Kraków, 5 IV 2010 r.

I ROK CHEMII – GRUPA B2

zadania – alkany, cykloalkany, alkeny cz. 1 – odp. cz. 2

PROSZĘ PAMIĘTAĆ, ŻE W PIERWSZEJ KOLEJNOŚCI OBOWIĄZUJE

PODRĘCZNIK I WYKŁAD!

3. Nazwij związki (w nazwie użyj deskryptorów E i Z do opisu konfiguracji wokół

wiązania podwójnego) – zastosuj reguły Cahna-Ingolda-Preloga!

HO

Cl

2-butylobut-3-en-1-ol

2-metylo-1-[(E)-prop-1-enylo]cykloheksa-1,3-dien

E

podawanie konfiguracji

wiązań podwójnych

w pierścieniu sześcioczłonowym

nie jest potrzebne, ponieważ sa one

wymuszone geometrią pierścienia

(jest on zbyt mały, aby mogły istnieć

inne izomery geometryczne)

5-chloropent-1-en-4-yn

(E)-heks-4-en-1-yn

bicykloheksyliden

4. Określ konfigurację wokół wiązania podwójnego (E czy Z):

A. Konformacje alkanów i cykloalkanów.

5. Narysuj rzut Newmana najtrwalszej konformacji 2-chlorobutanu wzdłuż wiązania C3–

C2. Nazwij tę konformację.

CH

3

H

Cl

CH

3

H

H

CH

3

H

Cl

CH

3

H

H

+ 60°

- 60°

najtwalszą

konformacją

cząsteczek

2-chlorobutanu

(związku o chiralnych

cząsteczkach)

wzdłuż wiązania

C3-C2 jest

konformacja

synklinalna (sc)

dla jednego z jego

enancjomerów

jest to konformacja

+synklinalna (+sc)

a dla drugiego

konformacja

-synklinalna (-sc)

6. Jak wiadomo, cząsteczka cyklopropanu jest płaska, w cząsteczkach cyklobutanu i

cyklopentanu w każdym momencie jeden atom znajduje się nad średnią płaszczyzną
pierścienia, a cykloheksan przyjmuje konformację krzesłową. Jak myślisz, jak
wygląda to w przypadku wyższych cykloalkanów? W jaki sposób można by określić
wielkość sumarycznego naprężenia, przypadającego na jedną grupę –CH

2

– ?

Odp.: Wyższe cykloalkany mogą przyjmować wiele różnych konformacji, w
zależności od wielkości pierścienia i braku bądź obecności jednego albo większej

Br

I

Br

O

i-

Pr

Cl

NH

2

Bu

O

H

2

N

t-

E

E

ani E, ani Z

E

Z

liczby podstawników. Wielkość sumarycznego naprężenia przypadającego średnio na
jedną grupę –CH

2

– (metylenową) można określić metodą kalorymetryczną, poprzez

pomiar ciepła spalania danego związku. Im większe naprężenia w jego cząsteczce, tym
większa ilość energii wydzieli się przy spalaniu. Niepodstawioną cząsteczkę
cykloheksanu traktuje się jako punkt odniesienia, a wartość energii jej naprężeń
przyjmuje się za równą 0 kcal·mol

–1

.

7. Narysuj wzór krzesłowy najtrwalszej konformacji:

a. Izopropylocykloheksanu

b. trans-1,3-dimetylocykloheksanu

c. trans-1-neopentylo-4-tert-pentylocykloheksanu

d. trans-1-(1,1-dimetyloetylo)-3-(1-metyloetylo)cykloheksanu

B. Substytucja wolnorodnikowa w alkanach

8. 3-Metylopentan poddano chlorowaniu wolnorodnikowemu.

a. narysuj wzory i nazwij wszystkie produkty, które są wynikiem

monochlorowania

Cl

Cl

Cl

Cl

3-(1-chlorometylo)pentan

1-chloro-3-metylopentan

2-chloro-3-metylopentan

3-chloro-3-metylopentan

9. Oblicz stosunek wagowy produktów monobromowania izopentanu w temperaturze

127°C. Reaktywność atomów węgla I°, II° i III° względem bromowania w tej
temperaturze ma się jak 1:60:1800.

Br

I°

II°

I°

III°

Br

2

, 127 °C

Br

Br

Br

każdy z trzech
równocennych
atomów wodoru
w grupie CH

3

(I°) może

ulec podstawieniu
(względna reaktywność
wynosi 1)

w cząsteczce izopentanu
istnieją cztery nierównocenne
grupy atomów wodoru;
w każdej z nich jeden z atomów
wodoru może ulec podstawieniu

każdy z dwóch
równocennych
atomów wodoru
w grupie CH

2

(II°) może

ulec podstawieniu
(względna reaktywność
wynosi 80)

atom wodoru
w grupie CH (III°) może
ulec podstawieniu
(względna reaktywność
wynosi 1600)

każdy z sześciu
równocennych
atomów wodoru
w dwóch grupach CH

3

(I°)

może ulec podstawieniu
(względna reaktywność
wynosi 1)

(0,17% m/m)

(0,34% m/m)

(90,5% m/m)

(9,0% m/m)

Stosunek wagowy izomerycznych produktów monobromowania w mieszaninie po

reakcji wynosi więc: 3·1 : 2·80 : 1·1600 : 6·1 czyli 3:160:1600:6, co odpowiada ich
udziałom wagowym odpowiednio: 0,17%; 9,0%; 90,5% i 0,34%.

C. Trwałość karbokationów:

10. Uszereguj karbokationy pod względem trwałości. Które z nich ulegną przegrupowaniu

do trwalszych karbokationów? Narysuj ich struktury po przegrupowaniu.

1.

1.

1.

3.

2.

2.

2.

lub

Dr Bartosz Trzewik