Алканы. Циклоалканы

1. Напишите структурные формулы изомеров С₆Н₁₄ а) нормального строения; б) с двумя третичными атомами углерода; в) с четвертичным атомом углерода; г) два изомера с одним третич­ным атомом углерода. Назовите каждый изомер по международной систематической номенклатуре.

2. Какие хлорпроизводные могут быть получены замеще­нием одного атома водорода на хлор: а) в пропане; б) в бутане; в) в изобутане; г) в 2-метилбутане? Напишите схемы реакций хлориро­вания. Укажите условия проведения реакций. Назовите образую­щиеся монохлорпроизводные.

3. Напишите схемы реакций, протекающих при действии азотной кислоты (реакция нитрования, или реакция М.И.Коновалова) на предельные углеводороды: а) бутан; б) изобутан; в) пентан; г) 2- метилбутан. Укажите условия и преимущественное течение реак­ций. Назовите образующиеся нитросоединения.

4. Напишите схемы реакций окисления углеводорода С₂₁Н₄₄ нормального строения: а) избытком кислорода (реакция горе­ния); б) действие ограниченного количества окислителя - для полу­чения карбоновых кислот (одну из возможных реакций). Напишите аналогичные реакции для нормального углеводорода С₂₅Н₅₂.

5. Напишите реакции дегидрирования (с отнятием одной мо­лекулы водорода): а) этана; б) изобутана; в) бутана; г) 2-метилбутана.

6. В чем сущность крекинга углеводородов? Напишите схемы реакций с образованием возможных продуктов при крекинге: а) бутана; б) гексана.

7. Какие углеводороды получаются при действии метал­лического натрия на галогенопроизводные (синтез Вюрца): а) 2- метил-2-иодпропан; б) 2-бромбутан? Напишите схему реакций и на­зовите образующиеся углеводороды.

8. Из каких бром- или иодпроизводных могут быть полу­чены по реакции Вюрца углеводороды: а) 4,5-диметилоктан; б) 2,3,4,5-тетраметил-гексан; в) 3,3,4,4-тетраметилгексан: г) октан? Напишите схему реакций. Назовите исходные галогеналкилы.

9. Какие наиболее простые галогеналкилы могут быть взяты для получения по реакции Вюрца следующих углеводородов: а) 2,2,3-триметил-пентан; б) 2-метилбутан; в) 2,2,4-триметилпентан; г) 2,4-диметилгексан? Напишите в каждом случае основную (целе­вую) и побочные реакции. Назовите исходные галогеналкилы и уг­леводороды, образующиеся в результате побочных реакций.

10. Напишите структурные формулы изомеров октана, содер­жащих в главной цепи пять атомов углерода. Назовите их согласно систематической и рациональной номенклатурам.

11. Изобразите при помощи проекционных формул Ньюмена конформации н-пентана. Какие конформеры более устойчивы; объясните, почему?

12. Объясните малую реакционную способность предельных углеводородов. Какие типы распада ϭ-связей характерны для алканов; как вы думаете, почему?

13. Расположите предельные углеводороды: н -пентан, 2-метилбутан, 2,2-диметилпропан — в порядке возрастания темпера­туры кипения. Ответ поясните.

14. Какие свободные радикалы могут образоваться при бромировании н -бутана, 2-метилбутана, 2,4-диметилпентана? В последнем случае расположите радикалы в порядке возрастания их устойчивости.

15. Напишите механизм реакции сульфохлорирования про­пана и 2-метилбутана. Каково практическое значение реакции сульфохлорирования алканов?

16. Напишите механизм каталитического окисления (160 ^оС) тетрадекана. Какие вещества образуются при распаде гидропере­киси?

17. Укажите условия и приведите механизм термического кре­кинга тетрадекана. Какие пути превращения образующихся ради­калов (диспропорционирование, β-распад, соединение) возмож­ны?

18. Чем отличается пиролиз от крекинга? Укажите основной продукт пиролиза алканов при температуре 750-1150 ^оС и выше 1150 ^оС. Напишите уравнения реакций пиролиза при этих условиях.

19.

CH3 – CH – CH2 – MgBr | CH3

CH3 – CH – MgBr | CH3

Напишите уравнения реакций с водой магнийорганических веществ, формулы которых приведены:

CH3 – CH2 – MgBr

а) б) в)

 

20. Какие вещества образуются при восстановлении: а) пропанола-1; б) бутанола-1; в) диметилкетона; г) уксусной кислоты.

21. Какие вещества образуются при нагревании в запаянных ампулах следующих соединений: а) 2-иодпропан; б) 2-иод-2-метилпропан; в) пропанол-2; г) 2-метилбутанол-2?

22. Какие вещества образуются при действии металлическо­го натрия на смеси следующих веществ: а) иодметан и иодэтан; б) хлорэтан и 2-хлорпропан; в) бутилхлорид и изобутилхлорид?

23. Из каких галогенопроизводных алканов по реакции Вюр­ца–Шорыгина можно получить: а) гексан; б) 2,5-диметилгексан; в) 2,2-диметил-бутан.

24. Напишите схему получения н-гексана электролизом вод­ного раствора натриевой соли соответствующей карбоновой кис­лоты (метод Кольбе). Рассмотрите механизм реакций, протека­ющих на аноде.

25. Установите строение углеводорода С₁₀Н₂₂, если известно, что он образуется при электролизе натриевой соли соответству­ющей карбоновой кислоты, которая при сплавлении с гидрокси­дом натрия образует 2,2-диметилпропан.

26. Напишите структурные формулы: а) 1,2-диметил-1-этилцикло-гексана; б) 1,1-диэтилциклобутана; в) 1-этил-2-изопропилцикло­бутана; г) 1,1 -диметил-2-этилциклопентана.

27. Выведите возможные структурные изомеры циклопара­финов состава С₆Н₁₂: а) с четырехчленным циклом (4 изомера); б) с трехчленным циклом (6 изомеров); в) с пятичленным циклом (воз­можны ли изомеры?). Назовите все углеводороды.

28. Напишите уравнения реакций, протекающих при дейст­вии одной молекулы брома: а) на циклопентан; б) на циклогексан; в) на циклогептан. Какого типа реакции при этом протекают? Назо­вите образующиеся соединения.

29. Какое течение реакций возможно при действии одной молекулы брома: а) на циклопропан; б) на 1,2,3-триметилциклопропан; в) на метилциклопропан; г) на циклобутан (при на­гревании). Напишите уравнения реакций. Объясните причину осо­бенности химических свойств соединений с трех- и четырехчлен­ными циклами.

30. Напишите уравнения реакций раскрытия цикла при ка­талитическом гидрировании: а) циклопропана; б) циклобутана; в) циклопентана. Для какого из этих циклопарафинов реакция про­текает легко, а для какого наиболее трудно? Почему?

31. Напишите уравнения реакций получения циклопарафинов, взяв в качестве исходных: а) 1,3-дибромпропан; б) 2-метил-1,4-дибромбутан; в) 2,2-диметил-1,5-дибромпентан; г) 2-метил-1,5-дииодгексан. Назовите циклопарафины.

32. В каком направлении преимущественно протекают реакции радикального замещения алканов? Охарактеризуйте влияние алкильных групп на устойчивость углеводородных радикалов. Назовите приведенные радикалы и расположите их в порядке возрастания:

	| CH3 – С – CH3 | CH3
		CH3 – CH2 – CH2 – ĊH2 –

а) б)

 

	CH3 – CH2 – CH2 – СH – CH3 |		CH3 – CH – ĊH2 – | CH3

в) г)

 

33. Напишите формулы: а) l-иодпропана; б) 3-метил-1-бромбутана; в) 3,3-диметил-2-бромгексана; г) 2,3-диметил-1-иодбутана; д) 2,3,4-триметил-2-хлоргептана; е) метилэтилбромметана; ж) метилдиизопропилхлорметана. Какие из них являются первичными, вто­ричными и третичными галогеналкилами?

34. Выведите формулы всех изомерных дигалогенопроизвод­ных (девять изомеров): а) С₄Н₈С1₂; б) С₂Н₄Вr₂; в) С₃Н₆I₂. Назовите их по систематической номенклатуре.

35. Какие углеводороды образуются при электролизе водных растворов калиевых солей (метод Кольбе) кислот, формулы ко­торых приведены:

а) СН₃–СООН;

б) СН₃–(СН₂)₂–СООН;

в) (СН₃)₂СН–СООН;

г)(СН₃)₃С–СООН

36. Установите строение карбоновой кислоты, натриевая соль которой при сплавлении с гидроксидом натрия образует пропан, а при электролизе – 2,2 диметилбутан.

37. Напишите структурные формулы всех изомеров пентана и назовите каждый изомер по систематической но­менклатуре. Подчеркните в формулах первичные, вторичные, тре­тичные и четвертичные атомы углерода, соответственно, одной, двумя, тремя и четырьмя черточками.

 

Алкены

 

38. Напишите уравнения реакций, протекающих при дей­ствии одной молекулы брома на молекулу: а) циклопентена; б) циклогексена; в) циклогексадиена-1,3; г)циклогексадиена-1,4. Назовите полученные соединения. Объясните особенность протека­ния реакции в случае (в).

39. Используя упрощенные структурные формулы, выведите все изомерные углеводороды состава: а) С₅Н₁₀ (пять изомеров); б) С₄Н₈ (три изомера). Укажите, какие изомеры различаются строением углеродного скелета, и какие положением двойной связи. Назовите каждый изомер по систематической номенклатуре. Напишите структурную формулу одного из изомеров С₄Н₈. используя для обозначения связей электронные пары. Объясните электронное строение двойной связи и смысл понятий о σ- и π- связях.

40. Напишите структурные формулы углеводородов: а) 3,4- диметилгексена-3; б)2-метил-3-этилпентена-2; в)2,5-диметилгексена-3; г) 2,5-диме-тилгексена-2. Укажите углеводороды, для которых возможна геометрическая изомерия. Напишите формулы соответствующих геометрических изомеров и назовите их. Укажите, чем различается строение таких изомеров. Объясните, почему для некоторых из приведенных соединений гео­метрическая изомерия невозможна.

41. Напишите механизм образования следующих продуктов:

	Br2 H2O NaCl CH2 = CH2 BrCH2CH2B BrCH2CH2OH BrCH2CH2Cl,

 

Назовите образующиеся соединения.

42. Выведите формулы и укажите названия всех алкенов, при гидрировании которых может быть получен 2,2,4-триметилпентан (изооктан). Напишите уравнения соответствующих реакций.

43. Напишите реакции взаимодействия иодоводорода с: а) 2-метил-гексеном-3; б) 2-метилгексеном-2; в) гексеном-3. В ка­ких реакциях не имеет значения правило Марковникова? В какой из них возможно образование смеси двух изомерных галогенопроизводных? Назовите образующиеся соединения.

44. Напишите и объясните реакции присоединения концен­трированной серной кислоты при действии ее на углеводороды: а) этен; б) 2-метилбутен-2. Что представляют собой продукты реак­ции? Назовите каждое соединение.

45.

Br2 + H2O

Завершите реакцию. Установите конфигурацию и назовите преобладающий продукт реакции. Обладает ли он оптической активностью?

 

46. Напишите и объясните реакции гидратации а) 2-метилпропена-1; б) 2-метилпентена-2; в) 4-метилпентена-2. Укажите ус­ловия, при которых протекают эти реакции. Что представляют собой образующиеся соединения?

47. Напишите схемы реакций окисления разбавленным перманганатом калия в щелочном или нейтральном растворе (реакция Е.Е.Вагнера) следующих углеводородов: а) 4,4-диметилпентен-2; б) 3-метилбутен-2. Что представляют собой продукты окисления? Почему окисление перманганатом может служить качественной ре­акцией на непредельную связь?

48. Напишите формулы и названия алкенов, при окислении которых образуются следующие соединения: а) СН₃–СООН и СН₃–СН₂–СООН; б) СН₃–СО–СН₃ и СН₃–СН₂–СН₂–СН₂–СООН; в) две молекулы СН₃–СООН; г) две молекулы СН₃–СН₂–СО–СН₃. Напишите соответствующие реакции окисления.

49. Напишите схемы реакций получения алкенов из галогенопроизводных: а) 3-хлоргексана; б) 2-хлорпентана; в) 3-хлорпентана. В каком случае следует ожидать образование смеси изомерных алкенов и почему? Назовите образующиеся углеводороды.

50. Напишите уравнение взаимодействия всех изомерных пентенов с бромоводородом (в отсутствие кислорода и перекисей). Назовите исходные соединения и продукты реакции согласно си­стематической номенклатуре. По какому механизму протекают эти реакции? Кто впервые обнаружил закономерность присоедине­ния галогеноводородов к алкенам несимметричного строения? В чем она заключается и как формулируется?

51. Напишите уравнения реакций пропилена и 2-метилбутена-2: а) с водородом в присутствии катализатора; б) бромоводородом; в) хлорноватистой кислотой; г) серной кислотой. Для каких реакций присоединения справедливо правило Марковникова? Объясните это правило с точки зрения статического (статическая поляризация алкенов несимметричного строения) и динамического (с учетом устойчивости промежуточных карбкатионов) подходов.

52. Какие вещества образуются при взаимодействии бромово­дорода в присутствии перекиси ацетила (перекисный эффект Караша): а) с пропиленом; б) пентеном-1; в) 2-метилпропеном? Опишите механизм реакций с участием пропилена и 2-метилпропена.

53. Назовите продукты реакции хлора: а) с пентеном-1; б) пропиленом; в) 2-метилбутеном-2; г) 2-метилбутеном-1. Для каждого случая укажите все возможные пути взаимодей­ствия, основные и побочные продукты, условия реакций.

54.

CH3 – CH = C – CH2 – CH3 | CH3

Напишите формулы строения дигалогенопроизводных, из которых при взаимодействии с цинком можно получить следующие алкены:

CH3 – CH2 – C = CH2 | CH2 | CH – CH3 | CH3

а) б)

	CH2 = C – CН – CH2 – CH3 | | CH3 CH3

в)

 

 

55. Какие соединения образуются при гидратации в присут­ствии серной кислоты: а) пропилена; б) гексена-2; в) 2-метилбутена-1; г) 3-метил-гексена-3? Рассмотрите механизм реакции и поясните правило Марковникова на примере реакции гидратации изобутилена.

56. Напишите уравнения реакций окисления в условиях реак­ции Вагнера следующих соединений: а) симм-изопропил-втор-бутилэтилен; б) несимм-метилпропилэтилен; в) 2-метилоктен-4; г) 2,5-диметилгексен-3. Расставьте коэффициенты.

57. Какой алкен подвергли окислению горячим кислым рас­твором перманганата калия, если были идентифицированы сле­дующие продукты: а) ацетон; б) уксусная кислота и метилэтилкетон; в) этанкарбоновая кислота; г) диизопропилкетон и углекислый газ? Напишите уравнения реакций; назовите исходные алкены со­гласно систематической номенклатуре.

58. Напишите уравнения реакций окисления 2-метилпентена-2, приводящие: а) к образованию гликоля; б) полному разрыву двойной связи; в) образованию соответствующей α-окиси. Укажите окислитель, применяемый в каждом из этих процес­сов, и условия протекания реакций; расставьте коэффициенты.

59. Напишите уравнения реакций получения 3-метилгексена-2 из соответствующих спиртов и назовите соединения, которые об­разуются при действии на него: а) брома (в отсутствие кислорода и перекисей); б) озона; в) разбавленного раствора перманганата калия (на холоду); г) бромоводорода. Во всех уравнениях (кроме реакции г) расставьте коэффици­енты.

60. Какие соединения образуются, если подействовать озо­ном на следующие вещества: симм-метилпропилэтилен, 4,4-диметилпентен-2, 3,4-диме-тилгексен-3, затем провести гидролиз озонидов.

61. Напишите уравнения реакций алкилирования изобутана следующими алкенами: изобутиленом, пропиленом, бутеном-2. Укажите условия их проведения. Рассмотрите механизм реакции ал­килирования изобутана изобутиленом. Какое практическое при­менение находят полученные соединения?

