Kraków, ……………………………

Zakres materiału do 5 ćwiczeń z chemii organicznej

1. Węglowodory aromatyczne - budowa benzenu (wzór Kekulego, rezonansowy i orbitalowy model cząstecz­ki), reguła Hückla.

2. Nomenklatura związków aromatycznych.

3. Podstawienie elektrofilowe w układach aromatycznych - chlorowcowanie, acylowanie, nitrowanie, sulfonowa­nie, alkilowanie.

4. Mechanizm substytucji elektrofilowej.

5. Wpływ skierowujący podstawników w pierścieniu aromatycznym.

6. Substytucja nukleofilowa w układach aromatycznych.

7. Węglowodory aromatyczne wielopierścieniowe.
   

ZADANIA:

1. Napisać wzory strukturalne następujących związków: a) 1,3,5-tribromobenzen, b) m-chlorotoluen, c) p-diety­lobenzen, d) izopropylobenzen, e) p-chlorofenol, f) bromek benzylu, g) 2,3-difenylobutan, h) p-bro­mostyren, i) 2-bromo-4-etylo-3,5-dinitrotoluen, j) kwas m-chlorobenzenosulfonowy, k) p-nitroanizol, l) 2,4,6-trimetylo­anilina, m) kwas m-bromobenzoesowy, n) o-fluoroacetofenon.

2. Narysować wzory strukturalne: a) o-dibromobenzenu, b) p-bromotoluenu, c) m-dinitrobenzenu, d) 1,3,5-tri­bro-

mobenzenu, e) p-nitrofenolu, f) kwasu p-nitrobenzoesowego, g) 2,4-dinitrofenolu, h) m-krezolu, i) p-mety­loace-

tofenonu, j) p-bromoanizolu, k) p-hydroksyacetofenonu, l) kwasu o-hydroksybenzoesowego, m) kwasu 3,5-dini-

trobenzoesowego, n) 1,3-dibromo-5-metylobenzenu.

3. Narysować wzory strukturalne i podać nazwy wszystkich izomerycznych węglowodorów aromatycznych
   o wzorze sumarycznym C₉H₁₂.

4. Na podstawie wiadomości dotyczących efektów indukcyjnego, mezomerycznego i hiperkoniugacji wytłu­ma­czyć kieru­nek podstawienia elektrofilowego w poniższych związkach. Tam, gdzie jest to możliwe roz­rysować struk-

tury mezome­ryczne.

5. Narysować struktury mezomeryczne tłumaczące wpływ skierowujący w pierścieniu aromatycznym na S_E:
   a) aniliny, b) fenolu, c) chlorobenzenu, d) nitrobenzenu, e) benzaldehydu, f) chlorku kwasu benzoesowego.

6. Jakie węglowodory powstaną podczas monoalkilowania benzenu w obecności AlCl₃ za pomocą: a) chlorku etylu, b) chlorku n-propylu, c) chlorku allilu?

7. W wyniku traktowania benzenu propenem i kwasem siarkowym powstają dwa różne produkty monoalki­lowa­nia. Narysować ich wzory strukturalne. Napisać równanie reakcji. Który z nich powstaje w przewa­żającej ilo­ści i dlaczego?

8. Które z następujących halogenków alkilu będą ulegać reakcji Friedla-Craftsa bez przegrupowania, odpo­wiedź uzasadnić: a) CH₃CH₂Cl, b) CH₃CH₂CH(Cl)CH₃, c) CH₃CH₂CH₂Cl, d) (CH₃)₃CCH₂Cl.

9. Wyjaśnić, dlaczego w wyniku dwóch kolejnych substytucji elektrofilowych benzenu nie można otrzymać m-bro-

mochlorobenzenu ani kwasu p-nitrobenzoesowego?

10. Wskazać główne jednopodstawione produkty każdej z następujących reakcji (uwzględniając wpływ skie­rowu­jący podstawników obecnych w pierścieniu): a) anizol + chlor (Fe jako katalizator), b) bromobenzen + chlor (Fe jako katalizator), c) nitrobenzen + stężony H₂SO₄, ogrzewanie + SO₃, d) toluen + brom (Fe jako kataliza­tor), e) kwas benzenosulfonowy + stężony HNO₃, ogrzewanie (H₂SO₄ jako katalizator), f) jo­dobenzen + chlor (Fe jako kata-

lizator), g) toluen + chlorek acetylu (AlCl₃ jako katalizator), h) etylobenzen + stężony HNO₃ (H₂SO₄ jako katali-

zator).

11. Który ze związków jest bardziej aktywny w reakcji podstawienia elektrofilowego (np. nitrowania): a) ani­zol czy kwas benzoesowy, b) chlorobenzen czy etylobenzen?

12. Stosując benzen lub toluen jako materiał wyjściowy zaproponować syntezę każdego z wymienionych po­niżej związków: a) p-chloronitrobenzen, b) kwas p-toluenosulfonowy, c) p-nitroetylobenzen, d) metylocy­kloheksan, e) 2,6-dichloro-4-nitrotoluen, f) 2-bromo-4-nitrotoluen, g) m-bromoacetofenon.

13. Zaproponować schematy syntez następujących pochodnych kwasu benzoesowego z toluenu i dowolnych re­Agen-

tów nieorganicznych: a) kwasu 2-bromo-4-nitrobenzoesowego, b) kwasu 3-bromo-5-nitrobenzo­esowego, c) kwa-

su 4-bromo-3-nitrobenzoesowego, d) kwasu 2,4-dinitrobenzoesowego, e) kwasu 3,5-dini­trobenzoesowe­go, f) kwasu 4-bromo-2-nitrobenzoesowego.

14. Zaproponować schematy syntez następujących związków, mając do dyspozycji benzen, toluen, inne nie­zbędne reagenty organiczne zawierające nie więcej niż dwa atomy węgla oraz dowolne reagenty nieorga­niczne: a) p-bro-

15. monitrobenzenu, b) m-bromonitrobenzenu, c) 2,4-dinitrochlorobenzenu, d) 3,5-dinitrochlo­robenzenu, e) kwasu p-nitrobenzoesowego, f) kwasu m-nitrobenzoesowego, g) 4-metylo-3-nitroacetofeno­nu, h) m-nitroaceto­fenonu, i) p-etyloacetofenonu, j) p-chloroacetofenonu, k) kwasu m-chlorobenzenosulfo­nowego, l) kwasu p-bromobenzeno-

sulfonowego.

16. Uzupełnić reakcje:

17. Jakie produkty powstaną w poniższych reakcjach:

18. Uszeregować związki w każdej z grup w porządku ich reaktywności w reakcjach substytucji elektrofilo­wej:
    a) nitrobenzen, fenol, toluen, benzen,
    b) fenol, benzen, chlorobenzen, kwas benzoesowy
    c) benzen, bromobenzen, benzaldehyd, anilina.

19. Podzielić wymienione poniżej podstawniki na dwie grupy: a) kierujące w pozycję orto i para, b) kierujące w po-

20. zycję meta. W obrębie każdej z tych grup wskazać podstawniki aktywujące i dezaktywujące pierścień aro­ma-

tyczny w reakcjach substytucji elektrofilowej:
-NO₂, -CH₃, -CHO, -OCH₃, -N(CH₃)₂, -COOCH₃, -COOH, -NH₂, -OCOCH₃, -Cl, -OH, -Br, -CF₃, -F,
-COCH₃,-NHCOCH₃, -CN, -SO₃H.

21. Napisać reakcje naftalenu z: a) Br₂, b) stężonym HNO₃, c) stężonym H₂SO₄ w różnych temperaturach.

22. Zaproponować schematy syntez następujących związków, dysponując benzenem lub toluenem oraz innymi rea-

gentami zawierającymi nie więcej niż cztery atomy węgla oraz dowolnymi odczynnikami nieorganicz­nymi: a) 1-bromo-2-fenyloetanu, b) 2-chloro-1-fenyloetanolu, c) 4-fenylo-1-butynu, d) difenylometanu, e) 1-fenylo-3-hek-

senu, f) chlorku p-bromobenzylu, h) bromku p-nitrobenzylu, i) p-bromopropylobenzenu.