М. В. Ломоносова Кафедра органической химии Помогаев А. И. Краткий курс органической химии учебное пособие

• Название: М. В. Ломоносова Кафедра органической химии Помогаев А. И. Краткий курс органической химии учебное пособие
• Анкор: Chast_3.doc
• Дата: 05.12.2017
• Размер: 2.05 Mb.
• Имя файла: Chast_3.doc
• Тип: Учебное пособие; #10693
• страница: 4 из 9

3. Задачи и упражнения

1. 
   Напишите формулы всех структурных и конфигурационных изомеров состава С₅Н₁₁Сl и назовите их.
   

2. 
   Приведите способы получения трет-бутилхлорида: а) из 2-метилпропена; б) из 2-метил-2-пропанола.
   

3. 
   Получите из соответствующих спиртов: а) пара-бромбензилбромид; б) пропилиодид; в) 1-хлорпентан.
   

4. 
   Предложите схемы следующих превращений: а) пропилхлорида в изопропилхлорид; б) изопропилхлорида в пропилбромид; в) бензола в пара-хлорбензилхлорид; г) 1-хлорпропана в 3-хлор-1-пропен.
   

5. 
   Напишите уравнения следующих реакций: а) 1-пропанол и тионилхлорид при нагревании; б) втор-бутилбромид и фторид калия; в) 2-хлорпропан и иодид натрия; г) пара-нитротолуол и хлор на свету; д) толуол и бром в присутствии трибромида алюминия; е) 1-бутен и хлор при 400^О С; ж) 1,3-пентадиен и хлороводород.
   

6. 
   Следующие реакции происходят по механизму S_N1; обратите внимание на строение субстрата и растворитель и изобразите эти механизмы: а) трет-бутилхлорид и водный раствор едкого кали; б) аллилбромид и вода; в) бензилхлорид и ацетат натрия в воде; г) (R)-3-хлор-3-метилгептан и водный раствор гидросульфида натрия.
   
7. 
   Следующие реакции протекают по механизму S_N2; обратите внимание на строение субстрата и растворитель и изобразите эти механизмы: а) 1-хлорбутан и нитрит натрия в диметилформамиде; б) бензилхлорид и иодид натрия в ацетоне; в) (S)-2-хлоргексан и цианид натрия в диметилсульфоксиде; г) метилиодид и трет-бутилат натрия в трет-бутиловом спирте.
   

8. 
   Предположите, по какому механизму осуществляются следующие взаимодействия, и изобразите эти механизмы: а) трет-бутилбромид и водный раствор гидроксида натрия; б) 3-хлор-2-метил-1-пропен и водный раствор ацетата натрия; в) (S)-3-бром-3-метилгексан и водный раствор едкого натра; г) 1-хлорпропан и иодид натрия в ацетоне; д) (R)-2-хлорпентан и нитрит натрия в диметилформамиде; е) метилиодид и ацетиленид натрия в диметилсульфоксиде; ж) 2,4-динитрохлорбензол и этилат натрия.
   

9. 
   Напишите уравнения следующих реакций: а) 2-метил-3-хлоргексан и гидроксид калия при нагревании; б) метилбромид и магний; в) (S)-2-хлорбутан и цианид калия; г) бромбензол и литий; д) 1-бутен и бром; е) изопропилбромид и натрий; ж) бензилхлорид и алюмогидрид лития.
   

СПИРТЫ

Спирты являются производными углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода при sp³-гибридных атомах углерода замещены гидроксильной группой. В соответствии с количеством гидроксильных групп различают одноатомные спирты общей формулы R-ОН, где R – углеводородный остаток, и многоатомные спирты, или полиолы (диолы, триолы и т.д.).

В зависимости от того, с каким атомом углерода связана гидроксильная группа, одноатомные спирты подразделяют на первичные, вторичные и третичные, например:

1. Способы получения

1.1. Гидратация алкенов

Присоединение воды к алкенам с образованием спиртов является электрофильной реакцией, катализируемой кислотой. Региоселективность реакции, определяемая правилом Марковникова, обусловлена, как и при гидрогалогенировании алкенов, преимущественным протеканием реакции через наиболее устойчивый карбокатион. Так, гидратация 2-метилпропена в присутствии серной кислоты как катализатора приводит к образованию трет-бутилового спирта, поскольку из двух образующихся при протонировании этого алкена карбокатионов более устойчивым является третичный (трет-бутил-катион):


Гидратацию алкенов можно осуществить и присоединением серной кислоты с последующим гидролизом образующегося продукта присоединения – алкилсульфата, например:



изопропилсульфат

Так как присоединение серной кислоты к алкенам происходит тоже в процессе электрофильной реакции, то общий результат гидратации и в этом случае – гидратация по правилу Марковникова.

1.2. Гидролиз галогенопроизводных

Алкилгалогениды при гидролизе превращаются в соответствующие спирты. Гидролиз представляет собой нуклеофильное замещение и может быть осуществлен как при непосредственном взаимодействии с водой, так и при взаимодействии с водным раствором щелочи, например:





В зависимости от строения алкилгалогенида и условий реакции гидролиз может происходить либо по механизму S_N1, либо по механизму S_N2.

1.3. Восстановление карбонильных соединений

Спирты могут быть получены восстановлением альдегидов и кетонов, причем из альдегидов образуются первичные спирты, а из кетонов – вторичные. Восстановление осуществляют либо водородом на катализаторе, либо комплексными гидридами, такими как алюмогидрид лития (LiAlH₄) или боргидрид натрия (NaBH₄). Кроме того, алюмогидрид лития может восстановить до первичных спиртов карбоновые кислоты и сложные эфиры. Следующие примеры иллюстрируют восстановление карбонильных соединений до спиртов:

1.4. Получение спиртов реакцией Гриньяра

Реактивы Гриньяра присоединяются к карбонильным соединениям – альдегидам и кетонам с образованием алкоголятов, которые при гидролизе превращаются в спирты:


Первичные спирты получают взаимодействием реактива Гриньяра с формальдегидом, например, изобутиловый спирт образуется при реакции формальдегида с изопропилмагнийбромидом и последующем гидролизе в соответствии с уравнением:



Вторичные спирты получают из альдегидов, например:


Для получения третичных спиртов используют взаимодействие кетонов с реактивами Гриньяра. При этом возможно несколько альтернативных схем синтеза одного и того же третичного спирта. Так, например, 3-метил-3-гексанол может быть получен:

• 
  из метилэтилкетона и пропилмагнийбромида
  

• 
  из метилпропилкетона и этилмагнийбромида
  

• 
  из пропилэтилкетона и метилмагнийбромида
  

Кроме кетонов для синтеза некоторых третичных спиртов с помощью реакции Гриньяра используются также сложные эфиры. Продукт присоединения реактива Гриньяра к карбонильной группе сложного эфира стабилизируется отщеплением алкоксигруппы (в виде алкоксидмагнийгалогенида), и образующийся кетон присоединяет вторую молекулу реактива Гриньяра. Так, при взаимодействии этилбензоата с двумя эквивалентами фенилмагнийбромида и последующем гидролизе может быть получен трифенилкарбинол (трифенилметанол):

1.5. Получение диолов и триолов

Общие подходы к синтезу диолов и триолов можно рассмотреть на примере простейших представителей этих спиртов – этиленгликоля (1,2-этандиола) и глицерина (1,2,3-пропантриола).

Для получения этих спиртов существует много различных возможностей, основанных на химических реакциях этилена и пропилена. Ниже приведены примеры превращения этилена в этиленгликоль с использованием таких общих реакций алкенов, как присоединение хлора, гипохлорирование, эпоксидирование, а также гидроксилирование с помощью перманганата калия.



При получении глицерина из пропилена осуществляют сначала аллильное хлорирование, затем к аллилхлориду присоединяют хлор в воде, образовавшуюся смесь хлоргидринов действием щелочи превращают в эпихлоргидрин, который на последней стадии подвергают щелочному гидролизу, при котором происходит и раскрытие водой трехчленного оксиранового цикла.