2002

11

16.Напишите реакции присоединения а) водорода; б) воды; г) хлороводорода к бутену-1. Объясните на этих примерах правило Марковникова.

17.Напишите реакции полимеризации а) этилена; б) пропилена. Отметьте области применения продуктов реакции.

18.Каковы способы получения алкенов? Приведите примеры реакций получения этилена, пропилена, винилхлорида. Какое значение имеет получение этих веществ для народного хозяйства?

19.Напишите реакции окисления а) этилена, б) бутена-1. Назовите продукты реакции.

20.Напишите реакции гидрирования, хлорирования, гидратации пентена-2. Назовите продукты реакции.

1.3 АААААА (АААААААААААА АААААААААААА)

При получении алкинов необходимо знать, что эти углеводороды содержат одну тройную углерод-углеродную связь (С≡С) и соответствуют общей формуле CnH2n-2. Ацетиленовые углеводороды (алкины) отличаются от других углеводородов тем, что содержат две π-связи, легко вступающие в реакции присоединения, полимеризации, причем реакции эти идут в две стадии, ступенчато. Кроме этого, с металлами, гидроксидами и оксидами металлов алкины вступают в реакции замещения водорода на металл. Тройная связь при этом сохраняется.

Контрольные вопросы по теме "Алкины"

21.Каковы виды изомерии ацетиленовых углеводородов? Приведите структурные формулы изомеров состава C5H8. Назовите их по международной номенклатуре.

22.В чем заключаются особенности электронного строения алкинов? Поясните это на примере ацетилена.

23.Сделайте заключение и взаимосвязи строения и свойств алкинов, сравните с алкенами и алкинами.

24.Какие типы характерны для алкинов? На примере ацетилена покажите реакции гидрирования, хлорирования, гидрохлорирования.

25.Объясните реакцию гидратации алкинов на примере а) ацетилена, б) пропина.

26.Приведите примеры реакций замещения при взаимодействии а) Ag2O,

б) CuCl с ацетиленом.

27. Напишите реакцию получения а) ацетиленида натрия; б) ацетиленида меди.

Какой тип реакции в данном случае? 28. Напишите реакции получения ацетилена:

Укажите возможные области их использования.

1.4 ААААААААА

Необходимо четко представлять, что к диенам относятся углеводороды, содержащие две двойные углерод-углеродные связи. Следует различать кумулированные, изолированные и сопряженные диены, знать номенклатуру и изомерию диенов, учитывать особенности строения и поведения в химических реакциях сопряженных диенов. Нужно уметь писать реакции присоединения водорода, галогеноводородов, галогенов и т.д. по типу 1-2 и 1-4. Особое внимание необходимо обратить на реакции полимеризации бутадиена и изопрена, знать структуру натурального и синтетического каучука, понимать различие в их пространственном строении.

Контрольные вопросы по теме "Алкадиены"

31.Какова общая формула диеновых углеводородов? Приведите примеры бутадиена-1,2; бутадиена-1,3; пентадиена-1,3. Чем отличаются диены?

32.Напишите все возможные структурные формулы диенов формулы C5H8. Назовите их по международной номенклатуре.

33.Каковы особенности электронного строения сопряженных диенов? Как это отражается на их свойствах?

34.Напишите реакцию присоединения а) водорода, б) брома к бутадиену-1,3. Назовите все продукты реакций.

35.Напишите реакции взаимодействия HCl с диенами: а) бутадиеном-1,2;

б) бутадиеном-1,3; в) изопреном.

36.Напишите схему полимеризации диенов: а) бутадиена-1,3; б) изопрена.

Укажите области использования продуктов реакции.

37.Напишите схему полимеризации 2-хлорбутадиена-1,3 (хлоропрена). Изобразите цис- и трансстроение полихлоропрена.

38.В чем отличие натурального каучука, синтетического каучука и гуттаперчи? Изобразите пространственные формулы этих полимеров.

39.Напишите реакции получения диеновых углеводородов: а) бутадиена -1,3; б) изопрена.

