Материал: 5194

6

ТИПОВЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ И ЭТАЛОНЫ ИХ РЕШЕНИЯ

Тема 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

Тема 2. ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АЛКАНЫ)

Обучающая задача 1

Напишите структурную формулу соединения 2,3-диметил-3-изопропилгексана. Составьте схему реакции его с 1 молем хлора на свету.

Решение

По названию следует определить, какова главная цепь в указанном углеводороде. Написать и пронумеровать цепочку углеродных атомов. Выявить в названии заместители и их местоположение в главной цепи. Формулы и названия радикалов-заместителей даны в приложении. После этого остается расставить атомы водорода, учитывая, что валентность атома углерода в органических соединениях равна четырем.

1 этап. Главная цепь здесь – гексан. У второго и третьего атомов расположены заместители – метильные группы. Заместитель третьего атома – радикал изопропил:

После заполнения свободных валентностей атомами водорода формула имеет следующий вид:

2 этап. При составлении схемы реакции этого углеводорода с хлором следует вспомнить, что характерными для алканов являются реакции замещения, причем в случае разветвленной молекулы легче всего замещается атом водорода при третичном углеродном атоме – в этом случае атом № 2.

7

Обучающая задача 2

Получите 2,4-диметилпентан двумя способами а) восстановлением соответствующего алкена; б) из галогенопроизводных по реакции Вюрца).

Решение

Для синтеза вещества на основании его формулы нужно:

1.Записать формулу получаемого соединения.

2.Выбрать и написать формулы исходных соединений.

3.Обдумать пути синтеза, написать схему реакции.

1 этап. По названию составляем формулу получаемого соединения.

Это алкан. По условию первый способ получения – из соответствующего алкена. Выбираем алкен с тем же углеродным скелетом; двойная связь может находиться между любыми двумя атомами углерода, например:

Алкены превращаются в алканы при каталитическом гидрировании:

2 этап. Синтез алканов из галогенопроизводных с меньшим числом атомов углерода, чем в искомом соединении, проводят в присутствии металлического натрия (синтез Вюрца). Для решения задачи следует разделить формулу на две

8

любые части – фрагменты, которые и должны входить в формулы получаемых галогенопроизводных. Формула получаемого соединения:

Галогенопроизводные выбранных фрагментов вводим в реакцию:

Из смеси двух различных галогенопроизводных по реакции Вюрца всегда образуются еще два побочных продукта:

9

Смесь образующихся алканов затем может быть разделена на составляющие соединения с помощью перегонки.

Тема 3. НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ – АЛКЕНЫ,

АЛКАДИЕНЫ, АЛКИНЫ

Обучающая задача 1

Получите непредельный углеводород дегидратацией 2-метил-гексанола-3. На продукт реакции подействуйте бромистым водородом.

Судя по суффиксу «ол» в названии, 2-метил-гексанол-3 – это спирт. Дегидратация спиртов (отщепление молекулы воды) протекает под действием водоотнимающих средств при нагревании. Дегидратация может быть проведена внутримолекулярно (в этом случае образуется алкен) и межмолекулярно (вэтом случае образуется простой эфир), результат зависит от условий проведения реакции.

1 этап. По правилу А. М. Зайцева при внутримолекулярной дегидратации водород отщепляется от наименее гидрированного из соседних с гидроксилом атомов углерода:

2 этап. Для 2-метилгексена-2, как для алкена, типичны реакции присоединения по месту разрыва π-связи. При проведении реакции следует помнить правило Марковникова: водород присоединяется к более гидрированному, а галоген – к менее гидрированному атомам углерода (по месту разрыва π-связи).

10

Обучающая задача 2

Напишите четыре изомера состава C6H10, которые можно отнести к алкадиенам с сопряженными связями. С одним из изомеров проведите следующие реакции: а) с бромной водой; б) полимеризации.

Общая формула CnH2n-2 (к которой можно отнести С6Н10) отвечает гомологическим рядам алкинов и алкадиенов. Известны алкадиены трех типов: с кумулированными, изолированными и сопряженными связями. В диенах с сопряженными связями две двойные связи разделены одной простой связью; в такой системе два ненасыщенных центра функционируют как единое целое. Поэтому типичные для ненасыщенных углеводородов реакции присоединения в этом случае могут протекать по двум направлениям: либо в положение 1,4 (на концах системы сопряженных связей, тогда между 2 и 3 атомами образуется новая двойная связь), либо обычным путем, по месту разрыва одной из двойных связей (1,2-присоединение). Наиболее вероятным является присоединение в положении 1,4, однако, конкретный результат (предпочтительность 1,4- или 1,2- присоединения) зависит от природы реагирующих веществ и условий реакции.

1 этап. Изомерия непредельных углеводородов обусловлена изомерией углеродного скелета и изомерией положения двойных связей. При выводе формул изомеров рекомендуется вначале строить схемы углеродных скелетов, постепенно укорачивая главную цепь и располагая оставшиеся атомы углерода в виде разветвлений (боковых цепей) во всех возможных положениях. Каждый полученный углеродный скелет может существовать в виде нескольких изомеров с различным положением двойных связей.

В прямой цепи из шести атомов углерода можно расположить сопряженные связи двумя способами:

С = С – С = С – С – С и С – С = С – С = С – С

Для третьего и четвертого изомеров получаем новый углеродный скелет:

Полные формулы углеводородов получаются после заполнения схем углеродных скелетов атомами водорода: