Organicheskaya_khimia

11. Осуществите превращение А → В

Вариант

А

В

11.1

Циклопентен

*

n *

11.2

Циклогексaнон

Аминoмeтилциклoпентaн

11.3

Xлорциклопентaн

1-Xлоpциклопентанкapбoновая кислота

11.4

Циклогексанон

1-Гидроксициклопентанкаровая кислота

11.5

Циклопентанон

1-Аминометилццклопентен

11.6

Циклогексен

1-Циклогекcенкaрбоновая кислота

11.7Бромциклопентан 1-Бром-2,4-дихлорциклопeнтан

11.8	Цикдогексен	1,4-Бис(аминометил)циклогексан
11.9	Циклогексен	2-Циклогексен-1,4-диoл
11.10	Циклопентанол	1-Гидpoксицикдопентанкaрбоновая кислота

11.11Хлоpциклопентан 2,3-Дибpом-1,4-дихлоpциклопентан

11.12Хлорциклогексан 1-Аминометилцикпогексен

	11.13	Циклогексан	1-Цикпoпентенкapбoновaя кислота
	11.14	Циклопентанол	1,4-Дибpом-2,3-циклопентaндиол
	11.15	Циклогексанол	1-Гидpоксициклопентaнкаpбоновaя кислота
	11.16	Циклоrексанол	1-Аминометилцикдоrексанол
	11.17	Циклопентанол	1,2-Бис(аминoметил)циклопентан
	11.18	Xлорццилопентaн	Ангидрид l,2-цикпопентaндикарбоновой
			кислоты
	11.19	Циклогексен	2-Циклогексен-1,4-дикаpбоновая кислота
	11.20	Циклогексанон	1,2-циклогeкcaндикаpбоновая кислота
	11.21	Циклоrексен	1-Аминометилциклогексен
	11.22	Циклолентен	1-Циклопeнтенкaрбoновaя кислота
	11.23	Циклопентанон	1,2-Диxлoрциклoпентaнкaрбoновая кислoта
	11.24	Циклопентанол	1-Аминометилциклопентeн
	11.25	Бромциклогексан	1-Циклогeксенкaрбoнoвaя кислoтa
			161

12. Осуществите превращение А			В
Вариант	А		В
12.1	Бензол	м-Нитрохлорбензол
12.2	Бензол	п-Нитpохлоpбензол
12.3	Толуол	4-Метил-3-хлорбензолхсульфокислота
12.4	Бензол	п-Хлорбензолсульфокислота
12.5	Бензол	м-Бромбензолсульфокислота
12.6	Бензол	5-Нитpo-2-xлоpбeнзолсульфокислота
12.7	Бензол	4-Бром-3-хлорбензолсулъфокислота
12.8	Бензол	4-Брoм-3-хлpнитробeнзол
12.9	Бензол	м-Хлорбензолсульфокислота
12.10	Бензол	5-Бpoм-1,5динитробензол
12.11	Бензол	м-Бромнитpобeнзол
12.12	Бензол	3-Бром-4-хлорбензолсульфокислота
12.13	Бензол	п-Бромнитробензол
12.14	Толуол	2,6-Дибpом-4-нитpотолуол
12.15	Бензол	4-брoм-3-нитpобензолсульфокимлота
12.16	Толуол	2-Метил-5-нитробензолсульфокислота
12.17	Бензол	3-Нитpo-4-xлopбензoлcульфoкислота
12.18	Бензол	3-Нитро-5-хлорбензолсульфокислота
12.19	Бензoл	4-Бром-1,3-динитробензол
12.20	Бензoл	3-Бром-4-хлорнитpoбензoл
12.21	Толуол	3-Бpoм-4-метилбензолсульфокислота
12.22	Бензол	3-Бpoм-5-нитрoбензолсульфокимлoта
12.23	Бензол	п-Бромбензолсульфокислота
12.24	Бензол	2-Бpoм-5-нитpoбензoлcульфoкислота
12.25	Толуол	4-Hитpо-2-хлоpтолуол

