Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Сборник задач ВСО по органической химии для студентов технологических и технических вузов России, проводимых на базе КНИТУ в 2007-2019 г.г.

Покупка
Артикул: 791821.01.99
Доступ онлайн
500 ₽
В корзину
Содержит теоретические и экспериментальные задачи по органической химии, которые предлагались участникам всероссийских олимпиад студентов технологических и технических вузов на протяжении 10 лет. Предназначено для углубленного изучения дисциплины «Органическая химия» студентами вузов, обучающимися по направлению «Химическая технология». Подготовлено на кафедре органической химии.
Сборник задач ВСО по органической химии для студентов технологических и технических вузов России, проводимых на базе КНИТУ в 2007-2019 г.г. : учебно-практическое пособие / под науч. ред. А. В. Бурмистрова. - Казань : КНИТУ, 2020. - 248 с. - ISBN 978-5-7882-2817-4. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1903484 (дата обращения: 16.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

СБОРНИК ЗАДАЧ ВСО 

ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 

ДЛЯ СТУДЕНТОВ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 

И ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ РОССИИ, 

ПРОВОДИМЫХ НА БАЗЕ КНИТУ 

В 2007–2019 гг.

Задачник

Казань

Издательство КНИТУ

2020

УДК 547 (076)
ББК Г2я7

С 23

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Научный редактор:

д-р техн. наук А. В. Бурмистров

Рецензенты:

д-р хим. наук Я. А. Верещагина

д-р хим. наук В. Ф. Миронов

С23

Авторы: Х. А. Асадов, В. М. Захаров, Р. К. Исмагилов, 
В. Г. Урядов, Р. А. Хайруллин, М. Б. Газизов, П. А. Гуревич, 
О. Г. Синяшин, Е. Л. Гаврилова, М. Н. Сайфутдинова
Сборник задач ВСО по органической химии для студентов технологических 
и технических вузов России, проводимых на базе КНИТУ
в 2007–2019 гг. : задачник / Х. А. Асадов [и др.]; Минобрнауки России, 
Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 
2020. – 248 с. 

ISBN 978-5-7882-2817-4

Содержит теоретические и экспериментальные задачи по органической 

химии, которые предлагались участникам всероссийских олимпиад студентов 
технологических и технических вузов на протяжении 10 лет.

Предназначено для углубленного изучения дисциплины «Органическая 

химия» студентами вузов, обучающимися по направлению «Химическая технология».


Подготовлено на кафедре органической химии.

ISBN 978-5-7882-2817-4
© Авторы, указанные на обороте титула, 2020
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 547 (076)
ББК Г2я7

П Р Е Д И С Л О В И Е

Выпускники российской высшей школы всегда отличались широтой 
профессиональных познаний в сочетании с прочной фундаментальной 
подготовкой. Одной из важнейших форм выявления талантливых 
студентов являются предметные олимпиады. В нашем университете в течение 
10 лет проводится заключительный (третий) этап Всероссийской 
олимпиады по органической химии.

Кафедра органической химии КНИТУ подготовила сборник теоретических 
и экспериментальных задач, которые предлагались в течение 
10 лет участникам всероссийских олимпиад студентов технологи-
ческих и технических вузов. За эти годы в олимпиадах по органической 
химии участвовали свыше 370 студентов из 33 вузов.

Совершенно очевидно, что знание органической химии, как и любой 
другой дисциплины, должно быть активным: студент, проявляющий, 
как у нас принято говорить, повышенный интерес к изучаемому 
предмету, должен быть готов применить общие знания типов реакций, 
их механизмов, основ физико-химических методов для решения конкретных 
задач и научных проблем. В то же время в нашем распоряжении 
нет сборника задач по органической химии, который удовлетворял 
бы современным возросшим требованиям к подготовке особоодарен-
ных студентов. Предлагаемый вниманию читателей сборник частично 
восполняет этот пробел.

Данный сборник содержит вопросы и задачи повышенной 

сложности, рассчитанные на подготовку к участию в олимпиадах 
различного уровня, включая международные. Решение предлагаемых 
задач зачастую требует творческого, неординарного подхода, 
заставляет читателя мыслить нестандартно. Некоторые из них являются 
настоящими химическими головоломками, решение которых 
способно доставить большое удовлетворение любому химику. Все 
предлагаемые задачи, как теоретические, так и экспериментальные, 
представлены составителями этого сборника. Следует отметить, 
что ряд задач создан на основе исследований, проводимых представителями 
Казанской химической школы.

При этом учтено, что не все приезжающие на олимпиаду студенты 
подготовлены одинаково. Поэтому ряд задач составлен так, 
что их может решить практически каждый участник. Но для выявления 
призеров и победителей олимпиады приводятся весьма 

непростые задачи, которые требуют глубоких знаний предмета 
и умения логически мыслить.

Материалы, приведенные в сборнике, помогут тем, кто готовится 

к участию в олимпиадах, проверить свои знания и подготовиться к участию 
в следующих состязаниях.

Проректор по учебной работе 

Казанского национального исследовательского 

технологического университета, д-р техн. наук, проф.,

А. В. Бурмистров

4

2 0 0 7

Т Е О Р Е Т И Ч Е С К И Й  Т У Р

Задача 1 (Р. А. Хайруллин)

При обработке кислотой соединение 1 (R=C2H5) образует продукты 
2 и 3. Напишите все стадии этих превращений:

OH

R

R
O
H

O

R

R

R

R

O

H+
и

1
2
3

Объясните, почему при R=C6H5 соединение образует лишь продукт 2.

Решение

При обработке 1,2-диолов минеральной кислотой они превращаются 
в карбонильное соединение. Это пример пинаколиновой перегруппировки 
несимметричного диола. Механизм реакции включает образование 
карбокатиона с последующей миграцией заместителя, которой 
содействует электронодонорный эффект оставшейся гидроксильной 
группы.

В несимметричных пинаконах направление перегруппировки часто 
определяется относительной легкостью удаления гидроксильных 
групп из двух возможных положений. Гидроксил обычно теряет тот углерод, 
который легче превращается в карбокатионый центр.

В случае R=C2H5 легкость удаления гидроксильных групп из двух 

возможных положений сравнима, так как приводит к образованию приблизительно 
одинаковых по устойчивости карбокатионов. В то же 
время во втором случае есть возможность миграции карбокатионного 
центра с расширением цикла с формированием циклогексановой системы:

-H+

-H+

R

R

OH

C

OH

R
R

OH

C
R

R

C

OH

R

R

OH

C

OH2

R

R

OH2

C

OH

R

R

R

C

O

R

O

R

R

H+
OH

C

OH

R

R

очень устойчивый 

-H+
Ph

Ph

OH
OH

C
Ph

Ph

C

OH

Ph

H

OH

C

OH2

Ph

Ph

OH2

C

OH

Ph

Ph

O

Ph

Ph

H+
OH

C

OH

Ph

Ph

В этом случае образуются два продукта.
В случае R=Ph отщепление экзоциклической гидроксильной 

группы происходит намного легче, что объясняется образованием значительно 
более устойчивого карбокатиона, благодаря дополнительной 
делокализации заряда.

Задача 2 (Р. А. Хайруллин)

Напишите схему синтеза пентанамина-3, этилпропиламина и эти-

ламина из пентанона-3. Все три синтеза должны включать общее промежуточное 
соединение. Два последних амина назовите по заместительной 
номенклатуре ИЮПАК.

Решение

этанамин

N-этилпропанамин-1

С2H5CC2H5

O

NH2OH С2H5CC2H5

NOH

H2SO4

H2,Ni

C2H5OH

CH3CH2CNHCH2CH3

O

CH3CH2CHCH2CH3
NH2

[H]
CH3CH2CH2NHCH2CH3

H2O/OH-

H2NC2H5+CH3CH2COO-

Задача 3 (Х. А. Асадов)

Исходя из общепринятого механизма озонирования алкенов

R1

R2
R2

R1
O3
O
O
+
O
-

R1

R2

R1

R2

O
R1

R2
+ O
+

R1

R2
O
-

O

O
O

R1

R2

R1

R2

определите, какие дополнительные продукты будут выделены, если 
озонирование алкена (записанного в общем виде, аналогичном указанному 
в описании механизма) проводить в среде: а) метанола (окислением 
метанола пренебречь); б) кетона (R3)2C=О.

Для определения механизма реакции часто применяется метод 

изотопных «меток».

В какой группе конечного озонида будет находиться изотоп 18О, 

если при проведении озонирования использовать: а) 18О3; б) (R3)2C=18O.

Решение

На процессы присоединения озона к алкену и диссоциации образующегося 
аддукта среда не должна оказывать заметного влияния, если 
пренебречь ее возможным взаимодействием с озоном непосредственно 
(в условии задачи исключается окисление метанола); кетоны окисляются 
в жестких условиях, поэтому окисление кетона в условиях озонирования 
при достаточно низких температурах вряд ли возможно.

Рассмотрим рекомбинацию частиц, которые образуются на второй 
стадии:

O
R1

R2

O
+
R1

R2

O
-
O

O
O

R1

R2

R1

R2

Этот процесс включает в себя нуклеофильную атаку атомом кислорода 
кетона по атому углерода кетоксида. В среде метанола следует 
искать продукт взаимодействия кетоксида с метанолом, т. е. гидропе-
роксида:

O
+
R1

R2

O
-
+
CH3
O
H

CH3
O
+

O
-
O

R1

R2

H

CH3
O

OH
O

R1

R2

Во втором случае, когда имеется избыток другого кетона, роль 

нуклеофила по отношению к кетоксиду играет именно этот другой кетон, 
так как его концентрация существенно выше и, следовательно, вероятность 
взаимодействия с кетоксидом выше (по кинетическим соображениям):


O
R3

R3

O
+
R1

R2

O
-
O

O
O

R1

R2

R3

R3

То есть в данном случае получается смесь кетона R1R2C=O и озонида 
(R3)2C(OO)(O)CR1R2.

Ответим на второй вопрос:
а) смешанный озонид получается из молекулы кетоксида, в котором 
атомы кислорода «меченые», и молекулы кетона с обычным атомом 
кислорода, т. е. «меченый» атом кислорода будет находиться в пероксидной 
группе смешанного озонида;

б) в этом случае имеем взаимодействие «меченого» кетона и «немеченого» 
кетоксида, т. е. изотопная метка 18О будет в эфирной группе 
смешанного озонида:

O

O
O

R1

R2

R3

R3

18

18
18

O

O
O

R1

R2

R3

R3
a)
б)

Задача 4 (Х. А. Асадов)

Известно, что изомеризация алициклических углеводородов 

с напряженными 
циклами 
(циклопропановый, 
циклобутановый) 

под действием ионов металлов происходит в результате первоначального 
разрыва более напряженной -связи и с образованием более устойчивого 
карбокатиона:

R1

R2
C

Ag

R3

R4

+
R4

R3
R2

R1
+
Ag
+

C
+

R4

R3
R2

R1

Ag

Естественно предположить, что в случае, когда возможно образование 
нескольких катионов, преимущественно образуется наиболее 
устойчивый. Иногда возможно дополнительное стабилизирующее связывание 
между атомом металла и электронодонорным фрагментом 
в образовавшемся карбокатионе.

Исходя из вышесказанного напишите механизмы следующих 

реакций:

CH3

CH3

CH3

Ag
+
C
H3

CH3

CH3

Ag
+

Решение

Началом реакции считается электрофильная (окислительная) 

атака по одной из напряженных -связей. За ней следует миграция, подобная 
аналогичным процессам в карбокатионах, и раскрытие связи, 
которое в конечном счете завершается отщеплением иона металла.

Движущей силой таких перегруппировок является энергия напряжения, 
характерная для систем с малыми циклами.

Ненапряженные углеводороды не реагируют с различными содержащими 
переходные металлы частицами, вызывающими в напряженных 
углеводородах переключение связей (валентную изомеризацию):

CH3

CH3

CH3

Ag
+
C
+
CH3

CH3

CH3

H

Ag
H

HC

CH3

CH

H

Ag

C
+

CH3

CH3

CH
C
H3
CH
CH
C
CH3

CH3

Ag
+

-Ag
+

CH
+

Ag

H

C
H
+
Ag

H

Ag
+
CH
+
H
Ag

C
H
+
H
Ag
Ag
+

-Ag
+

Доступ онлайн
500 ₽
В корзину