Москва 2014

Министерство образования и науки российской федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский государственный

Университет ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛГИИ»

Для колледжа

Методические указания

К самостоятельной работе по курсу «органическая химия»

Ответственный редактор проф. К.И. Кобраков

Составители: доц. А.Г. Ручкина,

доц. Е.Б.Караваева

Москва 2014

I Алканы (предельные углеводороды)

При выполнении заданий по теме алканы обратите основное внимание на:

1) правила названия органических соединений с помощью международной номенклатуры IUPAC (ЮПАК);

2) написание структурных формул органических соединений по названию, написание формул структурных изомеров;

3) написание схем органических реакций, где ставится не знак равенства между правой и левой частями, а только стрелка, которая даёт право указывать справа только основной продукт реакции;

Общая формула С_nH_2n+2.Гомологическая разность -СН₂.В молекулах алканов атомы углерода соединены в прямые или разветвленные цепи одинарными связями.

Гомологический ряд алканов
брутто-формула	название	брутто-формула	название
	метан		гексан
	этан		гептан
	пропан		октан
	бутан		нонан
	пентан		декан

Номенклатура, изомерия. Каждый гомолог метана имеет название с суффиксом –ан. Корни слов, обозначающие названия первых членов гомологического ряда – мет-, эт-, проп-, бут-. Названия следующих гомологов образованы от корней греческих и латинских названий числительных.

Для алканов характерна изомерия углеродного скелета.

Соединения, имеющие характерное разветвление на конце углерод–углерод-ной цепи, называют, добавляя приставку изо-:

изобутан	изопентан	изогексан

Согласно правилам номенклатуры IUPAC (ИЮПАК), при составлении названия сложного разветвленного углеводорода выбирают наиболее длинную цепь углеродных атомов (главная цепь) и нумеруют ее с того конца, ближе к которому находится большинство боковых ответвлений (заместителей). Основу названия составляет название алкана, соответствующего количеству атомов углерода главной цепи, боковые ответвления называют как радикалы с указанием (цифрой) номера углерода главной цепи, к которому они относятся:

2,2,4-триметил-3-этилгептан

Одинаковые радикалы группируются вместе, их общее количество указывают с помощью соответствующих префиксов: если их два – ди, три –три, четыре – тетра, пять – пента и так далее с использованием греческих числительных.

Структура радикала	Название радикала
	метил
	этил
	пропил
	изопропил
	бутил
	вторичный бутил
	третичный бутил
	изобутил

Для алканов характерна структурная изомерия (пример – все изомеры пентана).

Изомеры – соединения, имеющие один и тот же брутто-состав, но разную структуру (разная последовательность соединения атомов в молекуле).

Задания для самостоятельной работы:

1. Назовите по номенклатуре ИЮПАК приведенные ниже соединения:

2. Напишите структурные формулы следующих углеводородов. Обозначьте римскими цифрами первичные, вторичные, третичные и четвертичные атомы углерода в этих соединениях:

а) 2-метил-3-этилпентан г) 4-изопропил-2-метилгептан

б) 2,5-диметилгексан д) 3,3-диэтилпентан

в) 3,3,4 – триметилгексан е) 2,3 – диметил -3-этилпентан

3. Напишите структурные формулы двух изомеров для каждого из углеводородов, приведенных в задании 1. Назовите их по правилам номенклатуры ИЮПАК.

4. Напишите схемы реакций взаимодействия нижеприведенных алканов с: 1) Сl₂ на свету; 2) HNO₃ (разб), t, p. Мольное соотношение реагентов 1:1.

а) бутан г) изопентан

б) 2-метилпропан д) 2,2,3-триметилбутан

в) 3-этилпентан е) 2-метилгексан
II Алкены (непредельные углеводороды)

При выполнении заданий по теме алкены обратите основное внимание на:

1) возможность существования для некоторых из них геометрических изомеров. Геометрическая изомерия наблюдается только в случае наличия разных (отличных друг от друга) заместителей у каждого атома углерода при двойной связи (в приведённом примере это группы: CH₃ и H)

(Z)-бутен-2 (Е) -бутен-2

(цис- изомер) (транс - изомер)

Z-изомер – пространственный изомер, в котором старшие заместители расположены по одну сторону от плоскости двойной (π) связи; Е-изомер –пространственный изомер, в котором старшие заместители расположены по разные стороны от плоскости двойной (π) связи. Старшинство заместителей определяется по их молекулярной массе.

2) способ получения алкенов путём отщепления несимметричной молекулы происходит в соответствии с эмпирическим правилом Зайцева.

Правило А.М.Зайцева: отщепление ННal (HCl, HBr, HI) осуществляется от соседних атомов углерода таким образом, что водород отнимается от того из них, при котором водородов меньше (от наименее гидрогенизированного атома углерода), в результате реакции между этими атомами углерода замыкается кратная связь.

2-метил-3-хлорпентан 2-метилпентен-2

бутанол-2 бутен-2

3) Присоединение несимметричных молекул к несимметрично расположенной двойной связи происходит в соответствии с правилом Марковникова..

Правило В.В. Марковникова: присоединение полярных молекул типа НХ (Х= Hal, OH) к несимметричным алкенам происходит к атомам углерода при двойной связи с разрывом кратной связи, причем водород, преимущественно, присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода.

пропен 2-бромпропан

2-метилпропен 2-метилпропанол-2

4) Для алкенов характерна реакция полимеризации, протекающая с разрывом двойной связи и с сохранением элементного состава исходного мономера

Полимеризация

бутен-2 полибутен-2 (полибутилен)

нитрил акриловой кислоты полиакрилонитрил

(акрилонитрил)

2,4-диметилпентен-2 поли -2,4-диметилпентен-2

Задания для самостоятельной работы:

1. Назовите по номенклатуре ИЮПАК приведенные ниже соединения:

2. Изобразите геометрические изомеры для нижеприведенных соединений. Приведите пример алкена, для которого невозможна геометрическая изомерия.

а) 2,5-диметилгексен-3 г) гексен-2

б) пентен-2 д) бутен-2

в) 3-метилпентен-2 е) гексен-6

3. Напишите схемы реакций получения алкенов из соответствующих спиртов или галогенпроизводных. Назовите полученные алкены.

а) 2-метилбутанол-1; 2-хлорпентан;

б) 2-метилбутанол-2; 3-хлор-2,3-диметилпентан;

в) бутанол-2; 2-хлор-2-метилбутан;

г) гексанол-2; 2-бром-2-метилпентан

д) 3-метилпентанол-2; 3-хлор-2-метилпентан;

е) 3-метилбутанол-2; 2-бром-3-метилгексан.

4. Напишите схемы взаимодействия нижеприведенных алкенов со следующими реагентами: 1) HOH, [H ]; 2) HBr.

Укажите среди них те реакции, которые идут по правилу Марковникова.

а) 2-метилбутен-2 г) 2-метилбутен-1

б) 2-метилпентен-1 д) бутен-1

в) 3-метилбутен-1 е) 2-метилпентен-2

5. Изобразите элементарное звено полимера, образующегося при полимеризации нижеприведенных алкенов:

а) гексен-2 г) 3-метилпентен-2

б) 2-метилпентен-2 д) 2,4-диметилпентен-2

в) гексен-1 е) 2-метилпропен

III Алкадиены и алкины

При выполнении заданий по теме алкадиены и алкины обратите основное внимание на:

1) полимеризация сопряжённых диеновых углеводородов протекает особенным образом: с разрывом обеих двойных связей, встраиванием молекулы мономера в полимерную цепь по концам системы сопряжения и образованием двойной связи между вторым и третьим углеродом системы сопряжения. Схема реакции полимеризации имеет особенности: перед молекулой мономера и после элементарного звена полимера, взятого в квадратные скобки, ставят букву n, показывающую степень полимеризации:

пентадиен-1,3 полипентадиен

2,3-диметилгексадиен-2,4 поли-2,3-диметилгексадиен-2,4 2) Для алкинов, в отличие от других классов углеводородов, возможны реакции замещения водорода при тройной связи, характеризующие их слабые кислотные свойства. Взаимодействием их с амидами щёлочных металлов (NaNH₂) или щелочными металлами, оксидом серебра, солями закисной меди в среде жидкого аммиака получают ацетилениды соответствующих металлов.

ацетиленид серебра

метилацетиленид натрия

Через ацетилениды могут быть получены производные ацетиленовых углеводородов с более длинной и разветвлённой цепью атомов углерода.

пропин метилацетиленид натрия бутин-2

Задания для самостоятельной работы:

1. Назовите по правилам номенклатуры ИЮПАК приведенные ниже соединения:

2. Напишите схемы реакций присоединения: 1) Н₂, 2) Br₂, 3) HBr к следующим алкадиенам. Мольное соотношение реагентов 1:1.

а) 2-метилбутадиен-1,3 г) 2,4-диметилпентадиен-1,3

б) 2,3-диметилпентадиен-1,3 д) гексадиен-2,4

в) пентадиен-1,3 е) 3-метилпентадиен-1,3

3. Напишите схемы полимеризации (по варианту 1,4) для приведённых ниже алкадиенов:

а) 2-хлорпентадиен-1,3; г) пентадиен-1,3;

б) 2,4диметилпентадиен-1,3; д) 2,3-диметилпентадиен-1,3;

в) 2-метилгексадиен-2,4; е) 2-метилбутадиен-1,3.

4. Какие соединения образуются в результате присоединения двух молей НСl к нижеприведенным алкинам?

а) гексин-3 г) бутин-2

б) 3-метилпентин-1 д) пропин

в) пентин-2 е) пентин-1

5. Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов следующих реакций. Дайте названия этим соединениям:

IV. Ароматические соединения ряда бензола.

Номенклатура. Химические свойства

При выполнении заданий по теме ароматические соединения ряда бензола обратите основное внимание на:

1) основные принципы ароматичности (совокупность свойств, которыми должны обладать ароматические соединения):

1.1. замкнутая система сопряженных двойных связей, при этом молекула должна быть плоской;

1.2. высокая химическая устойчивость соединения, в том числе и к окислению;

1.3. склонность к реакциям замещения, а не присоединения, несмотря на формальную ненасыщенность;

2) изомерия производных бензола. Так двузамещённый бензол имеет три структурных изомера в зависимости от взаимного расположения этих заместителей:

3) Правила ориентации при электрофильном замещении в ряду бензола.

3.1. Ориентанты1 рода: -OH, -NH₂,, -Alk (метил, этил, пропил и т.д.), -Hal(Сl, Br, I) направляют новый вступающий заместитель в орто- и пара- положение относительно себя.