Учебные материалы/ Органическая химия  /  Карбоновые кислоты и их производные

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

1. Нарисуйте структуры карбоновых кислот и их производных, соответствующих приведенным ниже названиям. Какие из этих названий составлены в соответствии с правилами IUPAC, рациональной номенклатуры? Есть ли среди представленных примеров тривиальные названия?
1.1. энантовая кислота,
1.2. пеларгоновая кислота,
1.3. капроновая кислота,
1.4. малоновая кислота,
1.5. декановая кислота,
1.6. акриловая кислота,
1.7. ледяная уксусная кислота,
1.8. пентан-1,3,5-трикарбоновая кислота,
1.9. гептановая кислота,
1.10. декандиовая кислота,
1.11. 4-карбоксиметилоктандиовая кислота,
1.12. 3,6-диоксогексановая кислота,
1.13. 5-формил-3-оксопентановая кислота,
1.14. 4-формил-2-оксоциклогексан-1-карбоновая кислота,
1.15.моноперокситерефталевая кислота,
1.16. N-гидроксиацетамид,
1.17. диэтилкетен,
1.18. лимонная кислота,
1.19. аскорбиновая кислота,
1.20. малеиновый ангидрид,
1.21. янтарный ангидрид.

2. После нагревания смеси 0.5 моль капроновой кислоты и 0.75 моль хлористого тионила на водяной бане до полного выделения хлористого водорода и двуокиси серы и последующего фракционирования выделено с выходом 88% вещество, в ИК спектре которого обнаружена полоса поглощения при 1800 см^-1.(ответ)

Напишите схему реакции. Назовите продукт реакции.

3. К раствору перманганата калия в воде добавили циклогексанон, нагрели до 30 ^оС и прибавили 10% NaOH. Фиолетовая окраска реакционной смеси исчезла и выпал коричневый осадок. После отделения этого осадка и подкисления раствора концентрированной соляной кислотой выделилось кристаллическое вещество. В ИК спектре продукта обнаружены полосы поглощения при 3600-3200 и 1700 см^-1. Приведите структуру и название полученного соединения. (ответ)

4. В результате обработки окиси мезитила водным раствором гипохлорита калия в диоксане с выходом около 50% получено кристаллическое вещество в виде бесцветных пластинок. Напишите строение продукта, спектральные характеристики которого приведены ниже.

ИК спектр(KBr, n, см^-1): 3500-2300, 1690, 1630, 925 .

Спектр ПМР (CDCl₃, , .м. д.): 11.17 с (1Н); 5.67 септ.(J = 1 Гц, 1Н); 2.17 д (J = 1 Гц, 3Н); 1.90 д (J = 1 Гц, 3Н).

Обсудите схему реакции. (ответ)

5. Расшифруйте приведенную ниже схему:

Для установления структур соединений 1-5 используйте данные ИК спектров и спектров ПМР, приведенные в Таблице.

Соединение	ИК спектры (n, см-1)	Спектры ПМР, , м. д., CDCl3
1	3600-2200 1700	11.3 (с, 2Н) 2.2 (с, 4H) 1.5 (м, 4Н)
2	1730	4.08 (к, J=7.0 Гц, 4H) 2.4-2.1 (м, 4H) 1.8-1.5 (м, 4H) 1.23 (т, J=7.0 Гц, 6H)
3	1740 1715	4.19 (к, J=7.5 Гц, 2H) 3.15 (м, 1H) 2.6-1.6 (м, 6H) 1.29 (т, J=7.5 Гц, 3Н)
4	1760 1730	4.15(к, J=7.5 Гц, 2H) 2.75-1.7 (м, 6H) 1.29 (с, 3Н) 1.26 (т, J=7.5 Гц, 3Н)
5	1760 1730	4.18(к, J=7.5 Гц, 2H) 3.45-2.8 (м, 2H) 2.7-1.5 (м, 5H) 1.33 (д, 3Н) 1.18 (т, J=7.5 Гц, 3Н)

(ответ)

6. Исходя из диэтиладипата получите 1,2-циклогександион. На первой стадии используйте "кремниевый" вариант ацилоиновой конденсации. (ответ)

7.Дополните приведенную ниже схему.

Спектральные характеристики конечного соединения Х приведены ниже.

ИК спектр(тонкий слой, n, см^-1): 2700, 1720.

Спектр ПМР (CDCl₃, , .м. д.): 9.66 с (1Н); 2.6-0.9 м (J = 1 Гц, 11Н).

8. Приведите двухстадийный синтез соединения 2 (С₆Н₁₁О), исходя из 1-хлоропентана. При решении задачи примите во внимание спектральные характеристики соединения 2 и промежуточного продукта 1.

ИК спектр(тонкий слой, n, см^-1): 2980-2880, 2260, 1475, 1375.

ИК спектр(тонкий слой, n, см^-1): 2960, 2940,2720, 1730.

Спектр ПМР (CDCl₃, , .м. д.): 9.73 т (J = 1.8 Гц, 1 Н); 2.6-2.2 м (2Н), 1.9-1.1 м (6Н), 0.9 т (J = 1.8 Гц, 3Н). (ответ)

9. Напишите продукты и условия проведения следующих превращений:

9.1. ацетофенона с диэтилкарбонатом (конденсация Кляйзена),

9.2. циклододеканона с этиловым эфиром цианоуксусной кислоты

(конденсация Кневенагеля),

9.3.бензальдегида с уксусным ангидридом (реакция Перкина),

9.4. п-диметиламинобензальдегида с ацетонитрилом. (ответ)

10. После кипячения смеси 2-ацетилциклопентанона и 5% раствора NaOH в течение 3-х часов и соответствующей обработки фракционированием выделяют с выходом около 50% вещество с брутто-формулой С₇Н₁₂О₃. Напишите схему механизма образования этого продукта и его структуру. Предложите способ получения исходного 2-ацетилциклопентанона.(ответ)

11. Назовите продукт реакции этилакрилата с бензиламином. Приведите схему механизма его образования. (ответ)

12. Приведите структуры исходных соединений, необходимых для получения по реакции Михаэля следующих продуктов:

12.1. бис(2-цианоэтил)малоновый эфир,
12.2.5-ацетил-5-этоксикарбонилнонандион-2,8,
12.3. диэтиловый эфир 2-ацетилглутаровой кислоты.

Обсудите механизм реакции Михаэля, которая широко применяется в органическом синтезе.(ответ)

13. Напишите уравнения и схемы механизмов реакций получения следующих -бромокарбонильных соединений из соответствующих карбонильных соединений. Рассмотрите причины применения существенно различающихся условий бромирования кетонов и карбоновых кислот.

13.1. -бромовалериановая кислота,

13.2. -бромопропионовая кислота

13.3. этиловый эфир 2-бромогексановой кислоты,

13.4. монобромоацетон,

13.5. -бромоацетофенон. (ответ)

14. Напишите уравнения реакций -бромоизомасляной кислоты с
14.1. водой,
14.2. цианистым водородом,
14.3. аммиаком.

15. Предложите реагенты и схемы превращения диэфира 1 в промежуточное соединение 2 и далее в конечный циклофан 3.

(ответ)

16. При обработке 3,3,6,6-тетраметил-4-циклогексендиона-1,2 (1) щелочью получено пятичленное карбоциклическое соединение С₁₀Н₁₆О₃ (2). Установите структуру соединения 1 и напишите схему механизма перегруппировки его в карбоцикл 2.(ответ)