Вопросы к экзамену (теоретичес

Вопросы к экзамену
Галогенорганические соединения
Классификация, изомерия, номенклатура. Способы получения: галогенирование алканов, алкенов, алкинов, аренов (механизм галогенирования),
присоединение галогенов и галогеноводородов к ненасыщенным соединениям, замещением гидроксильной группы на галоген, взаимодействие карбонильных соединений с галогенидами фосфора. Получение хлор, бром, фтор и
иодпроизводных бензола через соли диазония, реакция иодирования по методу Тронова-Новикова. Галогенирование алкилбензолов в ядро и боковую
цепь.
Алкилгалогениды. Химические свойства алкилгалогенидов: реакции
нуклеофильного замещения галогена. Взаимодействие с алкоголятами, аммиаком, аминами, гидроокисями металлов, цианидами, солями карбоновых кислот. Реакции галогенидов с участием металла: каталитическое восстановление, реакция Вюрца-Шорыгина, реакция образования реактивов Гриньяра.
Механизм реакций SN1 и SN2 в галогеноалкилах. Сравнение реакционной способности в реакциях SN1 и SN2 первичных, вторичных, третичных и
аллилгалогенидов. Зависимость активности атома галогена от природы галогена. Влияние различных факторов на направление, механизм и скорость
взаимодействия алкилгалогенидов с нуклеофильными реагентами. Влияние
природы субстрата и реагента, природы уходящей группы и температуры.
Реакции элиминирования галогеноводорода от алкилгалогинидов.
Направление отщепления (правило Зайцева). Механизм мономолекулярного
и бимолекулярного отщепления (Е1, Е2). Конкуренция реакций замещения и
элиминорования.
Ароматические галогениды. Химические свойства арилгалогенидов
(механизмы нуклеофильного замещения в ароматическом ряду).
Механизм реакции SN в хлорбензоле (ариновый механизм). Реакции SN
в арилгалогенидах, активированных акцепторными группами (хлорнитропроизводные).
Спирты и фенолы
Строение, классификация, изомерия, номенклатура. Классификация по
строению углеродного скелета, числу гидроксильных групп, местоположению гидроксила в молекуле. Исторические, рациональные и систематические
(ИЮПАК) названия спиртов и фенолов. Способы получения: гидролиз галоидных алкилов, реакция Гриньяра, гидратация алкенов. Восстановление
альдегидов и кетонов. Гидроборирование алкенов с последующим гидролизом. Брожение сахаров. Гидрирование окиси углерода (метанол).
Физические свойства спиртов. Зависимость температуры кипения,
плотности, растворимости от строения спиртов. Влияние ассоциации молекул спиртов на их физические свойства.
Химические свойства спиртов. Реакции спиртов с участием связи О-Н.
Кислотные свойства и амфотерность спиртов (взаимодействие с натрием,
1
амидом натрия, с кислотами). Изменение кислотных свойств в ряду: первичные, вторичные, третичные спирты и соответственно изменение основных
свойств алкоголятов первичных, вторичных и третичных спиртов. Основные
свойства спиртов. Реакции с минеральными кислотами. Образование простых эфиров (взаимодействие галоидных алкилов со спиртами, галоидных
алкилов с алкоголятами). Механизм этих реакций. Побочные реакции этих
процессов.
Образование сложных эфиров при взаимодействии спиртов с хлорангидридами карбоновых кислот и спиртов с карбоновыми кислотами (реакция
этерификации). Механизм реакции этерификации.
Реакции спиртов с участием связи С-О. Образование галогеноалкилов
при взаимодействии спиртов с галогеноводородами. Механизм этих реакций
(SN1 и SN2). Взаимодействие спиртов с хлористым тионилом. Дегидратация
первичных, вторичных и третичных спиртов (межмолекулярная и внутримолекулярная). Дегидратация спиртов на окиси алюминия.
Окисление первичных, вторичных и третичных спиртов. Окисление
спиртов в мягких и жестких условиях. Дегидрирование спиртов. Ароматические спирты. Двухатомные спирты, гликоли. Строение, изомерия, номенклатура. Способы получения: из дигалогенидов, из этиленовых углеводородов,
из окиси этилена. Трехатомные спирты. Глицерин. Получение из жиров.
Синтез из пропилена.
Фенолы. Способы получения: щелочное плавление сульфокислот, гидролиз арилгалогенидов, из солей диазония, кумольный метод. Физические и
химические свойства фенолов. Электронное строение фенола с участием индукционного и мезомерного эффектов. Образование фенолятов. Влияние заместителей первого и второго рода, находящихся в о-, м- и п-положениях
бензольного кольца, на кислотные свойства фенолов.
Алкилирование (получение простых эфиров) и ацилирование фенолов
(образование сложных эфиров). Реакции электрофильного замещения (нитрование, галогенирование, сульфирование, азосочетание). Карбоксилирование фенола, реакции с альдегидами.
Карбонильные соединения. Альдегиды и кетоны
Строение, классификация, номенклатура, изомерия. Способы получения. Окисление углеводородов (алканов, алкенов, аренов), дегидрирование
спиртов, пиролиз карбоновых кислот и их солей, гидролиз геминальных дигалогенопроизводных, гидратация алкинов, оксосинтез. Получение ароматических кетонов по Фриделю-Крафтсу, альдегидов по Гаттерману–Коху. Получение альдегидов и кетонов окислением спиртов, озонированием алкенов.
Физические свойства альдегидов и кетонов.
Химические свойства альдегидов и кетонов. Строение карбонильной
группы. Прочность и реакционная способность двойной углеродкислородной связи.
2
Реакции присоединения к карбонильным соединениям синильной кислоты. Нуклеофильное присоединение по карбонильной группе воды, спиртов, синильной кислоты, бисульфита натрия, реактивов Гриньяра. Взаимодействие с аммиаком и его производными (качественная реакция на карбонильную группу). Механизм реакции нуклеофильного присоединения. Зависимость реакционной способности альдегидов и кетонов от строения в реакциях нуклеофильного присоединения. Реакции замещения карбонильного
кислорода на водород, хлор, остатки азотистых соединений. Карбонильные
соединения как СН-кислоты: альдольная конденсация и реакция Канниццаро.
Окисление альдегидов и кетонов. Качественные реакции альдегидов:
реакция «серебряного зеркала», взаимодействие с фелинговой жидкостью.
Сложноэфирная конденсация (реакция Тищенко). Восстановление по Кижнеру-Вольфу.
Карбоновые кислоты и их производные
Определение, классификация, изомерия, номенклатура. Кислотные радикалы (ацилы). Общие способы получения карбоновых кислот: окислением
менее окисленных органических соединений (углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов), гидролизом тригалогенидов, нитрилов, эфиров, карбонизацией металлоорганических соединений, с помощью малонового эфира. Получение высших жирных карбоновых кислот окислением парафинов.
Физические свойства карбоновых кислот. Температуры кипения и
плавления. Водородная связь.
Химические свойства карбоновых кислот. Электронное строение карбоксильной группы. Индукционный и мезомерный эффекты. Реакции разрыва кислород-водородной связи: диссоциация, образование солей. Сравнение
кислотных свойств минеральных и органических кислот, воды, спиртов, влияние структуры радикала и заместителей на кислотные свойства карбоновых
кислот. Реакции в карбоксиле по связи С–ОН: образование галоидных ацилов, сложных эфиров, амидов.
Реакции радикала карбоновых кислот. Реакция галогенирования в положении молекулы (реакция Геля-Фольгарда-Зелинского). Синтетические
возможности этого процесса. Галогеноангидриды кислот. Получение. Физические свойства. Химические свойства. Реакции нуклеофильного замещения
галогена. Взаимодействие с водой, спиртами, кислотами, аммиаком. Замещение гидроксила на примере реакции этерификации.
Ангидриды карбоновых кислот и галогенангидриды. Получение.
Физические и химические свойства. Ангидриды и галогенангидриды кислот
как ацилирующие средства. Взаимодействие с водой, спиртами, аминами,
аммиаком. Получение сложных эфиров и амидов.
Амиды карбоновых кислот – незамещенные и замещенные. Получение амидов с помощью хлорангидридов и ангидридов, аммиака и аминов.
Получение из карбоновых кислот и аммиака. Химические свойства амидов.
Амфотерность амидов. Причины снижения основных свойств аминогруппы.
Гидролиз, дегидратация и восстановление амидов.
3
Сложные эфиры карбоновых кислот. Получение сложных эфиров
реакцией этерификации (механизм), из галогенидов и солей карбоновых кислот реакцией ацилирования спирта хлорангидридами и ангидридами
Химические свойства сложных эфиров: взаимодействие с аммиаком, аминами, восстановление до спиртов.
Нитрилы карбоновых кислот. Получение нитрилов из галогенидов,
из амидов. Химические свойства: гидролиз в кислой и щелочной средах, восстановление.
Нитросоединения
Классификация, строение, изомерия, номенклатура. Строение нитрогруппы. Способы получения. Нитрование алканов (реакция Коновалова) и
ароматических углеводородов. Механизм нитрования ароматических (электрофильный) и алифатических (радикальных) углеводородов. Образование
нитроний-катиона. Влияние заместителей в бензольном кольце на скорость
нитрования. Нитрование в бензольное кольцо и в боковую цепь. Получение
нитросоединений из галогеноалкилов.
Реакции нитрогруппы, соседнего с нитрогруппой звена, реакции в радикале. Восстановление нитросоединений. Действие азотистой кислоты и
щелочей на нитросоединения. Таутомерия алифатических нитросоединений.
Образование нитроловых кислот, псевдонитрилов. Конденсация первичных и
вторичных алифатических нитросоединений с альдегидами (нуклеофильное
присоединение, образование нитроспиртов).
Электрофильное замещение у ароматических нитросоединений. Влияние нитрогруппы на свойства бензольного кольца и на заместители в бензольном кольце. Реакционная способность галогена у нитрогалогенобензолов.
Амины
Строение, классификация, изомерия, номенклатура. Первичные, вторичные, третичные амины. Соли аммония. Способы получения аминов: восстановление нитросоединений, нитрилов и амидов карбоновых кислот, взаимодействие аммиака с алкилгалогенидами и спиртами. Реакция Гофмана
(расщепление амидов карбоновых кислот).
Химические свойства аминов: влияние строения на основность, образование солей с кислотами, алкилирование и ацилирование по амино-группе.
Реакции первичных, вторичных, третичных алифатических и ароматических
аминов с азотистой кислотой. Реакции ароматических аминов по кольцу: галогенирование, нитрование, сульфирование. Защита аминогруппы в реакциях
электрофильного замещения и окисления и снятие защиты.
Азо- и диазосоединения
Определение, строение. Соли диазония. Реакция диазотирования. Механизм реакции диазотирования, образование электрофильного агента. Электронное строение диазокатиона.
4
Свойства солей диазония. Реакции солей диазония, идущие с выделением азота: образование фенолов, арилгалогенидов (реакции Зандмейера и
Шимана), нитрилов. Взаимодействие солей диазония с фосфорноватистой
кислотой, со спиртами (реакция дезаминирования).
Реакции, идущие без выделения азота: азосочетание. Механизм реакции, электрофильность солей диазония. Диазо- и азосоставляющие. Хромофорные и ауксохромные группы. Восстановление солей диазония. Образование фенилгидразина и его производных. Азокрасители.
Гетероциклические соединения
Строение, классификация по числу атомов в цикле и по характеру гетероатома, номенклатура гетероциклических соединений.
Пятичленные гетероциклы
Пятичленные азотистые гетероциклы с одним гетероатомом: фуран,
тиофен, пиррол. Получение пятичленных гетероциклов из 1,4дикарбонильных соединений. Основность и кислотность фурана, тиофена,
пиррола. Ароматический характер пиррола, тиофена и фурана. Сходство с
фенолами. Реакции электрофильного замещения: галогенирование, сульфирование, нитрование, ацилирование. Реакции присоединения: гидрирование,
диеновый синтез (пиррол). Кислотно-основные свойства пиррола и продуктов его гидрирования. N-магнийгалогенопроизводные пиррола и их синтетическое значение. Реакции обмена гетероатомов в пятичленных гетероциклах.
Индол. Реакции электрофильного замещения.
Шестичленные гетероциклы
Шестичленные азотистые гетероциклы с одним атомом азота в цикле.
Пиридин. Источники пиридиновых оснований (каменноугольная смола).
Синтез пиридина и его гомологов из альдегидов и аммиака. Валентное состояние азота в пиридине.
Свойства пиридина. Реакции нуклеофильного и электрофильного замещения. Сравнение реакционной способности в реакциях электрофильного
замещения пиридина и бензола. Место вступления электрофильного заместителя. Дезактивирующее влияние неподеленной пары электронов азота в реакциях электрофильного замещения. Место вступления нуклеофильного реагента (получение 2-аминопиридина). Сульфирование, нитрование и галогенирование пиридина. Основность, восстановление, взаимодействие с галоидными алкилами, стойкость к окислению.
Хинолин. Строение, получение по Скраупу (из анилина и глицерина в
присутствии серной кислоты и нитробензола). Свойства хинолина: основность, окисление, восстановление, электрофильное и нуклеофильное замещение.
5