1

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie

Materiały pomocnicze do zajęć seminaryjnych z przedmiotu

„CHEMIA ORGANICZNA”

kierunek: Technologia Chemiczna

Opracowanie:

dr inż. Edyta Stochmal

Kraków 2013

2

SPIS TREŚCI

Str.

1. Wskazówki dotycz

ące nazewnictwa wybranych grup

zwi

ązków organicznych ............................................................................... 3

2. Seminarium, cz

ęść I: Budowa i nazewnictwo związków organicznych ..... 19

3. Seminarium, cz

ęść II: Reakcje związków organicznych ............................ 38

Zasady nazewnictwa związków organicznych

3

1. WSKAZÓWKI DOTYCZĄCE NAZEWNICTWA
WYBRANYCH GRUP ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

1. Alkany

(w

ęglowodory nasycone łańcuchowe, zawierają jedynie wiązania pojedyncze C-C)

Nazwy alkanów maj

ą końcówkę –an. Ich ogólny wzór to C

n

H

2n+2

(n - liczba całkowita).

Nazwy pierwszych dziesi

ęciu alkanów normalnych (o strukturze prostołańcuchowej):

Liczba atomów

Nazwa

Wzór C

n

H

2n+2

w

ęgla (n)

1

metan

CH

4

CH

4

2

etan

C

2

H

6

CH

3

CH

3

3

propan

C

3

H

8

CH

3

CH

2

CH

3

4

butan

C

4

H

10

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

5

pentan

C

5

H

12

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

6

heksan

C

6

H

14

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

7

heptan

C

7

H

16

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

8

oktan

C

8

H

18

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

9

nonan

C

9

H

20

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

10

dekan

C

10

H

22

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

Nazwy niektórych grup alkilowych (podstawników powstaj

ących z alkanów):

–CH

3

metyl (Me)

–CH

2

CH

3

etyl (Et)

–CH

2

CH

2

CH

3

propyl (Pr)

–CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

butyl (n-Bu)

|

CH

3

CHCH

3

izopropyl (i-Pr)

CH

3

CH

3

CH

3

C

tert-butyl (t-Bu)

Zasady nazewnictwa związków organicznych

4

Alkany rozgałęzione

Ogólne zasady nazewnictwa alkanów rozgał

ęzionych:

1.

Nale

ży znaleźć najdłuższy łańcuch węglowy – łańcuch główny, który będzie stanowił

podstaw

ę nazwy. W przypadku, gdy w cząsteczce można wyróżnić kilka łańcuchów o tej

samej długo

ści, podstawę nazwy powinien stanowić ten, który związany jest z większą

liczb

ą podstawników.

2.

Ponumerowa

ć atomy węgla w łańcuchu głównym, rozpoczynając od końca

najbli

ższego rozgałęzienia. W przypadku usytuowania pierwszych rozgałęzień w równych

odległo

ściach od obydwu końców kierować się pozycją kolejnego rozgałęzienia.

3.

Poda

ć położenie i nazwę podstawników, wymieniając je w kolejności alfabetycznej.

4.

Dla identycznych podstawników poda

ć krotność ich występowania za pomocą

odpowiednich przedrostków: di-, tri-, tetra- itd.

5.

Podstawnikom alkilowym nada

ć odpowiednie nazwy reszt węglowodorowych:

etylo-, metylo- itp.

6.

Podstawnik zło

żony nazywany jest zgodnie z powyższymi regułami, rozpoczynając

numerowanie od punktu doł

ączenia do łańcucha głównego (por. podane przykłady).

Nazw

ę tego podstawnika umieszcza się w nawiasie poprzedzonym zapisem numeru

okre

ślającego jego położenie w łańcuchu głównym (por. podane przykłady).

CH

3

CH

2

CCH

2

CHCH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

4-etylo-2,4-dimetyloheksan

CH

3

CH

2

CHCHCH

2

CHCH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

2

CH

3

3,6-dietylo-4-metylooktan

CH

3

C

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

CH

3

CH

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH CH

2

CH

3

CH

2

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

CH CH

CH

2

CH

3

C CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

CH

3

2,2-dimetylopropyl

2-etylo-1-metylobutyl

1-metyloetyl

7-etylo-2,3-dimetylo-5-(2,2-dimetylopropylo)nonan

4-(1-metyloetylo)heptan

Zasady nazewnictwa związków organicznych

5

2. Cykloalkany

(w

ęglowodory nasycone pierścieniowe, zawierają wyłącznie wiązania

pojedyncze C-C)

Do nazwy macierzystego w

ęglowodoru o budowie łańcuchowej dodaje się przedrostek cyklo-.

Podstawniki wymienia si

ę w kolejności alfabetycznej ze wskazaniem ich położenia podając

numer w

ęgla, przy którym są położone.

3. Alkeny, alkadieny, alkatrieny

(w

ęglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierają

wi

ązania podwójne C=C)

(Reguły podobne jak dla alkanów, ale łańcuch główny musi zawierać wiązanie podwójne)

Nazwy alkenów maj

ą przyrostek –en poprzedzony numerem atomu węgla wskazującego

poło

żenie wiązania podwójnego i są pochodnymi nazw alkanów. Ich ogólny wzór to C

n

H

2n

.

Przy numerowaniu ła

ńcucha głównego pierwszeństwo ma położenie wiązania podwójnego.

Atomy w

ęgla przy podwójnym wiązaniu otrzymują możliwie najniższe numery, a pozycję

wi

ązania podwójnego wskazuje się umieszczając w nazwie numer atomu węgla o niższym

indeksie.
Nazwy zwi

ązków z dwoma podwójnymi wiązaniami (alkadienów) mają końcówkę –dien, z

trzema (alkatrienów) –trien z okre

śleniem położenia, przy czym do podstawy nazwy

pochodz

ącej od nazwy węglowodoru dodaje się łączącą literę „a”.

4. Cykloalkeny

(w

ęglowodory nienasycone pierścieniowe, zawierają wiązanie podwójne

C=C)

(Reguły podobne jak dla cykloalkanów)

Numerowanie rozpoczyna si

ę tak, by wiązanie podwójne było miedzy węglem C1 i C2 i aby

pierwszy podstawnik miał jak najni

ższy numer.

CH

3

CH

2

CH

3

1-etylo-3-metylocykloheksan

CH

2

CHCHCH

3

CH

3

3-metylobut-1-en

CH

3

CH

CHCH

2

CH

2

CH

3

heks-2-en

CH

3

1-metylocyklopenten

CH

2

=CH-CH

2

-CH

2

-CH=CH-CH

3

CH

2

=C-CH

2

-C=CH-CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

2

=C=C=CH

2

hepta-1,5-dien

4-etylo-2-metyloheksa-1,4-dien

buta-1,2,3-trien

Zasady nazewnictwa związków organicznych

6

5. Alkiny

(w

ęglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierają wiązanie potrójne C

≡

C)

i enyny

(w

ęglowodory łańcuchowe nienasycone, zawierają wiązanie podwójne C=C i potrójne C

≡

C)

(Reguły podobne jak dla alkanów i alkenów, łańcuch główny musi zawierać wiązanie
potrójne w przypadku alkinów i obydwa wiązania wielokrotne w przypadku enynów)

Nazwy alkinów maj

ą przyrostek –in lub –yn poprzedzony numerem atomu węgla

wskazuj

ącego położenie wiązania potrójnego i są pochodnymi nazw alkanów. Ich ogólny

wzór to C

n

H

2n-2

.

W przypadku zwi

ązków zawierających wiązanie podwójne i potrójne (tzw. enynów)

numerowanie ła

ńcucha rozpoczyna się od końca bliższego pierwszego wiązania

wielokrotnego, bez ró

żnicy, czy jest to wiązanie podwójne, czy potrójne. Gdy jednak obydwa

wi

ązania znajdują się w tej samej odległości od każdego z końców cząsteczki, numerację

atomów w

ęgla w łańcuchu należy zacząć od tego końca, bliżej którego znajduje się wiązanie

podwójne.

6. Halogenki alkilowe, R-X

(X = F, Cl, Br, I)

(halogenopochodne alkanów)

(Reguły podobne jak dla węglowodorów alifatycznych)

Fluorowiec traktowany jest jako podstawnik. Numerowanie ła

ńcucha głównego rozpoczyna

si

ę od końca bliższego pierwszego podstawnika, obojętne czy jest to alkil, czy fluorowiec.

Je

żeli w cząsteczce obecne jest wiązanie podwójne lub potrójne, to musi ono znaleźć się

w ła

ńcuchy głównym.

Halogenki alkilowe mo

żna również nazywać traktując atom fluorowca jako grupę funkcyjną;

wówczas zamiast np. chlorometanu b

ędzie chlorek metylu, chloroetanu – chlorek etylu,

2-bromobutanu – bromek izopropylu, itp.

CH

3

C

CCH

3

but-2-yn

CH

3

CHCH

2

CH

2

C

CH

CH

3

5-metyloheks-1-yn

CH

3

CH

CHCH

2

CHCH

2

C

CH

CH

3

4-metylookt-6-en-1-yn

CH

3

CHCH

2

CH

2

CHCH

3

CH

3

Br

2-bromo-5-metyloheksan

ClCH

2

CH

2

CHCHCH

2

CHCH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

Cl

1,8-dichloro-3,6-dietylo-4-metylooktan

CH

3

-CH=CH-CH

2

-C C-CH

3

hepta-2-en-5-yn

Zasady nazewnictwa związków organicznych

7

7. Związki aromatyczne

(w

ęglowodory aromatyczne, halogenki arylowe, pochodne benzenu

i zwi

ązków aromatycznych o skondensowanych pierścieniach benzenowych)

Najwa

żniejszym jednopierścieniowym węglowodorem aromatycznym jest benzen:

benzen

Nazwy pochodnych benzenu tworzy si

ę w zależności od rodzaju i liczby podstawników

w pier

ścieniu; wiele z nich ma też nazwy zwyczajowe.

Jednopodstawione pochodne benzenu

Do podstawowej nazwy - benzen dodaje si

ę nazwę podstawnika.

CH

3

metylobenzen
(toluen)

Nazwy zwyczajowe stosowane w przypadku takich podstawników, jak grupy: CH

3

, OH,

COOH, NH

2

to odpowiednio: toluen, fenol, kwas benzoesowy, anilina (wzory niektórych

z tych zwi

ązków zostały pokazane).

Dipodstawione pochodne benzenu

Poło

żenia podstawników oznacza się dwojako: za pomocą liczb lub przedrostków: orto (o),

meta (m), para (p).

OH

hydroksybenzen (fenol)

Br

bromobenzen

NH

2

aminobenzen
(anilina)

Cl

Cl

Cl

CH

3

I

Br

1,2-dichlorobenzen
o-dichlorobenzen

1-bromo-4-jodobenzen
p-bromojodobenzen

1-chloro-3-metylobenzen
m-chlorometylobenzen
lub

3-chlorotoluen
m-chlorotoluen

Zasady nazewnictwa związków organicznych

8

Pochodne benzenu podstawione wi

ęcej niż dwoma podstawnikami

Podstawniki wymienia si

ę w porządku alfabetycznym, poprzedzając ich nazwy liczbami

wskazuj

ącymi pozycje podstawienia. Ważne jest, aby indeksy liczbowe węgli, przy których

s

ą podstawniki, były jak najniższe. W niektórych przypadkach jednopodstawiona pochodna

benzenu mo

że służyć jako nazwa podstawowa (por. przykład 3-chlorotoluenu przedstawiony

wcze

śniej). W wielopodstawionych pochodnych benzenu, gdzie istnieje konieczność

podawania poło

żenia podstawników, atom węgla, przy którym znajduje się charakterystyczna

grupa zwi

ązku stanowiącego podstawę nazwy, oznacza się numerem 1, np.:

Nazwy podstawników zawierających pierścienie benzenowe

Podstawniki powstaj

ące z benzenu to fenyl i fenyleny. Njważniejszym podstawnikiem

powstaj

ącym z metylobenzenu (toluenu) jest benzyl.

Węglowodory zawierające w cząsteczkach skondensowane pierścienie benzenowe –
naftalen, antracen i ich pochodne:

Cl

NO

2

O

2

N

2-chloro-1,4-dinitrobenzen

NH

2

Br

Br

Br

2,4,6-tribromoanilina

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

antracen

2

3

4

5

6

7

8

1

naftalen

p-fenylen

m-fenylen

o-fenylen

fenyl

CH

2

benzyl

Zasady nazewnictwa związków organicznych

9

Numeracja atomów w

ęgla w cząsteczkach zawierających skondensowane pierścienie

benzenowe, takich jak naftalen i antracen, jest

ściśle określona i stała. Numerację tę należy

stosowa

ć tworząc nazwy pochodnych tych węglowodorów.

8. Alkohole (R-OH), diole, triole

(charakterystyczna grupa –OH - jedna lub wi

ęcej -

przył

ączona jest do nasyconego atomu węgla w łańcuchu alkilowym)

Tworz

ąc nazwę alkoholu za podstawową strukturę wybiera się najdłuższy łańcuch węglowy

z grup

ą hydroksylową. Do nazwy macierzystej dodaje się przyrostek –ol poprzedzony

numerem atomu w

ęgla, do którego przyłączona jest grupa –OH. Określając położenie tej

grupy istotne jest, aby indeks zwi

ązanego z nią atomu węgla był jak najniższy.

W przypadku niektórych prostych alkoholi stosuje si

ę nazwy zwyczajowe. Do słowa alkohol

dodaje si

ę nazwę grupy alkilowej lub arylowej połączonej z grupą hydroksylową, np.: alkohol

metylowy, alkohol etylowy, alkohol izopropylowy, alkohol benzylowy.

Nazwy zwi

ązków z dwiema grupami hydroksylowymi (dioli) mają końcówkę –diol, z trzema

(trioli) –triol z okre

śleniem położenia, przy czym do podstawy nazwy pochodzącej od nazwy

w

ęglowodoru dodaje się łączącą literę „o”.

CH

3

CHCH

2

CH

3

OH

butan-2-ol

CH

3

CH

2

CHCH

2

OH

CH

3

2-metylobutan-1-ol

CH

3

CHCH

3

OH

alkohol izopropylowy

CH

2

OH

alkohol benzylowy

CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

3

OH

OH

CH

2

-CH-CH

2

OH

CH

3

OH

CH

2

-CH-CH

2

OH

OH

OH

pentano-1,3-diol

2-metylopropano-1,3-diol

propano-1,2,3-triol

CH

3

Br

OH

CH

3

CH

3

6-bromo-2-metylonaftalen

10-hydroksyantracen

1,2-dimetylonaftalen

CH

3

-CH-CH

2

-CH-CH

2

-CH

3

CH

3

OH

5-metylopentan-3-ol

Zasady nazewnictwa związków organicznych

10

9. Fenole, ArOH

(charakterystyczna grupa –OH przył

ączona jest do pierścienia

aromatycznego)

Nazwy systematyczne fenoli tworzy si

ę dodając przedrostek hydroksy- do nazwy

w

ęglowodoru. Często używane są, w przypadku tej grupy związków, nazwy zwyczajowe.

10. Etery

(charakterystyczne wi

ązanie –C–O–C– w cząsteczce)

Etery proste, nie zawieraj

ące żadnych innych grup funkcyjnych – po słowie eter wymienia się

w kolejno

ści alfabetycznej nazwy grup węglowodorowych połączonych z atomem tlenu.

Mo

żna też etery proste nazywać podstawnikowo, w sposób opisany dla eterów złożonych

(por. podane przykłady). Etery symetryczne, w których z atomem tlenu poł

ączone są takie

same grupy w

ęglowodorowe, nazywa się podając po słowie eter nazwę grupy

w

ęglowodorowej z przedrostkiem –di.

Etery o bardziej zło

żonej budowie – nazwę tworzy się jako pochodną macierzystego

w

ęglowodoru i dodaje nazwę grupy węglowodorowej przyłączonej do atomu tlenu

z ko

ńcówką –oksy. Grupę węglowodorową związaną z atomem tlenu traktuje się więc w tym

przypadku jak podstawnik w cz

ąsteczce węglowodoru stanowiącego podstawę nazwy.

Grupy alkilowe poł

ączone z atomem tlenu nazywa się grupami alkoksylowymi. Przykłady

podstawników alkoksylowych oraz ich nazwy podano w Tabeli 1.

OH

Cl

o-chlorohydroksybenzen
(o-chlorofenol)

NH

2

OH

p-aminohydroksybenzen
(p-aminofenol)

CH

3

-O-CH

2

-CH

2

-CH

3

eter metylowo-propylowy
lub metoksypropan

CH

3

-CH

2

-O-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

3

CH

3

-O-CH

3

eter butylowo-etylowy

lub etoksybutan

eter dimetylowy

lub metoksymetan

CH

3

O CH

2

CH

2

Cl

1-chloro-2-metoksyetan

OCH

2

CH

3

CH

3

1-etoksy-2-metylobenzen

CH

3

-CH-CH

2

-CH

2

-CH-CH

2

-CH

3

OCH

2

CH

2

CH

3

CH

3

2-metylo-5-propoksyheptan

Zasady nazewnictwa związków organicznych

11

Tabela 1. Przykładowe podstawniki alkoksylowe i ich nazwy.

Podstawnik

Nazwa

CH

3

O-

metoksy

CH

3

CH

2

O-

etoksy

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

O-

butoksy

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

O-

pentoksy

2-metylopropoksy

11. Aldehydy

(charakterystyczna grupa aldehydowa, tj. –CHO w cz

ąsteczce)

Nazw

ę aldehydu tworzy się dodając do nazwy macierzystego alkanu przyrostek –al.

Najdłu

ższy łańcuch z grupą –CHO stanowi strukturę podstawową, a atom węgla tej grupy

(gdy aldehyd zawiera podstawniki w cz

ąsteczce) oznacza się jako C1. W przypadku

niepodstawionych aldehydów numeracja atomów w

ęgla w cząsteczce nie jest konieczna.

Niektóre proste aldehydy maj

ą nazwy zwyczajowe, np.: formaldehyd, benzaldehyd.

CHO

benzaldehyd

HCH

O

formaldehyd

CH

3

CH

2

CH

O

propanal

CH

3

CH

3

CH

2

CHCH

2

CH

O

3-metylopentanal

CH

3

-CH-CH

2

O

CH

3

Zasady nazewnictwa związków organicznych

12

12. Ketony

(charakterystyczna grupa karbonylowa, tj. >C=O w cz

ąsteczce)

Nazw

ę ketonu tworzy się od nazwy macierzystego alkanu dodając przyrostek –on,

poprzedzony numerem atomu w

ęgla z grupą karbonylową. Najdłuższy łańcuch z grupą

ketonow

ą uznaje się za strukturę podstawową, a numerowanie atomów węgla rozpoczyna się

od ko

ńca bliższego karbonylowego atomu węgla.

W przypadku niektórych prostszych zwi

ązków z tej grupy nazwy tworzy się wymieniając

w kolejno

ści alfabetycznej nazwy grup połączonych z grupą karbonylową, poprzedzając je

słowem „keton”.

13. Kwasy karboksylowe

(charakterystyczna grupa karboksylowa, tj. –COOH w cz

ąsteczce)

Nazwy systematyczne kwasów karboksylowych tworzy si

ę dwojako:

1

o

sposób

Do nazwy macierzystego alkanu z ko

ńcówką –owy dodaje się słowo kwas, a atom węgla

w grupie karboksylowej jest oznaczany jako C1.

2

o

sposób

Nazwa ła

ńcucha głównego nie obejmuje grupy karboksylowej, a atom węgla, z którym

poł

ączona jest grupa karboksylowa, jest oznaczany jako C1. Do nazwy macierzystego alkanu

dodaje si

ę wówczas słowo kwas i końcówkę -karboksylowy.

CH

3

CH

2

CH

2

CCH

3

O

pentan-2-on

CH

3

CH

2

CCH

3

O

butan-2-on
(keton etylowo-metylowy)

CH

3

CHCCH

3

O

CH

3

3-metylobutan-2-on

CH

3

CCH

3

O

propanon
(keton dimetylowy,
aceton)

CH

3

CH

3

CHCH

2

COOH

kwas 3-metylobutanowy

kwas 2-metylopropanokarboksylowy

CH

3

-CH

2

-COOH

kwas propanowy

lub kwas etanokarboksylowy

Zasady nazewnictwa związków organicznych

13

W przypadku tej grupy zwi

ązków stosowane są często nazwy zwyczajowe, np.: kwas

mrówkowy, octowy, propionowy, benzoesowy.

14. Pochodne kwasów karboksylowych

(halogenki kwasowe, bezwodniki kwasowe, estry,

amidy)














Pochodne kwasów karboksylowych zawieraj

ą charakterystyczną grupę acylową

Nazw

ę tej grupy tworzy się od nazwy macierzystego alkanu dodając końcówkę –oil lub

stosuj

ąc nazwy zwyczajowe.

Przykłady grup acylowych:








Halogenki kwasowe

Nazwy halogenków kwasowych tworzy si

ę podając nazwę odpowiedniego halogenku i grupy

acylowej (systematyczn

ą lub zwyczajową). Gdy halogenek kwasu łańcuchowego zawiera

w cz

ąsteczce podstawniki, podaje się ich położenie, oznaczając atom węgla grupy acylowej

numerem 1.

COOH

kwas benzoesowy

HCOOH

kwas mrówkowy

CH

3

COOH

kwas octowy

R C

O

OH

R C

O

X

R C

O

O

O

R

C

R C

O

O R'

R C

O

NH

2

Kwas

Halogenek
kwasowy

Bezwodnik
kwasowy

Ester

Amid

R C

O

CH

3

C

O

O

C

Cl

Br

Chlorek etanoilu
Chlorek acetylu

Bromek benzoilu

CH

3

CH

2

C

O

CH

3

C

O

H C

O

CH

3

CH

2

CH

2

C

O

O

C

Metanoil
Formyl

Etanoil
Acetyl

Propanoil
Propionyl

Butanoil
Butyryl

Benzoil

CH

3

-CH-CH

2

-C-Cl

CH

3

O

Chlorek 3-metylobutanoilu

Zasady nazewnictwa związków organicznych

14

Zwi

ązki te można również nazywać w oparciu o nazwę kwasu macierzystego, poprzedzając ją

nazw

ą odpowiedniego halogenku.

Bezwodniki kwasowe

W przypadku bezwodników symetrycznych (otrzymywanych z takiego samego kwasu
karboksylowego) nazwy tworzy si

ę, zastępując słowo kwas słowem bezwodnik lub dodając

słowo bezwodnik do nazwy macierzystego kwasu.







Bezwodniki niesymetryczne (otrzymywane z ró

żnych kwasów karboksylowych) nazywa się

podobnie, przy czym nazwy kwasów podaje si

ę w porządku alfabetycznym.

Estry

W nazwie estru okre

śla się część kwasową i węglowodorową, najczęściej alkilową

(wprowadzon

ą w miejsce atomu wodoru w grupie karboksylowej). Część kwasowa ma

ko

ńcówkę –an lub –ian zamiast końcówki –owy występującej w nazwie kwasu

macierzystego, cz

ęść alkilowa (lub inna węglowodorowa) natomiast podawana jest

w dopełniaczu.

CH

3

CH

2

C

O

Br

O

C Cl

Bromek kwasu
propanowego

Chlorek kwasu
benzoesowego

CH

3

CH

2

C

O

O C CH

2

CH

3

O

CH

3

C

O

O C CH

3

O

Bezwodnik kwasu propanowego

Bezwodnik octowy

O

C

O C CH

3

O

Bezwodnik benzoesowo-octowy

CH

3

CH

2

C

O

O

CH

2

CH

3

O

C

CH

3

O

CH

3

C

O

O

Propanian etylu

Benzoesan metylu

Octan fenylu

CH

3

-C-CH

2

-CH

2

-CH

2

--C-Br

CH

3

O

CH

3

Bromek kwasu
5,5-dimetyloheksanowego

Zasady nazewnictwa związków organicznych

15

W przypadku estrów kwasów ła

ńcuchowych zawierających podstawniki w części kwasowej

podaje si

ę ich położenie w nazwie, oznaczając atom węgla grupy acylowej numerem 1. Gdy

podstawniki znajduj

ą się w części alkilowej (lub ogólnie: węglowodorowej) numeruje się

atomy w

ęgla tej części tak, że atom węgla łączący się z atomem tlenu ma numer 1.

Amidy

Nazwy amidów tworzy si

ę, dodając do nazwy macierzystego alkanu końcówkę –oamid

lub zamieniaj

ąc końcówkę –yl (-oil) w nazwie grupy acylowej na przyrostek –amid.

Zwi

ązki te można także określać, poprzedzając nazwę macierzystego kwasu karboksylowego

słowem amid.






W przypadku amidów podstawionych przy atomie azotu najpierw okre

śla się podstawniki,

a nast

ępnie podaje nazwę amidu macierzystego. Nazwę podstawników poprzedza się

lokantem „N”, co oznacza bezpo

średnie podstawienie przy atomie azotu. Nazwy amidów

kwasów ła

ńcuchowych zawierających podstawniki w części kwasowej tworzy się oznaczając

atom w

ęgla grupy acylowej numerem 1.

CH

3

CH

2

CH

2

C

O

CH

3

C

O

NH

2

NH

2

O

C NH

2

Acetamid

Butanoamid

Benzamid

CH

3

CH

2

C

O

NH

2

Amid kwasu propanowego

CH

3

-C-CH

2

-CH

2

--C-OCH

3

CH

3

O

CH

3

CH

3

-CH-CH

2

--C-OCH

2

-CH-CH

3

CH

3

O

CH

3

4,4-dimetylopentanian metylu

3-metylobutanian 2-metylopropylu

CH

3

-CH-CH

2

-C

O

N

H

CH

3

Br

N-metylo-3-bromobutanoamid

CH

3

C

O

N

H

N-fenyloacetamid

H C

O

N(CH

3

)

2

N,N-dimetyloformamid (DMF)

CH

3

-CH

2

-C-CH

2

-C

O

NH

2

CH

3

CH

3

3,3-dimetylopentanoamid

Zasady nazewnictwa związków organicznych

16

14. Nitrozwiązki

(charakterystyczna grupa –NO

2

w cz

ąsteczce)

Do nazwy macierzystego w

ęglowodoru dodaje się przedrostek nitro-. Grupę nitrową traktuje

si

ę jako podstawnik, a jej pozycję podaje się wymieniając numer atomu węgla,

z którym jest ona zwi

ązana.

15. Aminy

Aminy alifatyczne

Aminy pierwszorz

ędowe (charakterystyczna grupa —NH

2

w cz

ąsteczce)

Nazwy tworzy si

ę przez dodanie przyrostka –amina do nazwy podstawnika alkilowego.

Amin

ę można potraktować również jako pochodną węglowodoru, zwłaszcza

w przypadku amin zawieraj

ących inne grupy funkcyjne. Wówczas grupę -NH

2

mo

żna

wymieni

ć jako podstawnik aminowy oraz określić jego pozycję w związku macierzystym.

Aminy drugorz

ędowe i trzeciorzędowe (charakterystyczne grupy w cząsteczce,

odpowiednio: —NH— lub —N— )

│

W przypadku symetrycznych amin do nazwy dodaje si

ę przedrostek di- lub tri-, np.:

difenyloamina, trietyloamina.

Aminy niesymetryczne drugorz

ędowe i trzeciorzędowe nazywa się jako N-podstawione

aminy pierwszorz

ędowe. Nazwę największej grupy alkilowej wybiera się za nazwę

macierzyst

ą, a pozostałe grupy traktuje jako N-podstawniki (dołączone do atomu azotu),

wymieniaj

ąc je w kolejności alfabetycznej.

CH

3

CH

2

CH

2

NO

2

1-nitropropan

CH

2

CH

2

NH

2

etyloamina

CH

3

CH

2

CHCOOH

NH

2

kwas 2-aminobutanowy

CH

3

CH

2

CH

2

CHCH

3

NH

2

2-aminopentan

CH

2

CH

3

N

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

trietyloamin

trietyloamina

Zasady nazewnictwa związków organicznych

17

Aminy aromatyczne

Aminy aromatyczne traktuje si

ę jako pochodne aniliny (aminobenzenu), a pozostałe grupy

jako N-podstawniki.

16. Związki zawierające w cząsteczkach różne grupy funkcyjne

Je

żeli w cząsteczce związku organicznego znajduje się kilka różnych grup funkcyjnych, to

nazw

ę systematyczną tworzy się w oparciu o zasady obowiązujące dla grupy związków o

grupie funkcyjnej maj

ącej pierwszeństwo, a inne grupy funkcyjne traktuje się jak

podstawniki.
Wybrane grupy funkcyjne, wyst

ępujące w cząsteczkach związków organicznych ułożone

według pierwsze

ństwa przedstawiono w Tabeli 2. Tabela zawiera również nazwy tych grup,

traktowanych jako podstawniki.

Przykłady:

CH

3

CH

2

CH

2

NHCH

3

N-metylopropyloamina

CH

3

CH

N

CHCH

2

CH

2

CH

3

CH

3

N-etylo-N-metylobutyloamina

N

Br

CH

3

CHCH

3

2-bromo-N-etylo-N-metyloanilina

NH

2

anilina

NHCH

3

N-metyloanilina

CH

3

CH

2

CHCOOH

NH

2

kwas 2-aminobutanowy

CH

3

CHCOOH

OH

kwas 2-hydroksypropanowy

(nazwa zwyczajowa: kwas mlekowy)

CH

2

CHCOOH

OH

NH

2

kwas 2-amino-3-hydroksypropanowy

CH

3

CHCH

2

CHCOOH

OH

OH

kwas 2,4-dihydroksypentanowy

Zasady nazewnictwa związków organicznych

18

Tabela 2. Wybrane grupy funkcyjne wyst

ępujące w związkach organicznych uszeregowane

według ich pierwsze

ństwa oraz nazwy tych grup traktowanych jako podstawniki.

Grupa funkcyjna

Klasa zwi

ązku

Nazwa podstawnika

-COOH

kwasy karboksylowe

karboksy

-COOR

estry

R-oksykarbonylo

np.

metoksykarbonylo

(R=CH

3

), etoksykarbonylo (R=C

2

H

5

) itd.

-CONH

2

amidy

karbamoilo

-CHO

aldehydy

formylo

>C=O

ketony

okso

-OH

alkohole, fenole

hydroksy

-NH

2

aminy

amino

-OR

etery

R-oksy, np. metoksy (R=CH

3

), etoksy

(R=C

2

H

5

) itd.

Seminarium, część I

19

2.

Seminarium, część I:

BUDOWA I NAZEWNICTWO ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Zagadnienia

1.

Klasyfikacja zwi

ązków organicznych, charakterystyczne grupy funkcyjne

2.

Ogólne zasady nazewnictwa wybranych grup zwi

ązków organicznych

-

W

ęglowodory alifatyczne nasycone i nienasycone: alkany, alkeny, alkiny,

cykloalkany, cykloalkeny

-

W

ęglowodory aromatyczne (areny)

-

Halogenopochodne alkilowe i arylowe

-

Alkohole, fenole, etery

-

Aldehydy i ketony

-

Kwasy karboksylowe i ich pochodne

-

Zwi

ązki zawierające azot: związki nitrowe, aminy

3.

Rz

ędowość atomów węgla, rzędowość alkoholi i amin

4.

Izomeria

-

izomeria konstytucyjna (ła

ńcuchowa, położeniowa, grup funkcyjnych)

-

izomeria geometryczna (izomery cis-trans, konfiguracja podstawników Z-E)

5.

Hybrydyzacja orbitali atomowych w zwi

ązkach organicznych

6.

Polaryzacja wi

ązań w związkach organicznych

Seminarium, część I

20

BUDOWA I NAZEWNICTWO ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Zadania

1

. Klasyfikacja związków organicznych

1.

Przyporz

ądkuj poniższe związki do odpowiedniej grupy:

- w

ęglowodory alifatyczne lub węglowodory aromatyczne

- w

ęglowodory nasycone lub węglowodory nienasycone

- alkany, alkeny, alkiny, cykloalkany, cykloalkeny

CH

3

CH

3

CH

3

-CH=CH-CH

3

CH

3

CH

3

-C-CH

3

CH C-CH-CH

2

-CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

-C

CH

2

=CH-CH=CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

C-CH

3

CH

2

CH

3

-CH

2

-C-CH

2

-CH

3

CH

3

CH-CH-CH

3

CH

3

C-CH

2

-C-CH

3

CH

3

CH

3

-CH

2

-CH

2

-C

C

H

2

C

H

2

CH

2

CH

CH

C

H

2

C

H

2

C

H

2

C

H

2

C

H

2

C

H

2

CH

2

CH

2

C

H

2

C

H

2

CH

2

C

H

2

C

H

2

C

H

2

C

H

2

CH

3

H

3

C

CH

3

CH

3

CH

3

C

H

2

C

H

2

CH

2

CH-CH

3

C

H

2

CH-CH

3

CH

3

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

3

CH

3

CH-CH

2

-CH-CH

3

CH

3

CH

3

-CH-CH

2

-CH

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

u)

v)

k)

i)

j)

l)

m)

n)

o)

p)

q)

r)

s)

t)

w)

x)

Seminarium, część I

21

2.

Które z poni

ższych związków to związki heterocykliczne, a które homocykliczne

(karbocykliczne)? W

śród homocyklicznych wskaż te, które są związkami alicyklicznymi

lub aromatycznymi.

NH

2

NO

2

NO

2

N

H

N

N

O

N

N

H

N

N

H

O

N

Cl

NH

2

Cl

CH

3

NO

2

CH

3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

k)

l)

m)

n)

o)

p)

q)

r)

s)

t)

CH

CH

3

-CH=CH-C

CH

3

C-C-C

CH

3

CH

3

-C

CH

C

H

2

C

H

2

C

H

2

CH

2

CH

2

C

H

C

H

CH

CH

C

H

2

C

H

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

y)

z)

aa)

bb)

cc)

dd)

ee)

ff)

Seminarium, część I

22

3.

Na podstawie charakterystycznych grup funkcyjnych przyporz

ądkuj poniższe związki do

odpowiedniej klasy zwi

ązków organicznych:

Zestaw 3.1

CH

Br

Br

H

3

C

CH

3

S

S

N

N

H

Br

CHCl

C

H

2

C

H

2

C

H

2

C

H

2

OH

CH

3

u)

v)

w)

x)

y)

z)

aa)

bb)

cc)

NO

2

CH

3

C

O

NH

2

H

3

C

CH

3

CH

3

CH

3

-CH

2

-NO

2

NH

2

C

NH

2

Cl

H

3

C

CH

3

NH

2

CH

CH

3

CH

2

COOH

CH

3

CH

2

CH

2

OH

H

3

C

CH

3

OH

CH

CH

3

CHCH

2

OH

CH

3

CH

3

OH

H

3

C

CH

3

CH

3

OH

C

H

3

C

O

C

2

H

5

CH

3

H

C

O

CH

3

C

O

CH

3

H

C

O

a)

k)

b)

c)

d)

e)

g)

h)

j)

f)

l)

m)

n)

o)

p)

i)

Seminarium, część I

23

Zestaw 3.2

CH

3

NH

2

NH

2

Br

CH

3

(CH

2

)

4

NH

2

C

5

H

11

COOH

CH

3

COOH

CH

3

OH

CH

3

H

3

C

C

CH

2

H

C

O

CH

3

C

O

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

NO

2

NHCH

3

H

3

C

CH

3

CH

3

C

COOH

CH

3

CH

3

CH

3

C

H

3

C

O

t)

q)

r)

s)

u)

v)

w)

x)

y)

z)

aa)

bb)

CH

3

(CH

2

)

4

-C

O

NH

2

N

H

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

NH

2

CH

3

CH

2

CH

2

COOH

CH

3

OH

O

CH

3

CH

COOH

CH

3

CH

3

CH

C

CH

2

COOH

Br

OH

OH

H

3

C

CH

2

CH

OH

H

3

C

O

CH

C

O

CH

3

C

CH

3

CH

3

C

O

CH

3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

k)

l)

Seminarium, część I

24

Zestaw 3.3

Cl

NO

2

NO

2

C

2

H

5

N

CH

3

COOH

NO

2

NO

2

OH

OH

O

C

Cl

CH

2

CH

2

CHCOOH

CH

3

NO

2

CH

3

N

C

3

H

7

C

2

H

5

CH

3

N

H

CH

3

(CH

2

)

3

CH

2

OH

OH

OH

OH

CH

2

OH

CH

C

CH

3

OH

CH

H

3

C

O

CH

2

CH

HC

O

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

C

O

CH

3

m)

n)

o)

p)

q)

r)

u)

v)

s)

t)

w)

x)

z)

y)

aa)

bb)

COOH

NH

2

COOH

OH

COOH

Cl

CH

3

NO

2

NO

2

NO

2

C

O

NH

2

CH

3

NO

2

N(CH

3

)

2

CH

3

H

3

C

CH

2

CH

CH

2

OH

b)

a)

d)

e)

f)

g)

h)

c)

Seminarium, część I

25

OH

COOH

CH

2

CH

2

COOH

CH

3

CH=CHCOOH

CH

3

CHCOOH

COOH

CH

3

O

H-C-N

CH

3

CH

3

-CH

2

-C-CH

3

CH

3

NO

2

NH

C

2

H

5

C

2

H

5

NH

2

Br

Br

Br

N

CHCH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

NH

2

CH

2

CH

2

NH

2

NH

2

NO

2

N

H

CH

2

CH(CH

3

)

2

OH

CH

2

CH

2

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

CH

OH

H

3

C

CH

2

CH

2

H

C

O

CH

3

CH

2

C

O

CH

2

CH

3

H

C

O

CH

2

C

O

O

H

CH

C

O

CH

CH

C

CH

3

CH

3

(CH)

2

CH

H

CH

C

O

i)

j)

k)

l)

m)

n)

o)

p)

q)

r)

s)

t)

u)

v)

w)

x)

y)

z)

aa)

bb)

cc)

dd)

ee)

Seminarium, część I

26

2. Nazewnictwo: Węglowodory

4.

Narysuj zwi

ązki zgodnie z nazwą:

a.

3-etylo-4,4-dimetyloheptan

b.

2,2,3,3–tetrametylopentan

c.

2,3,5-trimetylo-4-propyloheptan

d.

4–etylo–3,4,7,8–tetrametylodekan

e.

3-izopropylo-2-metylooktan

f.

1-etylo-2-metylocyklopentan

g.

2,3–dimetylobut-2-en

h.

pent-2-yn

i.

2,4,4-trimetylopent-2-en

j.

3,6-dimetylookt-1-en

k.

hept-3-yn

l.

5-(1,2-dimetylobutylo)-2,3,3,9-tetrametylodek-1-en

m.

3-metylocykloheksen

n.

3,4-dimetylocyklopenten

o.

1,3,5–trimetylobenzen

p.

1,3-dietylobenzen

q.

p-ksylen

5.

Przedstaw wzory szkieletowe oraz podaj nazwy systematyczne nast

ępujących

w

ęglowodorów:

a.

(CH

3

)

2

CHCH

2

CH

2

CH(C

2

H

5

)

2

b.

(C

2

H

5

)

2

C(CH

3

)CH

2

CH

3

c.

CH

3

CH

2

CH(CH

3

)CH(CH

3

)CH(CH

3

)

2

d.

CH

3

CH

2

CH(CH

3

)CH

2

C(CH

2

CH

2

CH

3

)(CH

2

CH

3

)

2

e.

CH

3

CH

2

C(CH

3

)

2

(CH

2

)

4

CH

3

f.

(CH

3

)

3

CCH

2

CH

3

g.

(CH

3

CH

2

)

2

C=CH

2

h.

CH

3

CH

2

CH=CHCH

2

CH

3

i.

(CH

3

)

3

CCH=CH

2

j.

(CH

3

)

2

CHCH=CHCH(CH

3

)

2

k.

(CH

3

)

2

CHCH

2

CH=C(CH

3

)

2

l.

CH

3

CH(CH

3

)C

≡

CCH(CH

3

)CH

3

m.

HC

≡

CC(CH

3

)

3

Seminarium, część I

27

6.

Poni

ższe nazwy nie są prawidłowe. Narysuj wzory strukturalne związków

odpowiadaj

ące każdej z tych nazw i podaj nazwy właściwe.

a.

2,2-dimetylo-6-etyloheptan

b.

3-etylo-4,4-dimetyloheksan

c.

2-izopropylo-4-metyloheptan

d.

5,5,6-trimetylooktan

e.

2-metylopent-3-en

f.

2-etyloheks-4-en

g.

3-etylo-2-metylocyklopenten

7.

Nazwij nast

ępujące związki i podaj rzędowość atomów węgla:

a.

C(CH

3

)

4

b.

(CH

3

)

2

CHCH

2

CH

2

CH

3

c.

(CH

3

)

2

CHCH(CH

2

CH

3

)

2

d.

(CH

3

)

2

CHC(CH

3

)

2

CH

2

CH

3

e.

(CH

3

)

3

CCH

2

CH

2

CH(CH

3

)

2

f.

CH

3

CH

2

CH

2

CH(CH

3

)CH

2

C(CH

3

)

2

CH

2

CH

3

g.

CH

3

CH

2

CH(CH

3

)CH

2

C(CH

3

)(CH

2

CH

3

)CH

2

CH

2

CH

3

h.

CH

3

CH

2

CH

2

C(CH

3

)(CH(CH

3

)

2

)CH(CH

3

)CH

2

CH

3

8.

Podaj przykład alkanu, który:

a.

ma tylko pierwszorz

ędowe atomy węgla

b.

ma jedynie pierwszorz

ędowe i trzeciorzędowe atomy węgla

c.

ma jeden czwartorz

ędowy i jeden drugorzędowy atom węgla

d.

ma dwa trzeciorz

ędowe atomy węgla, a nie ma w ogóle drugorzędowych

9.

Okre

śl rzędowość atomów węgla w następujących związkach:

.

c.

a.

CH

3

H

3

C

CHCH

2

CH

3

CHCH

3

CH

2

H

2

C

H

2

C

C

b.

CH

3

C(CH

3

)

3

Seminarium, część I

28

10.

Narysuj wzory strukturalne cykloalkanów o podanym wzorze sumarycznym spełniaj

ących

poni

ższe kryteria:

a.

w

ęglowodór C

6

H

12

, który ma jeden pierwszorz

ędowy i jeden trzeciorzędowy atom

w

ęgla

b.

w

ęglowodór C

6

H

12

, który ma dwa pierwszorz

ędowe i jeden czwartorzędowy atom

w

ęgla

c.

w

ęglowodór C

6

H

12

, który ma dwa pierwszorz

ędowe i dwa drugorzędowe atomy

w

ęgla

3. Nazewnictwo: Halogenopochodne węglowodorów

11.

Narysuj zwi

ązki zgodnie z nazwą:

a.

chloroetan

b.

2-bromopropan

c.

2-bromo-2-metylopentan

d.

3-bromo-2,3-dimetylopentan

e.

2,3,3,4–tetrachloroheksan

f.

1–bromo–3–chloro–2,2–dimetylobutan

g.

3,3,5,5–tetrachloro-2,6–dimetyloheptan

h.

1,6–dichloro–3,4,4,5,6–pentametylooktan

i.

5-(1-chloroetylo)-5-chloro-3,4-dimetylooktan

j.

1-bromo-2-metylocyklobutan

k.

3-chloroprop-1-en

l.

3-bromobut-1-en

m.

2-chloroheks-3-yn

n.

5-chloro-4,7-dietylo-3,3,8-trimetylodek-1-en

o.

p-bromotoluen (1-bromo-4-metylobenzen)

p.

chlorobenzen

q.

o-dibromobenzen

r.

m-dichlorobenzen

s.

3,5-dibromotoluen

g.

f.

e.

d.

Seminarium, część I

29

12.

Podaj nazwy systematyczne poni

ższych związków:

a.

(CH

3

)

2

CHCH

2

CH

2

CH(Br)CH

3

b.

CH

3

CH(Br)CH

2

CH

2

CH(Cl)CH

3

c.

CH

3

CH(Br)CH

2

CH

2

C(Cl)

2

CH

3

d.

CH

3

CH=CHCH

2

Br

e.

CH

2

(Br)CH=CHCH

2

I

f.

CH(Cl)

2

C

≡

CCH

2

CH

3

g.

(CH

3

)

2

C=CHCCl

3

h.

CH

3

CH=C(Cl)CH(CH

2

CCl

3

)CH

2

CH

3

4. Nazewnictwo: Inne grupy związków organicznych

13.

Narysuj zwi

ązki zgodnie z nazwą:

a.

propan-2-ol

b.

3-metylobutan-1-ol

c.

2,2-dimetylopropan-1-ol

d.

m–jodofenol (1-hydroksy-3-jodobenzen)

e.

2,4,6–trinitrofenol (1-hydroksy-2,4,6-trinitrobenzen)

f.

3-chloropentan-2-ol

g.

p-metoksyfenol

h.

eter dimetylowy (metoksymetan)

i.

eter etylowo-metylowy (metoksyetan)

j.

eter butylowo-propylowy (propoksybutan)

k.

eter fenylowo-metylowy (metoksybenzen)

l.

2-metylobutanal

m.

pentan-3-on (keton dietylowy)

n.

2,2-dimetylocyklopentanon

o.

2-hydroksybenzenokarboaldehyd (aldehyd o-hydroksybenzoesowy)

p.

fenyloetanal

q.

1-fenylopropan-2-on (keton benzylowo-metylowy)

r.

kwas propionowy (kwas propanowy)

s.

kwas 3-chloro-2,2-dimetylopropanowy

t.

chlorek butanoilu,

u.

bromek formylu

v.

bezwodnik propanowy

w.

kwas o-aminobenzoesowy

Seminarium, część I

30

x.

kwas o–chlorobenzoesowy

y.

kwas p–hydroksybenzoesowy

z.

bezwodnik benzoesowy

aa.

bezwodnik mrówkowo-pentanowy

bb.

benzoesan fenylu

cc.

mrówczan butylu

dd.

heksanoamid

ee.

kwas 2–amino–5–bromo–3–nitrobenzoesowy

ff.

kwas 3,5–dinitrobenzenosulfonowy

gg.

N-etylo-N-metylopropanoamid

hh.

N-metylo-3-chlorobutanoamid

ii.

nitrometan

jj.

2-chloro-1-nitropropan

kk.

2-(N-metylo-N-propyloamino)butan

ll.

trietyloamina

mm.

difenyloamina

nn.

2-metylopropyloamina (izobutyloamina)

oo.

N,N-dimetylopropyloamina

pp.

p-dinitrobenzen

qq.

m–bromonitrobenzen

rr.

m–nitrotoluen (1-metylo-3-nitrobenzen)

ss.

p–bromoanilina

14.

Nazwij poni

ższe związki:

a.

CH

3

CH

2

CH

2

C

H

O

e.

O

g.

O

c.

CH

3

CH

2

C

CH

3

CH

3

O

2

N

f.

CH

3

CH

2

CH

2

CHNH

2

CH

2

CH

3

i.

Br

COOH

h.

O

2

N

b.

COOH

d.

CH

3

C

O

O

CH

2

CH

3

Seminarium, część I

31

15.

Podaj nazwy alkoholi i okre

śl ich rzędowość:

a.

CH

3

CH

2

CH

2

OH

b.

CH

3

CH(OH)CH

2

CH

3

c.

(CH

3

)

2

C(OH)CH

3

d.

CH

3

CHClCH(OH)CH(CH

3

)

2

e.

CH

3

CHClCH(CH3)CH(CH

3

)CH

2

OH

16.

Podaj nazwy amin i okre

śl ich rzędowość:

a.

C

6

H

5

NHCH

3

b.

CH

3

CH

2

CH

2

N(CH

3

)

2

j.

OH

COOH

n.

(CH

3

)

2

CHCH

2

CHC

6

H

5

OH

l.

C

H

O

Cl

v.

SO

3

H

NO

2

x.

N

CH

3

C

H

3

q.

CH

3

N

CH

3

CH

3

k.

SO

3

H

CH

3

r.

OH

NO

2

NO

2

O

2

N

o.

N

H

t

NO

2

CH

3

p.

O

C

CH

2

CH

2

CH

3

O

u.

CH

3

CH

2

C

O

Br

m.

H C

O

N

H

w.

CH

3

(CH

2

)

3

C

O

N(CH

3

)

2

s.

CH

3

CH

2

C

O

O

C CH

2

CH

2

CH

3

O

Seminarium, część I

32

c.

CH

3

CH

2

CH

2

CH(CH

2

CH

3

)NH

2

d.

(CH

3

)

3

CNH

2

e.

C

6

H

5

CH

2

NHCH

3

5. Izomeria związków organicznych

17.

Narysuj wzory strukturalne oraz podaj nazwy pi

ęciu izomerów związku o wzorze

sumarycznym C

6

H

14

.

18.

Narysuj i nazwij wszystkie monobromopochodne pentanu, C

5

H

11

Br (3).

19.

Narysuj i nazwij wszystkie mo

żliwe izomery:

a.

dichloro n-butanu (5)

b.

dichlorocyklobutanu (3)

20.

Które z podanych zwi

ązków mogą występować w postaci izomerów cis-trans? Narysuj

ka

żdą parę izomerów.

a.

but-2-en

b.

2–metylobut-1-en

c.

pent-1-en

d.

1,1-dichloroeten

e.

but-1-en

f.

2–metylobut-2-en

g.

pent-2-en

h.

1,2-dichloroeten

21.

Które z podanych zwi

ązków wykazują izomerię geometryczną (cis-trans lub Z-E)?

Narysuj wzory strukturalne izomerów i przypisz ka

żdej strukturze konfigurację Z lub E.

a.

prop-1-en

b.

1-chloroprop-1-en

c.

1,2-dibromoprop-1-en

d.

1-bromo-2-chloroeten

e.

2,3-dichlorobut-2-en

f.

3–metylopent-2-en

g.

1-chloro-2-metylobut-2-en

h.

2,3-dimetylopent-2-en

i.

pent-2-yn

j.

4-etylo-3-metyloheks-3-en

22.

Narysuj zwi

ązki zgodnie z nazwą:

a.

trans-4-metyloheks-2-en

b.

cis–2,5–dimetyloheks-3-en

c.

trans–2–metylohept-3-en

Seminarium, część I

33

d.

trans-3,4-dimetyloheks-3-en

e.

(Z)-3-chloro-4-metyloheks-2-en

f.

(E)-2-bromobut-2-en

g.

(E)-2,5-dibromo-3-etylopent-2-en

h.

(Z)-3-bromo-2,2- dimetyloheks-3-en

23.

Przypisz konfiguracj

ę E lub Z następującym związkom:

H

C

C

H

3

C

CN

CH

2

NH

2

CH

3

H

COOH

Cl

C

C

C

C

CH

3

CH

2

Cl

CH

2

OH

H

3

C

H

3

C

Br

COOH

CH

2

Br

C

C

a.

b.

c.

d.

24.

Narysuj wzory strukturalne i podaj nazwy wszystkich mo

żliwych izomerów:

a.

ksylenu (dimetylobenzenu)

b.

trimetylobenzenu

c.

kwasu aminobenzoesowego

d.

dibromonitrobenzenu

e.

trinitrofenolu

25.

Zaproponuj wzory strukturalne zwi

ązków spełniających następujące opisy:

a.

alkohole o wzorze C

3

H

8

O

b.

alkohole o wzorze C

4

H

10

O

c.

ketony o wzorze C

5

H

10

O

d.

aldehydy o wzorze C

5

H

10

O

26.

Dla ka

żdego z poniższych związków narysuj wzór izomeru posiadającego takie same

grupy funkcyjne:

c.

OH

d.

O

OH

b.

O

CH

3

a.
CH

3

CH

2

CH

2

C

≡

N

Seminarium, część I

34

27.

Zaproponuj wzory strukturalne cz

ąsteczek o podanych wzorach sumarycznych:

a. C

3

H

8

b. C

2

H

4

O (trzy zwi

ązki)

c. C

2

H

6

O (dwa zwi

ązki)

d. CH

5

N

e. C

3

H

7

Br (dwa zwi

ązki)

f. C

3

H

9

N (cztery zwi

ązki)

6. Hybrydyzacja orbitali atomowych w związkach organicznych

28.

Narysuj wzory kreskowe etanu CH

3

CH

3

, propenu CH

3

CH=CH

2

, propynu CH

3

C

≡

CH

i buta-1,3-dienu CH

2

=CH-CH=CH

2

. Jaka hybrydyzacj

ę mają poszczególne atomy węgla.

Naszkicuj wzory przestrzenne tych zwi

ązków i podaj wartości wszystkich kątów między

wi

ązaniami.

29.

Zaproponuj wzory strukturalne cz

ąsteczek, które zawierają:

a) dwa atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp

2

i jeden o hybrydyzacji sp

3

b) dwa atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp

2

i dwa o hybrydyzacji sp

3

c) dwa atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp

2

i trzy o hybrydyzacji sp

3

d) cztery atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp

2

e) cztery atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp

2

i dwa o hybrydyzacji sp

3

f) dwa atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp i dwa o hybrydyzacji sp

2

g) dwa atomy w

ęgla o hybrydyzacji sp, dwa o hybrydyzacji sp

2

i jeden o hybrydyzacji sp

3

30.

Jak

ą hybrydyzację ma atom:

a) tlenu w metoksymetanie CH

3

OCH

3

b) boru w trimetyloborze (CH

3

)

3

B

c) azotu w dimetyloaminie CH

3

NHCH

3

d) azotu w anilinie (aminobenzenie)

f) azotu w pirydynie

Seminarium, część I

35

N

C

H

C

H

N

CH

CH

C

H

C

H

C

H

C

H

CH

CH

C

NH

2

NH

2

aminobenzen (anilina)

pirydyna

e) berylu w dimetyloberylu CH

3

BeCH

3

g) fosforu w trimetylofosfinie (CH

3

)

3

P

31.

Okre

śl rodzaj hybrydyzacji poszczególnych atomów węgla w następujących cząsteczkach:

a) kwas etanowy (octowy) CH

3

-COOH

b) akrylonitryl CH

2

=CH-C

≡N

c) but-3-en-2-on

CH

2

CH

C

CH

3

O

d) pentan CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

e) but-1-en-3-yn CH

2

=CHC

≡

CH

f) etoksyetan (eter dietylowy) CH

3

CH

2

OCH

2

CH

3

g) 2-metylopropen (CH

3

)

2

C=CH

2

h) 2-metylopropanal

i) cyklobuten

j) cyklopentan

C

H

2

C

H

2

CH

CH

CH

3

CHC

CH

3

O

H

Seminarium, część I

36

k) fenol

l) kwas benzenokarboksylowy (benzoesowy)

OH

COOH

ł) aspiryna (kwas acetylosalicylowy)

m) witamina C

COOH

O

O

O

O

OH

O

H

OH

O

H

7. Polaryzacja wiązań w związkach organicznych

32.

W poni

ższych związkach wskaż wiązania spolaryzowane zaznaczając atomy obdarzone

cz

ąstkowym ładunkiem ujemnym i atomy obdarzone cząstkowym ładunkiem dodatnim:

N

CH

2

CH

3

O

Cl

H

C

CH

3

CH

3

C

O

C

O

H

3

C

H

3

C

O

CH

CH

3

C

O

H

3

C

O

H

C

O

H

3

C

N

H

H

3

C

H

3

C

CH

2

CH

3

O

CH

2

CH

3

H

CH

3

CH

3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Seminarium, część I

37

O

C

O

NH

2

O

H

3

C

H

3

C

CH

2

O

O

CH

3

O

H

O

C

O

O

CH

3

C

N

i)

j)

k)

l)

m)

n)

Seminarium, część II

38

3.

Seminarium, część II:

REAKCJE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Zagadnienia

1.

Cz

ąstki reaktywne; rodniki, czynniki elektrofilowe, czynniki nukleofilowe

2.

Rodnikowe reakcje halogenowania alkanów (substytucja rodnikowa, S

R

)

3.

Rozszczepianie wi

ązania podwójnego w alkenach – ozonoliza

4.

Reakcje przył

ączania elektrofilowego (addycja elektrofilowa, A

E

); addycja HX oraz

halogenów

do

alkenów,

reguła

Markownikowa,

trwało

ść karbokationów,

przegrupowanie karbokationów, addycja HX oraz halogenów do alkinów

5.

Reakcje przył

ączania rodnikowego w alkenach (addycja rodnikowa, A

R

)

6.

Dieny; elektrofilowa addycja do alkadienów sprz

ężonych, addycja 1,4 i addycja 1,2

7.

Aromatyczno

ść, reguła Hückla

8.

Reakcje podstawienia elektrofilowego; substytucja elektrofilowa w zwi

ązkach

aromatycznych - S

E

Ar, struktury rezonansowe produktów po

średnich

9.

Efekty kieruj

ące w reakcjach elektrofilowego podstawienia aromatycznego; wpływ

skierowuj

ący oraz aktywujący i dezaktywujący podstawników przy pierścieniu

benzenowym, efekty indukcyjne i rezonansowe

10.

Izomeria optyczna (enancjomeria); chiralno

ść cząsteczek, enancjomery, mieszanina

racemiczna, czynno

ść optyczna

11.

Reakcje podstawienia nukleofilowego; substytucja nukleofilowa dwuetapowa
jednocz

ąsteczkowa - S

N

1, substytucja nukleofilowa jednoetapowa dwucz

ąsteczkowa -

S

N

2, substytucja nukleofilowa w halogenkach alkilów i alkoholach

12.

Reakcje eliminacji; mechanizm jednocz

ąsteczkowy, dwuetapowy – E1, mechanizm

dwucz

ąsteczkowy, jednoetapowy – E2, reguła Zajcewa

13.

Efekty indukcyjne i rezonansowe a kwasowo

ść i zasadowość związków organicznych

Seminarium, część II

39

REAKCJE ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Zadania

1. Typy reakcji i reagenty

1.

Okre

śl poniższe reakcje jako reakcje addycji, eliminacji, substytucji, przegrupowania:

a) CH

3

OH + HBr

→

CH

3

Br + H

2

O

b) H

2

C=CH

2

+ H

2

→

CH

3

CH

3

c) CH

3

CH

3

+ I

2

→

CH

3

CH

2

I + HI

d) CH

3

Br + KOH

→

CH

3

OH + KBr

e) CH

3

CH

2

OH

→

H

2

C=CH

2

+ H

2

O

f) H

2

C=CH

2

+ HCl

→

CH

3

CH

2

Cl

2.

Zaszereguj poni

ższe reakcje do podstawowych grup: addycji, substytucji, eliminacji,

przegrupowania:

a)

b)

c)

d)

C

H

3

CH

2

Br

NaCN

C

H

3

CH

2

CN

NaBr

+

+

OH

P

2

O

5

H

2

O

+

O

O

+

temp.

CH

3

C

CH

2

H

3

C

H

CH

3

C

H

3

C

CH

3

+

+

Seminarium, część II

40

e)

3.

Okre

śl, czy poniższe indywidua molekularne to nukleofil, czy elektrofil?

a) OH

¯

d) H

+

g) NO

2

+

b) Cl

¯

e) NH

3

h) CH

3

CO

+

c) Mg

2+

f) CH

3

NH

2

i) H

2

S

2. Reakcje alkanów

4.

