Тема 3. Кислородсодержащие органические соединения

При рассмотрении этой темы основное внимание уделить разделам:

1. Строение функциональных групп и поляризацию связей в молекулах спиртов, карбонильных соединений, карбоновых кислот.

2. Типы реакций, которые характерны для этих классов соединений.

3. Способы синтеза спиртов, карбонильных соединений.

Задания для самостоятельного решения

1. Из пропена получить: а) 1-пропанол, б) 2-пропанол, в) 2-пропен-1-ол.

2. Из пропена получить глицерин.

3. Из этана получить этиленгликоль двумя способами.

4. Для 1-бутанола написать реакцию с бромоводородом, натрием, гидроксидом натрия.

5. Сравнить кислотные свойства: а) фенола, п-метилфенола и п-нитрофенола, б) м- и п-нитрофенолов.

6. Сравнить кислотные свойства бутилового, втор.бутилового и трет.бутилового спиртов.

7. Сравнить кислотные свойства этанола и этиленгликоля. Подтвердить вывод уравнениями реакций.

8. Из метана получить м-метилфенол.

9. Какие продукты получаются при внутримолекулярной дегидратации а) 3-метил-3-фенил-2-бутанола, б) циклопропилкарбинола. Изобразить механизм реакции.

10. Написать реакции 3(3-гидрокси-4гидроксиметилфенил)-1,2-пропандиола с: а) бромной водой, б) гидроксидом натрия, в) натрием металлическим, г) гидроксидом меди, д) хлорным железом.

11. Какие эфиры получатся, если смесь метанола и этанола нагреть в присутствии серной кислоты? Изобразить механизм реакции.

12. Какие продукты получаются при межмолекулярной дегидратации 1-циклогексенилкарбинола?

13. С помощью каких реакций можно различить фенол и циклогексанол, фенол и бензиловый спирт?

14. Как можно различить этиленгликоль и этанол, пропанол-1 и глицерин?

15. Назвать продукты, которые образуются: 1) при взаимодействии пинакона с тетраацетатом свинца, 2) при нагревании с серной кислотой.

16. Написать реакцию дегидратации 2-метил-3-фенил-2,3-бутандиола. Изобразить механизм пинаколиновой перегруппировки.

17. С помощью каких реакций можно различить 1-бутанол, 2-бутанол и 2-метил-2-пропанол.

18. Написать реакцию бромирования: 1) 2,6-диметилфенола, 2) 2,4,6-триметилфенола.

19. Написать реакцию нитрования: 1) фенола, 2) 4-метилфенола.

20. Предложите способ синтеза салициловой кислоты, салицилового спирта, ацетилсалициловой кислоты.

21. Написать реакции окисления следующих спиртов: 1) 3-метил-1-бутанола, 2) 3-метил-2-бутанола, 3) 2-метил-2-бутанола. Указать реагенты для окисления.

22. Написать реакцию фенола с уксусным ангидридом в щелочной среде (по аналогии с реакцией получения фенолформальдегидных смол).

23. Исходя из метана получить этантиол (этилмеркаптан).

24. Какие соединения проявляют более кислые свойства спирты или тиолы? Почему? Написать уравнение реакции метантиола с щелочью.

25. Из этантиола получить диэтилсульфид (аналог диэтилового эфира) и диэтилдисульфид.

26. Из пропена получить пропанон и пропаналь.

27. Из карбида кальция получить ацетон.

28. Из циклогексена получить циклопентанон.

29. Из циклогексанона получить циклопентанон.

30. Написать и назвать все изомеры состава С₈Н₈О (карбонильные соединения).

31. Следующие соединения расположить в ряд по увеличению активности в реакциях присоединения по карбонильной группе: уксусный альдегид, хлоруксусный альдегид, пропаналь, 1-хлорпропаналь, 2-хлорпропаналь, трихлоруксусный альдегид, ацетон, гексахлорацетон, 1,1,1-трихлорацетон.

32. Какое из указанных карбонильных соединений более активно в реакциях нуклеофильного присоединения: циклопентанон или диэтилкетон? Почему?

33. Написать реакцию пропаналя с этиловым спиртом (соотношение 1:2). В каких условиях проходит первая стадия реакции, в каких вторая?

34. Написать механизм реакции метилэтилкетона с этиленгликолем. Для каких целей используется эта реакция?

35. Для циклопентанона написать реакцию с 1,2-этандитиолом в кислой среде. Продукт реакции прогидрировать.

36. Из бензальдегида получить толуол (3 способа).

37. Написать реакцию пропанона с метилмагнийбромидом. Какие карбонильные соединения должны выступать в роли субстрата, чтобы получить первичный и вторичный спирт?

38. Написать реакцию любого карбонильного соединения с аммиаком, первичным амином, вторичным амином, гидразином, замещенным гидразином, гидроксиламином (например: ацетофенон и фенилгидразин, ацетон и метиламин). Как называются продукты реакции? Сколько пространственных изомеров существует для продуктов?

39. Оксим любого карбонильного соединения нагреть в присутствии серной кислоты (например: оксим циклогексанона, бутанона, метилизопропилкетона или этилциклопентилкетона). Как называются продукты реакции? Как называется эта реакция?

40. Написать реакцию циклогексанона с диметиламином. Как называется продукт реакции?

41. Какие продукты получаются при окислении метилбутанона?

42. При окислении какого кетона получены следующие вещества: трет.бутиловый спирт, ацетон, 2,2-диметилпропановая кислота, 2-метилпропановая кислота?

43. 2-Метилпропаналь нагреть в щелочной среде. Изобразить механизм реакции. Как называется эта реакция?

44. Написать реакцию альдольно-кротоновой конденсации для следующих соединений: 1) уксусного альдегида, 2) пропаналя, 3) смеси этаналя и пропионового альдегида.

45. Бензальдегид нагреть в присутствии гидроксида бария. Как называется эта реакция?

46. Написать реакцию альдольно-кротоновой конденсации для следующих карбонильных соединений: ацетона и бензальдегида, фурфурола и циклопентанона, бензальдегида и циклогексанона.

47. Из карбида кальция получить бутанон. Для бутанона написать реакцию с циановодородом. Как называется продукт реакции?

48. При окислении какого кетона получены трет.бутиловый спирт и 2,2-диметилпропановая кислота?

49. Фурфурол (или бензальдегид) нагрели в присутствии цианид-аниона. Как называется продукт реакции? Изобразить механизм этой реакции.

50. Исходя из бензола получить о-бензохинон (п-бензохинон).

51. Написать реакцию п-бензохинона с хлороводородом.

52. Написать и назвать все изомеры кислот и сложных эфиров общей формулы С₄Н₈О₂ и С₈Н₈О₂.

53. Объясните, почему в ряду карбоновых кислот нет газообразных веществ? Почему первые представители гомологического ряда карбоновых кислот хорошо растворимы в воде.

54. Расположить в ряд по увеличению кислотных свойств: уксусная кислота, муравьиная кислота, хлоруксусная кислота и трихлоруксусная кислота.

55. Получить 2,2-диметилпропановую кислоту из 2-метилпропена.

56. Получить все производные любой карбоновой кислоты, указать условия проведения реакции.

57. Изобразить механизм реакции этерификации на примере реакции бутанола с пропионовой кислотой.

58. Написать реакцию присоединения бромоводорода к акриловой кислоте. Показать действие электронных эффектов в молекуле.

59. Какая из кислот проявляет более сильные кислотные свойства: м-нитробензойная или п-нитробензойная? Почему? Объяснить, используя резонансные структуры.

60. Как можно различить муравьиную и уксусную кислоты? Напишите уравнения реакций.

61. Получите этилформиат тремя способами.

62. Для этилацетата напишите реакцию сложно-эфирной конденсации. Изобразите механизм этой реакции.

63. Из ацетоуксусного эфира получить бутанон, 2,5-гександион, янтарную кислоту.

64. Из диэтилового эфира адипиновой кислоты получите циклопентанон. Из циклопентанона получите гидроксикислоту.

65. Написать структурную формулу вещества общей формулы С₉Н₈О₂, если известно, что оно существует в виде двух пространственных изомеров, взаимодействует с натрием, а при окислении дает бензойную и щавелевую кислоты.

66. Из бензойной кислоты получите бензол и дифенил.

67. Соединение состава С₃Н₆О₂ не реагирует с металлическим натрием. При нагревании данного вещества с водой в присутствии кислоты получают два продукта, один из которых дает реакции «серебряного зеркала». Предложите структуру этого соединения. Напишите все уравнения реакций, назовите все вещества.

68. Из малоновой кислоты получите масляную, уксусную, янтарную и 3-фенилпропеновую кислоты.

69. Из уксусной кислоты получите метиламин и этиламин.

70. Из янтарной кислоты получить бромсукцинимид и ввести его в реакцию с пропеном.

71. Из ацетилена получить 2-гидроксипропановую кислоту.

72. Из метана, не используя других органических веществ, получить метиловый эфир 2-гидрокси-2-метилпропановой кислоты.

73. Из ацетона получить этиловый эфир 3-гидрокси-3-метилбутановой кислоты.

74. Для 2-гидроксипропановой кислоты написать реакцию с диметилсульфатом и с метанолом в кислой среде при нагревании.

75. Какие продукты получаются при нагревании любых 2-, 3-, 4- и 5-гидроксикарбоновых кислот?

76. Обладает ли оптической активностью 2-хлор-3-бромбутандиовая кислота? Сколько изомеров существует для этого соединения? Изобразить их в виде проекций Фишера.

77. Будет ли обладать оптической активностью продукт окисления по Вагнеру транс-бутендиовой кислоты? Изобразить проекции Ньюмена для исходного и конечного продуктов и проекцию Фишера для конечного продукта.

78. Сколько изомеров существует для 2,3-дигидроксибутандиовой кислоты. Изобразить их, назвать.

79. Будет ли обладать оптической активностью продукт присоединения брома к цис-бутендиалю? Изобразить проекции Ньюмена для исходного и конечного продуктов и проекцию Фишера для конечного продукта.

80. Изобразить проекцию Фишера R-2-гидроксипропановой кислоты.

81. Изобразить линейную, циклическую формы любой альдогексозы (кетогексозы).

82. Почему свежеприготовленный раствор глюкозы не дает реакции «серебряного зеркала»?

83. Какой дисахарид является восстанавливающим (невосстанавливающим)?

84. Крахмал и целлюлоза являются продуктами поликонденсации глюкозы. Почему их физические свойства различаются?

85. Изобразить структурную формулу триацетилцеллюлозы.

86. Написать реакцию рибозы (дезоксирибозы) с фенилгидразином.