7 listopada 2010 roku I ROK BIOTECHNOLOGII (STUDIA

7 listopada 2010 roku
I ROK BIOTECHNOLOGII (STUDIA WIECZOROWE)
zadania na 10 listopada 2010 roku
– odpowiedzi
1. Podkreśl związki aromatyczne. Dlaczego pozostałe nie są aromatyczne?
b)
a)
H
C
h)
H
C
i)
d)
c)
e)
k)
l)
O
S
H
N
O
j)
g)
f)
N
H
N
m)
N
N
n)
N
Cząsteczki związków a), b) i j) nie spełniają reguły Hückla.
2. Narysuj
wzory:
o-dinitrobenzenu,
p-nitrostyrenu,
2,4,6-tribromoaniliny,
m-aminobenzaldehydu, o-ksylenu, p-chloronitrobenzenu, alkoholu p-jodobenzylowego,
kwasu 2,4-dibromobenzoesowego.
NH2
NO2
Br
CHO
Br
O2N
NO2
NH2
Br
CH3
COOH
OH
Cl
O2N
I
CH3
Br
Br
3. Nazwij związki:
COOH
OH
CH3
OCH3
Cl
Cl
Cl
m-chlorotoluen
OCH3
Cl
2,4-dichlorofenol
o-chloanizol
SO3H
OCH3
kwas p-metoksybenzoesowy
Cl
Br
NO2
kwas m-nitrobenzenosulfonowy
OH
2-fenyloetan-1-ol
OCH3
m-dimetoksybenzen
Cl
2-bromo-1,3-dichlorobenzen
4. Zapisz równania reakcji postawania elektrofila w reakcjach:
a. fluorowcowania
X2 + AlX3 → X+ + AlX4– lub X2 + FeX3 → X–X+···FeX3 (X = Cl, Br)
b. nitrowania
HNO3 + 2H2SO4 → NO2+ + H3O+ + 2HSO4–
c. sulfonowania
SO3 + H2SO4 → HSO3+ + HSO4–
d. alkilowania (2 sposoby)
np.: H3C–CH2–Cl + AlCl3 → H3C–CH2+ + AlCl4–
lub H2C=CH2 + H3O+ → H2C–CH2+ + H2O
e. acylowania
O
O
+ AlCl3
np.:
+ AlCl4-
Cl
5. Zapisz pełną reakcję bromowania ANIZOLU, czyli:
a) zapisz reakcję tworzenia elektrofila
b) zapisz wszystkie struktury rezonansowe stanu przejściowego (w tym przypadku są
CZTERY). Pamiętaj, aby skierować podstawnik w dobrą pozycję.
c) wskaż która ze struktur jest NAJTRWALSZA (i tym samym odpowiada za efekt
kierowania podstawnika w odpowiedni(ą)e pozycj(ę)e)
d) narysuj wzór i nazwij prawidłowo produkt (produkty)
e) wskaż, który powinien się tworzyć w większej ilości (jeśli jest więcej niż jeden)
Br2 + AlBr3 → Br+ + AlBr4–
Reakcja powstawania elektrofila:
OCH3
Br+
OCH3
H
anizol
Br
↔
H
Br
↔
OCH3
OCH3
Br
o-bromoanizol
p-bromoanizol
+
Br
OCH3
OCH3
H
Br
↔
AlBr4–
H
Br
–HBr
–AlBr3
6. Zaznacz, które podstawniki są aktywujące, a które dezaktywujące, oraz które kierują w
pozycje orto/para, a które w pozycję meta:
–NH2
–OH
–OCH3
–NHCOCH3
–CH3
}
AKTYWUJĄCE
–Cl
–COCH3
–COOH
–COOCH3
DEZAKTYWUJĄCE
–CONH2
}
orto / para
}
meta
–SO3H
–CN
–NO2
7. Pamiętając o wpływie kierującym podstawników, jak otrzymać p-etylonitrobenzen z
benzenu? Narysuj substrat, produkt pośredni i produkt. Nazwij produkt pośredni. Czy
powstanie wyłącznie jeden produkt?
C2H5Cl
HNO3
AlCl3
H2SO4
etylobenzen
benzen
O 2N
p-etylonitrobenzen
8. Masz do wyboru: alkilowanie, acylowanie, halogenowanie (chlorowanie, bromowanie),
nitrowanie, sulfonowanie. Otrzymaj:
a. m-bromoacetofenon z benzenu (w dwóch krokach)
O
H3C
Cl
AlCl3
O
O
CH3
Br2, AlBr3
CH3
Br
b. p-bromoacetofenon z benzenu (w dwóch krokach)
O
Br2, AlBr3
Br
H3C
Cl
AlCl3
O
Br
CH3
c. m-chloronitrobenzen z benzenu (w dwóch krokach)
Cl
HNO3, H2SO4
NO2
Cl2, AlCl3
NO2
Wypisz wzory wszystkich związków pośrednich i wszystkie reagenty.
Dodatkowe informacje n.t. substytucji elektrofilowej w pierścieniu benzenowym:
1. Pamiętaj, że nie można bezpośrednio (w łatwy sposób) wprowadzić grup OH, COOH i
NH2 do pierścienia.
2. Grupy –OH, –NH2, –NHR muszą być nieobecne lub zabezpieczone w czasie utleniania
grupy alkilowej do karboksylowej
3. Związki, zawierające grupy –OH, –NH2, –NHR, nie mogą być nitrowane mieszaniną
nitrującą, bowiem grupy te uległyby utlenieniu.
UWAGA: Grupy –NH2, –NHR i –NR2 w silnie kwaśnym środowisku mieszaniny nitrującej
ulegają proponowaniu, tworząc –NH3+, –NH2R+ i –NHR2+ (które kierują w położenie
meta !!!)
UWAGA 2: Z tych przyczyn grupy –NH2 oraz –NHR zabezpiecza się bezwodnikiem
octowym do grup –NHCOCH3 lub –NRCOCH3, które:
- nie ulegają utlenieniu ani proponowaniu pod wpływem mieszaniny nitrującej
- kierują wyłącznie w położenie para (są to duże grupy)
- następuje mononitrowanie
4. Związki zawierające podstawniki, kierujące w pozycję meta są niereaktywne w
reakcjach alkilowania oraz arylowania Friedela-Craftsa; aminy również źle reagują.
9. Zapisz produkt lub substrat reakcji, albo reagent:
KMnO4,
H2O, 100°C
COOH
Br
Br2, hν
FeBr3
Br2, ............
Br +
Br
Dr Bartosz Trzewik