40.Как можно получить бутадиен-1,2 из 1,3-дихлорбутана? Напишите реакцию, укажите ее тип.

13

1.5 АААААААААААААА АААААААААААА (ААААААААААААА)

Прежде всего необходимо отметить, что к алициклическим углеводородам относятся соединения, содержащие замкнутые циклические структуры неароматического характера. Размеры циклов могут быть различны, в одном соединении может быть несколько циклов. Необходимо рассмотреть простейшие малые и средние циклы, разнообразие их изомерии, номенклатуру. Особо следует остановиться на теории устойчивости малых циклов, исходя из их строения, сравнить банановую связь с σ- и π-связью, определить характерную особенность циклопропана - склонность к реакциям присоединения. Необходимо связать устойчивость средних и больших циклов с их химическими свойствами. Важно получить представление о терпенах, их классификации, свойствах и источниках получения.

Контрольные вопросы к теме "Алициклические углеводороды"

41.Приведите структурные формулы а) циклогексана; б) циклопентана; в) циклобутана; г) циклопропана. Напишите изомеры циклопентана к каждому циклоалкану по величине цикла. Назовите вещества.

42.Напишите структурные формулы циклоалканов C7H14 с четырехчленным циклом. Назовите вещества.

43.На примере бутилциклобутана покажите изомерию радикалов для циклоалканов.

44.Приведите все виды изомерии для циклоалканов состава C6H12.

45.Напишите реакции взаимодействия а) хлора, б) хлористого водорода,

в) водорода с метилциклопропаном.

46.Сравните устойчивость циклобутана и циклопентана и напишите реакции их хлорирования. Назовите продукты реакции.

47.Напишите реакции взаимодействия брома с 2-метил-циклобутеном-1. Объясните тип реакции, укажите причину.

48.Какова устойчивость циклогексана по сравнению с циклопентаном? Какие конформацими циклогексана известны?

49.Приведите пример реакции замещения для циклогексана. Назовите продукт реакции.

50.Приведите примеры формул терпенов (α-пинена, камфары). Укажите области их применения в технологии деревообработки.

1.6 ААААА (ААААААААААААА АААААААААААА)

Приступая к изучению ароматических углеводородов, необходимо отметить, что к аренам относится большая группа соединений карбоциклического ряда, молекулы которых содержат устойчивую циклическую группировку (бензольное кольцо), обладающую особыми физическими и химическими свойствами. Нужно рассмотреть электронное строение бензола, осо-

14

бенность строения замкнутого π-электронного облака, склонность к реакциям замещения. Необходимо сравнить возможности реакции замещения в бензоле и в его производных. Следует четко разделить заместители в зависимости от их ориентирующего влияния. Заместители I рода - (электронодонорные) орто- , пара ориентанты, заместители II рода (электроноакцепторные) - метаориентанты.

Контрольные вопросы к теме "Арены"

51.Изобразите электронное строение бензола. Почему бензол и его производные склонны к реакциям замещения?

52.Напишите все возможные структурные формулы аренов состава C8H10, назовите все вещества.

53.Напишите реакции а) хлорирования, б) сульфирования, в) нитрования бензола. Назовите продукты реакции.

54.В чем заключается правило ориентации в бензольном ядре? Напишите реакции нитрования а) бромбензола, б) толуола. Назовите продукты реакции.

55.Напишите реакции окисления а) метилбензола, б) диметилбензолов.

56.Исходя из бензола получите о-нитрохлорбензол. Объясните последовательность реакций с помощью правила ориентации.

57.Напишите реакцию получения о-хлорбензойной кислоты из толуола. Укажите последовательность реакций.

58.Напишите формулы изомеров тринитробензола. Как получить это вещество?

59.В чем состоит согласованная и несогласованная ориентация? Приведите примеры.

60.Какое из приведенных соединений наиболее активно в реакциях замещения:

а) о-хлор-нитробензол; б) м-нитробромбензол; в) 1,3,5-трихлорбензол. Ответ объясните с помощью правила ориентации.

