводимость растворов и расплавов.
Гетерополярная связь возникает между атомами, сильно отличающимися по электроотрицательности.
1.3 Ковалентная связь
При взаимодействии атомов, равных или близких по электроотрицательности, переноса электронов не происходит. Образование электронной конфигурации для таких атомов происходит вследствие обобщения двух, четырех или шести электронов взаимодействующими атомами. Каждая из обобщенных пар электронов образует одну ковалентную (гомеополярную) связь :
Важнейшими физическими параметрами ковалентной связи являются те, которые характеризуют их симметрию, размеры, электрические и термохимические свойства.
Длина связи - ϶ᴛᴏ равновесное расстояние между центрами ядер и оно зависит от того, с какими другими атомами они связаны. Так, длина связи С-С исходя из окружения изменяется в пределах 0,154 – 0,14 нм.
Валентные углы – углы между линиями, соединяющими связываемые атомы. Знание длины связей и валентных углов крайне важно для построения правильной пространственной модели, представления о распределении электронной плотности и используется при квантово-химических расчетах.
Энергия разрыва химической связи - ϶ᴛᴏ энергия, затрачиваемая на разрыв этой связи или выделяющаяся при ее образовании в расчете на моль частиц. В случае молекул, содержащих две или более одинаковых связи, различают энергию разрыва одной из этих связей или среднюю энергию разрыва этих связей. Чем выше энергия химической связи, тем прочнее связь. Связь считается прочной, или сильной, в случае если ее энергия превышает 500 кДж/моль, слабой – если ее энергия меньше 100 кДж/моль. В случае если при взаимодействии атомов выделяется энергия менее 15 кДж/моль, то считается, что химическая связь не образуется, а наблюдается межмолекулярное взаимодействие. Прочность связи обычно уменьшается с увеличением ее длины.
Полярность химических связей – характеристика химической связи, показывающая изменение распределения электронной плотности в пространстве вокруг ядер в сравнении с распределением электронной плотности в образующих данную связь нейтральных атомах. Знание полярности связи крайне важно для суждения о распределении электронной плотности в молекуле, следовательно, о характере ее реакционной способности.
Поляризуемость связи выражается в смещении электронов связи под влиянием внешнего электрического поля, в т.ч. и другой реагирующей частицы. Поляризуемость определяется подвижностью электронов. Электроны тем подвижнее, чем дальше они находятся от ядер.
1.4 Разрыв связей
Разрыв ковалентной связи между двумя атомами может происходить по-разному:
В случае а каждый атом отделяется с одним электроном, что приводит к образованию частиц, называемых радикалами и обладающих высокой реакционной способностью вследствие наличия неспаренного электрона; такой разрыв называют гомолитическим расщеплением связи. В случаях б и в один атом может удерживать оба электрона, оставляя другой атом без электронов, благодаря чему возникают отрицательный и положительный ионы соответственно. В случае если атомы R и Х неидентичны, расщепление может идти по одному из таких путей исходя из того, какой атом – R или Х – удерживает пару электронов. Такого рода разрывы носят название гетеролитического расщепления и приводят к образованию ионной пары.
Химические связи в органических соединениях - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Химические связи в органических соединениях" 2017, 2018.
Задание №1
Пояснение:
1) Дегидрогалогенирование хлорбутана при действии спиртового раствора щелочи:
2) Окисление двойной связи бутена-1 подкисленным раствором перманганата калия (разрыв двойной связи):
3) Реакция этерификации – образование сложного эфира из спирта и карбоновой кислоты:
4) Щелочной гидролиз изопропилпропионата с образованием пропионата натрия и изопропилового спирта:
5) Сплавление соли пропионовой кислоты с щелочью с образованием этана и карбоната натрия:
Задание №2
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Пояснение:
1) Из ацетата натрия метан получают по реакции декарбоксилирования, которая протекает при его сплавлении со щелочью, например, гидроксидом натрия:
2) При взаимодействии метана с хлором в мольном соотношении один к одному образуются преимущественно монохлорметан (Х 1) и хлороводород:
3) При обработке монохлорметана водным раствором щелочи протекает нуклеофильное замещение атома хлора на гидроксильную группу с образованием метилового спирта (Х 2):
4) Получить метаналь (формальдегид) из метилового спирта можно, действуя слабым окислителем – оксидом меди (II) при нагревании:
5) Перманганат калия, подкисленный серной кислотой, окисляет метаналь до углекислого газа и воды. При этом, так как среда раствора кислая, перманганат-ион восстанавливается до двухвалентного марганца:
Задание №3
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
Пояснение:
1) При действии на пропанол-1 бромоводорода происходит реакция замещения гидроксильной группы в спирте на атом брома с образованием 1-бромпропана (Х 1)
2) Получить пропен из 1-бромпропана можно по реакции дегидробромирования со спиртовым раствором щелочи, например, гидроксидом натрия:
3) В кислой среде пропен может вступить в реакцию с водой в соответствии с правилом Марковникова – водород идет к наиболее гидрогенизированному атому, а гидроксильная группа к наименее гидрогенизированному. При этом образуется изопропиловый спирт:
4) Изопропиловый спирт (Х 2) при окислении перманганатом калия в водном растворе превращается в ацетон, при этом, так как среда раствора нейтральная, перманганат-ион восстанавливается со степени окисления +7 до степени окисления +4 – образуется диоксид марганца:
5) Ацетон можно превратить в изопропанол (X 2) по реакции гидрирования при нагревании, с использованием катализатора гидрирования, например, никеля:
Задание №4
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
1) При прокаливании соли карбоновой кислоты с избытком щелочи образуется углеводород, в данном конкретном случае – бензол (Х 1):
2) Бензол вступает с реакцию алкилирования с пропеном в присутствии кислотных катализаторов, при этом образуется кумол (Х 2):
3) Кумол вступает в реакцию с хлором на свету по цепному радикальному механизму. При недостатке хлора в основном происходит замещение атома водорода при третичном атоме углерода:
4) При действии на хлорпроизводное спиртовым раствором щелочи происходит отщепление хлороводорода:
5) В последней реакции, на первый взгляд, можно подумать, протекает превращение углеводорода с двойной связью в соответствующий диол, но, чтобы образовался гликоль, нужно охлаждение (0-10 о С), а не нагрев. При нагревании будет происходить глубокое окисление до бензоата калия и карбоната калия.
Проблема в том, что по всей видимости, в этом задании банка ФИПИ, которое кстати попалось некоторым на досрочном экзамене ЕГЭ в апреле 2016-го, опечатка, и имелось ввиду 0 о С, а не нагрев.
Задание №5
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
1) При действии на бромэтан водного раствора щелочи протекает нуклеофильное замещение атома брома на гидроксид-ион, при этом образуется этиловый спирт (Х 1):
2) Этиловый спирт (Х 1) можно превратить в уксусную кислоту, окислив его водным раствором перманганата калия в кислой среде при нагревании:
3) Уксусная кислота вступает в реакцию нейтрализации с щелочами, например, с гидроксидом натрия, при этом образуется ацетат натрия (Х 2):
4) После выпаривания водного раствора ацетата натрия (Х 2) и сплавления полученного твердого ацетата натрия с твердым гидроксидом натрия происходит реакция декарбоксилирования с образованием метана (X 3) и карбоната натрия:
5) Пиролиз метана при 1500 о C приводит к образованию ацетилена (X 4) и водорода:
Задание №6
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
1) Пропилацетат, являясь сложным эфиром, подвергается щелочному гидролизу с образованием ацетата калия (X 1) и пропанола:
2) Из ацетата калия по реакции декарбоксилирования, которая протекает при его сплавлении с щелочью, получают метан:
3) При температуре 1200 o C и быстром охлаждении (для предотвращения разложения ацетилена до простых веществ) метан разлагается на ацетилен (X 2) и водород:
4) Димеризация ацетилена происходит в присутствии катализаторов – солянокислого раствора хлоридов меди (I) и аммония – с образованием винилацетилена:
