Глава 8. Галогенопроизводные углеводородов

Вопросы к семинару

1. Классификация, номенклатура, изомерия, способы получения га-логенуглеводородов.

2. Влияние строения углеводородного радикала и природы галогена на реакционную способность галогенуглеводородов.

3. Химические свойства. Реакции нуклеофильного замещения как наиболее характерные для галогенуглеводородов. Механизм.

4. Реакции элиминирования: дегидрогалогенирование, дегалоге­нирование. Правило Зайцева.

5. Особенности гидролиза моно-, ди-, тригалогенопроизводных.

6. Реакции металлирования (образование реактивов Гриньяра).

7. Галогеналкены и галогенарены, причины низкой реакционной способности в реакциях нуклеофильного замещения.

8. Галогенуглеводороды, применяемые в медицине: хлорэтан, хлороформ, иодоформ (получение, свойства, применение).

Опыты к лабораторной работе

1. Получение галогеналканов из спиртов

2. Получение иодоформа из ацетона

3. Получение иодоформа из этанола

4. Получение хлороформа из хлоралгидрата

5. Определение доброкачественности хлороформа

6. Определение подлинности иодоформа

Задания к самостоятельной работе

ВАРИАНТ 1

1. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 1,1‑дихлорэтан, б) трет-бутилиодид, в) 1,2‑дибромцикло­гексан, г) бензилхлорид, д) 4-бром-2-метил-3-хлоргексен-2

Укажите, какие соединения названы по заместительной номенклатуре, а какие - по радикало-функциональной.

2. Сравните подвижность галогена в реакциях нуклеофильного замещения для бромэтана и хлорэтана. Ответ обоснуйте. Для более активного соединения приведите схему взаимодействия с амидом натрия, этилатом калия.

3. Предложите методы синтеза: 1) 2-бромпропана из пропана и пропена, 2) бромбензола из бензола, 3) бензилхлорида из толуола. Укажите тип каждой реакции.

4. Напишите уравнения реакций соединений 1 и 2 с водным и спиртовым растворами гидроксида натрия:

Назовите исходные и конечные продукты реакций.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения:

ВАРИАНТ 2

1. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 2‑бром-2-метилпентан; б) 1-бром-2-метилпропен-1; в) перфторэтан; г) 1-бром-2-метилциклобутан; д) b‑хлор­нафталин

Назовите все виды изомерии, характерные для соединения «а». Приведите по одному примеру. Назовите вещества.

2. Сравните подвижность атома брома в реакциях нуклеофильного замещения для соединений «а» и «б» из задания 1. Ответ обоснуйте. Для наиболее активного соединения приведите два примера реакций S_N. Назовите конечные продукты.

3. Предложите методы синтеза:

1) 2-хлорбутана из бутана и бутена-1

2) хлороформа из хлоралгидрата и этанола

3) о-бромтолуола из бензола (в две стадии). Укажите, какие из реакций можно отнести к реакциям S_E, S_R, Ad_E

4. Напишите уравнения реакций получения из 2-бром-2-метилпропана соответствующих а) алкена; б) реактива Гриньяра; в) алкана с тем же числом атомов углерода.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

ВАРИАНТ 3

1. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) 3,3‑диметил-4-хлорциклогексен-1; б) 3-изопропил'-2,3-дихлорпентан; в) о-метилбензилхлорид; г) 1,2,3-трииодпропан; д) 1,1-дихлорциклогексан

Укажите, для каких соединений применимы понятия гем-полигалогенуглеводород и виц-полигалогенуглеводород. Ответ поясните.

2. Предложите способ получения 2-бром-2-метилпропана из соответствующих алкана, алкена, спирта. Укажите тип каждой реакции.

3. Сравните отношение хлорбензола к действию электрофильных и нуклеофильных реагентов. Ответ обоснуйте. Приведите уравнения соответствующих реакций (не менее двух для каждого случая).

4. Укажите область применения хлороформа. Приведите схему его окисления и уравнения реакций, позволяющих обнаружить продукты окисления.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, укажите, под действием каких реагентов они протекают, назовите все соединения:

ВАРИАНТ 4

1. Назовите все соединения:

Для соединения «б» изобразите проекционную формулу стереоизомера, имеющего R-конфигурацию.

2. Предложите способы синтеза виц-дибромэтана и гем-дибромэтана (по два примера).

3. Сравните строение молекул п-хлортолуола и бензилхлорида. Охарактеризуйте природу связей С-Cl (энергию, длину); в каком соединении гетеролитическое расщепление этих связей должно происходить легче? Почему?

4. Опишите химические свойства бензилхлорида. Укажите реакции, затрагивающие бензольное кольцо и боковую цепь (не менее трех для каждого случая).

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

ВАРИАНТ 5

1. Назовите следующие соединения:

Для соединения «б» напишите проекционную формулу Фишера, соответствующую S-конфигурации.

2. Предложите по одному способу получения соединений «а», «в», «г» и «д» (задание 1) из соответствующих органических веществ.

3. Расположите соединения «а», «в», «г» в ряд по убыванию реакционной способности в S_N реакциях. Ответ обоснуйте.

4. Для соединения «д» приведите четыре примера реакций нуклеофильного замещения и два примера реакций электрофильного замещения.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

ВАРИАНТ 6

1. Поясните и проиллюстрируйте примерами понятия: а) первичный галогеналкан; б) третичный галогеналкан; в) галогенуглеводо­род аллильного типа; г) галогенуглеводород винильного типа. Назовите все соединения.

2. Из соединений задания 1 выберите по одному веществу, наиболее и наименее активных в реакциях S_N. Ответ обоснуйте.

3. Напишите схемы получения из 1-бромпропана соответствующих:

а) спирта; б) нитрила; в) амина; г) нитропроизводного.

4. Напишите уравнения последовательных реакций, с помощью которых бензол можно превратить в бензилмагнийбромид.

5. Укажите область применения этилхлорида. Предложите три способа его получения. Напишите уравнение реакции, которая используется в фарманализе как реакция на подлинность.

ВАРИАНТ 7

1. Напишите структурные формулы: а) 2-хлорпропана; б) 1-бром-1-хлорбутана; в) иодоформа; г) бензилхлорида.

Выберите соединение, для которого возможна стереоизомерия и постройте проекционную формулу Фишера, соответствующую R‑конфигурации.

2. Из соединений задания 1 укажите те, которые: а) могут гидролизоваться; б) могут вступать в реакции элиминирования; в) могут образовывать реактив Гриньяра. Напишите уравнения соответствующих реакций, назовите продукты.

3. Укажите область применения иодоформа, приведите схему его синтеза из этанола и уравнение качественной фармакопейной реакции.

4. На примере бромбензола объясните, почему галоген в арилгалогенидах оказывает дезактивирующее влияние на ядро в реакциях S_E, являясь при этом о-, п-ориентатом. Подтвердите уравнениями реакций нитрования и ацилирования.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

ВАРИАНТ 8

1. Поясните и проиллюстрируйте примерами понятия: а) вторичный моногалогеналкан; б) гем-дихлоралкан; в) виц-дибромалкан; г) галогенциклоалкан. Назовите все соединения.

2. Предложите по одному способу получения соединений из задания 1, назовите исходные вещества.

3. Используя соответствующие галогенуглеводороды, предложите одностадийные методы синтеза: а) бутана; б) бутена-1; в) пентанола-3; г) изопропилмагнийбромида; д) уксусного альдегида.

4. Опишите механизм реакции S_N1 на примере взаимодействия трет-бутилбромида с амидом натрия.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

ВАРИАНТ 9

1. Напишите структурные формулы следующих соединений:

а) изобутилбромид; б) втор-бутилбромид; в) бензилбромид; г) винилбромид.

Назовите все соединения по заместительной номенклатуре.

2. Предложите по одному способу получения веществ из задания 1. Назовите исходные соединения.

3. Расположите соединения из задания 1 в ряд по увеличению активности в реакциях S_N. Ответ обоснуйте.

4. Для наиболее активного галогенуглеводорода приведите пять примеров реакций S_N. Назовите классы соединений, к которым относятся продукты реакций. Возможно ли для данного исходного соединения протекание конкурентных реакций элиминирования? Почему?

5. Напишите уравнения последовательных реакций, с помощью которых 1-хлорпропан можно превратить в 2,3-диметилбутан.

ВАРИАНТ 10

1. Напишите структурные формулы: a) 1-фенил-1-хлорэтана; б) 1‑фенил-2-хлорэтана; в) 1-хлор-4-этилбензола.

Выберите вещества, которые могут существовать в виде конфигурационных изомеров (поясните это понятие). Для одного из них постройте проекционную формулу Фишера, соответствующую S‑конфигурации.

2. Укажите, какие из соединений задания 1 можно получить, используя реакции S_R, S_N, S_E, A_E. Приведите уравнения соответствующих реакций.

3. Для соединений «а» и «б» (задание I) напишите уравнения реакций с водным и спиртовым растворами щелочей.

4. На примере реакций из задания 3 объясните причину изменения направления реакций при изменении среды (вода-спирт).

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите все соединения:

ВАРИАНТ 11

1. Назовите соединения, на их примере поясните понятия гем- и виц-полигалогеналканы:

2. Предложите по одному способу получения соединений из задания 1, назовите исходные вещества.

3. Приведите уравнения реакций гидролиза веществ из задания 1, назовите классы соединений, к которым относятся продукты гидролиза.

4. Для 1-иодбутана напишите уравнения четырех реакций нуклеофильного замещения. На одном примере поясните механизм.

5. Установите строение веществ и запищите уравнениями реакций следующие превращения:

алкен → дибромалкан → алкин → арен → метиларен → бензилхлорид.

ВАРИАНТ 12

1. Напишите структурные формулы соединений: а) 2-метил-2-хлорпропан; б) 1-хлорбутан; в) З-хлорпропен-1; г) хлорбензол.

Назовите эти вещества по радикало-функциональной номенклатуре.

