2 УГЛЕВОДОРОДЫ

Состав предельных углеводородов алканов выражается общей формулой СnН2n+2, этиленовых - алкенов – СnН2n, алкадиеновых и ацетиленовых - алкинов СnН2n-2, ароматических СnН2n-6. Обратите внимание на закономерности в изменении физических свойств в пределах гомологического ряда и убедитесь в том, что эти изменения являются общими для всех гомологических рядов не только углеводородов, но и других классов.

При изучении химических свойств предельных углеводородов следует обратить внимание на то, что связи углеродных атомов насыщены полностью. Поэтому алканы не вступают в реакции присоединения. Даже сильные окислители при обычной температуре не окисляют их. Характерными реакциями алканов являются реакции замещения галоидирования, нитрования, сульфохлорирования. протекающие по радикальному механизму.

Для алкенов, алкадиенов и алкинов характерны реакции присоединения водорода, галогенов, воды, галогеноводородов. Обратите внимание на ионный механизм присоединения; правило Марковникова; особенность реакции присоединения к сопряженным диеновым. Особое значение непредельных углеводородов определяется в их способности к реакциям полимеризации. Научитесь писать реакции полимеризации простейших алкенов и их производных: этилена, пропилена, хлорвинила, винилбензола. Продуктами полимеризации сопряженных диенов являются линейные эластомеры - каучуки: полибутадиен, полиизопрен, полихлоропрен. Обратите внимание на различие в пространственном строении природного каучука (цис-поли-изопрена) и гуттаперчи (транс-полиизопрена).

Для правильного понимания химических свойств ароматических углеводородов нужно внимательно изучить особенности строения сопряженной циклической системы в бензоле. Несмотря на непредельность, бензол и другие ароматические соединения легче вступают в реакции замещения, нежели присоединения. При реакциях замещения в гомологах бензола и его произ-

8

водных нужно учитывать ориентирующее влияние заместителей в ядре, которые подразделяются на два рода. Электродонорные заместители I рода являются орто-, пара-ориентантами, а электроноакцепторные - II рода - метаориентантами для вновь вступающего электрофильного заместителя.

2.1Предельные углеводороды

1Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова. Приведите примеры изомеров, примеры взаимного влияния атомов в молекуле.

2Значение теории химического строения в органической химии. Напишите формулы всех возможных изомеров гептана с пятью атомами углерода в основной цепи, назовите их по международной номенклатуре.

3Понятие о гомологии органических соединений. К какому гомологиче-

скому ряду относится каждое из следующих соединений: С5Н10, СзН7ОН, С8Н18. Каковы общие формулы для членов их гомологических рядов ?

4Свойства предельных углеводородов. Напишите реакции взаимодействия изобутана с хлором, азотной кислотой.

5Способы получения алканов. Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) пропионовокислого натрия с едким натром; б) двух молекул 3- хлорпентана с металлическим натрием. Назовите полученные соединения по международной номенклатуре.

6Назовите по международной номенклатуре углеводород следующего строения. Напишите формулы нескольких его изомеров

7Электронное строение молекул метана и этана. Тип связей в предельных углеводородах.

8По реакции Вюрца получите гексан в качестве единственного продукта реакции. Напишите структурные формулы первичного, вторичного, третичного радикалов гексана.

9Напишите реакцию получения пентана из следующих соединений:

а) СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2Сl; б) СН3 – СН2 – СН2I; в) СН3 – СН2 – СН = СН– СН3.

10 Какие углеводороды могут быть получены при следующем взаимодействии:

–––→

СН3 – СН2 – Вr + 2Nа + СН3–СН2–СН–СН3 –––––––––→ .

Вr

Назовите вещества по международной и рациональной номенклатуре.

9

11 Образование каких монохлорпроизводных возможно при хлорировании

2,3,3 - триметилпентана ? Рассмотрите механизм реакции.

12 Напишите реакции получения 2-метилбутана несколькими способами и реакции его нитрования и сульфохлорирования.

13 Какие возможные продукты могут быть получены при крекинге пропана, бутана, изобутана ? Напишите соответствующие уравнения реакций.

14 Напишите реакции получения из соответствующих солей карбоновых кислот: этана, пропана, 2-метилпентана.

15 Напишите реакции дегидрирования, нитрования и бромирования следующих углеводородов:

СН3 – СН2 – СН2 – СН3 ; СН3 – СН – СН2 – СН2 – СН3 .

СН3 Назовите вещества по международной номенклатуре.

16 Получите двумя различными способами бутан и 2,3-диметилбутан. На примере одного из этих углеводородов покажите химические свойства предельных углеводородов.

17 Правильно ли названы углеводороды: 2,2-диметил 4-пропилпентан; 2,5 – диэтилгексан ? Если неправильно, дайте правильное название по международной номенклатуре. Напишите реакции первого углеводорода с хлором, азотной кислотой.

18 Напишите структурную формулу органического вещества состава С5Н12, если известно, что при его хлорировании получается преимущественно третичное хлорпроизводное, а при нитровании – третичное нитросоединение. Напишите уравнение реакций и объясните, почему замещение наиболее легко происходит у третичного атома углерода.

19 Покажите действие высоких температур на гексан и 2-метилпентан. Напишите происходящие при этом реакции.

20 Напишите структурные формулы изомерных углеводородов состава С6Н14. Укажите изомеры, содержащие третичные атомы углерода. Назовите углеводороды.

21 Напишите структурные формулы полимерных углеводородов состава С7Н16, главная цепь которых состоит из пяти углеродных атомов, и назовите их. Для углеводорода, имеющего третичный атом углерода, напишите реакцию нитрования.

22 Реакцией Вюрца получите октан и рассмотрите механизм реакции. Напишите реакцию получения октана другим способом.

23 Напишите уравнения реакций сульфохлорирования, сульфоокисления и нитрования (по Коновалову) 2-метилпентана. По какому механизму протекают эти реакции ?

24 Из бромистого пропила получите соответствующий углеводород: а) с тем же числом углеродных атомов; б) с удвоенным числом углеродных атомов.

25 Какой из двух углеводородов - гексан или 2-метилпентан будет легче нитроваться ? Дайте объяснения. Напишите уравнения реакций.

10

2.2 Непредельные углеводороды

26 В чем различие между предельными и непредельными углеводородами ? Напишите формулы всех изомеров углеводорода с открытой цепью, имеющих состав С5 Н10. Назовите их по международной номенклатуре.

27 Способы получения непредельных углеводородов с одной двойной связью. Напишите реакции дегидрирования: а) этана; б) 2-метилбутана. Назовите полученные вещества.

28Химические свойства этиленовых углеводородов покажите на примере 2- метилпропена.

29Напишите реакции присоединения: а) воды; б) хлористого водорода к бутену-1. Объясните на этих примерах правило Марковникова.

30Виды изомерии ацетиленовых углеводородов. Выведите все изомеры состава С4Н6; назовите по международной номенклатуре.

31Особенности электронного строения углеводородов с тройной связью. Какой тип гибридизации у атомов углерода в этом случае ? Какие химические реакции характерны для таких соединений ?

32Изомерия диеновых углеводородов. Напишите формулы всех изомеров диенового углеводорода С5 Н8.

33Приведите примеры и объясните реакции гидратации ацетиленовых углеводородов (реакция М. Г.Кучерова). Назовите соединения, полученные путем присоединения воды к а) ацетилену; б) бутину-1.

34Используя этилен и необходимые неорганические соединения, получите следующие вещества: бромистый этил, этиловый спирт, уксусный альдегид, уксусную кислоту, уксусноэтиловый эфир.

35Газообразный углеводород С4Н6 присоединяет две молекулы брома, легко гидратируется в присутствии солей двухвалентной ртути. При взаи-

модействии углеводорода С4Н6 с оксидом серебра в аммиачном растворе образуется С4Н5Аg. Напишите все указанные реакции, установите строение углеводорода.

36Сравните характер взаимодействия с хлором следующих соединений:

а) СН3 – С = СН – СН3 ; б) СН3 – СН – СН2 – СН3

СН3 СН3

Напишите уравнения реакций и назовите вещества по международной и рациональной номенклатуре.

37 Установите структурную формулу углеводорода состава С6Н12, если известно, что он обесцвечивает бромную воду, при гидратации образует третичный спирт состава С6Н13ОН, а при окислении хромовой смесью - ацетон и пропионовую кислоту. Напишите уравнения реакций и назовите вещество.

11

38 Получите соответствующие этиленовые углеводороды дегидратацией следующих спиртов:

СН3 Укажите условия реакции и какого строения спирты дегидратируются

легче.

39 Напишите формулы дигалогенпроизводных, из которых при взаимодействии с цинком можно получить следующие алкены:

в) СН3 – СН2 – С = СН2 .СН2

СН – СН3

СН3 Назовите все вещества по международной номенклатуре.

40 Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов в следующей схеме:

КОН (спирт. р-р) НВr Na

СН3 – СН2 – СН2 – СН2Вr ––––––––––––––→ А ––––→ В –––––→ С .

Назовите все вещества по международной номенклатуре.

41 Напишите формулы промежуточных и конечного продуктов в следующей схеме:

Назовите все вещества по международной номенклатуре.

42 Какие существуют типы связей в молекулах диеновых углеводородов ? Напишите формулы всех изомеров с двумя двойными связями состава

С6Н10.

43 Особенности электронного строения алкадиенов с сопряженными связями; их химические свойства покажите на примере 2-метил-бутадиена-1,3.