Zaproponuj wzory strukturalne wszystkich oczekiwanych produktów procesu
monochlorowania w temperaturze pokojowej nast

ępujących alkanów:

a) n-pentanu

b) 2-metylopentanu

c) n-heksanu

d) 2,2-dimetylopropanu

e) 2,2-dimetylobutanu

f) 2,2-dimetylopentanu

g) 2,2,3-trimetylopentanu

h) 2,2,4-trimetylopentanu

5.

Podaj wszystkie etapy reakcji:

a) chlorowania etanu

b) bromowania 2-metylopropanu

3. Reakcje alkenów

6.

Narysuj i nazwij zwi

ązki, które otrzyma się w wyniku ozonolizy podanych alkenów, po

której nast

ępuje hydroliza produktu.

CH

3

CH=CHCH

2

CH

3

O

3

Zn, H

3

O+

a)

1.

2.

N

2

O

4

NO

2

HNO

2

+

h

ν

+

Seminarium, część II

41

7.

Narysuj wzór strukturalny alkenu, z którego po procesie ozonolizy, a nast

ępnie hydrolizy

wobec Zn powstaj

ą:

a) aldehyd mrówkowy i propanal

b) keton dimetylowy

c) keton dimetylowy i etanal

d) 2-metylopropanal i butan-2-on

8.

Podaj struktury po

średnich karbokationów oraz produkty końcowe, jakie mogą powstać

w nast

ępujących reakcjach:

a)

b)

c)

CH

3

CHCH=CH

2

CH

3

CH

3

CH=CH

2

CH

3

C=CHCH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

C=CHCH

3

CH

3

O

3

Zn, H

3

O+

O

3

Zn, H

3

O+

O

3

Zn, H

3

O+

O

3

Zn, H

3

O+

b)

c)

d)

e)

1.

2.

1.

2.

1.

2.

1.

2.

C

H

3

CH

2

C

CH

CH

CH

3

CH

3

CH

3

+

HBr

CH

3

CH

2

C=CHC(CH

3

)

3

CH

3

+

HI

Br

H

+

Seminarium, część II

42

d)

9.

Jakie s

ą spodziewane produkty następujących reakcji:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

CH

2

CH

3

+

HBr

Br

2

+

Cl

H

+

CH

2

Cl

2

+

C

H

3

CH

CH

3

C

H

2

CH

3

Br

H

+

CH

2

Br

H

+

CH

2

=CHCH

2

CH

2

CH

2

CH=CH

2

+

2HCl

Seminarium, część II

43

g)

W przypadkach: d), e), g) podaj mechanizm reakcji.

10.

Z jakich alkenów w reakcji addycji mo

żna otrzymać następujące halogenki alkilowe?

a) bromocyklopentan

b) 3-bromoheksan

c) 1-chloro-1-etylo-cykloheksan

d)

11.

Addycja HCl do poni

ższych alkenów prowadzi do utworzenia mieszaniny produktów.

Podaj jakie to produkty i wyja

śnij ich powstawanie rozpisując szczegółowo mechanizm

obu reakcji.

12.

Podaj produkty nast

ępujących reakcji zachodzących w środowisku nadtlenków:

CH

3

CCH=CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CHCH=CH

2

CH

3

a)

b)

CH

3

CH

2

CH=CH

2

+ HBr

ROOR

a)

CH

3

CH

2

C=CHC(CH

3

)

3

CH

3

+

HBr

ROOR

b)

CH

3

CH=CHCHCH

3

CH

3

+

HBr

Cl

Seminarium, część II

44

Dla wybranych przykładów podaj mechanizm reakcji.

4. Dieny sprzężone

13.

Które z podanych cz

ąsteczek są dienami sprzężonymi:

14.

Podaj wzory oraz nazwy głównych produktów reakcji:

a) 1,3-butadienu (1mol) z Br

2

(1 mol)

b) 1,3-butadienu (1 mol) z HBr (1 mol)

c) 2,4-heksadienu (1 mol) z HCl (1 mol)

d) 2-metylo-1,3-butadienu (1 mol) z Br

2

(1 mol)

e) 2-metylo-1,3-butadienu (1 mol) z HCl (1 mol)

CH

3

-CH=CH-CH

2

-CH=CH-CH

2

-CH

3

CH

3

CH

3

C=CH-CH

2

-CH=CH-CH

3

CH

3

CH

3

-C=CH-CH=CH-CH

3

CH

3

CH

3

-CH=C=CH-CH

3

CH

3

-CH=CH-CH=CH-CH

3

CH

3

-C=CH-C=CH-CH

3

CH

3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

CH

3

C=CHCH

2

CH

3

CH

3

+

ROOR

HBr

c)

Seminarium, część II

45

5. Reakcje alkinów

15.

Podaj wzory produktów reakcji:

a) but-1-ynu z HBr (1 mol); but-1-ynu z HBr (2 mol)

b) but-2-ynu z HBr (1 mol); but-2-ynu z HBr (2 mol)

c) but-2-ynu z Br

2

(1 mol); but-2-ynu z Br

2

(2 mol)

d)

pent-2-ynu z HBr (1 mol); pent-2-ynu z HBr (2 mol)

6. Aromatyczność

16.

Który z poni

ższych związków ma charakter aromatyczny. Wyjaśnij dlaczego.

H

H

H

O

S

N

C

+

..

.

_

..

_

a)

b)

c)

e)

d)

h)

g)

f)

i)

k)

l)

m)

j)

n)

o)

p)

q)

Seminarium, część II

46

7.

Reakcje

związków

aromatycznych.

Efekty

indukcyjne

i rezonansowe

17.

Narysuj wszystkie struktury rezonansowe produktów po

średnich poniższych reakcji.

Podaj produkty ko

ńcowe i nazwij je.

a)

b)

c)

d)

e)

18.

Wska

ż związki, w których grupy przyłączone do pierścienia aromatycznego:

- s

ą grupami indukcyjnie wyciągającymi elektrony (wskaż kierunek polaryzacji wiązań)

- s

ą grupami indukcyjnie dostarczającymi elektronów

- dostarczaj

ą elektronów do pierścienia aromatycznego w wyniku rezonansu

- wyci

ągają elektrony z pierścienia aromatycznego na skutek rezonansu

Cl

2

FeCl

3

+

HNO

3

/H

2

SO

4

H

2

SO

4

/SO

3

Cl

AlCl

3

+

C

H

3

C

Cl

O

AlCl

3

+

Seminarium, część II

47

19.

Przedstaw struktury rezonansowe aniliny ukazuj

ące efekt rezonansowy grupy aminowej,

powoduj

ący dostarczanie elektronów do pierścienia aromatycznego.

20.

Przedstaw struktury rezonansowe nitrobenzenu ukazuj

ące efekt rezonansowy grupy

nitrowej, powoduj

ący wyciąganie elektronów z pierścienia aromatycznego.

21.

Ni

żej wymienione podstawniki podziel na:

a) aktywuj

ące i dezaktywujące pierścień aromatyczny w reakcjach substytucji

elektrofilowej

b) kieruj

ące w pozycje orto/para i kierujące w meta

-NO

2

, -CH

3

, -CHO, -COOH, -OCH

3

, -COOCH

3

, -OCOCH

3

, -Cl, -CCl

3

, -OH,

-NHCOCH

3

, -Br, -C

≡

N, -SO

3

H, -F, -N(CH

3

)

3

+

, -NH

2

, -CH

2

CH

3

, COCH

3

, -N(CH

3

)

2

.

OH

CH

2

CH

3

NH

2

CH

3

N

S

C

O

CH

3

C

O

OH

C

O

H

Cl

CH

CH

3

CH

3

I

Br

O

CH

3

N

H

CH

3

O

O

O

OH

O

+

+

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

k)

l)

m)

n)

o)

Seminarium, część II

48

22.

Zaproponuj produkty mononitrowania zwi

ązków otrzymanych w zad. 17 oraz podaj ich

nazwy.

23.

Zaproponuj główne produkty monoalkilowania ni

żej podanych związków w reakcji

z chlorometanem w obeno

ści AlCl

3

:

a) bromobenzen

b) 2,4-dichlorofenol (1-hydroksy-2,4-dichlorobenzen)

c) m-bromofenol (1-bromo-3-hydroksybenzen)

d) 2,5-dibromotoluen

24.

Nazwij oraz narysuj wzory głównych produktów reakcji:

- elektrofilowego chlorowania: a) m-nitrofenolu, b) kwasu p-nitrobenzoesowego

- sulfonowania: a) m-bromofenolu, b) 2,4-dibromofenolu

25.

Zaznacz najbardziej prawdopodobn

ą pozycję w pierścieniu aromatycznym, którą zajmie

nast

ępny podstawnik, jeśli poniższe związki poddamy substytucji elektrofilowej:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

COOH

COOH

Br

NO

2

NH

2

Br

COCH

3

CH

3

OCH

3

OCH

3

O

NO

2

CH

3

CH

3

CH

3

CF

3

COOH

Seminarium, część II

49

26.

Uporz

ądkuj związki w każdej z grup w szeregu ich reaktywności w reakcji substytucji

elektrofilowej. Uzasadnij tak

ą kolejność.

a) benzen, nitrobenzen, fenol

b) anilina, chlorobenzen, kwas benzoesowy

c) benzaldehyd, benzen, bromobenzen

d) toluen, p-ksylen, benzen

27.

Który z trzech izomerycznych trimetylobenzenów powinien najłatwiej ulega

ć reakcji

substytucji

elektrofilowej?

Uzasadnij

odpowied

ź. Podaj produkt (produkty)

mononitrowania tego trimetylobenzenu.

28.

Zaproponuj schematy syntez poni

ższych związków z benzenu i odpowiednich reagentów

organicznych lub nieorganicznych:

a) p-bromonitrobenzenu

b) m-bromonitrobenzenu

c) p-etyloacetofenonu

d) kwasu m-chlorobenzenosulfonowego

8. Izomeria optyczna i reakcje substytucji nukleofilowej

29.

We wzorach poni

ższych związków oznacz gwiazdką * centra chiralności (asymetryczne

atomy w

ęgla):

a) CH

3

CH(NH

2

)CH

2

CH

3

b) (CH

3

)

2

CHCH(OH)CH(CH

3

)

2

c) CH

3

CH(OH)CH

2

COOH

e) HO

2

CCH(OH)CH

2

COOH

f) CH

3

CH

2

CH(OCH

3

)OH

g) ClCH

2

CH

2

OH

h) CH

3

CH(Cl)CH

2

Cl

i) CH

3

CH

2

CH(OH)CH

2

CH

3

Seminarium, część II

50

30.