2ГАЛОГЕНО- И СУЛЬФОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ

Вэтом разделе необходимо выделить галогенопроизводные предельных углеводородов, получаемые с помощью реакций замещения водорода на галоген в алканах. Необходимо уметь отличать первичные, вторичные, третичные галогеналкилы. Следует подчеркнуть использование галогенпроизводных (дихлорэтана, тетрахлорметана) как растворителей в деревообрабатывающей промышленности. При рассмотрении галогенопроизводных ароматических углеводородов следует усвоить номенклатуру би- и полизамещенных аренов, оценить влияние галогена на реакционную способность бензольного кольца.

Для галогенпроизводных непредельных углеводородов реакционная способность атома галогена зависит от его положения по отношению к двой-

15

ной связи. Отдельные представители имеют важное значение в промышленности: хлористый винил, хлористый аллил, трихлорэтан и др. используются как мономеры для получения ценных полимеров.

Большое значение имеют алкан- и арилсульфокислоты. Необходимо знать реакции их получения и применение в качестве моющих средств (детергентов), иметь представление о поверхностно-активных веществах (ПАВ), их общей характеристике, классификации и использовании в водоэмульсионных клеях, красках.

Контрольные вопросы к теме "Галогено- и сульфопроизводные углеводородов"

61.Напишите структурные формулы всех изомерных бромпроизводных формулы C4H9Br и назовите их по международной номенклатуре. Отметьте первичный, вторичный, третичный галогеналкилы.

62.Напишите реакции получения бромистого пропила несколькими способами.

63.Напишите схемы превращения

64.Напишите реакции бромирования а) бензола, б) этилбензола, в) хлорбензола. Назовите продукты реакции.

65.Из бензола через хлорбензол получите бензойную кислоту.

66.Из толуола путем последовательных реакций получите метахлорбензойную кислоту.

67.Напишите реакции получения винилхлорида из ацетилена и проведите полимеризацию полученного винилхлорида. Где находит применение этот полимер?

68.Напишите реакцию получения дихлорэтилена и его дальнейшую полимеризацию.

69.Из бензола получите бензолсульфокислоту, а затем ее натриевую соль. 70.Приведите примеры анионоактивных и катионоактивных ПАВ.

3КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Ворганических кислородсодержащих веществах кислород с углеродом образует различные группы, в которых углерод затрачивает на соединение с атомами кислорода одну, две или три валентные связи:

16

Спиртовая группа содержится в спиртах, карбонильная - в альдегидах и кетонах, карбоксильная - в карбоновых кислотах.

3.1АААААА. АААААА. ААААААА ААААА

Взависимости от количества гидроксильных групп спирты разделяются на одноатомные, двухатомные, трехатомные и т.д. Особо важное значение имеют одноатомные спирты и некоторые двух- и трехатомные.

Наиболее употребительная номенклатура спиртов – рациональная и международная.

По тривиальной номенклатуре названия спиртов образуются от названий соответствующих радикалов:

По международной номенклатуре названия спиртов производятся от названий углеводородов с присоединением окончания "ол", в конце ставится цифра, обозначающая номер атома углерода, при котором стоит гидроксильная группа.

Надо обратить особое внимание на умение правильно называть спирты по международной номенклатуре. Следует учесть, что для фенолов, ароматических спиртов, альдегидов и кислот очень употребительны тривиальные названия, но применяется и международная номенклатура.

Для спиртов характерна изомерия углеводородного скелета и изомерия положения гидроксила (спирты первичные, вторичные, третичные).

При рассмотрении физических свойств, следует обратить внимание на аномалии в температурах кипения спиртов, зависящие от их ассоциации, вызванной водородными связями. В связи с этим необходимо усвоить понятие "водородная связь".

Спирты отличаются амфотерными свойствами, т.е. они взаимодействуют с сильными кислотами и щелочными металлами.