2. Предложите методы получения соединений из задания I, используя следующие типы реакций:

- для соединения «а» - Ad_E

- для соединения «б» - S_N

- для соединения «в» – S_R

- для соединения «г» – S_E

3. Расположите галогенуглеводороды из задания 1 в ряд по увеличению подвижности галогена в реакциях S_N. Ответ обоснуйте.

4. Используя соответствующие галогенуглеводороды, предложите одностадийные методы синтеза: а) пропанола-1; б) бутена-2; в) пентана; г) бензилмагнийбромида; д) уксусной кислоты. Назовите исходные соединения.

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

ВАРИАНТ 13

1. Напишите структурные формулы следующих соединений, назовите их по радикало-функциональной номенклатуре: а) хлорэтан; б) 2‑бромбутан; в) фторэтен; г) 1-иод-4-метилбензол.

Отнесите указанные вещества к определенной группе галогенпроизводных а) в зависимости от природы радикала; б) в зависимости от природы галогена.

2. При гидролизе R-2-бромбутана образуется S-бутанол-2. Обоснуйте причину этого явления, рассмотрев механизм указанной реакции.

3. Предложите три способа получения хлорэтана, назовите исходные соединения, укажите тип каждой реакции.

4. Из бромциклопентана предложите способы получения: а) циклопентана; б) циклопентена; в) нитроциклопентана; г) аминоциклопентана; д) циклопентилмагнийбромида

5. Запишите уравнениями реакций следующие превращения, назовите продукты реакций:

1,2 – дибромэтан → ацетилен → бензол → толуол → бензилхлорид → метилбензиловый эфир

ВАРИАНТ 14

1. Назовите соединения, на их примере поясните понятия «первичный, вторичный, третичный галогеналкан», «галогенарен»:

2. Из соединений задания 1 выберите те, которые будут вступать в реакцию нуклеофильного замещения преимущественно по механизму S_N1. Объясните механизм на примере взаимодействия с этилатом натрия и стереохимический результат реакции. Для какого из выбранных Вами соединения понятие "стереохимический результат реакции" не имеет смысла. Почему?

3. Приведите способы получения моно- и полигалогеналканов на примере синтеза хлорэтана; 1,1-дихлорэтана; 1,2-дихлорэтана; хлороформа.

4. Используя в качестве одного из исходных веществ хлорэтан, напишите уравнения реакций: а) Вюрца; б) Вюрца-Фиттига; в) Фриделя-Крафтса.

5. Установите строение веществ и запишите уравнениями реакций следующие превращения:

ВАРИАНТ 15

1. Напишите структурные формулы: а) этилхлорида; б) хлоро­форма; в) иодоформа; г) фторотана.

Назовите все соединения по заместительной номенклатуре. Выберите соединение, обладающее оптической активностью, постройте для него проекционную формулу Фишера, соответствующую S‑конфигурации.

2. Укажите для каких целей применяются в медицине соединения из задания 1 и предложите способы получения: соединения «а» из соответствующих алкана, алкена, спирта; соединения «б» - из соответствующего кетона; соединения «в» - из соответствующего спирта.

3. Проанализировав строение этилхлорида, предскажите его свойства и подтвердите уравнениями реакций (не менее восьми примеров).

4. Поясните понятия: «реакция на подлинность препарата», «реакция на доброкачественность препарата». Для этилхлорида, хлороформа, иодоформа напишите уравнения реакций, которые используются в фарманализе. Укажите аналитический эффект.

5. Заполните схему, назовите все соединения:

ВАРИАНТ 16

1. Напишите структурные формулы следующих соединений, отнесите их к определенной группе галогенуглеводородов с учетом числа, природы, положения галогенов и природы радикала: а) аллилхлорид; б) 2-бромбутан; в) 3-йод-3-метилгексан; г) 2,3-дибром-2-метил-3-этилпентан; д) 1-изопропил-4-хлорбензол.

2. Объясните, почему для третичных галогеналканов реакции нуклеофильного замещения преимущественно идут по механизму S_N1, а для первичных и вторичных – по S_N2. Подтвердите на примере взаимодействия соединения «б» и «в» (задание 1) с амидом натрия. Объясните стереохимический результат.

3. Какие спирты или карбонильные соединения надо взять, чтобы получить: а) 1,2,3 – трибромпропан; б) трийодметан; в) 2,2-дихлорпропан; г) бензилхлорид. Приведите уравнения реакций, назовите исходные вещества.

4. Сравните химические свойства хлорбензола и 1-фенил-1-хлорэтана. Укажите причину общих и разных свойств, подтвердите уравнениями реакций (всего не менее восьми).

5. С помощью последовательных реакций предложите способ получения хлорбензола и 1-фенил-1-хлорэтана из этилена (все необходимые для синтеза органические вещества также должны быть получены из этилена).

Вопросы для самоконтроля

Для каждого утверждения в заданиях 1-23 напишите букву, соответствующую правильному ответу, учитывая, что ответ может быть использован один раз, несколько раз или не использован совсем: