Учебные материалы/ Органическая химия  /  Карбоновые кислоты и их производные

И.Г.Болесов, Г.С.Зайцева
карбоновые кислоты и их производные

1. Назовите следующие соединения по номенклатуре IUPAC:

2. В каждой из указанных ниже пар анионов укажите наиболее сильное основание. Укажите также наиболее сильную кислоту в парах соответствующих сопряженных кислот:

(ответ)

3. Укажите, какая из карбоксильных групп в молекуле 3-хлоргександиовой кислоты имеет меньшую константу диссоциации.

4. При кипячении в растворе D₂O, содержащем сильную протонную кислоту, пропановая кислота постепенно обменивает три атома водорода на дейтерий. Предложите возможный механизм дейтерообмена.

(ответ)

5. Тщательный анализ состава реакционной смеси, образующейся при взаимодействии 1-бромобутана с магнием в эфире и далее с СО₂ показал, что наряду с ожидаемой пентановой кислотой образуются также н-бутан, 1-бутен и н-октан. Выскажите Ваши соображения о возможных путях образования этих углеводородов.

6. Предскажите результат реакций этилмагнийбромида:

6.1. с двуокисью углерода,
6.2. с нитрилом изомасляной кислоты,
6.3. с этилацетатом.

7. Предскажите кратчайший путь (одно- или двухстадийный) получения следующих веществ, используя для этого любые производные С₁ - С₃ и необходимые металлоорганические соедлинения:

СН₃СН₂СН(ОН)СН₂СООСН₃,

(СH₃)₂C=CHCOOCH₂CH₃ (ответ)

8. Сложный эфир С₅H₁₀O₂ в реакции с изопропилмагнийбромидом образует третичный спирт, дегидратация которого приводит лишь к одному алкену С₁₀H₂₀. Предложите структуру сложного эфира и синтезированного из него алкена С₁₀Н₂₀. Дополнительные данные: алкен С₁₀Н₂₀ при озонировании и восстановительном разложении озонида образует ацетон и симметричный кетон, не образующий бензилиденового производного при смешении с бензальдегидом и не дающий хлороформной реакции.(ответ)

9. Предложите методы и реагенты, с помощью которых 3-метилбутановую кислоту можно превратить в следующие соединения:

(СН₃)₂С=СНСООСН₃,

(СН₃)₂СНСН₂СН₂СООН,

(СН₃)₂СНСН₂Br,

9.4. (СН₃)₂СНСН₂СОNH₂.(ответ)

10. Предложите последовательность реакций, с помощью которых из малонового эфира можно получить следующие соединения:
10.1. (СН₃)₂СНСН₂СН₂СООН,
10.2. СН₂=СНСН₂СН₂СООН,
10.3. НООССН₂СН₂СООН,
10.4. НООССН₂СН(СН₃)СООН

(ответ)

11. Предложите последовательность реакций, с помощью которых из ацетоуксусного эфира можно получить указанные ниже соединения:

11.1. СН₂=СНСН₂СН₂СОСН₃,

11.2. СН₃СОСН₂СН₂СОСН₃,

11.3. СН₃СОСН₂СН₂СООН,

11.4. СН₃СОСН₂СН₂СН₂СООН. (ответ)

12. Продолжительное нагревание кетоэфира 1 в присутствии этоксида натрия приводит к образованию изомерного ему соединения 2. Предложите схему интересной скелетной перегруппировки.

(ответ)

13. Особенность спектра ЯМР ¹Н N,N-диметилформамида (ДМФА), зарегистрированного при комнатной температуре, состоит в том, что в нем присутствуют два сигнала протонов метильных групп. Предложите объяснение неэквивалентности протонов метильных групп ДМФА в наблюдаемых условиях. (ответ)

14. Расшифруйте последовательность превращений:

(ответ)

15. Сколько изомеров 3,4-дигидроксигексановой кислоты (15.1.) Вы можете нарисовать, если будете варьировать только пространственное расположение заместителей? Какие типы изомерных отношений Вы встретите среди предложенных Вами соединений?

Оцените число изомеров и для серии приведенных ниже соединений, учитывая, что новые изомеры Вы будете получать, лишь варьируя пространственное расположение заместителей в каждом случае.
15.2. HOCH₂-CH(OH)-COOH;
15.3. CH3-CH(NH₂)-COOH;
15.4. C₆H₅-CH₂-CH(NH₂)-COOH;
15.5. СH₃-CH(OH)-CH(NH₂)-COOH;
15.6. H₂N-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH(NH₂)COOH;
15.7. CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH(NH₂)-COOH;
15.8. HOOC-CH(NH₂)-CH₂-CH₂-COOH;
15.9. CH₃-CH(CH₃)-CH(NH₂)-COOH;
15.10. H₂N-CO-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COOH;
15.11. HS-CH₂-CH(NH₂)-COOH;
15.12. HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH;
15.13. HO-CH₂-CH(OH)-CH(OH)-COOH;
15.14. HC(=O)-CH(OH)-CH(OH)-COOH;
15.15. HO-CH₂-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-COOH.

(ответ)

16. Этиловый эфир муравьиной кислоты кипит при 54.5 ^oC. В то же время, каждый из компонентов, из которых образован указанный эфир, имеет более высокую температуру кипения: муравьиная кислота кипит при 100.5 ^oC, а этиловый спирт - при 78 ^oC. Найденное соотношение температур кипения карбоновой кислоты, спирта и образованного из них сложного эфира сохраняется и для многих других сочетаний кислота - спирт - сложный эфир (например, для метиловых и этиловых эфиров карбоновых кислот и соответствующих спиртов и карбоновых кислот). В чем, по Вашему мнению, причина (или причины) упомянутого снижения температур кипения сложных эфиров по сравнению с исходными карбоновыми кислотами?

17. Какие факторы контролируют кислотность карбоновых кислот? В каких пределах может меняться их рК_а ? Приведите примеры, иллюстрирующие Ваши соображения.