Które z alkoholi C

4

H

9

OH i C

5

H

11

OH wykazuj

ą izomerię optyczną? Narysuj wzory

przestrzenne enancjomerów.

31.

Na przykładzie reakcji 1-chloro-3-metylobutanu z wodorosiarczkiem sodowym (NaSH)
wyja

śnij na czym polega mechanizm reakcji S

N

2. Czy chloropochodna (substrat) i tiol

(produkt) s

ą związkami optycznie czynnymi?

32.

Co to jest reakcja S

N

1? Wyja

śnij mechanizm reakcji. Dlaczego produkt reakcji

chlorowcopochodnej czynnej optycznie jest optycznie nieczynny?

33.

Jaki wpływ na szybko

ść przebiegającej reakcji S

N

2 pomi

ędzy 1-jodo-2-metylobutanem

a anionem cyjankowym CN

−

miałoby zmniejszenie o połow

ę stężenia anionów

cyjankowych i dwukrotne zwi

ększenie stężenia 1-jodo-2-metylobutanu? Jak wpłynęłoby

natomiast trzykrotne zwi

ększenie stężenia obu reagentów?

34.

Jaki wpływ na szybko

ść przebiegającej reakcji chemicznej pomiędzy etanolem a 2-jodo-2-

metylobutanem b

ędzie miało trzykrotne zwiększenie stężenia halogenku?

35.

W reakcji 1-chlorobutanu z rozcie

ńczonym roztworem NaOH otrzymano butan-1-ol.

Z bada

ń kinetycznych reakcji wynika, że dodatek zasady powoduje przyspieszenie reakcji

podstawiania. Jaki jest mechanizm tej reakcji?

36.

W ka

żdej z podanych par wskaż związek, który szybciej ulega reakcji z NaI w acetonie

(reakcja S

N

2):

a) 1-chloro-2-metylopropan czy 1-chloro-2,2-dimetylopropan

b) 1-chloro-3-metylobutan czy 1-chloropropan

c) 1-bromopentan czy 3-bromopentan

d) 2-bromo-3-metyloheksan czy 2-bromo-5-metyloheksan

e) 1-jodopropan czy jodek metylu

f) 1-bromopropan czy 1-bromo-2-metylopropan

37.

Jakiego produktu (produktów) mo

żna oczekiwać w reakcji 3-chloro-3-metylooktanu

z kwasem octowym? Przedstaw mechanizm reakcji oraz stereochemi

ę zarówno substratu

jak i produktu.

38.

W reakcji optycznie czynnego 3-bromo-3-metyloheksanu z amoniakiem otrzymano
odpowiedni

ą aminę. Otrzymany produkt był optycznie nieczynny. Uzasadnij dlaczego.

Seminarium, część II

51

39.

Przedstaw mechanizm reakcji substytucji nukleofilowej:

a) 1-chloropropanu z wodorotlenkiem sodowym,

b) 1-bromobutanu z wodorotlenkiem sodowym

c) 2-bromo-2-metylopropanu z wodorosiarczkiem sodowym (NaSH)

d) 2-bromobutanu z wodorotlenkiem sodowym

e) 1-chloro-3-fenylobutanu z wodorotlenkiem sodowym

f) 2-chloro-2-fenylobutanu z wod

ą

W przypadku chiralnych substratów podaj budow

ę steryczną produktów reakcji.

40.

W ka

żdej z poniższych par wskaż związek, który łatwiej ulega reakcji z HCl i uzasadnij

wybór. Narysuj i nazwij produkt(y) tej reakcji dla wszystkich podanych alkoholi.

41.

Na przykładzie metanolu, który poddano działaniu HBr przedstaw mechanizm reakcji
S

N

2. Podaj równanie kinetyczne tej reakcji oraz okre

śl jaki wpływ na szybkość

przebiegaj

ącej reakcji miałoby dwukrotne zwiększenie lub dwukrotne zmniejszenie

st

ężenia anionów bromkowych?

42.

Zaproponuj mechanizm reakcji 2-metylobutan-2-olu z HCl. Rozpisz poszczególne etapy
tej reakcji i wska

ż etap najwolniejszy. Czy substrat i produkt główny są optycznie

czynne?

CH

3

-C-CH

3

OH

CH

3

CH

3

OH

OH

CH

3

-CH-CH

2

-CH

3

OH

CH

3

CH

3

-CH

2

-CH-CH

2

-C-CH

3

OH

CH

3

CH

3

CH

3

-CH

2

-CH-CH

2

-CH

2

OH

czy

czy

czy

a)

b)

c)

Seminarium, część II

52

43.

Działaj

ąc chlorowodorem na 3-metylobutan-2-ol otrzymano mieszaninę produktów: 2-

chloro-3-metylobutan i 2-chloro-2-metylobutan. Przedstaw mechanizm reakcji oraz
wytłumacz powstawanie mieszaniny produktów wskazuj

ąc produkt główny.

9. Reakcje eliminacji

44.

Jakich produktów mo

żna oczekiwać po reakcjach eliminacji następujących halogenków

alkilowych? Jakie produkty b

ędą produktami głównymi?

a)

b)

c)

d)

e)

CH

3

CH

2

CCH

3

Br

CH

3

r.eliminacji

CH

3

CH

2

CHCHCH

3

Br CH

3

r.eliminacji

CH

3

CHCH

2

CHCH

3

CH

3

CH

3

CH

3

Cl

C

r.eliminacji

CH

3

Cl

r.eliminacji

CHCH

3

Br

r.eliminacji

Seminarium, część II

53

45.

W poni

ższych schematach reakcji wskaż produkty eliminacji oraz określ mechanizm

reakcji (E1 lub E2) prowadz

ący do utworzenia tych związków.

a)

b)

c)

d)

e)

C

Br

CH

3

CH

3

CH

3

CO

2

H

C

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

2

+

+

OCCH

3

O

CH

3

CHCH

2

CH

2

CH

3

Cl

C

2

H

5

ONa

+

C

2

H

5

OH

CH

3

CH=CHCH

2

CH

3

+ CH

2

=CHCH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

Br

C

H O

CH

3

CCH

2

CH

3

CH

3

OH

+

CH

3

CH

3

C=CHCH

3

+

CH

3

CH

2

=CCH

2

CH

3

2

CH

3

CBr

CH

3

CH

3

CH

3

OH

CH

3

COC

2

H

5

CH

3

CH

3

+

(CH

3

)

2

C=CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

Cl

C

2

H

5

ONa

+

C

2

H

5

OH

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

OC

2

H

5

+ CH

3

CH

2

CH=CH

2

Seminarium, część II

54

46.

Podaj główne produkty eliminacji oraz okre

śl mechanizm reakcji (E1 lub E2).

a)

b)

c)

d)

e)

47.

Na przykładzie 2-bromobutanu, który poddano działaniu silnej zasady (OH

−

) przedstaw

mechanizm reakcji eliminacji E2. Podaj wzór i nazw

ę produktu głównego.

H

3

C

OH

ogrzew.

H

2

SO

4

THF

,

CH

3

CBr + CH

3

ONa

CH

3

CH

3

CH

3

OH

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

OH

C

ogrzew.

H

2

SO

4

THF

,

CH

3

CHBr + C

2

H

5

ONa

CH

3

C

2

H

5

OH

CH

3

CH

2

CH

2

Br + (CH

3

)

3

COK

(CH

3

)

3

COH

Seminarium, część II

55

10. Efekty indukcyjne i rezonansowe a kwasowość i zasadowość

związków organicznych

48.

Który ze zwi

ązków w poszczególnych parach jest mocniejszym kwasem i dlaczego?

a) CF

3

CH

2

OH, CH

3

CH

2

OH

b) FCH

2

CH

2

OH, F

2

CHCH

2

OH

c) CF

3

CH

2

CH

2

CH

2

OH, CF

3

CH

2

OH

d) CCl

3

COOH, ClCH

2

COOH

e) ClCH

2

COOH, CH

3

COOH

f) CH

3

COOH, CH

3

CH

2

OH

g) CH

3

COOH,

h) CH

3

CH

2

OH,

49.

W poni

ższych parach wskaż mocniejszą zasadę. Uzasadnij wybór.

a) Cl

3

CCOO

-

, ClCH

2

COO

-

b) Cl

3

CCOO

-

, CH

3

COO

-

c) ClCH

2

COO

-

, CH

3

COO

-

d) CH

3

NH

2

, CH

3

CH

2

CH

2

NH

2

e)

f)

OH

OH

O

C

O

H

3

C

O

CH

2

H

3

C

NH

2

N

H

H

3

C

H

Seminarium, część II

56

11. Podsumowanie

50.

Podaj wzory zwi

ązków od A do F na podstawie następujących schematów:

OH

H

3

PO

4

H

Cl

C

C

H

3

C

H

3

C

H

3

C

CH

3

CH

3

CH

3

H

H

I

OH

C

Cl

H

Cl

H

Br

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

3

C

OH

H

O

H

Br

Cl

2

OH

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

OH

CBr

CH

2

H

Br

CH

3

H

Br

A

B

a)

A

B

b)

A

B

światło

c)

A

d)

2

B

A

B

światło

e)

A

B

f)

Seminarium, część II

57

CH

3

Cl

2

,

światło

Cl

2

, Fe

C

D

alkilowanie

A

B

+

g)

C

CH

3

Cl

H

3

C

CHO

H

O

O

3

Zn, H

3

O+

O

H

3

C

CH

3

chlorowanie

sulfonowanie

sulfonowanie

chlorowanie

Cl

SO

3

H

CH

3

CH

3

AlCl

3

HNO

3

H

2

SO

4

CH

3

Cl

AlCl

3

CH

3

Cl

AlCl

3

NO

2

E

F

C

A

h)

2

B

1.

2.

+

A

i)

B

+

D

E

A

j)

B

C

D

+

+