Упражнения по теме «Ароматические углеводороды»

1. Напишите структурные формулы двух соединений С₈Н₁₀, если при их окислении получены: из одного – бензойная кислота, из другого – пара-С₆Н₄(СООН)₂.

2. Напишите, пользуясь правилами замещения в бензольном ядре, схемы реакций между:

а) бензойной кислотой и азотной кислотой (в присутствии H₂SO₄);

б) бензойной кислотой и хлором (в присутствии FeCl₃);

в) толуолом и серной кислотой;

г) фенолом и азотной кислотой.

3. Напишите схемы бромирования толуола:

а) в присутствии катализатора на холоду;

б) в отсутствии катализатора при нагревании.

4. Получите орто-хлорнитробензол и мета-хлорнитробензол из бензола.

5. Какие продукты образуются при энергичном окислении толуола, этилбензола, изопропилбензола (кумола).

6. Предложите схему получения бензола из метана.

7. Предложите способ синтеза следующих соединений из бензола:

а) мета-хлорбензолсульфокислоты;

б) пара-нитробензойной кислоты;

в) 2,4-дихлорбензойной кислоты;

г) мета-нитробензойной кислоты.

8. Напишите структурные формулы промежуточных и конечных продуктов реакций следующей схемы превращений:

9. Из толуола получите

10. Из карбида кальция получите стирол

11. Исходя из бензола получите:

а) о-и п-бромнитробензолы; б) м-бромнитробензол

12. Напишите механизм бромирования бензола бромом в присутствии AlBr₃ как катализатора.

13. Напишите структурную формулу углеводорода С₉Н₁₀ обесцвечивающего бромную воду, при окислении хромовой смесью образующего бензойную кислоту, а при окислении по Вагнеру – 3-фенил-пропандиол-1,2.

14. Из ацетилена получите м-бромбензойную кислоту.

ГалогенОпроизводные углеводородов

Галогенопроизводные углеводородов – продукты замещения атомов водорода в углеводородах на одну или несколько атомов галогена.

Большинство галогенопроизводных углеводородов (галогеналкилов) – весьма реакционноспособные соединения. Наибольшее значения для соединений этого класса имеют реакции замещения и отщепления. Химические свойства галогеналкилов определяет прежде всего связь С – Х (Х = F, Cl, Br, I). Связь С – Х в галогеналкилах характеризуется повышенной полярностью. Объясняется это большей электроотрицательностью атома галогена по сравнению с углеродом, с которым он связан.

Смещение электронной плотности происходит в сторону атома галогена (-I- эффект). Такое перераспределение электронной плотности приводит к тому, что на атоме галогена возникает частичный отрицательный заряд (d-), а на атоме углерода – частичный положительный (d+):

d+ d-

R – CH₂ ® Х

В результате s-связь С – Х становится поляризованной. Пониженная электронная плотность на атоме углерода и определяет высокую, в отличие от предельных углеводородов, реакционную способность галогенопроизводных, которые легко вступают в реакции нуклеофильного замещения (S_N) и отщепления (элиминирования) (Е).

Лабораторная работа

Цель работы: изучение способов получения и химических свойств галогенопроизводных углеводородов.

Реактивы и оборудование: 2н. NaOH; H₂SO₄ конц.; 0,2н. AgNO₃; I₂ в растворе KI; хлорбензол; этанол; NaCl(тв.); хлоральгидрат (крист).

штатив с пробирками; держатель для пробирок; предметные стекла; спиртовка, микроскоп.

Опыт 3.1 Получение хлорэтана из этанола

Насыпают в пробирку мелкие кристаллы хлорида натрия на высоту около 3 мм и добавляют 3-4 капли этилового спирта., чтобы вся соль была смочена спиртом. Затем добавляют 3-4 капли серной кислоты и нагревают над пламенем спиртовки не допуская слишком быстрого выделения хлористого водорода. Для контроля за ходом образования хлорэтана подносят отверстие пробирки к пламени спиртовки и поджигают (хлорэтан горит с образованием характерного колечка зеленого цвета). После первоначального нагревания, как только будет замечено хотя бы слабое зеленое колечко хлорэтана нагрев прекращают. Необходимо написать уравнения реакций.

Примечание. Не следует без нужды нагревать пробирку, так как при реакции выделяются значительное количество хлористого водорода. По этой причине не следует пытаться определить запах хлорэтана.

Опыт 3.2 Получение хлороформа из хлоральгидрата

В пробирку помещают 3-4 кристалла хлоральгидрата, добавляют 6-8 капель 2н. NaOH и слегка подогревают жидкость, помутневшую уже при комнатной температуре. Что при этом происходит? Следует обратить внимание на запах образующейся жидкости, сравнивая его с запахом хлороформа из склянки. Необходимо написать уравнения реакций.

Опыт 3.3 Получение иодоформа из этанола

В пробирку помещают 2 капли этанола, 3 капли раствора иода в иодистом калии и 3 капли 2н. NaOH. При слабом нагревании, (иногда даже от тепла рук) появляется белая муть с характерным очень стойким запахом иодоформа. При растворении мути надо к теплому раствору добавляют еще 3-5 капель раствора иода. Подождать 2-3 минуты до формирования кристаллов. Затем при помощи пипетки берут со дна пробирки 2 капли жидкости с кристаллами иодоформа, переносят их на предметное стекло под микроскоп и зарисовывают в журнале форму полученных кристаллов. Написать уравнения реакций.

Примечание. Нагревают смесь иода со спиртом и щелочью до кипения, но не кипятят , так как образующийся иодоформ будет разлагаться.

Опыт 3.4Сравнительная подвижность галогена в бензольном ядре

И в боковой цепи

а). Помещают в пробирку 1 каплю хлорбензола (С₆H₅Cl) и 5 капель воды. Содержимое пробирки нагревают до кипения и к горячему раствору прибавляют 1 каплю 0,2н AgNO₃. Что при этом наблюдается?

б) Помещают в пробирку 1 каплю хлористого бензила (С₆H₅СН₂Cl) и 5 капель воды. Содержимое пробирки нагревают до кипения и к горячему раствору прибавляют 1 каплю 0,2н AgNO₃. Что при этом происходит? Описать в журнале.

Вопросы для контроля

1. Изомерия и номенклатура галогенпроизводных углеводородов.

2. Полярность связи углерод – галоген, индуктивный эффект.

3. Реакция нуклеофильного замещения. Механизм реакции.

4. Сравнительная подвижность атома галогена в зависимости от типа радикала.

5. Методы получения галогенопроизводных углеводородов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: