Галоген- и кислородосодержащие производные

2

1. ВЫПИСКА ИЗ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ КУРСА

Бакалавры направления подготовки 240100.62 «Химическая технология» профилей 240106 «Химическая технология органических веществ», 240103 «Химическая технология неорганических веществ», 240108 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», 240111 «Технология и переработка полимеров» изучают дисциплину «Органическая химия» на 2 курсе (3 семестр).

Для изучения дисциплины отводится 288 часов, в том числе: лекции – 51 час; лабораторные занятия – 68 часов; самостоятельная работа – 133 часа. Формой промежуточной аттестации является экзамен.

Программа курса предусматривает выполнение следующих видов самостоятельной работы:

подготовка и оформление лабораторных работ;

проработка конспектов лекции;

самостоятельное изучение тем курса и решение задач;

выполнение домашних контрольных работ.

Методические указания к самостоятельной работе содержат рекомендации по выполнению домашней контрольной работы 2. Варианты заданий выдаются студентам после изучения следующих тем курса:

спирты;

простые эфиры;

альдегиды и кетоны.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Оказание методической помощи студентам при самостоятельном выполнении домашней контрольной работы 2 «Галоген- и кислородсодержащие производные углеводородов» по курсу «Органическая химия». Приведены варианты контрольных заданий и пример их решения. Номер варианта

3

контрольного задания выдается преподавателем. Приведен список рекомендуемой литературы.

3. ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ВАРИАНТА КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Напишите: а) метилбутилкарбинол; б) диизопропилкетон; в) 4,5-дибром-3-гексен-2-ол; г) 3,3-дихлорбутаналь. Первые два соединения назовите по систематической номенклатуре.

Решение.

а) Соединение а названо по рациональной номенклатуре. В основе рациональной номенклатуры предельных спиртов лежит метиловый спирт (карбинол), а остальные спирты рассматриваем как производные карбинола, в котором один или несколько атомов водорода замещены на углеводородные радикалы.

Исходя из этого, можно написать формулу метилбутилкарбинола:

По систематической номенклатуре это соединение следует назвать 2-гексанол:

б) Соединение б названо по рациональной номенклатуре. По рациональной номенклатуре кетоны называют, перечисляя заместители при кетогруппе, добавляя затем слово «кетон». Поэтому формулу диизопропилкетона следует представить в виде:

4

По систематической номенклатуре это соединение называется 2,4-диметил-3-пентанон:

в) Соединение в названо по систематической номенклатуре:

4,5-дихлор-3-гексен-2-ол.

г) Название соединения г дано по систематической номенклатуре.

3,3-дихлорбутаналь.

2. Получите дипропиловый эфир из пропана.

Решение.

Задание 2 заключается в разработке многостадийной схемы синтеза более сложного органического соединения из менее сложного. Для его выполнения обычно используют два основных подхода: планирование от начального соединения к конечному и от конечного к исходному.

Первый подход обычно используют в более простых случаях, когда в структуре конечного продукта просматриваются структурные элементы исходного соединения.

Брутто схема превращения

6

Метод планирования от конечного к исходному более универсален и связан с проведением, так называемого ретросинтетического анализа – разборки конечной молекулы с использованием ретросинтетических операций (обратных операциям синтеза). Для их обозначения обычно используется стрелка вида: .

Дипропиловый эфир может быть подвергнут ретросинтетической разборке с получением того же результата, что и при использовании первого подхода:

3.Напишите механизм реакции этерификации уксусной кислоты этиловым спиртом в кислой среде.

Решение.

Одной из наиболее известных реакций карбоновых кислот является их взаимодействие со спиртами (этерификация):

В большинстве случаев такое превращение требует кислотного катализа и протекает как нуклеофильное замещение по тетраэдрическому механизму, обозначаемому обычно ААС2 (катализируемое кислотой расщепление связи ацил-кислород, бимолекулярное):

7

4. Осуществите превращения:

Решение.

Общий анализ схемы превращений показывает, что превращение хлорметана под действием водного раствора щелочи – это реакция замещения; продукта А в продукт Б – реакция этерификации; продукт Д – озонид, гидролиз которого приводит к образованию карбонильных соединений, вступающих затем в реакцию альдольной конденсации. С учётом этих обстоятельств схему превращений можно представить в виде:

8

5.Напишите и объясните механизм реакции образования диметилацеталя ацетальдегида в кислой среде.

Решение.

Спирты реагируют с альдегидами в две стадии: образование полуацеталя – продукта нуклеофильного присоединения по карбонильной группе 1 моля спирта и образование ацеталя – продукта О-алкилирования полуацетальной группы:

9

Первая стадия может осуществляться как без катализатора, так и в условиях кислотного катализа.

Механизм первой стадии в присутствии кислотного катализатора включает:

протонирование молекулы альдегида, которое увеличивает электрофильность атома углерода карбонильной группы:

присоединение молекулы спирта:

депротонирование продукта присоединения с образованием полуацеталя:

Механизм образования ацеталя из полуацеталя включает:протонирование молекулы полуацеталя: