Дополнительные задачи, рекомендуемые студентам специализации «Технология химических волокон»

1. При хлорировании алканов (20С на свету) относительные скорости замещения третичного, вторичного и первичного атомов водорода составляют 5 : 3,8 : 1. Используя эти данные, рассчитайте изомерный состав смесей, которые образуются при монохлорировании следующих алканов: а) изобутана; б) 2,2-диметилбутана; в) 2,2,3-триметилбутана.

2. Относительные скорости замещения третичного, вторичного и первичного атомов водорода при бромировании составляют 1600 : 82 : 1. Используя эти данные, рассчитайте изомерный состав смесей, которые образуются при монобромировании следующих алканов: а) бутана; б) изобутана; в) изопентана. Объясните высокую селективность реакции бромирования.

3. Установите строение карбоновой кислоты, которая при сплавлении со щелочью образует изобутан, а электролиз водного раствора ее соли приводит к 2,5-диметилгексану. Напишите уравнения реакций.

4. Имеется два изомерных соединения состава С₅Н₁₀(I) и (II). При действии брома на свету соединение I превращается в вещество C₅H₉Br, а соединение II – в C₅H₁₀Br₂. Соединение I окисляется трудно; в жестких условиях в небольших количествах получается кислота состава С₅Н₈О₄; соединение II окисляется легко и превращается при этом в смесь уксусной и пропионовой кислот. Установите строение соединений I и II.

5. Используя натриевую соль соответствующей карбоновой кислоты, напишите уравнения получения 3-метилпентана. Дайте ему название по рациональной номенклатуре и напишите уравнения реакций его с азотной кислотой, бромом, смесью сернистого ангидрида с хлором и с кислородом (с указанием условий). Каков механизм этих реакций? Где в промышленности используют две последние реакции?

6. Напишите возможные уравнения реакций образования углеводородов при действии металлического натрия на смесь, состоящую из 3-бромпентана и бромистого втор-бутила. Назовите полученные соединения по номенклатуре IUPAC и по рациональной номенклатуре. Каков механизм этих реакций? Для одного из полученных углеводорода напишите уравнения реакций бромирования, нитрования, сульфогалогенирования, сульфоокисления. Приведите механизм реакции сульфогалогенирования.

7. Приведите проекционные формулы Ньюмена для предельных конформаций бутана (по связи С₂–С₃). Объясните затруднение свободного вращения метильных групп относительно друг друга. Какова энергия вращательного барьера? Приведите график изменения потенциальной энергии бутана от угла поворота. Объясните различную стабильность конформаций.

8. Напишите уравнения реакций и назовите образующиеся продукты:

9. Как можно получить н-бутан из указанных соединений: а) н-бутилбромида; б) втор-бутилбромида; в) хлористого этила; г) бутена-2; д) валериановой кислоты; е) пропионовой кислоты? Приведите схемы реакций.

10. Объясните высокую гибкость углеводородной цепи алканов при сохранении валентных углов С–С связей при sp³ гибридизации атомов углерода.