Вопросы к экзамену
Вопросы к экзамену
1. Цели и тенденции развития органического синтеза, его принципы и условия совершенствования.
2. Направленный синтез, его планирование, ретросинтетический анализ по Кори, понятие о синтонах.
3. Техника лабораторных работ. Лабораторная посуда и приборы. Перемешивание. Нагревание и охлаждение. Охлаждающие смеси. Важнейшие органические растворители и их очистка. Наиболее употребительные осушители. Фильтрование при обычном и уменьшенном давлении.
4. Методы выделения и очистки органических веществ. Экстракция. Перегонка. Перекристаллизация. Хроматография.
5. Определение важнейших констант органических соединений. Определение температуры плавления и температуры кипения. Определение плотности жидкости. Показатель преломления.
6. Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного (тетраэдрического) атома углерода. Общая характеристика реакций нуклеофильного замещения. Типы реакций нуклеофильного замещения.
7. Механизм бимолекулярного нуклеофильного замещения (SN2). Характеристика переходного состояния (активного комплекса). Энергетическая диаграмма реакций SN2-типа. Энергия активации. Стереохимия реакций SN2-типа.
8. Механизм мономолекулярного нуклеофильного замещения (SN1). Две стадии реакции. Кинетика реакции. Конкурирующие реакции: элиминирование и перегруппировки. Стереохимия реакций SN1-типа.
9. Факторы, влияющие на механизм и скорость нуклеофильного замещения. Влияние структуры субстрата, природы замещаемых групп, нуклеофильной активности реагента (входящей группы). Влияние растворителей и катализаторов.
10. Реакции с участием амбидентных нуклеофилов (на примере взаимодействия алкилгалогенида с нитрит-анионом и цианид-анионом). Выбор условий для направления реакции по SN1- механизму и по SN2-механизму.
11. Нуклеофильное замещение в алкилгалогенидах: гидролиз. Механизмы SN1 и SN2. Конкурирующие реакции элиминирования. Механизмы Е1 и Е2. Правило Зайцева.
12. Нуклеофильное замещение в алкилгалогенидах: синтез простых эфиров по Вильямсону, получение сложных эфиров по реакции типа Вильямсона. Замещение галогена на аминогруппу. Алкилирование ароматических аминов. Обмен одних галогенов на другие.
13. Нуклеофильное замещение гидроксильной группы в спиртах. Общая схема реакции (SN). Катализ кислотами. Обратимость реакции. Важнейшие побочные реакции: элиминирование (образование олефинов), образование простых эфиров, перегруппировки.
14. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген и анионы неорганических кислот. Сравнение нуклеофильной активности анионов галогенов и реакционной способности галогеноводородных кислот (HF, HCl, HBr, HI).
15. Реакции карбоновых кислот и их производных (ангидридов, хлорангидридов) с нуклеофильными реагентами (спиртами, фенолами, аминами). Общая характеристика реакций нуклеофильного замещения.
16. Реакция этерификации. Механизм реакции этерификации. Обратимость реакции этерификации. Способы смещения равновесия в сторону увеличения выхода сложного эфира. Влияние строения спирта и кислоты на реакцию этерификации.
17. Гидролиз сложных эфиров. Кислотный гидролиз, щелочной. Механизмы реакций, практическое значение.
18. Реакции ацилирования спиртов, фенолов и аминов. Переэтерификация (алкоголиз сложных эфиров). Механизм ацилирования салициловой кислоты уксусным ангидридом (синтез ацетилсалициловой кислоты). Синтез ацетанилида.
19. Электрофильное замещение в ароматическом ядре. Механизм реакций. Строение -комплекса. Изменение энергии при реакциях электрофильного замещения в ароматическом ряду.
20. Влияние заместителей в ядре на скорость и направление реакций электрофильного замещения на место вступления второго заместителя. Орто-, пара-ориентанты, мета-ориентанты.
21. Особенности ориентирующего действия галогенов. Согласованная и несогласованная ориентация заместителей.
22. Влияние электрофильной активности реагента на избирательность реакций SЕ2-типа. Зависимость соотношения орто- и пара-изомеров от строения реагента и субстрата. Влияние пространственных факторов на место вступления второго заместителя.
23. Нитрование ароматических соединений. Нитрующие агенты. Механизм реакции. Нитрование бензола (условия введения одной, двух и трех нитрогрупп); алкильных производных бензола.
24. Нитрование нафталина. Особенности нитрования фенолов. Получение полинитрофенолов. Пикриновая кислота. Нитрование ароматических аминов: получение орто-, мета- и пара-нитроанилинов. Практическое значение ароматических нитросоединений.