62. Реакция димеризации изобутилена при нагревании в при­сутствии 60%-го раствора серной кислоты впервые была осуще­ствлена А. М. Бутлеровым. Полученный димер являлся смесью двух изомеров: 2,4,4-триметилпентена-1 и 2,4,4-триметилпентена-2. Объясните образование этих продуктов исходя из механизма ре­акции.

63. Отметьте различия между ионной и радикальной цепной полимеризацией. Какие катализаторы применяют при катионной и анионной полимеризации? Напишите схему цепной полимери­зации следующих соединений: а) стирол СН₂=СН–С_бН₅; б) изобутилен; в) акрилонитрил СН₂=СН–CN; г) метилакрилат СН₂=СН–СООСН₃. Приведите механизм катионной полимеризации стирола и акрилонитрила в присутствии соответствующих катализаторов.

64. Расположите в порядке снижения легкости цепной полимеризации следующие алкены: пропилен, этилен, бутен-2, изо­бутилен, бутен-l, тетраметилэтилен. Дайте объяснения. Рассмот­рите реакцию катионной полимеризации изобутилена и бутена-1 в присутствии хлорида алюминия и сокатализатора хлороводорода.

65. При димеризации триметилэтилена под действием серной кислоты образуется побочный продукт с молекулярной формулой С₁₀Н_20, при озонидном расщеплении которого образуются бутанон СН₃–С(О)–СН₂–СН₃ и карбонильное соединение с шес­тью атомами углерода. Образование побочного продукта связано с изменением положения двойной связи в триметилэтилене при участии минеральной кислоты. Каким образом серная кислота могла вызвать изменение положения двойной связи? Каково строение получившегося при этом алкена; механизм его димериза­ции?

66.

CH3 – CHOH – CH – CH3 | CH3

Какие углеводороды можно получить дегидратацией спирта следующего строения:

 

 

Для одного из полученных углеводородов напишите реакции присоединения HBr, HOCl, H₂SO₄, ICl.

67. Какие непредельные углеводороды можно получить при крекинге н-гептана? Рассмотрите механизм термического кре­кинга н-октана, если реакция инициируется радикалом –СН₃ и первоначальный отрыв водорода произошел у четвертого атома углерода.

68. При каких условиях (температура, давление, катализатор) протекает каталитический крекинг углеводородов нефти? Напи­шите схемы каталитического крекинга декана, тетрадекана и ок­тадекана. Назовите образующиеся при крекинге непредельные уг­леводороды.

69. Какие углеводороды образуются при нагревании со спиртовым раствором щелочи: а) 2-иод-2-метилпентана; б) 1-бромпропана; в) 1,4-ди-хлорпентана? Напишите уравнения реакций; назовите полученные вещества. Рассмотрите механизм реакций дегидрогалогенирования соединений а, б.

70. Из каких галогеналканов при нагревании со спиртовым раствором щелочи можно получить: а) 3-метилгексен-2; б) бутен-1; в) 3,3-диметил-пентен-1; г) 2,6-диметил-5-этилгептен-2. Напишите уравнения реакций.

71. Напишите структурные формулы дигалогеналканов, которые при нагревании с цинковой пылью дают следующие алкены: а) симм-втор-бутилизобутилэтилен; б) тетраэтилэтилен; в) несимм-метилнеоамилэтилен; г) 2,3-диметил-3-этилпентен-1. Приведите уравнения реакций.

72. Напишите уравнения реакций получения: а) гексена-2 из пропана; б) бутена-1 из пропионовой кислоты; в) тетраметилэтилена из пропана

73. Органическое вещество А получают дегидратацией 2,3-диметил-бутанола-2. Напишите структурную формулу веще­ства А. Какие соединения будут обнаружены среди продуктов окис­ления вещества А кислым раствором перманганата калия?

74. Напишите уравнения реакций получения алкенов из следующих соединений: а) 3-бром-2-метилгексан; б) изобутилиодид; в) 3-хлор-3-этил-пентан; г) 2-бром-3,4-диметилгексан. Рассмотрите механизм реакций получения алкенов на примере соединений в, г.