5) При пропускании винилацетилена через бромную воду наблюдается обесцвечивание бромной воды за счет присоединения брома к кратным связям с образованием насыщенного бромпроизводного бутана – 1,1,2,2,3,4-гексабромбутана (X 3):
Задание №7
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
1) В промышленности формальдегид получают окислением метана на катализаторе фосфате алюминия при температуре 450 o C и давлении 1-2 МПа:
2) При гидрировании на катализаторах (Pt, Pd, Ni) карбонильная группа формальдегида восстанавливается до гидроксильной, т.е. альдегид превращается в спирт – метанол (X 1):
3) Металлический натрий взаимодействует с метанолом с образованием метилата натрия (X 2) и выделением водорода:
4) Реагируя с соляной кислотой, метилат натрия обратно превращается в метанол (X 1):
5) Перманганат калия в кислой среде при нагревании окисляет метиловый спирт до углекислого газа (X 3) (Mn +7 → Mn +2 ; C -2 → C +4):
Задание №8
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) В присутствии оксида алюминия при температуре 400 o C происходит дегидратация спирта с образованием этилена (X 1) и воды:
2) Перманганат калия в нейтральной среде окисляет этилен до этиленгликоля (X 2) (Mn +7 → Mn +4 ; 2C -2 → 2C -1):
3) При действии избытка бромоводорода на этиленгликоль происходит замещение гидроксильных групп на анионы брома, в результате чего образуется 1,2-дибромэтан (X 3):
4) Этин (или ацетилен) можно получить действием на 1,2-дибромэтан спиртовым раствором щелочи:
5) По реакции М.Г. Кучерова в присутствии солей ртути в кислой среде (в водном или спиртовом растворе) ацетилен превращается в этаналь:
Задание №9
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) Получить ацетон (пропанон) можно по реакции М.Г. Кучерова, действуя на пропин (X 1) водой в присутствии солей ртути в кислой среде (в водном или спиртовом растворе):
2) При гидрировании на катализаторах (Pt, Pd, Ni) карбонильная группа кетона восстанавливается до гидроксильной, т.е. кетон превращается во вторичный спирт – изопропанол (X 2):
3) При действии бромоводорода на изопропанол происходит нуклеофильное замещение гидроксильной группы на анион брома, в результате чего образуется 2-бромпропан:
4) При действии спиртового раствора щелочи 2-бромпропан превращается в ненасыщенный углеводород – пропилен (X 3):
5) Дегидрированием пропилена на катализаторе (Pt, Pd, Ni) можно получить пропин (X 1):
Задание №10
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) Получить бромметан можно действием брома на метан (X 1) на свету. Реакция замещения протекает по свободнорадикальному механизму:
2) При взаимодействии бромметана с аммиаком вначале образуется соль амина, которая при избытке аммиака превращается в свободный амин. В случае метиламина образуются метиламин (X 2) и бромид аммония:
3) Азотистая кислота неустойчива, поэтому ее получают в ходе реакции, действуя на подкисленный раствор амина нитритом натрия. В случае первичного амина – метиламина - наблюдается выделение азота, а в растворе образуется метанол (X 3):
4) Действием на метиловый спирт оксидом меди (II) при нагревании получим формальдегид, при этом Cu +2 восстановится до Cu 0:
5) При окислении формальдегида перманганатом калия в кислой среде выделяется углекислый газ (X 4) (Mn +7 → Mn +2 ; C 0 → C +4):
Задание №11
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) Алканы с основной цепью 6 и более атомов углерода способны вступать в реакцию дегидроциклизации, при этом образующийся шестичленный цикл далее дегидрируется и превращается в энергетически более устойчивый бензольный цикл ароматического углеводорода. В данном случае образующийся циклогексан дегидрируется в бензол (X 1):
2) Алкилирование ароматических углеводородов алкилгалогенидам и в присутствии безводного AlCl 3 является классическим примером реакции Фриделя-Крафтса. Реакция представляет собой электрофильное замещение в бензольном кольце. Алкилирование бензола метилхлоридом приводит к образованию толуола (X 2):
3) При действии на толуол избытком хлора на свету все атомы водорода в метильном радикале толуола замещаются на хлор. Реакция замещения протекает по свободнорадикальному механизму:
4) При щелочном гидролизе тригалогенидов с атомами хлора при одном атоме углерода с высокими выходами образуются соли карбоновых кислот (в данном случае бензоат калия (X 3)):
5) Из бензоата калия по реакции декарбоксилирования, которая протекает при его сплавлении с щелочью, получают бензол (X 1):
Задание №12
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) 1,2-дихлорэтан является геминальным дихлорпроизводным этана. В условиях водного раствора щелочи 1,2-дихлорэтан превращается в карбонильное соединение – ацетальдегид:
2) При восстановлении карбонильных соединений водородом образуются спирты. Так, пропуская смесь паров ацетальдегида и водорода над никелевым катализатором, можно получить этанол (X 1):