Обратите особое внимание на реакции образования и свойства сложных и простых эфиров как веществ, имеющих широкое применение. Учесть, что для спиртов важными являются реакции окисления. Они протекают различно для первичных, вторичных и третичных спиртов и используются для

17

их идентификации (установления строения). Следует внимательно рассмотреть свойства, основные способы получения и применения метилового, этилового, пропиловых и высших жирных спиртов. Необходимо также знать свойства и применение аллилового спирта, этиленгликоля и глицерина.

Ароматические соединения с гидроксилом, стоящим у бензольного кольца, называются фенолами, у нафталинового кольца - нафтолами.Они вступают во все реакции, характерные для спиртов. Кроме того, эти вещества отличаются значительно более кислыми свойствами по сравнению с алифатическими спиртами. Так, например, они реагируют со щелочами, давая феноляты. Необходимо также учесть способность водородов ароматических колец фенолов и нафтолов вступать в реакции электрофильного замещения (галогенирования, нитрования, сульфирования и др.). При этом гидроксил действует как ориентант первого рода.

Следует обратить особое внимание на простые эфиры и эпоксиды, являющиеся мономерами для получения важного класса полимеров - эпоксидных смол, из которых получают клей превосходного качества, каучук и другие ценные продукты.

Контрольные вопросы к теме "Спирты. Фенолы. Простые эфиры"

71. В чем различия в структуре и свойствах первичных, вторичных, третичных спиртов? Напишите формулы спиртов: бутанол-1, пентанол-2, 2-метилпентанол-2 и реакции их окисления. Назовите полученные соединения.

72.Напишите основные химические реакции, в которые вступают спирты на примере изопропилового спирта.

73.Напишите изомерные спирты состава C4H10O и назовите их. Какие из этих спиртов окисляются до альдегидов?

74.Какие спирты получаются при гидратации следующих углеводородов: 2-метилпентен-2, изобутилен; бутен-1? Что такое простые эфиры?

75.Напишите структурные формулы изомерных простых эфиров C5H12O. Назовите спирты, из которых получаются эти эфиры; напишите реакции их получения.

76.Что такое реакция этерификации? Напишите уравнение реакции получения изопропилпропионата.

77.Напишите уравнения реакций, в которых может вступать этиленгликоль.

78.Химические свойства трехатомных спиртов.

79.В чем различие фенолов и спиртов? Напишите реакции фенольного гидроксила на примере одного из изомерных метилфенолов.

80.Напишите реакции замещения в ароматическом ядре фенола. Каковы правила замещения в ароматическом ядре?

18

3.2 ААААААААА А АААААА

Общеупотребительные названия альдегидов происходят от названия предельных кислот, в которые они превращаются при окислении. Для составления названия по международной номенклатуре к названию углеводорода с тем же числом углеродных атомов прибавляется окончание "аль" или "ал":

Названия кетонов по рациональной номенклатуре производят от названий радикалов, входящих в их молекулу, с добавлением окончания "кетон":

По международной номенклатуре названия кетонов производят, прибавляя к названию соответствующего углеводорода окончание "он".

Двойная связь углерод-кислород вследствие большой разницы в электроотрицательности и наличия подвижной π-связи сильно поляризована. Карбонил, в свою очередь, сильно влияет на соседние углеводородные радикалы, особенно на метильные и метиленовые.

Следует учесть, что взаимное влияние остальных групп в карбонильных соединениях делает их очень подвижными, способными к реакциям присоединения, замещения, конденсации, полимеризации. Обратите внимание на различия в реакционноспособности альдегидов и кетонов.

Контрольные вопросы к теме "Альдегиды и кетоны"

81.Химические свойства альдегидов. Напишите реакции присоединения а) водорода, б) синильной кислоты, в) этилового спирта к бутаналю.

82.Различия в строении и химических свойствах альдегидов и кетонов покажите на примере пропаналя и пропанона.

83.Напишите изомерные карбонильные соединения состава C5H10O назовите по международной номенклатуре.

84.Напишите формулы следующих непредельных альдегидов и кетонов:

а) пропенал, б) 3-бутеналь. Напишите реакции а) присоединения брома и б) полимеризации для пропеналя.

