Семинар 2

Вопросы для самопроверки

1. Какие из приведенных соединений относятся к органическим?

По какому принципу Вы производили отбор?

2. Перечислите основные постулаты А.М. Бутлерова и проиллюстрируйте на примерах.

3. Какие Вам известны валентные состояния атомов: а) углерода, б) азота, в) кислорода, г) серы, д) фосфора.

4. Приведите примеры неорганических соединений, в которых атомы углерода, кислорода, азота, фосфора и серы находятся в различных валентных состояниях. Определите степени окисления этих атомов.

5. Приведите примеры структурных формул органических соединений с пятью атомами углерода линейного и циклического строения:

а) без гетероатома в цепи (цикле);

б) с атомом кислорода в цепи (в цикле);

в) с двумя атомами азота в цепи (цикле).

6. Перечислите основные классы органических соединений. Определите степени окисления атомов углерода в следующих соединениях:

CH₄; CF₄; CH₃OH; HCOH; CH₃COOH; HCN; CH₃NH₂; CH₃NO₂

7. Дайте определение понятия " функциональная группа". Какие Вам известны моно- и полифункциональные соединения?

8. Составьте структурные формулы изомеров, имеющих общую формулу С₅H₁₂O. Рассмотрите на этом примере виды структурной изомерии.

9. Сколько геометрических изомеров у

СН₃-СН=СН-СН=СН-СН₃?

10.Какие из перечисленных ниже соединений будут иметь стереоизомеры: 2-метилбутановая кислота, 3-метилбутановая кислота?

11. Составьте электронные формулы атомов, входящих в состав органических соединений С, О, N, Cl.

12. Какова гибридизация центральных атомов в следующих соединениях: С₂Н₆, С₂Н₄, NH₃, BF₃, SO₂, SO₃?

13. Сравните основные характеристики s- и p-связей между атомами углерода: длина связи, энергия связи, поляризуемость, способ образования, реакционная способность.

14. Расположите элементы в ряд по увеличению электроотрицательности: N, F, P, O, I, H, Cl, S, Br, B, Na, Ca, Al, Mg.

15. Расставьте заряды на элементах, входящих в состав следующих молекул: HCN, HCOOH, Na₂CO₃, CH₃COONa, C₄H₉Li, HOCl, C₃H₇MgBr, HCl, POCl₃, SOCl₂.

16. Расположите углеводородные радикалы в порядке возрастания индуктивного эффекта:

а) СН₃-, С₃Н₇-, С₅Н₁₁-, С₄Н₉-, С₂Н₅-;

б)

в)

г)

17. Составьте возможные канонические формы и резонансные гибриды для следующих соединений:

18. В каких из предложенных соединений имеются подвижные атомы водорода в углеводородном радикале?

Семинар 2

ПРЕДЕЛЬНЫЕ и непредельные УГЛЕВОДОРОДЫ

Изомерия. Номенклатура, тривиальные и рациональные названия. Современная международная (IUPAC) номенклатура. Несложные углеводородные радикалы и их названия.

Строение. Природа С-С- и С-Н-связей, sp ³-гибридное состояние атома углерода. Анализ реакционной способности. Физические свойства.

Химические свойства. Цепные свободно-радикальные реакции; селективность радикальных реакций. Реакции радикального замещения: галогенирование, нитрование, окисление, сульфоокисление, сульфохлорирование. Реакции элиминирования: крекинг (термический и каталитический).

Синтез: каталитическое гидрирование непредельных углеводородов, восстановление галогенпроизводных углеводородов, спиртов и т.д., синтез Вюрца, электролиз солей карбоновых килот (реакция Кольбе), пиролиз солей карбоновых кислот в присутствии щелочей.

Геометрическая изомерия (цис - транс -изомерия). Номенклатура.

Строение, sp ²-гибридное состояние атома углерода. Природа С=С-связи. Физические свойства.

Химические свойства. Электрофильное присоединение (А _Е). Общее представление о механизме реакции, s- и p-комплексы. Галогенирование. Гидрогалогенирование, современная интерпретация правила Марковникова. Взаимодействие с серной кислотой, гидратация. Озонирование алкенов, расщепление озонидов. Окисление алкенов до диолов по Вагнеру (KMnO₄) и (OsO₄); исчерпывающее окисление алкенов с помощью KMnO₄ или Na₂Cr₂O₇.

Гомолитический разрыв p-связи (А _R): присоединение бромистого водорода по Харашу (механизм); гидрирование в присутствии катализаторов. Другие радикальные реакции алкенов (S_R), реакция Львова (газофазное окисление хлором).

Принципиальная возможость нуклеофильного присоединения к алкенам с активированной двойной связью: присоединение анионов солей, аминирование, алкоксилирование, присоединение хлороформа.

Синтез: дегидрогенизация предельных углеводородов, дегидратация спиртов, дегидрогалогенирование галогенпроизводных углеводородов, дегалогенирование вицинальных дигалогенпроизводных, гидрирование алкинов.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение гомологического ряда. Составьте структурные формулы ближайших гомологов октана, имеющих два третичных атома углерода.

2. Напишите структурные формулы всех изомерных углеводородов, имеющих брутто-формулу С₇Н₁₆. Назовите их по систематической и рациональной номенклатурам.

3. Предложите способы получения предельных углеводородов, при которых число атомов углерода: а) остается тем же; б) уменьшается на единицу; в) возрастает вдвое.

4. Напишите схему фотохимического хлорирования изобутана. Объясните относительную реакционную способность первичной, вторичной и третичной С-Н связей в реакции галоидирования.

5. Для проведения реакции нитрования по Коновалову взяли н -бутан и изобутан. Какой из углеводородов будет легче вступать в реакцию?

6. Приведите механизм термического крекинга октадекана с указанием путей превращения образующихся свободных радикалов.

7. Рассмотрите технологическую схему переработки нефти и укажите основные продукты ее переработки.

8. Составьте формулы всех возможных изомеров углеводорода состава С₆Н₁₂ и назовите их по рациональной и систематической номенклатурам.

9. Приведите все возможные способы синтеза изобутилена.

10. На примере 3-метил-1-бутена рассмотрите электронное строение алкенов, распределение зарядов и возможные реакционные центры. По каким из этих центров пойдут ионные реакции, по каким - радикальные? Почему?

11. В чем различие реакций присоединения к алкенам по ионному (А_E) и радикальному (А_R) механизмам? Покажите механизм этих реакций на примере взаимодействия изобутилена с Н₂SО₄.

12. Составьте схемы присоединения бромоводорода к пропилену и трифторпропилену СF₃-СН=СН₂.

13. Какие продукты образуются при окислении 3-метил-1-бутена при действии: а) КМnО₄ в нейтральной среде; б) КМnО₄ в кислой среде; в) О₂ в газовой фазе; г) О₂ на катализаторе Ag₂O; д) О₃?

14. Составьте схему цепной радикальной полимеризации пропилена. Приведите радикальный механизм этой реакции (постадийно).

15. Составьте схемы полимеризации изобутилена (2) по анионному (1) и катионному (2) радикальному (3) механизмам. Какие катализаторы используют в этих реакциях?

16. Составьте название непредельных углеводородных радикалов с двумя и тремя атомами углерода.