Органическая химия, уровень 1

 

 

1.  В условиях реакции Гофмана (NaBrO) диамид фталевой кислоты образует неожиданный продукт с брутто-формулой C₈H₆N₂О₂. Объясните механизм его образования. Какой(-ие) продукт(-ты) в аналогичных условиях дадут диамиды 3,4-пиридиндикарбоновой и малеиновой кислот?

2.  Фенидон используется как проявляющее вещество в фотографии. Его получают так:

Определите структуру фенидона и напишите уравнение его реакции с бромидом серебра, объясняющее его проявляющее действие.

3.  Необычный вид изомерии был обнаружен при исследовании продуктов следующей реакции:

Продукт, содержащий две метильные группы, является смесью трёх изомеров, образовавшихся в разных количествах. Какие это изомеры? В каких химических реакциях должно проявляться различие химических свойств этих изомеров? Приведите пример.

4. Вещество А – многотоннажный промышленный продукт, в котором ω(С) = 54,24%. Оно присоединяет 1 моль хлороводорода в присуrствии CuCl с образованйем Б. Гидролиз Б идёт неоднозначно и приводит или к спирту В (ω(С)=45,07%), или к кетону Г (ω(C) =68,57%). Определите вещества и напишите уравнения реакций.

5. При нагревании гексаметилендиамина с хлоридом гуанидиния выделяется аммиак. Оставшееся вещество – стеклообразная масса – хорошо растворимо в воде, однако растворы концентрацией выше 10% ведуг себя странно: при выдерживании при комнатной температуре они застывают как студень, а при нагревании опять превращаются в маловязкую жидкость. Объясните наблюдаемые явления.

6. Соединение Х обладает свойствами двухосновной кислоты. Оно не встречается в природе, однако его моно- и диметиловый эфиры выделены из дёгтя. Х содержит 65,45% углерода, причём в зависимости от условий оно может быть окислено в красное соединение Y с 66,67% углерода или в тёмно-фиолетовое Z с долей углерода 67,29%. Соединение Х реагирует с фталевым ангидридом в присутствии AICl₃ с образованием вещества, использующегося для получения красителей. Найдите неизвестные вещества.

7. Вещество Х (найдено в бактериях оспы и проказы, ω(C) = 82,94%) – сложный эфир кислоты А и спирта Б, причём и А, и Б имеют неразветвлённый углеродный скелет. В жёстких условиях Х можно омылить, причём масса полученного спирта Б составляет 32,18% от массы взятого вещества Х. Спирт Б вступает в йодоформную реакцию, причём масса йодоформа составляет 132,2% от массы взятого на реакцию спирта Б. Кислота А совершенно нерастворима в воде, но растворима в бензоле и в этом растворе может быть окислена раствором перманганата калия в другую кислоту A 1, масса которой больше массы взятой на окисление кислоты А примерно на 5%. Найдите формулу вещества Х. Какие свойства придаёт это вещество бактериям? В какой части клетки оно находится?

8. Одно и то же неорганическое соединение Х при реакции с альдегидом RCOH даёт нитрил RCN, при реакции с симметричным кетоном RCOR – амид RCONHR, при реакции с карбоновой кислотой RCOOH – амин RNH₂. Опишите механизм этих реакций.

9. Углеводород Х – многотоннажный промышленный продукт, который принципиально по-разному реагирует с различными галогенами. Со фтором Х реагирует деструктивно, с хлором на свету даёт органический продукт с ω(C) = 60,76%, с бромом при температуре 300-350°С – продукт с ω(C) = 13,04%, а с йодом, в специальных условиях, – продукт с ω(C) = 92,31%. Под действием хлорида алюминия при нагревании Х превращается в скелетный изомер X 1, который не проявляет такого разнообразия в реакциях с галогенами. Определите вещества.

10. А и Б  –  цис-транс-изомеры. Оба вещества при разложении дают одни и те же продукты, хотя разлагаются при существенно различных температурах. Окисление кислым раствором перманганата калия приводит к выделению 772 мл (н. у.) СО₂ в расчёте на 1 г исходного вещества А или Б. Окисление раствором перманганата калия в присутствии NaOH приводит к различным изомерным продуктам, причём в одном случае образуется осадок органического вещества. Найдите вещества.

11.  Осуществите превращения при условии, что на каждой стадии нельзя использовать реагенты, содержащие более одного атома углерода на молекулу. Выходы на каждой стадии более 80%:

НООС(СН₂)₂СООН  =>   А => В => С => D => НООС(СН₂)₄СООН.

12.  Карбоновую кислоту К можно использовать для синтеза бензиламина по следующей схеме: ·

Известно, что по этой схеме из 10 г кислоты можно получить 8,43 г бензиламина. Найдите кислоту (два ответа). Предложите способы синтеза обеих кислот из одного и того же углеводорода не более чем в три стадии.

13.  Из салицилового альдегида в одну стадию получите С₉Н₆O₂.

14. Важный медицинский препарат синтезируют из пирокатехина следующим образом: 1) реакция с хлорангидридом 2-хлорэтановой кислоты; 2) реакция полученного вещества с метиламином; 3) мягкое гидрирование; 4) реакция с винной кислотой; 5) разделение смеси; 6) подщелачивание. Какой это продукт?

15. Вещество А – белый порошок, нерастворимый в воде на холоде, но растворимый при температуре кипения. Раствор не реагирует с бромной водой, аммиачным раствором оксида серебра, реагирует с водным перманганатом (с выделением диоксида марганца) и с перийодатом. Порошок чернеет при нагревании, горит в кислороде, образуя только углекислый газ и воду в мольном соотношении 6:5. Раствор после кипячения с каталитическими количествами соляной кислоты даёт реакцию серебряного зеркала, только серебро выделяется не на поверхности, а в объёме. Порошок нетоксичен, дешёв и имеется в свободной продаже. Найдите А.

16. Синтез насыщенного углеводорода Х с массовой долей углерода 89,36% осуществляют из ацетилацетона по следующей схеме: 1) обработка 1,2-дибромэтаном в присуrствии поташа в спирте; 2) восстановление алюмогидридом; 3) реакция с PBr₃ в пиридине; 4) обработка трет-бутилатом калия в трет-бутаноле; 5) нагрев при 160°С в присутствии активированного угля. Напишите весь синтез.

17. Углеводород образует только одно монохлорпроизводное, но 50 разных дихлорпроизводных. Предложите структуру углеводорода.

18. Органическое вещество Х – популярный химический реагент. 1,000 г этого вещества на холоде гидролизуется водой, причём образуется сильнокислый раствор, на нейтрализацию которого необходимо 10,5 мл 1,000 М раствора NaOH. Длительное кипячение водного раствора, образующегося при гидролизе 1,000 г вещества Х, приводит к образованию 0,483 г жидкого органического соединения, не смешивающегося с водой; при этом в водном слое не остаётся органических веществ, а обработка этого слоя избытком раствора ВаСl₂ даёт 1,223 г осадка, нерастворимого в кислотах. Определите Х.

19. Смесь альдегида и кетона массой 1,08 г при обработке аммиачным раствором оксида серебра выделяет 8,64 г серебра. Такой же образец смеси при реакции с избытком динитрофенилгидразина образует 5,4 г смеси динитрофенилгидразонов. Определите качественный и количественный состав смеси.

20. Простой эфир Х в присутствии каталитических количеств концентрированной серной кислоты легко реагирует с уксусным ангидридом. Образующийся при этом продукт Y находит практическое применение. Эфир Х очень легко реагирует и с хлорангидридом уксусной кислоты, но в реакции в этом случае кроме Y образуется значительно больше побочных продуктов. Массовые доли углерода в Х и Y равны соответственно 77,78% и 72,00%. Определите Х и Y. Объясните, какие побочные продукты могут образоваться и почему в реакции с хлорангидридом их образуется больше? Какова область практиче­ского использования Y?

21. Приведите уравнения реакций, соответствующих следующей цепочке превращений. Укажите условия проведения реакций:  C₂H₄  è С₄Н₈  è С₄Н₈  è C₄H₇CI  è С₄Н₈O (смесь двух изомеров)  è С₄Н₆O (смесь альдегида и кетона).

22.  Орто-, мета- и пара-изомеры одного и того же дизамещённого производного бензола можно получить следующим образом. Пара-изомер: на монозамещённое производное действуют кислотой Х при нагревании. Орто-изомер: на то же монозамещённое производное действуют хлорангидридом кислоты Х, полученный промежуточный продукт изомеризуется в целевой при нагревании. Мета-изомер получают, обрабатывая бензол при нагревании смесью кислоты Х и её соли С, причём формально кислота в уравнение реакции не входит, хотя в её отсутствие реакция не идёт. Все полученные вещества амфотерны, с преобладанием кислотных свойств. Известно, что на титрование раствора, содержащего 0,26 г соли С, идёт 19,8 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия по метилоранжу, в два раза больше по фенолфталеину и 7,95 мл 0,05 М раствора перманганата в присутствии серной кислоты. Найдите вещества и напишите уравнения реакций.

23. Вещество А, получающееся при полном хлорировании некоторого широко применяемого органического вещества В, содержит 80,38% хлора по массе. Вещество А взаимодействует с водным раствором NaOH с образованием двух органических веществ – С (массовая доля хлора 89,12 %) и D. Последнее при прокаливании с NaOH даёт С и неорганическую соль Е, реагирующую с HCI с выделением газа. Определите А, В, С, D, Е.

24. Углеводород С₉Н₈ при реакции с калием образует С₉Н₇К и Н₂. Он же при реакции с избытком бромной воды даёт C₉H₈Br₂, а при реакции с подкисленным раствором КМnО₄ – углекислый газ и С₈Н₆О₄. Предложите структуру углеводорода и напишите реакции.

25. Дибромциклогексан при взаимодействии с цинковой пылью при нагревании даёт смесь изомерных углеводородов. Эта смесь при озонировании с последующим восстановлением дала следующие продукты: гександиаль-1,6, циклопентанон, формальдегид и гексаналь-5-он. Какой изомер дибромциклогексана был взят для опыта? Опишите механизм реакции.

26. Смесь двух газообразных непредельных нециклических углеводородов при гидрировании образует только один углеводород. При пропускании 1,000 л (н. у.) этой смеси через раствор HgSО₄ в 50%-ной H₂SО₄ смесь полностью поглощается и образуется 3,241 г смеси одного спирта и двух карбонильных соединений. Определите качественный и количественный состав смеси, напишите уравнения реакций.

27. Для получения практически чистого вещества состава С₆Н₁₀О используется следующая методика: в одногорлую круглодонную колбу помещается ацетон, в колбу вставляется насадка с ВаО, а в насадку сверху – обратный холодилЬник. Ацетон доводят до кипения и постепенно, в течение 5-7 часов работы установки, образуется с высоким выходом вещество С₆Н₁₀О.

· предложите структурную формулу С₆Н₁₀О;

· в какое вещество превращается ВаО во время процесса?;

· зачем в данной установке нужна обводная трубка?;

· в каком месте установки происходит собственно химическая реакция: в колбе, в обратном холодильнике, в патроне с ВаО или в обводной трубке?;

· объясните, почему выход С₆Н₁₀О значительно уменьшается, если оксид бария добавить непосредственно в колбу с ацетоном, а кипячение проводить без насадки.

28. Действие спиртовой щёлочи на галогеналкан приводит к образованию алкена, плотность паров которого в 2,93 раза меньше плотности паров исходного галогеналкана. Определите галогеналкан.

29. Напишите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме:

А è   Б  è  Анилин  è   В  è   А.

Одна стрелка обозначает одну реакцию. Разные буквы – разные вещества, одинаковые буквы – одинаковые вещества.