85.Напишите структурную формулу соединения С4Н8О, которое при окислении дает кислоту С3Н7СООН, а при восстановлении изобутиловый спирт. Напишите эти реакции.

19

86.Определите строение соединения С5Н10О, если известно, что оно не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при гидрировании образует пентанол-3. Напишите уравнения реакций.

87.Осуществите следующие превращения; назовите все соединения и реакции

O

C2H6→ C2H5Cl → C2H5OH → CН3–С → CH3COOH

Н

88.Из соответствующих спиртов получите пентаналь и пентанон-3.

89.Химические свойства формальдегида. Как используется он в деревообработке?

90.Химические свойства уксусного альдегида?

3.3 АААААААААА ААААААА. ААААААА ААААА

Для органических кислот применяется не только исторически сложившаяся тривиальная номенклатура, но и рациональная (углерод и окончание "карбоновая", например:CH3–СООН метанкарбоновая), и международная (к окончанию соответствующего углеводорода добавляется окончание "овая": C2H3COOH – этановая кислота).

Изомерия карбоновых кислот обусловлена изомерией углеводородных

влияние кислорода на свойства органического соединения. Следует провести аналогию со спиртами. Показать взаимное влияние карбонильной и гидроксильной групп и вытекающие из этого следствия. Рассмотрите кислотные свойства карбоновых кислот, их способность к образованию галоидоангидридов и ангидридов кислот, сложных эфиров, амидов и нитрилов кислот. Обратите внимание на способы получения муравьиной, уксусной и высших кислот.

Соседство ароматического кольца увеличивает кислотные свойства ароматических кислот. Обратите внимание на практическое применение двухосновных (фталевых) кислот, их роль для получения синтетических полиэфиров.

Необходимо внимательно изучить свойства и методы получения важнейших производных карбоновых кислот - галоидоангидридов кислот, ангидридов кислот, сложных эфиров минеральных кислот, сложных эфиров карбоновых кислот, нитрилов кислот, а также иметь понятие о жирах, мылах и синтетических моющих средствах.

Что касается двухосновных кислот, то в этом разделе следует обратить внимание на практически важные кислоты - щавелевую, малоновую, а также на производные угольной кислоты фосген и карбамид (мочевину).

20

Контрольные вопросы к теме "Карбоновые кислоты. Сложные эфиры"

91.Напишите структурные формулы изомерных кислот C4H10O2, назовите по международной номенклатуре.

92.Химические свойства одноосновных карбоновых кислот покажите на примере пропановой кислоты.

93.Химические свойства дикарбоновых кислот. Напишите уравнения реакций щавелевой кислоты по одной и двум карбоксильным группам.

94.Реакции этерификации карбоновых кислот. Напишите уравнение получения сложных кислых и средних эфиров пропандикарбоновой кислоты.

95.Что такое производные кислот? Напишите их общие формулы и формулы производных уксусной кислоты.

96.Выведите формулы изомерных ароматических кислот состава C8H6O4, назовите. Для одной из этих кислот напишите уравнения этерификации метиловым спиртом.

97.Малеиновая и фумаровая кислоты. Малеиновый ангидрид, получение. Напишите уравнения гидрирования и этерификации малеиновой кислоты.

98.Чем отличаются простые эфиры от сложных? Напишите формулы простых и сложных эфиров на основе пропанола-2 и уксусной кислоты. Как применяются эфиры?

99.В чем различие между жирами и маслами? Напишите уравнения реакций триолеина а) с бромом, б) водородом. В чем значение этих реакций?

100.Составьте уравнения реакций по схеме, назовите все соединения и реакции.

OO

C2H2 → CH3–C → CH3–C → CH3–CO–OC2H5

HH

3.4АААААААААА АААААААА

Одним из видов пространственной изомерии (стереоизомерии) является оптическая или зеркальная. Она возникает, если в молекуле содержится асимметрический атом углерода, т.е. атом, имеющий четыре различных заместителя. Например, в глицериновом альдегиде второй атом углерода асимметрический и молекула его может существовать в виде двух зеркальных противоположных изомеров