Materialy do seminarium inz mat 09 10 czesc III

background image

1

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie









Materiały pomocnicze do zajęć seminaryjnych z przedmiotu

„CHEMIA ORGANICZNA”

kierunek: Inżynieria materiałowa

część III










Opracowanie:

dr inż. Edyta Stochmal

dr hab. inż. Magdalena Hasik





Kraków 2009

background image

2

REAKCJE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Zagadnienia

1. Cząstki reaktywne; rodniki, czynniki elektrofilowe, czynniki nukleofilowe

2. Rodnikowe reakcje halogenowania alkanów

3. Reakcje przyłączania elektrofilowego; addycja HX oraz halogenów do alkenów,

reguła Markownikowa, trwałość karbokationów. Reakcje addycji elektrofilowej do
alkinów.

4. Reakcje podstawienia elektrofilowego; substytucja elektrofilowa w związkach

aromatycznych - S

E

Ar, struktury rezonansowe produktów pośrednich

5. Efekty kierujące w reakcjach elektrofilowego podstawienia aromatycznego; wpływ

skierowujący oraz aktywujący i dezaktywujący podstawników przy pierścieniu
benzenowym

6. Izomeria optyczna (enancjomeria); chiralność cząsteczek, enancjomery, mieszanina

racemiczna, czynność optyczna

7. Reakcje podstawienia nukleofilowego; substytucja nukleofilowa dwuetapowa

jednocząsteczkowa - S

N

1, substytucja nukleofilowa jednoetapowa dwucząsteczkowa -

S

N

2

8. Reakcje eliminacji; mechanizm jednocząsteczkowy, dwuetapowy – E1, mechanizm

dwucząsteczkowy, jednoetapowy – E2, reguła Zajcewa

background image

3

REAKCJE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Zadania

1. Typy reakcji i reagenty

1. Określ poniższe reakcje jako reakcje addycji, eliminacji, substytucji, przegrupowania:

a) CH

3

OH + HBr

CH

3

Br + H

2

O

b) H

2

C=CH

2

+ H

2

CH

3

CH

3

c) CH

3

CH

3

+ I

2

CH

3

CH

2

I + HI

d) CH

3

Br + KOH

CH

3

OH + KBr

e) CH

3

CH

2

OH

H

2

C=CH

2

+ H

2

O

f) H

2

C=CH

2

+ HCl

CH

3

CH

2

Cl

2. Zaszereguj poniższe reakcje do podstawowych grup: addycji, substytucji, eliminacji,

przegrupowania:

a)

C

H

3

CH

2

Br

NaCN

C

H

3

CH

2

CN

NaBr

+

+

b)

OH

P

2

O

5

H

2

O

+

c)

O

O

+

temp.

d)

CH

3

C

CH

2

H

3

C

H

CH

3

C

H

3

C

CH

3

+

+

background image

4

e)

N

2

O

4

NO

2

HNO

2

+

h

ν

+

3. Określ, czy poniższe indywidua molekularne to nukleofil, czy elektrofil?

a) OH

,

b) Cl

,

c) Mg

2+

,

d) H

+

,

e) NH

3

,

f) CH

3

NH

2

,

g) NO

2

+

,

h) CH

3

CO

+

,

i) H

2

S.

2. Reakcje alkanów

4. Zaproponuj

wzory

strukturalne

wszystkich

oczekiwanych produktów procesu

monochlorowania w temperaturze pokojowej następujących alkanów:

a) n-pentanu,

b) 2-metylopentanu,

c) n-heksanu,

d) 2,2-dimetylopropanu,

e) 2,2-dimetylobutanu,

f) 2,2-dimetylopentanu,

g) 2,2,3-trimetylopentanu,

h) 2,2,4-trimetylopentanu.

5. Podaj wszystkie etapy reakcji:

a) chlorowania etanu,

b) bromowania 2-metylopropanu.

3. Reakcje alkenów

6. Podaj struktury pośrednich karbokationów oraz produkty końcowe, jakie mogą powstać

w następujących reakcjach:

a)

C

H

3

CH

2

C

CH

CH

CH

3

CH

3

CH

3

+

HBr

background image

5

b)

CH

3

CH

2

C=CHC(CH

3

)

3

CH

3

+

HI

c)

Br

H

+

CH

2

CH

3

+

HBr

d)

7. Jakie są spodziewane produkty następujących reakcji:

a)

Br

2

+

b)

Cl

H

+

c)

CH

2

Cl

2

+

d)

C

H

3

CH

CH

3

C

H

2

CH

3

Br

H

+

e)

CH

2

Br

H

+

ROOR

background image

6

f)

CH

2

=CHCH

2

CH

2

CH

2

CH=CH

2

+

2HCl

g)

CH

3

CH=CHCHCH

3

CH

3

+

HBr

W przypadkach: d), e), g) podaj mechanizm reakcji.

8. Z jakich alkenów w reakcji addycji można otrzymać następujące halogenki alkilowe?

a) bromocyklopentan,

b) 3-bromoheksan,

c) 1-chloro-1-etylo-cykloheksan,

d)

Cl

9. Addycja HCl do poniższych alkenów prowadzi do utworzenia mieszaniny produktów.

Podaj jakie to produkty i wyjaśnij ich powstawanie rozpisując szczegółowo mechanizm
obu reakcji.

4. Reakcje alkinów

10. Podaj wzory produktów reakcji:

a) but-1-ynu z HBr (1 mol); but-1-ynu z HBr (2 mole)

b) but-2-ynu z HBr (1 mol); but-2-ynu z HBr (2 mole)

c) but-2-ynu z Br

2

(1 mol); but-2-ynu z Br

2

(2 mole)

d) pent-2-ynu z HBr (1 mol); pent-2-ynu z HBr (2 mole)

CH

3

CCH=CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CHCH=CH

2

CH

3

a)

b)

background image

7

5. Reakcje związków aromatycznych

11. Narysuj wszystkie struktury rezonansowe produktów pośrednich poniższych reakcji.

Podaj produkty końcowe i nazwij je.

a)

Cl

2

FeCl

3

+

b)

HNO

3

/H

2

SO

4

c)

H

2

SO

4

/SO

3

d)

Cl

AlCl

3

+

e)

C

H

3

C

Cl

O

AlCl

3

+

12. Niżej wymienione podstawniki podziel na:

a) aktywujące i dezaktywujące pierścień aromatyczny w reakcjach substytucji
elektrofilowej,

b) kierujące w pozycje

orto/para i kierujące w meta

-NO

2

, -CH

3

, -CHO, -COOH, -OCH

3

, -COOCH

3

, -OCOCH

3

, -Cl, -CCl

3

, -OH,

-NHCOCH

3

, -Br, -C

N, -SO

3

H, -F, -N(CH

3

)

3

+

, -NH

2

, -CH

2

CH

3

, COCH

3

, -N(CH

3

)

2

.

13. Zaproponuj produkty mononitrowania związków otrzymanych w zad. 10 oraz podaj ich

nazwy.

background image

8

14. Zaproponuj główne produkty monoalkilowania niżej podanych związków w reakcji

z chlorometanem w obeności AlCl

3

:

a) bromobenzen,

b) 2,4-dichlorofenol (1-hydroksy-2,4-dichlorobenzen),

c) m-bromofenol (1-bromo-3-hydroksybenzen),

d) 2,5-dibromotoluen.

15. Nazwij oraz narysuj wzory głównych produktów reakcji:

- elektrofilowego chlorowania: a) m-nitrofenolu, b) kwasu p-nitrobenzoesowego,

- sulfonowania: a) m-bromofenolu, b) 2,4-dibromofenolu.

16. Zaznacz najbardziej prawdopodobną pozycję w pierścieniu aromatycznym, którą zajmie

następny podstawnik, jeśli poniższe związki poddamy substytucji elektrofilowej:

COOH

COOH

CF

3

COOH

O

NO

2

CH

3

a)

b)

d)

e)

f)

f)

g)

c)

Br

NO

2

NH

2

Br

COCH

3

CH

3

CH

3

CH

3

OCH

3

OCH

3

h)

background image

9

17. Który z trzech izomerycznych trimetylobenzenów powinien najłatwiej ulegać reakcji

substytucji

elektrofilowej?

Uzasadnij

odpowiedź.

Podaj

produkt

(produkty)

mononitrowania tego trimetylobenzenu.

18. Zaproponuj schematy syntez poniższych związków z benzenu i odpowiednich reagentów

organicznych lub nieorganicznych:

a) p-bromonitrobenzenu,

b) m-bromonitrobenzenu,

c) p-etyloacetofenonu,

d) kwasu m-chlorobenzenosulfonowego.

6.Izomeria optyczna i reakcje substytucji nukleofilowej

19. We wzorach poniższych związków oznacz gwiazdką * centra chiralności (asymetryczne

atomy węgla):

a) CH

3

CH(NH

2

)CH

2

CH

3

,

b) (CH

3

)

2

CHCH(OH)CH(CH

3

)

2

,

c) CH

3

CH(OH)CH

2

COOH,

e) HO

2

CCH(OH)CH

2

COOH,

f) CH

3

CH

2

CH(OCH

3

)OH,

g) ClCH

2

CH

2

OH,

h) CH

3

CH(Cl)CH

2

Cl,

i) CH

3

CH

2

CH(OH)CH

2

CH

3

.

20. Które z alkoholi C

4

H

9

OH i C

5

H

11

OH wykazują izomerię optyczną? Narysuj wzory

przestrzenne enancjomerów.

21. Na przykładzie reakcji 1-chloro-3-metylobutanu z wodorosiarczkiem sodowym (NaSH)

wyjaśnij na czym polega mechanizm reakcji S

N

2. Czy chloropochodna (substrat) i tiol

(produkt) są związkami optycznie czynnymi?

22. Co to jest reakcja S

N

1? Wyjaśnij mechanizm reakcji. Dlaczego produkt reakcji

chlorowcopochodnej czynnej optycznie jest optycznie nieczynny?

background image

10

23. Jaki wpływ na szybkość przebiegającej reakcji S

N

2 pomiędzy 1-jodo-2-metylobutanem

a anionem cyjankowym CN

miałoby zmniejszenie o połowę stężenia anionów

cyjankowych i dwukrotne zwiększenie stężenia 1-jodo-2-metylobutanu? Jak wpłynęłoby
natomiast trzykrotne zwiększenie stężenia obu reagentów?

24. Jaki wpływ na szybkość przebiegającej reakcji chemicznej pomiędzy etanolem a 2-jodo-2-

metylobutanem będzie miało trzykrotne zwiększenie stężenia halogenku?

25. W reakcji 1-chlorobutanu z rozcieńczonym roztworem NaOH otrzymano butan-1-ol.

Z badań kinetycznych reakcji wynika, że dodatek zasady powoduje przyspieszenie reakcji
podstawiania. Jaki jest mechanizm tej reakcji?

26. W każdej z podanych par wskaż związek, który szybciej ulega reakcji z NaI w acetonie

(reakcja S

N

2):

a) 1-chloro-2-metylopropan czy 1-chloro-2,2-dimetylopropan,

b) 1-chloro-3-metylobutan czy 1-chloropropan,

c) 1-bromopentan czy 3-bromopentan,

d) 2-bromo-3-metyloheksan czy 2-bromo-5-metyloheksan,

e) 1-jodopropan czy jodek metylu,

f) 1-bromopropan czy 1-bromo-2-metylopropan.

27. Jakiego produktu (produktów) można oczekiwać w reakcji 3-chloro-3-metylooktanu

z kwasem octowym? Przedstaw mechanizm reakcji oraz stereochemię zarówno substratu
jak i produktu.

28. W reakcji optycznie czynnego 3-bromo-3-metyloheksanu z amoniakiem otrzymano

odpowiednią aminę. Otrzymany produkt był optycznie nieczynny. Uzasadnij dlaczego.

29. Przedstaw mechanizm reakcji substytucji nukleofilowej:

a) 1-chloropropanu z wodorotlenkiem sodowym,

b) 1-bromobutanu z wodorotlenkiem sodowym,

c) 2-bromo-2-metylopropanu z wodorosiarczkiem sodowym (NaSH),

d) 2-bromobutanu z wodorotlenkiem sodowym,

e) 1-chloro-3-fenylobutanu z wodorotlenkiem sodowym,

f) 2-chloro-2-fenylobutanu z wodą.

W przypadku chiralnych substratów podaj budowę steryczną produktów reakcji.

background image

11

7. Reakcje eliminacji

30. Jakich produktów można oczekiwać po reakcjach eliminacji następujących halogenków

alkilowych? Jakie produkty będą produktami głównymi?

a)

CH

3

CH

2

CCH

3

Br

CH

3

b)

CH

3

CH

2

CHCHCH

3

Br CH

3

c)

CH

3

CHCH

2

CHCH

3

CH

3

CH

3

CH

3

Cl

C

d)

CH

3

Cl

e)

CHCH

3

Br

background image

12

31. W poniższych schematach reakcji wskaż produkty eliminacji oraz określ

mechanizm reakcji (E1 lub E2) prowadzący do utworzenia tych związków.

a)

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

Cl

C

2

H

5

ONa

+

C

2

H

5

OH

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

OC

2

H

5

+ CH

3

CH

2

CH=CH

2

b)

CH

3

CBr

CH

3

CH

3

CH

3

OH

CH

3

COC

2

H

5

CH

3

CH

3

+

(CH

3

)

2

C=CH

2

c)

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

Br

C

H O

CH

3

CCH

2

CH

3

CH

3

OH

+

CH

3

CH

3

C=CHCH

3

+

CH

3

CH

2

=CCH

2

CH

3

2

d)

CH

3

CHCH

2

CH

2

CH

3

Cl

C

2

H

5

ONa

+

C

2

H

5

OH

CH

3

CH=CHCH

2

CH

3

+ CH

2

=CHCH

2

CH

2

CH

3

e)

C

Br

CH

3

CH

3

CH

3

CO

2

H

C

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

2

+

+

OCCH

3

O

background image

13

32. Podaj główne produkty eliminacji oraz określ mechanizm reakcji (E1 lub E2).

a)

CH

3

CH

2

CH

2

Br + (CH

3

)

3

COK

(CH

3

)

3

COH

b)

CH

3

CHBr + C

2

H

5

ONa

CH

3

C

2

H

5

OH

c)

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

OH

C

ogrzew.

H

2

SO

4

THF

,

d)

CH

3

CBr + CH

3

ONa

CH

3

CH

3

CH

3

OH

e)

H

3

C

OH

ogrzew.

H

2

SO

4

THF

,

33. Na przykładzie 2-bromobutanu, który poddano działaniu silnej zasady (OH

)

przedstaw mechanizm reakcji eliminacji E2. Podaj wzór i nazwę produktu
głównego.


background image

14

8. Podsumowanie

34. Podaj wzory związków od A do F na podstawie następujących schematów:

OH

H

3

PO

4

H

Cl

C

C

H

3

C

H

3

C

H

3

C

CH

3

CH

3

CH

3

H

H

I

OH

C

Cl

H

Cl

H

Br

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

3

C

OH

H

O

H

Br

Cl

2

OH

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

OH

CBr

CH

2

H

Br

CH

3

H

Br

A

B

a)

A

B

b)

A

B

ś

wiatło

c)

A

d)

2

B

A

B

ś

wiatło

e)

A

B

f)

background image

15

CH

3

Cl

2

, światło

Cl

2

, Fe

C

D

alkilowanie

A

B

+

g)

C

CH

3

Cl

H

3

C

CHO

H

O

O

3

Zn, H

3

O+

O

H

3

C

CH

3

chlorowanie

sulfonowanie

sulfonowanie

chlorowanie

Cl

SO

3

H

CH

3

CH

3

AlCl

3

HNO

3

H

2

SO

4

CH

3

Cl

AlCl

3

CH

3

Cl

AlCl

3

NO

2

E

F

C

A

h)

2

B

1.

2.

+

A

i)

B

+

D

E

A

j)

B

C

D

+

+


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Materialy do seminarium inz mat 09 10 czesc III
Materialy do seminarium inz mat 09 10 czesc III
Materialy do seminarium inz mat 09 10 czesc II
Materialy do seminarium inz mat Nieznany
LP V sem, do uczenia, materialy do nauczania, rok2010-2011, 09.10.2010, upowszechnianie informacji
Materialy do seminarium IM 2009 10 czesc I
Materialy do seminarium IM 2009 10 czesc I
4 konta ksiegowe cwiczenia, Semestr V, Finanse i Rachunkowosc, Wyklady i materialy do seminarium
Materialy do seminarium tech chem 13 14 id 284873
arkusz kalkulacny technilogia V sem zadanie2, do uczenia, materialy do nauczania, rok2010-2011, 23..
Sprawozdanie z ćwiczenia nr2, Polibuda, studia, Inżynieria Materiłowa, spr, sprawozdania inz mat, s
tworzenie bazy danych, do uczenia, materialy do nauczania, rok2010-2011, 24.10.2010, baza danych
MATERIAŁ DO PRACY NAMBER 3 Z DN( 11 10
niemiecki materiały do egzaminu, abc1 uebungen 09
4 konta ksiegowe cwiczenia, Semestr V, Finanse i Rachunkowosc, Wyklady i materialy do seminarium
akumulator do volkswagen polo 86c 09 10 11 13
Materialy do seminarium TCh 2011 12

więcej podobnych podstron