Задачи и упражнения по органической химии
Покупка
Тематика:
Органическая химия
Издательство:
Химиздат
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 336
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
ISBN: 978-5-93808-462-9
Артикул: 829723.01.99
Доступ онлайн
500 ₽
В корзину
Сборник задач и упражнений по органической химии с решениями и ответами подготовлен на основе лекций и семинарских занятий, проводимых в Санкт-Петербургском государственном университете на химическом факультете в течение ряда лет. Пособие может быть полезным также для самостоятельного изучения органической химии, аспирантам и сотрудникам, ведущим семинарские или лекционные занятия по органической химии.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Â. Â. Ðàçèí Ð. Ð. Êîñòèêîâ ÑÀÍÊÒ-ÏÅÒÅÐÁÓÐÃ ÕÈÌÈÇÄÀÒ 2024
УДК 547(076.1)
Р 173
Издание выпущено при поддержке
Комитета по печати и взаимодействию со средствами массовой
информации Санкт-Петербурга
Р е ц е н з е н т ы : д-р хим. наук В. В. Алексеев (ВМА),
д-р хим. наук М. А. Кузнецов (СПбГУ)
Разин В. В., Костиков Р. Р.
Р 173
Задачи и упражнения по органической химии, 3-å èçä.
ñòåðåîòèï. — СПб.: ХИМИЗДАТ, 2024. − 336 с., ил.
ISBN 978-5-93808-462-9
Сборник задач и упражнений по органической химии с решениями и ответами подготовлен на основе лекций и семинарских занятий, проводимых в Санкт-Петербургском государственном университете на химическом факультете в течение ряда
лет.
Пособие может быть полезным также для самостоятельного
изучения органической химии, аспирантам и сотрудникам, ведущим семинарские или лекционные занятия по органической
химии.
Р 1705000000—017
050(01)—24
Без объявл.
В.В. Разин, Р.Р. Костиков, 2009
Санкт-Петербургский государственный
университет, 2009
ISBN 978-5-93808-462-9
ХИМИЗДАТ, 2009, 20124
ОГЛАВЛЕНИЕ Обозначения радикалов 6 Перечень принятых сокращений 6 Перечень сокращений журналов и сборников 7 Предисловие 9 Ч а с т ь I. ЗАДАЧИ Глава 1. НОМЕНКЛАТУРА, СТРУКТУРНАЯ ИЗОМЕРИЯ И СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 11 Глава 2. АЛКАНЫ 16 2.1. Методы синтеза 16 2.2. Радикальное замещение 17 2.3. Термохимия и другие задачи 19 Глава 3. АЛКЕНЫ 21 3.1. Методы синтеза 21 3.2. Электрофильное присоединение 22 3.3. Реакции электрофильного присоединения к функционализированным алкенам и диенам с изолированными двойными связями 25 3.4. Радикальное присоединение, озонолиз, окислительное расщепление и гидрирование 26 3.5. Изомерные превращения 27 3.6. Синтезы на основе алкенов 28 3.7. Другие задачи 29 Глава 4. АЛКИНЫ 30 4.1. Методы синтеза 30 4.2. Электрофильное и нуклеофильное присоединение 31 4.3. Другие реакции 33 4.4. Синтезы на основе алкинов или через алкины 33 Глава 5. СОПРЯЖЕННЫЕ ДИЕНЫ 35 5.1. Методы синтеза 35 5.2. Электрофильное присоединение и согласованные реакции 37 5.3. Изомерные превращения и другие реакции 38 5.4. Синтезы на основе сопряженных диенов 40 Глава 6. АЛЛЕНЫ 41 6.1. Методы синтеза 41 6.2. Реакции присоединения и изомерные превращения 42 Глава 7. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 44 7.1. Методы синтеза 44 7.2. Ароматичность 45 7.3. Реакции электрофильного замещения 47 7.4. Реакции присоединения 50 7.5. Реакции боковой цепи алкиларенов и другие реакции 52 7.6. Синтезы на основе ароматических углеводородов 54
Глава 8. АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 55 8.1. Методы синтеза 55 8.2. Свойства, реакции и изомерные превращения 58 Глава 9. ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ 62 9.1 Методы синтеза 62 9.2 Нуклеофильное замещение и дегидрогалогенирование 63 9.3 Другие реакции 65 9.4 Арил- и винилгалогениды 67 9.5 Синтезы на основе галогенопроизводных углеводородов 68 Глава 10. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ 69 10.1. Методы синтеза спиртов 69 10.2. Реакции замещения и дегидратации спиртов 70 10.3. Фенолы 73 10.4. Синтезы на основе спиртов и фенолов 75 Глава 11. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ И ОКСИРАНЫ 76 11.1. Методы синтеза простых эфиров 76 11.2. Реакции и свойства простых эфиров 78 11.3. Оксираны 79 11.4. Синтезы на основе простых эфиров и оксиранов 80 Глава 12. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ 81 12.1. Методы синтеза 81 12.2. Нуклеофильное присоединение и перегруппировки 82 12.3. Реакции енольной формы и другие превращения 85 12.4. Синтезы на основе карбонильных соединений 87 12.5. α,β-Непредельные карбонильные соединения 89 Глава 13. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ 91 13.1. Методы синтеза 91 13.2. Реакции и свойства 94 13.3. Синтезы на основе карбоновых кислот 96 Глава 14. АМИНЫ 101 14.1. Методы синтеза 101 14.2. Свойства и реакции 103 Глава 15. ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯ 108 15.1. Алифатические диазосоединения 108 15.2. Ароматические диазосоединения 110 Глава 16. НИТРОСОЕДИНЕНИЯ 111 16.1. Алифатические нитросоединения 111 16.2. Ароматические нитросоединения 113 Глава 17. ПЕРИЦИКЛИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ 115 Глава 18. КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ 119 18.1. Синтез и реакции углеводородов 119 18.2. Получение и превращения функциональных производных углеводородов 124
Глава 19. СИНТЕЗЫ ЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛОВ 133 19.1. Синтезы по реакциям электрофильного замещения 133 19.2. Синтезы замещенных бензолов через ароматические диазосоединения 134 Глава 20. СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ ДИЛЬСА — АЛЬДЕРА 134 Глава 21. СИНТЕЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЦЕТОУКСУСНОГО И МАЛОНОВОГО ЭФИРОВ И 1,3-ДИКЕТОНОВ 138 Глава 22. ПЛАНИРОВАНИЕ МНОГОСТАДИЙНОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ РЕТРОСИНТЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 142 Ч а с т ь II. ОТВЕТЫ Глава 1. НОМЕНКЛАТУРА, СТРУКТУРНАЯ ИЗОМЕРИЯ И СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 146 Глава 2. АЛКАНЫ 149 Глава 3. АЛКЕНЫ 156 Глава 4. АЛКИНЫ 167 Глава 5. СОПРЯЖЕННЫЕ ДИЕНЫ 172 Глава 6. АЛЛЕНЫ 180 Глава 7. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 184 Глава 8. АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ 199 Глава 9. ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ 207 Глава 10. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ 218 Глава 11. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ И ОКСИРАНЫ 228 Глава 12. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ 234 Глава 13. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ 250 Глава 14. АМИНЫ 265 Глава 15. ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯ 272 Глава 16. НИТРОСОЕДИНЕНИЯ 276 Глава 17. ПЕРИЦИКЛИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ 281 Глава 18. КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ 287 Глава 19. СИНТЕЗЫ ЗАМЕЩЕННЫХ БЕНЗОЛОВ 305 Глава 20. СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ ДИЛЬСА — АЛЬДЕРА 309 Глава 21. СИНТЕЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЦЕТОУКСУСНОГО И МАЛОНОВОГО ЭФИРОВ И 1,3-ДИКЕТОНОВ 314 Глава 22. ПЛАНИРОВАНИЕ МНОГОСТАДИЙНОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ РЕТРОСИНТЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 321 ПРИЛОЖЕНИЯ 328 Рекомендуемая литература 335
ОБОЗНАЧЕНИЯ РАДИКАЛОВ Ac Acetyl, MeC(=O) — ацетил Alk Alkyl — алкил Boc t-Вutoxycarbonyl, t-BuOC(=O) — трет-бутоксикарбонил Bn Benzyl, PhCH2 — бензил Bu n-Butyl, CH3CH2CH2CH2 — н-бутил t-Bu tert-Butyl, Me3C — трет-бутил Bz Benzoyl, PhC(=O) — бензоил Cy Cyclohexyl, C6H11 — циклогексил Et Ethyl, CH3CH2 — этил Me Methyl, CH3 — метил Ms Mesyl, MeSO2— мезил Pr n-Propyl, CH3CH2CH2 — н-пропил i-Pr iso-Propyl — изопропил Ph Phenyl, C6H5 — фенил p-Tol para-Tolyl, 4-CH3C6H4 — пара-толил Ts Tosyl, 4-MeC6H4SO2 — пара-толуолсульфонил (тозил) ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ АУ альтернантный углеводород адд. аддитивная величина ДМАД диметиловый эфир ацетилендикарбоновой кислоты ДМСО диметилсульфоксид ДМФА диметилформамид конц. концентрированный ММ молекулярная масса ПБ перекись бензоила ПТСК пара-толуолсульфокислота эксп. экспериментальная величина ТГФ тетрагидрофуран ТЦЭ тетрацианоэтилен ФН функциональная ненасыщенность ЧРС число резонансных структур BTEA-Cl benzyltriethylammonium chloride — бензилтриэтиламмонийхлорид DABCO 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane — 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан DBU 1,8-diazobicyclo[5.4.0]undec-7-ene — 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен DDQ 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone — 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохинон FVP flash vapor pyrolysis — флэш вакуумный пиролиз LAH lithium aluminum hydride — литийалюмогидрид LDA lithium diisopropylamide i-Pr2NLi — литийдиизопропиламид m-CPBA meta-chloroperbenzoic acid — мета-хлорнадбензойная кислота
MW microwave activation — микроволновая активация NBS N-bromosuccinimide — N-бромсукцинимид NCS N-chlorosuccinimide — N-хлорсукцинимид OS оlefine strain — напряжение в олефинах Py pyridine — пиридин SE strain energy — энергия напряжения ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ЖУРНАЛОВ И СБОРНИКОВ ЖВХО Журнал всесоюзного химического общества ЖОХ Журнал общей химии ЖОрХ Журнал органической химии ЖПХ Журнал прикладной химии ЖРФХО Журнал русского физико-химического общества Изв. АН СССР, с. хим. Известия АН СССР, серия химическая Реагенты орг. синтеза Реагенты для органического синтеза, Л. Физер, М. Физер СОП Синтезы органических препаратов ХГС Химия гетероциклических соединений Усп. хим. Успехи химии Acc. Chem. Res. Accounts of Chemical Research Acta Chem. Scand. Acta Chemica Scandinavica Angew. Chem. Angewandte Chemie Angew. Chem., I. E. Angewandte Chemie, International Edition Ann. Annalen der Chemie Ann. Chim. Annales de Chimie (Paris) Aust. J. Chem. Australian Journal of Chemistry Ber. Berichte Deutsche Chemischen Gesellschaft Bull. Chem. Soc. Jpn. Bulletin of Chemical Society of Japan Bull. Soc. Chim. Fr. Bulletin Societe Chimie France Canad. J. Chem. Canadian Journal of Chemistry Chem. Ber. Chemische Berichte Chem. Brit. Chemistry in Britain Chem. Commun. Chemical Communications Chem. Eng. News Chemical Engineering News Chem. Ind. Chemistry and Industry Chem. Pharm. Bull. Chemical Pharmaceutical Bulletin Chem. Scripta Chemica Scripta Chimia Chimia Coll. Czech. Chem. Commun. Collection Czechoslovak Chemical Communication C. r. Comptes rendus hehdomadaires des seances de l’Academie des Sciences Eur. J. Org. Chem. European Journal of Organic Chemistry J. Am. Chem. Soc. Journal of the American Chemical Society J. Chem. Educ. Journal of Chemical Education J. Chem. Soc. (C) Journal of Chemical Society (C)
J. Chem. Soc. (D) Journal of Chemical Society (D) J. Chem. Soc., P. T. 1. Journal of Chemical Society, Perkin Transactions 1 J. Chem. Soc., P. T. 2. Journal of Chemical Society, Perkin Transactions 2 J. Med. Chem. Journal of Medicinal Chemistry J. Mol. Struct. Journal of Molecular Structure J. Org. Chem. Journal of Organic Chemistry J. Pharm. Sci. Journal of Pharmaceutic Science J. Sulf. Chem. Journal of Sulfur Chemistry Helv. chim. acta Helvetica chimica acta Lieb. Ann. Chem. Liebigs Annalen der Chemie Monatsch. Chem. Monatschefte für Chemie Org. Lett. Organic Letters Org. Synth. Organic Synthesis Recl. trav. chim. Recuel des travaux chimiques des Pays-Bas Synthesis Synthesis Synth. Commun. Synthetic Communications Tetrahedron Tetrahedron Tetrahedron Lett. Tetrahedron Letters Trans. Far. Soc. Transaction of Faraday Society
ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее пособие является сборником задач и упражнений по органической химии с решениями, комментариями и ответами. Оно ориентировано на слушателей основного университетского курса по органической химии и не касается более глубоких проблем этой дисциплины, поднимаемых в спецкурсах. Решение задач должно не только закреплять материал лекционного курса, но и учить студента анализировать проблему и применять те из своих знаний, которые уместны при решении этой проблемы. Решение задачи в некоторой степени имитирует научное исследование и поэтому побуждает студента мыслить и познавать логику органической химии. Один наш студент, в свое время ставший победителем всесоюзной студенческой олимпиады по химии, а сейчас являющийся успешным преподавателем и исследователем, на вопрос, заданный ему после победы, в чем он видит причину своего успеха, ответил: "Я просто много решал задач". Действительно, навыки практического применения знаний при решении задач тем более прочны, чем интенсивнее тренировка в их решении. По этой причине мы предлагаем достаточное число задач (более 1000), к тому же некоторые из них по инициативе преподавателя могут быть переформулированы, упрощены или усложнены. Необходимость в большом числе задач обусловлена и тем, что органическая химия, как никакая иная наука многообразна и многочисленна. Задачи и упражнения составлены на основе экспериментального материала, почерпнутого из оригинальных и авторитетных работ, и во многих случаях мы указываем первоисточник. Задачи сгруппированы по классам органических соединений, но, конечно, ассортимент задач не является всеохватывающим. Так, не затронут материал по углеводам, стероидам и пептидам, мало задач по гидрокси- и аминокислотам, по гетероциклам. Несколько разделов посвящены задачам по органическому синтезу, да и по каждому классу органических соединений специально группируются задачи по методам синтеза. Органический синтез является сердцем и мотором органической химии. Вместе с тем, задачи по многостадийному синтезу мы старались формулировать так, чтобы не выходить на уровень специальных знаний, кроме общих соображений и понятий типа ретрореакция, защита и активация функциональных групп, конструктивная реакция и т. п. И все-таки мы надеемся, что при решении задач по синтезу у студента должны выработаться хотя бы первичные навыки конструирования умеренно сложных молекул при заданных исходных соединениях или, наоборот, при использовании метода ретросинтетического анализа. Считаем, что предсказание даже трех
четырех последовательных стадий уже является достижением для обучающегося студента, а решение более длинной цепи реакций может рассматриваться как свидетельство хороших способностей. Учитывая, что задачи базируются на материале авторитетных исследований, их решение должно положительно сказываться на психологическом состоянии студента, выполнившего задание, придавать ему чувство самоутверждения, свойственное исследователю, получившему новый результат. Задачи различаются по назначению и по степени сложности. Простые задачи предназначены для проверки знания устоявшихся постулатов и правил (например, правил номенклатуры), более сложные требуют разобраться в приоритетах факторов, определяющих свойства или направление реакций органических соединений. В особых случаях могут возникнуть сложности с написанием механизма реакции, для которой студент может не найти аналога в известном ему материале. Здесь он должен положиться на свое понимание логики органической химии и, возможно, на интуицию, которая может посетить студента, влюбленного в научный поиск. Мы намеренно не включали задачи с использованием спектральных методов (за исключением немногих случаев, где такая информация привлекается для опознания скорее симметрии молекулы, чем структурных элементов) для определения строения органических молекул. Во-первых, подобные задачи в изобилии имеются в соответствующих пособиях, но, главное, потому, что ставили своей целью выработку навыков химической логики и интуиции в поисках ответа о структуре вещества. При решении задач мы ориентировались на качественные положения электронной теории (например, применяли модернизированную теорию резонанса по Герндону (Herndon)), и не прибегали к использованию арсенала теории МО. При осмысливании того или иного превращения мы ориентируем студента на то, что образование химической связи возможно при условии соответствия между реакционными центрами взаимодействующих партнеров в согласии с парным принципом: кислота — основание, донор — акцептор, электрофил — нуклеофил, радикал — радикалофил, окислитель — восстановитель.
Доступ онлайн
500 ₽
В корзину