3) Замещение гидроксильной группы спирта на аминогруппу происходит в жестких условиях. Пропуская пары этанола и аммиак над нагретым оксидом алюминия, получают этиламин:
4) При пропускании через водный раствор этиламина углекислого газа происходит образованием гидрокарбоната этиламмония (X 2):
5) При нагревании гидрокарбонат этиламмония разлагается на углекислый газ, этиламин (X 3) и воду:
Задание №13
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) Ацетилен (этин) вступает в реакцию гидратации в присутствии солей ртути в водном растворе с образованием ацетальдегида (реакция Кучерова) (Х 1):
2) Ацетальдегид при действии на него подкисленного водного раствора перманганата калия превращается в уксусную кислоту:
3) Уксусная кислота вступает в реакцию нейтрализации с гидроксидом натрия, при этом образуется ацетат натрия (Х 2) и вода:
4) Ацетат натрия взаимодействует с галогеналканами с образованием сложных эфиров, в данном случае образуется метиловый эфир уксусной кислоты (метилацетат)(Х 3):
5) Сложные эфиры в присутствии кислот могут вступать в реакцию гидролиза. При гидролизе метилацетата в кислой среде образуется уксусная кислота и метанол:
Задание №14
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) При действии спиртового раствора щелочи на любой из изомеров дибромэтана образуется ацетилен (X 1):
2) Действуя на ацетилен (X 1) водой в присутствии солей ртути в кислой среде (в водном или спиртовом растворе), получают ацетальдегид (X 2) (реакция М.Г.Кучерова):
3) При окислении ацетальдегида перманганатом калия в кислой среде образуется уксусная кислота (Mn +7 → Mn +2 ; C +1 → C +3):
4) Получить хлоруксусную кислоту можно действием хлора на уксусную кислоту на свету. Реакция замещения протекает по свободнорадикальному механизму, в результате чего атом водорода при алкильном радикале замещается на хлор (X 3):
5) При обработке хлоруксусной кислоты аммиаком образуется аминокислота – глицин:
Задание №15
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) При температуре выше 140 0 C в присутствии концентрированной серной кислоты спирты подвергаются внутримолекулярной дегидратации с образованием алкена и воды. В данном случае при 180 0 C и действии конц. H 2 SO 4 пропанол-1 превращается в пропилен (X 1):
2) При пропускании пропилена через бромную воду наблюдается обесцвечивание бромной воды за счет присоединения брома к двойной связи с образованием 1,2-дибромпропана (X 2):
3) При действии спиртового раствора щелочи на 1,2-дибромпропан образуется пропин:
4) Действуя на пропин водой в присутствии солей ртути в кислой среде (в водном или спиртовом растворе), получают ацетон (X 3) (реакция М.Г.Кучерова):
5) Пропуская смесь паров ацетона и водорода над палладиевым катализатором, получают пропанол-2 (или изопропанол) (X 4):
Задание №16
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) Циклопропан присоединяет бромоводород с раскрытием цикла, в результате чего образуется 1-бромпропан:
2) В лабораторных условиях алканы получают по реакции Вюрца из галогеналканов. Частичный положительный заряд на атоме углерода при галогене в галогенопроизводных делает возможной реакцию этих соединений с активными металлами. Моногалогеналканы уже при комнатной температуре взаимодействуют с натрием, превращаясь в алканы с удвоенным углеродным скелетом. Таким образом, из двух молекул 1-бромпропана получается н-гексан (X 1):
3) Алканы, имеющие в молекуле шесть и более атомов углерода, могут вступать в более сложные реакции дегидрирования, в ходе которых отщепление водорода сопровождается замыканием цепи в цикл: реакции дегидрирования – циклизации. В данном случае гексан превращается в бензол (X 2):
4) Толуол получают алкилированием бензола метилгалогенидом в присутствии катализатора AlCl 3 (электрофильное замещение, механизм S E):
5) Метильная группа толуола окисляется перманганатом калия в кислой среде до карбоксильной группы, следовательно, толуол превращается в бензойную кислоту (X 3) (Mn +7 → Mn +2 ; C -3 → C +3):
Задание №17
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) В лабораторных условиях пропан можно получить по реакции Вюрца из галогеналканов – хлорэтана и хлорметана, однако данная реакция сопряжена с образованием двух побочных продуктов – бутана и этана. Моногалогеналканы при комнатной температуре способны взаимодействовать с натрием:
2) Дегидрированием пропана на катализаторе (Pt, Pd, Ni) можно получить пропилен (X 1):
3) При окислении алкена перманганатом в нейтральной среде на холоду образуется двухатомный спирт, щелочь и оксид марганца (IV). В данном случае из пропилена образуется пропандиол-1,2 (X 2) (Mn +7 → Mn +4 ; C -2 → C -1 , C -1 → C 0):
4) Многоатомные спирты способны вступать в реакции нуклеофильного замещения с галогеноводородами. Действуя избытком бромоводорода на пропандиол-1,2 получается 1,2-дибромпропан (X 3):
5) При действии спиртового раствора щелочи на дигалогеналкан – 1,2-дибромпропан – образуется пропин (X 4).
