V.1. Реакции нуклеофильного замещения

V.1.1. Бромистый бутил

1. Разделы курса

Методы получения и свойства галогенопроизводных. Реакции нуклеофильного замещения S_N1и S_N2. Реакции элиминирования Е1 и Е2.

2. Вопросы по теории

I. Каков механизм замещения гидроксила в бутаноле-1 на бром? Почему необходима кислая среда? Механизмы нуклеофильного замещения S_N1и S_N2.

2. Какие спирты реагируют по механизму S_N1 и какие по S_N2.

3. От каких факторов зависит скорость реакции S_N1 и S_N2?

4. Понятие о лимитирующей стадии.

5. Порядок реакции. Моно- и бимолекулярные реакции S_N.

6. Какой карбокатион: первичный, вторичный или третичный наиболее стабилен и почему?

7. Какова гибридизация атома углерода в карбокатионе?

8. Реакции элиминирования. Механизм образования олефинов. Соотношение реакций S_N и Е.

9. Образование простых эфиров из спиртов. Механизм.

10. Объясните механизм реакций и назовите соединения, которые получатся из 2-метил-бутанола-2 в результате реакций S_N и Е (привило Зайцева).

11. Напишите реакции превращения бутанола-1 в хлористый бутил с помощью реагентов:

1) HCl 2) PCl₃ 3) PCl₅ 4) SOCl₂ .

Методы работы: перегонка низкокипящих жидкостей, сушка жидкостей.

3. Методика синтеза

Исходные вещества:

Бутиловый спирт – 46 мл

Бромистый калий – 75 г

Серная кислота конц. - 50 мл

В круглодонную колбу емкостью 250 мл вливают 70 мл воды, прибавляют тонко растертый бромистый калий и бутиловый спирт. Присоединяют обратный холодильник (какой?), вставляют в его форштросс воронку и через нее небольшими порциями (5-7 мл) приливают серную кислоту (маска!), каждый раз перемешивая смесь покачиванием колбы. В колбу бросают несколько "кипелок" и кипятят на воздушной бане 1,5 часа.

Реакционная масса разделяется на 2 слоя. Затем колбу соединяют с помощью изогнутой трубки с нисходящим холодильником и отгоняют сырой бромистый бутил. Продукт отделяют от воды в делительной воронке, промывают водой, сушат сульфатом натрия и перегоняют, собирая фракцию, кипящую при 98-103 ºC.

4. Вопросы по методике синтеза

1. Для чего в реакционную смесь добавляют воду?

2. Какова роль серной кислоты? Почему её следует добавлять небольшими порциями и при перемешивании?

3. Что представляют собой верхний и нижний слои реакционной массы? За счет чего органический слой окрашен в бурый цвет?

4. Как определить конец отгонки сырого бромистого бутила?

5. В каком слое находится бутилбромид в дистилляте и при промывках водой?

6. Можно ли сушить бромистый бутил щелочью?

7. Схема прибора для перегонки бромистого бутила.

8. Почему перед перегонкой следует удалять добавленный для сушки Na₂SO₄?

9. техника безопасности при работе с концентрированной серной кислотой и огнеопасными органическими жидкостями.

V.1.2. Этилформиат

5. Разделы курса

Сложные эфиры. Строение, свойства. Способы получения и применение.

6. Вопросы по теории

1. Механизм реакции этерификации. Роль серной кислоты. Исследование реакции этерификации. Исследование реакции этерификации с помощью меченых атомов.

2. Обратимость реакции этерификации. Гидролиз сложного эфира в кислой и щелочной средах.

3. Почему выход продукта в равновесных условиях не превышает 70%? Как можно повысить выход эфира?

4. Как может развиваться реакция этерификации, если минеральная кислота способна одинаково протонировать в спирт и кислоту, давая в реакционной смеси два катиона – оксониевый и карбониевый?

5. Зависимость скорости реакции этерификации от строения спирта (первичный, вторичный, третичный)

6. Назовите следующие соединения: H₃COSO₂OCH₃ ; C₂H₅OSO₃H;

H₃C-C(О)-OC₄H₉ ; H₃COC₂H₅.