162

13. Получите из толуола:

Вариант

А

13.1п-Хлорбензотрихлорид

13.2м-Бромбензотрихлорид

13.3м-Бромбензойную кислоту

13.4м-Нитробензойную киcлoтy

13.5п-Брoмбензотрихлoрид

13.6м-Сульфобензойную кислоту

13.7м-Тpиxлoрметилбезолсyльфокислоту

13.8п-Хлорбензойную кислоту

13.9о-Нитробензотрибромид

13.10м-Хлорбензойную кислоту

13.11м-Нитрoбензотрихлорид

13.12п-Hитробензотриxлoрид

13.13п-Сульфобензойную кислoтy

13.14м-Бромбензотрибромид

13.15м-Хлоpбензoтрихлopид

13.16п-бpомбензойную кислоту

13.17п-трихлорметилбензолсульфокислоту

13.18o-бpoмбензoйную кислоту

13.19м-нитробензотрибромид

13.20о-нитробензойную кислоту

13.21п-Хлорбензотрибромид

13.22п-Нитробензойную кислоту

13.23о-Нитрoбензoтpихлоpид

13.24м-Хлoрбензотрибромид

13.25п-Нитрoбензoтpибрoмид

163

	14. Осуществите превращение А			В
	Вариант	А		В
	14.1	Толуол	2-Бром-4-нитробензойная кислота
	14.2	Бензол	4-Амино-2-бромбензолсульфокислота
	14.3	Бензол	4-Амино-3-бромбензолсульфокислота
	14.4	Толуол	4-Нитро-2-хлорбензотрихлорид
	14.5	Толуол	4-Сульфо-2-хлoрбензoйная кислота
	14.6	Толуол	2-Нитpo-4-хлорбензoтрихлoрид
	14.7	Бензол	3-Бром-4-хлоранилин
	14.8	Толуол	2-Трибромметил-5-хлорбензол-
			сульфoкислoта
	14.9	Толуол	3-Бром-4-хлорбензойная кислота
	14.10	Бензол	4-Аминo-2-хлорбензoлсyльфокислота
	14.11	Толуол	3-Нитро-4-xлoрбензoйнaя кислота
	14.12	Бензол	4-Амино-3,5-дихлорбензолсyльфокислота
	14.13	Толуол	5-Трибpомметил-2-
			хлopбензолсyльфокислота
	14.14	Толуол	5-Сyльфо-4-хлоpбензoйная кислота
	14.15	Толуол	4-Бром-3-хлорбензойная кислота
	14.16	Толуол	4-Трибpомметил-3,5-диxлopбeнзол-
			сульфокислота
	14.17	Бензол	4-Бром-3-хлopанилин
	14.18	Толуол	3-Нитрo-4-хлopбензотрихлоpил
	14.19	БeнзоЛ	4-Аминo-2-бpoмбeнзолсульфокислота
	14.20	Тoлyoл	5-Бром-2-
			трихлорметилбензолсульфoкислoта
	14.21	Тoлyoл	4-Бром-2-нитрoбензoтpи6poмид
	14.22	Бензол	3,4-Дихлоранилин
	14.23	Толуол	3,4-Дибpoмбeнзoтри6ромид
	14.24	Толуол	4-Бром-3-нитробензойная кислота
	14.25	Бензол	2-Нитро-4-хлорбензойная кислота

164

15. Осуществите превращение А			В
Вариант	А		В
15.1	Tолyол	п-Нитрофенилнитрометан
15.2	Tолyoл	п-Хлopбeнзиловый спирт
15.3	Бензол	п-Нитробензилoвый спирт
15.4	Толуол	п-Бромбензиловый спирт
15.5	Толуол	п-Бромфенилхлорметан
15.6	Бензол	м-Хлоранилин
15.7	Бензол	4,4-Дихлоргидразобензoл
15.8	Толуол	о-Хлoрбензилoвый спирт
15.9	Бензол	м-Hитpоанилин
15.10	Толуол	2-Метил-5-нитpофенол
15.11	Толyол	п-Xлоpфенилбpоммeтaн
15.12	Tолyол	2-Метил-5-нитpоанилин
15.13	Толуол	о-(Аминометил)брoмбензол
15.I4	Толуол	2,4-Дибpомбензиловыйй спирт
15.15	Tолyол	п-Хлopбeнзиламин
15.16	Толуол	1,2-Ди(4-нитpoфeнил)этaн
15.17	Толуол	4-Нитрo-2-хлор6ензилoвыи спирт
15.18	Толуол	o-Бромбeнзилбрoмид
15.19	Толуол	4-Нитро-2-хлорбензилхлорид
15.20	Толуол	1,2-Ди(4-xлоpфенил)этaн
15.21	Толуол	2-Метил-5-нитрофенол
15.22	Бензол	п-Бромфенилнитрометан
15.23	Тoлуол	п-Толилфенилметан
15.24	Бензол	1,2-Дифeнилэтaн
15.25	Бензол и хлороформ	4-Бром-3,5-диxлopaнилин

165

5.РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» (II курс)

Раздел 1. Введение

Предмет органической химии. Причины ее выделения в самостоятельную науку и основные этапы развития. Теория строения и ее роль в развитии органического синтеза.

Эмпирические, молекулярные и структурные формулы. Изомерия. Изомеры строения. Гомологические ряды. Основные функциональные группы и классы органических соединений.

Основные принципы номенклатуры органических веществ. Заместительная номенклатура IUPAC. Основные правила составления названий органических соединений.

Виды связей в органических соединениях. Волновое уравнение, волновая функция, атомные орбитали и их типы. Природа ковалентных связей. Типы молекулярных орбиталей.

Электронная конфигурация и гибридизация углерода в органических соединениях. σ- и π-Связи в органических соединениях, их характеристики: энергия, длина, полярность, поляризуемость.

Классификация органических реакций по характеру превращения, по способу разрыва связи в исходной молекуле. Электрофильные, нуклеофильные и радикальные реагенты и реакции.

Понятие о промежуточных частицах (радикалы, карбокатионы, карбанионы) и их строение. Электронные эффекты заместителей (индуктивный, мезомерный), их влияние на устойчивость промежуточных частиц. Резонансные структуры.

Факторы, определяющие возможность протекания реакций. Энергетическая кривая. Энтропийный и энтальпийный факторы, потенциал Гиббса, энергия активации, переходное состояние. Равновесные реакции, константа равновесия, кинетический и термодинамический контроль. Механизм реакции и пути его установления. Принцип микроскопической обратимости, постулат Хэммонда.

Равновесные реакции, константа равновесия, кинетический и термодинамический контроль. Механизм реакции и пути его установления. Принцип микроскопической обратимости, постулат Хэммонда.

Кислоты и основания в органической химии (теории Бренстеда-Лоури и Льюиса). Сопряженные кислоты и основания. Кислотно-основные равновесия. Константа кислотности (рКа), константа основности (рКb). Влияние заместителей на кислотность и основность органических соединений.

166

Раздел 2. Алифатические углеводороды

Алканы. Гомологический ряд, номенклатура, изомерия, алкильные радикалы. Электронное строение молекул алканов, sp3-гибридизация, σ-связь. Длины C-C и C-H связей, валентные углы, энергии связей. Пространственная изомерия органических веществ. Способы изображения пространственного строения молекул с sp3-гибридизованными атомами углерода. Спектральные характеристики алканов. Физические свойства алканов и закономерности их изменения в гомологическом ряду.

Химические свойства алканов. Реакции свободнорадикального замещения (галогенирование, нитрование, сульфохлорирование и сульфоокисление). Понятие о цепных реакциях (стадии, квантовый выход). Селективность свободнорадикальных реакций и относительная стабильность свободных радикалов. Термические превращения алканов: изомеризация, крекинг. Окисление алканов. Применение алканов в органическом синтезе и в качестве моторного топлива. Детонационные и антидетонационные свойства топлива.

Основные методы получения алканов: гидрирование алкенов и алкинов, восстановление кислород- и галогенсодержащих соединений, реакция Вюрца, декарбоксилирование и электролиз солей карбоновых кислот. Природные источники алканов.

Алкены. Гомологический ряд, номенклатура, виды изомерии. Геометрическая изомерия в ряду алкенов. Цис- и транс-изомеры, E,Z- номенклатура. Причины отсутствия свободного вращения относительно двойной связи. Физические свойства, закономерности их изменения в гомологическом ряду и спектральные характеристики алкенов.

Методы получения: дегидрирование алканов, крекинг нефти, частичное гидрирование алкинов, дегалогенирование, дегидрогалогенирование галогеналканов и дегидратация спиртов (правило Зайцева).

Алкены. Химические свойства. Реакции электрофильного присоединения галогенов, галогеноводородов, кислот (H2SO4 и HClO), воды, гидроборирование. Правило Марковникова, его современная трактовка на основе представления о механизме реакции и относительной стабильности карбониевых ионов. Стереоспецифичность электрофильного присоединения.

Реакции радикального присоединения - реакции против «правила Марковникова». Каталитическое гидрирование алкенов. Окисление: реакция гидроксилирования, образование оксиранов, озонолиз, окислительное расщепление двойной связи.

Реакции свободнорадикального замещения в алкенах (аллильное галогенирование). Полимеризация олефинов и ее разновидности (цепная, ступенчатая, катионная, анионная, радикальная). Стереоспецифическая полимеризация. Высокомолекулярные соединения. Полиэтилен, полипропилен.

167

Алкины. Гомологический ряд, номенклатура, изомерия. Молекулярная структура ацетилена: sp-гибридизация, параметры связей С≡С и С-Н (энергия, полярность, поляризуемость). Физические свойства алкинов, способы их идентификации и спектральные характеристики.

Методы получения: промышленные методы получения ацетилена, из дигалогеналканов или винилгалогенидов, из ацетилена и галогеналканов.

СН-кислотность алкинов. Реакции, протекающие без разрыва тройной связи: получение ацетиленидов, взаимодействие ацетиленидов с галогеналканами, карбонильными соединениями. Каталитическая ди- и олигомеризация ацетилена.

Химические свойства алкинов. Каталитическое гидрирование (полное и частичное). Реакции электрофильного присоединения: взаимодействие с галогенами, галогеноводородами. Сравнение реакционной способности алкенов и алкинов. Гидратация алкинов (реакция Кучерова) и понятие о кето-енольной таутомерии.

Особенности тройной углерод-углеродной связи в сравнении с двойной. Реакции нуклеофильного присоединения: взаимодействие со спиртами, карбоновыми кислотами, циановодородом, восстановление натрием в аммиаке, реакции с аминами и амидами.

Алкадиены. Классификация, номенклатура, типы диенов. Строение 1,3- диенов: сопряжение π-связей, понятие о делокализованних связях, использование предельных структур для описания бутадиена, качественные критерии их относительного вклада, энергия сопряжения. Физические свойства сопряженных алкадиенов, их спектральные характеристики и способы идентификации.

Методы получения сопряженных диенов: метод Лебедева, из ацетилена, дегидратацией спиртов, из пропилена и формальдегида, из бутан-бутеновой фракции.

Химические свойства 1,3-диенов. Гидрирование (каталитическое и щелочными металлами в присутствии источников протонов). Реакции электрофильного присоединения галогенов и галогеноводородов (1,2- и 1,4-присоеди- нение). Энергетический профиль реакции, кинетический и термодинамический контроль. Диеновый синтез. Полимеризация сопряженных диенов. Натуральный и синтетический каучук. Вулканизация каучука и получение резины.

Раздел 3. Алициклические и ароматические углеводороды Алициклические соединения. Классификация, номенклатура, изомерия.

Циклоалканы. Методы получения: из дигалогеналканов внутримолекулярной реакцией Вюрца, декарбоксилированием солей двухосновных карбоновых кислот, из малонового эфира и дигалогеналканов, реакцией диенового синтеза, гидрированием ароматических соединений.

168

Химические свойства. Взаимодействие с галогенами, галогеноводородами, каталитическое гидрирование. Зависимость между реакционной способностью циклоалканов и размерами цикла. Стереохимические причины специфических свойств циклопропана. Конформации четырех-, пяти- и шестичленных циклоалканов. Конформационные переходы и их энергетические характеристики.

Получение и применение циклоалканов и их производных. Циклоалкены. Циклопентадиен. Получение и свойства. Полиэдраны.

Бензол и его гомологи. Изомерия, номенклатура. Молекулярная структура бензола. Формула Кекуле. Современные представления о строении бензола. Ароматичность и комплекс свойств, характеризующих ее. Энергия делокализации. Правило Хюккеля, небензоидные ароматические системы. Физические свойства и спектральные характеристики бензола и его гомологов.

Синтетические методы получения: тримеризация ацетиленовых углеводородов, дегидрирование алициклических углеводородов, реакции алкилирования (по Фриделю-Крафтсу, Вюрцу-Фиттигу, Вюрцу-Гриньяру). Природные источники ароматических углеводородов (ароматизация нефти и коксование угля).

Реакция ароматического электрофильного замещения (SEAr). Механизм, понятие о π- и σ-комплексах. Энергетические характеристики реакций SEAr. Экспериментальные доказательства механизма. Примеры SE реакций: нитрование, галогенирование, алкилирование и ацилирование по Фриделю-Крафтсу, сульфирование. Особенности этих реакций.

Реакции SEAr в замещенных бензолах. Факторы, влияющие на скорость реакции и соотношение образующихся изомеров. Правила ориентации. Влияние природы заместителя на устойчивость σ-комплексов и направление SE реакций. Активирующие и дезактивирующие заместители. Орто-, пара- и мета-ориентанты. Согласованная и несогласованная ориентация.

Реакции гомологов бензола с участием боковой цепи: галогенирование, окисление. Окисление алкилбензолов и конденсированных ароматических углеводородов до карбоновых кислот.

Реакции присоединения (галогенирование, гидрирование, озонолиз), окисление бензола.

Углеводороды группы дифенила и трифенилметана. Дифенил, строение, методы получения. Влияние заместителей на сопряжение π-электронов и копланарность циклов. Реакции SЕAr, ориентация и влияние функциональных групп в циклах. Трифенилметан, получение, свойства. Реакции, протекающие в бензольные кольца и по sp3-гибридизованному атому углерода. Анионы, катионы и стабильные свободные радикалы в ряду трифенилметана, причины их устойчивости.

Многоядерные ароматические углеводороды с конденсированными ядрами. Линеарные и ангулярные полициклические углеводороды. Выделение их

169

из каменноугольной смолы. Канцерогенные свойства полициклических углеводородов. Техника безопасности при работе с ароматическими углеводородами.

Нафталин. Изомерия и номенклатура производных. Строение, ароматичность. Химические свойства нафталина и его производных: окисление, гидрирование, реакции ароматического электрофильного замещения.

Антрацен. Номенклатура, строение, ароматичность (в сравнении с бензолом и нафталином), изомерия производных. Реакции окисления и восстановления, электрофильного присоединения и замещения. Активность мезо-положения.

Фенантрен. Номенклатура, строение, ароматичность (в сравнении с бензолом и нафталином). Реакции окисления, восстановления, электрофильного замещения и присоединения.

170