25. Сульфирование ароматических соединений. Сульфирующие агенты. Обратимость реакции сульфирования. Способы смещения равновесия в сторону увеличения выхода сульфокислоты. Влияние температуры на направление реакции сульфирования. Промышленное значение сульфокислот.
26. Галогенирование (хлорирование и бромирование). Электрофильный механизм реакций галогенирования. Методы активирования галогена. Условия введения галогена в ароматическое ядро и в боковую цепь.
27. Алкилирование по Фриделю – Крафтсу. Электрофильный механизм реакций алкилирования ароматического ядра. Алкилирующие средства. Промышленное значение реакций алкилирования (синтез стирола из бензола через этилбензол, синтез фенола из бензола через изопропилбензол и др.).
28. Электрофильное ароматическое замещение с помощью карбонильных соединений. Сравнение реакционной способности карбонильных соединений: хлорангидридов, ангидридов кислот, альдегидов, кетонов, оксида углерода (IV). Получение салициловой кислоты по Кольбе - Шмитту.
29. Реакции нуклеофильного замещения в ароматическом ядре. Механизм бимолекулярного нуклеофильного замещения в ароматическом ряду (SN2аромат). Кинезамещение. Условия реакций. Примеры реакций нуклеофильного замещения в ароматических соединениях.
30. Строение диазосоединений. Формы диазосоединений в зависимости от реакции среды. Строение диазокатиона: пространственная конфигурация, предельные структуры, мезоформула. Строение солей диазония.
31. Реакция диазотирования. Диазотирующие агенты. Механизм реакции диазотирования первичных ароматических аминов. Условия реакции диазотирования и контроль за ходом реакции.
32. Побочные реакции при диазотировании и методы их предотвращения. Способы диазотирования: «Прямой» и «обратный» методы диазотирования, диазотирование аминов со слабо выраженными основными свойствами. Методы выделения солей диазония из растворов.
33. Реакции диазосоединений с выделением азота.
34. Реакции солей диазония, идущие без выделения азота.
35. Азосоединения (азокрасители). Азо-гидразонная таутомерия азокрасителей; азоформы и хинонгидразонные формы. Объяснение индикаторных свойств некоторых азокрасителей (на примерах гелиантина).
36. Азосочетание. Диазосоставляющая и азосоставляющая красителя. Механизм реакции азосочетания. Влияние электроноакцепторных и электронодонорных заместителей в ароматическом ядре на электрофильную активность диазокатиона. Условия сочетания солей диазония с фенолами и аминами.
37. Получение магнийорганических соединений и их строение. Побочные реакции при получении реактивов Гриньяра. Методы предотвращения побочных реакций. Правила работы с магнийорганическими соединениями.
38. Применение магнийорганических соединений в органическом синтезе. Синтез спиртов, карбоновых кислот.
39. Реакции окисления. Определение понятия «окисление» в органической химии. Подбор коэффициентов к окислительно-восстановительным реакциям. Окисление алкенов без расщепления углеродного скелета. Реакции озонирования.
40. Окисление спиртов до карбонильных соединений. Окисление первичных спиртов в карбоновые кислоты. Примеры.
41. Окисление карбонильных соединений. Окисление альдегидов в карбоновые кислоты. Реакция серебряного зеркала. Окисление кетонов.
42. Окисление ароматических соединений. а) Окисление ароматических соединений без расщепления ядра (синтез хинонов). б) Окисление ароматических соединений с расщеплением ядер. в) Окисление боковых цепей в ароматических соединениях.
43. Реакции восстановления. Определение реакций восстановления. Восстановление соединений по кратным углерод-углеродным связям. Восстановление спиртов до углеводородов.
44. Восстановление карбонильной группы в альдегидах и кетонах. Восстановление карбоновых кислот и их производных до альдегидов. Восстановление карбоновых кислот и их производных до спиртов.
45. Реакции замещения в алканах: галогенирование, сульфохлорирование, нитрование. Термическое расщепление алканов, окисление.
46. Реакции, протекающие по свободнорадикальному механизму. Аллильное и бензильное замещение. Радикальное присоединение к алкенам.
47. Реакции электрофильного присоединения к алкенам. Теоретическое обоснование правила Марковникова.
48. Физические методы исследования органических соединений. Электронная спектроскопия. Рефрактометрия. Определение показателя преломления. Определение удельного вращения оптически активных соединений.
49. Физические методы исследования органических соединений. Использование ИК- и УФ-спектроскопии для идентификации и количественного анализа органических соединений.
50. Химические методы исследования органических соединений. Анализ двухкомпонентной смеси веществ.