Теоретические вопросы к экзамену по органической химии

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

2 курс  ТОВ (7-10 группы), 2016/2017 уч. г.

Этапы развития органической химии и причины выделения в отдельную науку. Распространение в природе органических веществ. Основные типы связей в органических молекулах. Гибридизация атомов углерода. Определите гибридизацию С-атомов в молекуле ………………………... Классификация органических соединений в зависимости от строения углеродного скелета; от наличия и числа функциональных групп. Привести примеры всех представителей, дать им названия. Понятие об изомерии органических соединений на примере …………………... (привести по 1 изомеру каждого вида) Способы образования и основные характеристики ковалентной связи. Два типа ковалентной связи, способы перекрывания атомных орбиталей. Какими орбиталями образованы π- и σ-связи в молекуле ………………? Найдите в этом соединении наиболее полярную и наиболее поляризуемую связь. Локализованные и делокализованные связи. Типы сопряженных систем. Способы изображения делокализованных связей. Найдите молекулы с делокализованными связями, определите тип сопряженной системы, изобразите делокализацию электронов: а) ……………..; b) ……..; c) ………..; d) ……..; е) ……………….. Дайте определение понятий «индуктивный и мезомерный эффекты». Основные свойства этих эффектов и способы графического изображения. С помощью мезомерного и индуктивного эффектов опишите взаимодействие заместителей с бензольным кольцом в соединениях: а) нитробензол; б) бензотрибромид; в) хлорбензол; г) фенол; д) этилбензол. Охарактеризуйте влияние этих заместителей на направление и скорость SE-реакций. Определение понятий "химическая реакция", "субстрат", "реагент", "лимитирующая стадия", "интермедиат", "механизм реакции". Движущая сила химической реакции. Два способа разрыва ковалентной связи. Теория переходного состояния. Энергетические диаграммы одно - и двухстадийных реакций. Какие частицы являются интермедиатами лимитирующих стадий в реакциях…………? Основные типы реакций органических соединений. Два способа разрыва ковалентной связи. Понятие о субстрате, реагенте, радикалах, электрофилах и нуклеофилах. Определите субстрат, реагент, символ реакции и способ разрыва связей: ………. Селективность органических реакций. Приведите уравнения реакций: а) (Z)1-хлоргекс-3-ена с бромной водой; б) (2S) 2-иодбутана с натрий-нитритом в среде апротонного полярного растворителя; в) нитрования по Коновалову 2-метилпропана; г) хлорирования метилбензола в присутствии кислоты Льюиса; д) 3,4-дибромнитробензола с раствором щелочи. Какие из этих реакций являются селективными? Какой из типов селективности имеет место в выбранных реакциях. Оптическая изомерия. Понятия о хиральности молекул, оптической активности, право - и левовращающих соединениях. Дайте определения понятий: энантиомеры, диастереомеры, рацемическая смесь, рацемат, мезоформа, эритро - и трео-ряд. Проиллюстрируйте ответ на примере ……………………………….. Сравните физические и химические свойства энантиомеров, диастереомеров. Постройте стереохимические формулы и проекции Фишера для энантиомеров ………………. Определите их конфигурацию. Постройте для этого вещества проекцию Ньюмена в заторможенной конформации. Стереохимический результат реакций. Приведите примеры трех различных по механизму реакций, в результате которых образуется рацемическая смесь. Поясните причину ее образования. Приведите механизмы этих реакций. Понятие кислот и оснований в органической химии. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури, теория Льюиса, теория Пирсона. Факторы, влияющие на кислотно-основные свойства органических молекул. Закончите уравнения реакций кислотно-основного взаимодействия в соответствии с протолитической теорией Бренстеда-Лоури:……………………………………….. Алканы. Структурная и пространственная изомерия. Общая характеристика реакционной способности алканов. Промышленные и лабораторные методы получения алканов. Применение алканов. Получите бутан всеми известными Вам лабораторными методами. Почему при нитровании по Коновалову и бромировании бутана не образуются оптически активные вещества (приведите уравнения, дайте пояснения)? Алкильные радикалы, их строение и стабильность. Расположите в ряд по увеличению скорости бромирования (Br2, hv) следующие соединения: а) ……….; б) …………; в) ………..; г) …………….. Приведите уравнения реакций. Объясните изменение реакционной способности этих соединений с точки зрения стабильности свободных радикалов, образующихся в лимитирующей стадии процесса. В какой реакции продукт образуется в виде рацемической смеси и почему? Приведите механизм этой реакции. Общая характеристика реакционной способности непредельных углеводородов. Рассмотрите механизм АЕ-реакции на примере присоединения HBr к алкену и к сопряженному диену. Сравните стабильность всех возможных интермедиатов, образующихся в лимитирующей стадии процесса каждой реакции. Какая из реакций будет протекать с большей скоростью и почему? Как влияет температура проведения этой реакции на выход изомеров? Способы получения кратных связей реакциями элиминирования. Правило Зайцева. Получите алкен, алкадиен и алкин с использованием различных реакций элиминирования. Как с помощью качественных реакций различить эти вещества. Приведите соответствующие реакции. Охарактеризуйте химические свойства алкадиенов с сопряженными связями на примере ……………….. Приведите примеры конкретных реакций электрофильного присоединения. В чем состоит особенность АЕ-реакций сопряженных диенов? Поясните причины их повышенной реакционной способности. Кинетически и термодинамически контролируемые продукты реакции. Какие продукты преимущественно образуются при взаимодействии гекс-2-ен-5-ина и гекс-3-ен-1-ина с раствором НСl? Дайте пояснения. Реакции полимеризации непредельных углеводородов. Понятия «полимер», «мономер», «степень полимеризации». Приведите реакции: а) полимеризации бут-2-ена, винилбензола, 2-хлорбута-1,3-диена; б) тримеризации ацетилена; в) сополи-меризации этилена и изопрена. Натуральный и синтетические каучуки, резина. Использование ацетилена в синтезе полимеров. Карбокатионы: строение, факторы, влияющие на их стабильность. Сравните стабильность следующих карбокатионов:…………………………………..

