«Качественные реакции в органической химии»

Алкены Мягкое окисление алкенов водным раствором перманганата калия приводит к образованию двухатомных спиртов (реакция Вагнера) CC π Реакция присоединения, окисления Br 2 KMnO 4 Обесцвечивание CH 2 =CH 2 +[O]+H 2 OHO-CH 2 -CH 2 -OH KMnO 4 этиленэтиленгликоль(этандиол) 3CH 2 =CH 2 +2KMnO 4 +4H 2 O 3HO-CH 2 -CH 2 -OH+2KOH+2MnO 2 Полное уравнение реакции В ходе этой реакции происходит обесцвечивание фиолетовой окраски водного раствора KMnO 4. Поэтому она используется как качественная реакция на алкены.

Алкены Также алкены взаимодействуют с бромной водой: CH 3 -CH=CH-CH 3 +Br 2 CH 3 -CH-CH-CH 3 Br 2-бутен 2,3-дибромбутан

Алкины Неполное окисление. При действии сильных окислителей (KMnO 4 ) алкины окисляются с разрывом молекулы по тройной связи (кроме ацетилена). Конечным продуктом реакции являются карбоновые кислоты. Реакция присоединения, окисления Br 2 KMnO 4 Обесцвечивание CC ππ KMnO 4 CH 3 -C C-CH 3 +3[O]+H 2 O 2CH 3 -C O OH Этановая кислота Электрофильное присоединение галогенов к алкинам протекает медленнее, чем для алкенов R-C C-R R-CBr=CBr-RR-CBr 2 -CBr 2 -R Br 2

Многоатомные спирты В отличие от алканолов, многоатомные спирты взаимодействуют с гидроксидами тяжелых металлов. Нерастворимый в воде Cu(OH) 2 голубого цвета растворяется в глицерине с образованием ярко-синего раствора глицерата меди (II). -C-O|H-C-O|H -C-OH Реакция замещения, комплексобразования Cu(OH) 2 Ярко-синий раствор + HO -Cu- OH + CH 2 -O H CH - OH CH 2 -O H H O-CH HO- CH 2 CH 2 -OH CH -O CH 2 -O Cu +2H 2 O H O-CH 2 O-CH HO-CH 2 H

Фенолы Фенол легко при комнатной температуре взаимодействует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6- трибромфенола H H H OH Реакция замещения Br 2 Обесцвечивание Белый осадок Реакция замещения, комплексообразования FeCl 3 Фиолетовый раствор OHOH OH +3Br 2 OH Br +3HBr

Фенолы В водных растворах одноатомные фенолы взаимодействуют с хлоридом железа(III) с образованием комплексного соединения. Другие фенолы, содержащие несколько гидроксильных групп в бензольном кольце, дают яркое окрашивание сине-фиолетовых оттенков в реакции с хлоридом железа (III)

Альдегиды реакция "серебряного зеркала" - окисление аммиачным раствором оксида серебра: R-CR-C O H Окисление- восстановление [Ag(NH 3 ) 2 ]OH Серебряное зеркало окисление гидроксидом меди (II) с образованием красно- кирпичного осадка Cu 2 O: Cu(OH) 2 Красный осадок R–CH=O + 2Cu(OH) 2 RCOOH + Cu 2 O + 2H 2 O t R–CH=O + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH RCOOH + 2Ag + 4NH 3 + H 2 O t

Кетоны Реакция присоединения Желтый осадок CH 3 -C-R O HIO

Сахариды Глюкоза дает качественную реакцию многоатомных спиртов - со свежеполученным гидроксидом меди (II), образуя ярко- синий раствор соединения меди(II) Глюкоза как альдегид способна окисляться в соответствующую кислоту и давать качественные реакции альдегидов

Карбоновые кислоты При взаимодействии карбоновых кислот с карбонатом натрия выделяется углекислый газ R-CR-C O OHOH Реакция замещения Na 2 CO 3 Выделение CO 2 2R-C O OH +Na 2 CO 3 2R-C O ONa + CO 2 +H 2 O

Задачи

1. Бесцветный газ А, немного легче воздуха, почти не имеющий запаха, при окислении кислородом в присутствии хлоридов палладия и меди превращается в соединение В. Взаимодействуя с гидроксидом меди (II), это соединение окисляется до вещества С, водный раствор которого имеет кислую реакцию. Приведите формулы веществ А, В и С. Напишите уравнения реакций. CH 2 =CH 2 ACH 3 -C O OH C CH 2 =CH 2 + O 2 CH 3 CHO PdCl 2 B CH 3 -C O H O H O OH + 2Cu(OH) 2 + Cu 3 O + 2H 2 O

2. Вещество А вступает в реакцию «серебряного зеркала». Окислением А получают соединение В, которое вступает в реакцию с метанолом в присутствии концентрированной серной кислоты; при этом образуется С вещество, обладающее приятным запахом. При сгорании вещества С образуется углекислого газа в 1,5 раза больше, чем при сгорании вещества В. Приведите формулы веществ А, В и С. Напишите уравнения реакций. A CH 3 -C O H B O OH C CH 3 -C O OCH 3 CH 3 -C O H +2O 2 2CO 2 + 2H 2 O CH 3 -C O OCH 3 +3,5O 2 3CO 2 + 3H 2 O 1.5*2=3 (моль)

3. Шерлок Холмс и Доктор Ватсон занялись инцидентом, случившимся ночью в здании химфака. Трупа нет, зато есть вахтер, который все видел. Он невнятно рассказывает странные вещи о святящемся пришельце в зеркальных очках и одного незнакомца, которые якобы зажгли какой-то палочкой несколько спиртовок и что-то бросили в раствор HCl, над которым со взрывом образовалось пламя. Вдруг появился кто-то еще, после этого между незнакомцем и пришельцем завязалась борьба, они начали душить друг друга, на шее пришельца выступила синяя кровь, на шее незнакомца - красная. Вдруг пришелец что-то обронил на пол: раздался взрыв и повалился белый дым; затем он зажег три вулкана. После этого все скрылись. Вахтер попытался войти в помещение, но под ногами началось что-то взрываться и появился фиолетовый дым. После этого сторож вызвал полицию. При обыске химфака задержали трех студентов: Юхана, Каарела и Петю. В карманах студентов обнаружили: бутылочку с раствором хлорида железа(III), ампулу силицида магния, коробочки с KClO 3 и красным фосфором. Руки Каарела были испачканы тиоцианатом калия, а руки Пети - гексацианоферратом (II) калия. Руки Юхана при обработке люминолом начали светиться. На полу обнаружили следы фосфорной кислоты и йода. Вулканический пепел состоял из оксида хрома(III) «Элементарно, Ватсон!», сказал Холмс после ознакомления с материалами дела. - Обосновать, кто из студентов изучает биологию и кто изображал пришельца. - Написать уравнения реакций как пришелец приготовил зеркальные очки; с помощью палочки зажглись спиртовки; над раствором HCl образовалось пламя; образовалась «синяя кровь»; образовалась «красная кровь»; раздался взрыв и повалил белый дым; раздался взрыв и повалил фиолетовый дым; горел вулкан.

HCHO+ 2Ag 2 O HCOOH +2Ag KMnO 4 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 +HMnO 4 HMnO 4 = Mn 2 O 7 + H 2 O 2Mn 2 O 7 + C 2 H 5 OH = 4MnO 2 + 2CO 2 + 3H 2 O Mg 2 Si+ 4HCl = 2MgCl 2 + SiH 4 (силан) SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O 4FeCl 3 + 3K 4 [Fe(CN) 6 ] = Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 (берлинская лазурь) +12KCl FeCl 3 +3KSCN= Fe(SCN) 3 (ярко_красный цвет) +3KCl 10KClO 3 +12P =3P 4 O KCl 3I 2 + 4NH 3 *H 2 O= NI 3 + 3NH 4 I+ 4H 2 O 2NI 3 = N 2 +3I 2 (фиолетовый дым) (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = N 2 +4H 2 O+ Cr 2 O 3 Юхан учится на биологии. Его руки были испачканы фосфором, поэтому он начали светится при обработке люминолом Каарел играл пришельца, потому то его руки были испачканы тиоцианатом калия что дало с хлоридом железа(III) «красную кровь» Руки Пети были испачканы гексацианоферратом(II) калия, что дало с хлоридом железа(III) «синюю кровь»

4. Вещество X - при нормальных условиях бесцветный газ с острым запахом, хорошо растворяющийся как в воде, так и в органических растворителях. На практике используется % водный раствор вещества Х, который стабилизирован 5- 15% метанола. Вещество Х дает реакцию серебряного зеркала и реакцию с реактивом Фелинга [NaOOC(CHOH) 2 COOK+Cu(OH) 2 ]. При реакции вещества Х и амиака образуется полициклическое вещество Y с эмпирической формулой C 6 H 12 N 4, которое применяется в качестве лекарства, а также в качестве ингибитора коррозии железа. При нитровании вещества Y получают мощное взрывчатое вещество Z с эмпирической формулой C3H6N6O6 C3H6N6O6 - гексоген (двойных связей нет). - Написать структурные формулы веществ X, Y и Z. - Для вещества Х написать схему реакции серебряного зеркала; с реактивом Фелинга. - Какое тривиальное название имеет водный раствор вещества Х; вещество Y.Y. - для вещества Х написать структурную формулу продукта; его линейной полимеризации; его циклической тримеризации. - Напишите схему(ы) реакции(ий) промышленного получения вещества Х.

H-C-H O X N NN N Y N N N NO 2 O2NO2N Z HCHO +Ag 2 O HCOOH+2Ag NaOOC(CHOH) 2 COOK +2Cu(OH) 2 +CH 2 O CH 2 O 2 +Cu 2 O + NaOOC(CHOH) 2 COOK +2H 2 O 1. Формалин 2. Уротропин H-C-H O HO(CH 2 O) n CH 2 OH H-C-H O O OO CH 2 H2CH2C

CH 3 OH + 1/2O 2 H-C-H + H 2 O катал. O CH 4 + O 2 H-C-H + H 2 O катал. O

5. Соединение неизвестного строения состава C 4 H 8 Cl 2 нагрели с водным раствором гидроксида натрия и получили органическое соединение, которое при окислении гидроксидом меди (II) превратилось в соединение состава C 4 H 8 O 2. Определить строение исходного соединения. CH 3 -CH 2 -CH 2 -C-H Cl +2NaOH CH 3 -CH 2 -CH 2 -C-H H O +2NaCl+H 2 O 1,1-дихлорбутан CH 3 -CH 2 -CH 2 -C-H H O OH O +2Cu(OH) 2 +Cu 2 O +2H 2 O Бутановая кислота

HCl CH 3 -(CH 2 ) 3 C O OH +HO -CH 3 +H 2 OCH 3 -(CH 2 ) 3 C O O CH 3 CH 3 -(CH 2 ) 3 C O O CH 3 H 3 C-CH-CH 2 -CH 2 -CH 3 J P, HJO

7. К 1,17г смеси альдегида и пропанола добавили аммиачный раствор, 5,8г оксида серебра и нагрели. Выпавший при этом осадок отфильтровали, а не прореагировавший оксид серебра перевели в хлорид серебра, масса которого оказалась равной 2,87г. Определите строение взятого альдегида, если молярное отношение альдегида к спирту в исходной смеси равно 3:1 RCH=O+Ag 2 O RCOOH+ 2Ag NH 3 Ag 2 O +2HCl 2AgCl +H 2 O n(AgCl)= 2.87/143.5= 0.02 моль n (вступило реакцию) = 0,02/2=0,01 n(Ag 2 O)= 5.8/232 =0.025 моль n (вступило в реакцию Ag 2 O) = 0,025-0,01= 0,015 моль n(RCH=O) =n(Ag 2 O)= моль n(CH 3 CH 2 CH 2 OH)= 0.015/3 = моль m (1-пропанола) = 0,005*60=0,3г m (альдегида) = 1,17-0,3= 0,87г M(RCH=O) = 0,87/0,015 =58 г/моль CH 3 -CH=O