Приведите пример двух различных по механизму реакций, в которых карбокатион «в» может являться интермедиатом. Определите тип этих реакций.

Реакционная способность непредельных углеводородов в реакциях электрофильного присоединения. Расположите названные углеводороды в ряд по увеличению их реакционной способности в реакции присоединения НBr: ………………………………. Ответ поясните с точки зрения стабильности образующихся в лимитирующей стадии карбокатионов. Для наиболее реакционноспособного соединения приведите механизм АЕ-реакции. Алициклические углеводороды. Классификация, изомерия, номенклатура. Причины различия в реакционной способности малых и средних циклов. Конформации циклоалканов. Приведите формулы двух изомерных циклоалканов состава ……., один из которых не реагирует с бромной водой, а другой образует …………. Общая характеристика реакционной способности аренов. Правило Хюккеля. Понятия «ароматичность», «антиароматичность» и «ароматические свойства». Реакции, подтверждающие ненасыщенный характер бензола. Общая схема и энергетическая диаграмма механизма SЕ-реакций аренов. Влияние заместителей бензольного кольца на скорость и направление SЕ-реакций. Сравнить стабильность σ-аддуктов, полученных в результате нитрования ………………………………………………... Арены, классификация, изомерия, номенклатура. Строение и применение бензола. Способы получения гомологов бензола на примере этилбензола. Для этилбензола приведите примеры реакций радикального и электрофильного замещения, окисления, присоединения. Расположите в ряд по увеличению скорости SE-реакции нитрования следующие соединения: а) ……..; б) ……………; в) ………..; г) ………... Приведите уравнения реакций. Объясните изменение реакционной способности этих соединений с точки зрения стабильности интермедиатов, образующихся в лимитирующей стадии процесса. Покажите строение преимущественно образующихся σ-аддуктов для этих реакций. Заместители бензольного кольца. Их влияние на направление и скорость SE-реакций Правила ориентации в моно - и дизамещенных аренах. Приведите уравнения реакций хлорирования в присутствии кислоты Льюиса ………………………………………. Реакции окисления углеводородов. Понятия «мягкое» и «жесткое» окисление, горение. На примере …………….. приведите реакции его окисления реактивом Вагнера, эпоксидирования, озонолиза, окисления калий-перманганатом в кислой среде. Как с помощью реакций окисления можно различить между собой гексан, циклогексан, гекс-1-ен, бензол и этилбензол. Ответ поясните, напишите уравнения соответствующих реакций. Сопоставьте химические свойства и выявите сходство и различие в реакциях пропана, пропена и пропилбензола в реакциях: а) с бромом; б) с реактивом Вагнера; в) с азотной кислотой. Определите тип этих реакций и объясните выбор условий их протекания. Приведите механизм одной из SR-реакций. Охарактеризуйте зависимость реакционной способности галогенопроизводных углеводородов от строения углеводородного радикала и природы галогена. Расположить следующие соединения в порядке понижения реакционной способности галогена в SN-реакциях:…………………………………………………… Ответ поясните. Приведите механизм взаимодействия соединения "в" с водным раствором щелочи. Какая побочная реакция при этом возможна? Какие факторы способствуют ее протеканию? Факторы, влияющие на протекание реакций замещения по SN1 или по SN2 механизму. Амбидентные ионы. Правило Корнблюма. Приведите уравнения реакций ……………. с амбидентными нуклеофилами в среде протонного и апротонного растворителей. Активированные и неактивированные арилгалогениды. Причины их различной активности в SN-реакциях. На примере 4-бромтолуола и 2,4-динитрохлорбензола приведите механизмы их взаимодействия со щелочью. Как влияет природа и положение галогена относительно заместителей бензольного кольца на скорость SN-реакций арилгалогенидов. Нитросоединения. Классификация и номенклатура. Строение нитрогруппы и ее влияние на реакционную способность углеводородного заместителя, с которым она связана в реакциях SE, SN, А, полимеризации и кислотно-основного взаимодействия. Рассмотрите на примере 2-нитробутана, нитробензола, 4-хлорнитробензола, 1-нитропропена. Амины. Классификация и номенклатура. Распространение в природе. Факторы, влияющие на осно′вные свойства аминов. Расположите следующие амины в ряд по увеличению основных свойств: …………, ……………., ……………., ……….., ………….. Ответ поясните с точки зрения электронных эффектов. Для наиболее сильного и наиболее слабого оснований приведите уравнения кислотно-основного взаимодействия. Какие из предложенных аминов и почему будут иметь в водном растворе  рН > 7? Условия протекания реакций диазотирования и азосочетания (температура, рН). С использованием этих реакций получите из соответствующих соединений ……………………………………азобензол. Укажите азо - и диазосоставляющие. Приведите механизмы реакций диазотирования в солянокислой среде и азосочетания для получаемого азокрасителя. Азо - и диазосоединения. Классификация и номенклатура. Кислотно-основные равновесия в растворах диазосоединений. Реакции солей диазония с выделением азота. Азо - и диазосоединения. Классификация и номенклатура. Получение солей диазония. Реакции солей диазония без выделения азота. Азокрасители и индикаторные свойства.