Положение о проблемно-модульной технологии обучения: Учебно-методическое пособие для студентов 3-го курса химического факультета. Барнаул: Издательство Алтайского университета, 2001. 47 с

1   2   3   4   5

III. Практическая связь.

(5 баллов)

Основные понятия органической химии

1. Теория происхождения нефти. Химический состав нефти различных месторождений.

2. Перечислите основные процессы и продукты химической переработки древесины.

3. Укажите состав продуктов сухой перегонки каменного угля (коксования):

  коксового газа;

  каменноугольной смолы;

  надсмольной воды.

4. Определите все функциональные группы в хлорофилле, витамине В₁₂ (см. иллюстрационный материал лекций).

5. Изобразите тремя различными способами заторможенные конформации следующих соединений:

а) этиленгликоль;

б) этан;

в) 1,2-дихлорбутан.

IV. Электронные представления в органической химии

(15 баллов)

1. Укажите графически распределение электронной плотности в соединениях:









2. Рассчитайте “процент ионного характера связей” для соединений:

а) LiF; б) HF; в) C₂H₅F; г) C₂H₅Li.

3. Расположите приведенные ниже соединения в порядке возрастания величины дипольного момента:

а) C₆H₅OH и C₆H₁₁OH; б) СH₂=CH-I и CH₃-CH₂-I



Сравните свой вывод с табличными значениями дипольных моментов указанных соединений.

4. Ниже показаны плотности заряда для серии моно- и дизамещенных фторбензолов, рассчитанные методом ППДП/2 МО:



Можно ли только на основании индуктивных эффектов разумно обосновать относительные величины зарядов на фторзамещенных атомах углерода? Какой механизм взаимодействия электронов можно привлечь для обоснования расчетных значений величин зарядов?

5. Напишите реакции кислотно-основного взаимодействия:









6. Изобразите нижеприведенные соединения и частицы в виде набора резонансных структур:





Для каждого соединения и каждой частицы изобразите резонансный гибрид.

V. Комплексные задачи.

(10 баллов)

1. Предскажите, для какого из соединений реакция должна быть более быстрой (k) или более завершенной (K). Дайте обоснование ваших предсказаний:





2. Бромистый аллил и бромистый пропил имеют очень близкие температуры кипения (71,3 и 70,9^оС). В то же время температура кипения бромистого винила (15,8^оС) значительно ниже, чем температура кипения бромистого этила (38,4^оС). Чем это объясняется? Что можно сказать о температуре кипения бромацетилена?

3. Исходя из электронного характера заместителя подскажите, какому положению бензольного кольца (по отношению к реакционному центру) соответствуют значения -константы Гаммета:



а) — CF₃: +0.53 и +0,46





г) — OCH₃: + 0,10 и -0,28


Часть 2

35 баллов

I. Программа.

Строение и реакционная способность органических соединений. Промежуточные частицы, переходное состояние и механизм реакции. Кинетический и термодинамический контроль. Орбитальный и зарядный контроль. Электрофильные, нуклеофильные и радикальные реагенты. Гомогенный, гетерогенный межфазный катализ. Статистический и динамический подходы в изучении электронного строения и реакционной способности молекул. Статистический подход: индексы реакционной способности - эффективный заряд, свободная валентность, энергия граничных МО. Молекулярные диаграммы. Динамический подход: учет реагента, субстрата, среды и их взаимного влияния; энергетический профиль реакции; энергетический барьер реакции, энергия активации, энергия переходного состояния, тепловой эффект реакции.

Интермедиаты в органических реакциях: радикалы, карбокатионы, карбанионы, карбены, нитрены, бензины. Номенклатура, способы генерирования, строение и устойчивость.

Классификация органических реакций. Механизмы органических реакций и методы их установления.

Физические и физико-химические методы исследования в органической химии. Колебательная спектроскопия: природа ИК-спектров, групповые характеристические частоты. Электронная спектроскопия: природа спектров, типы переходов, понятие о хромофорах и ауксохромах. Спектры протонного магнитного резонанса: их природа, основные характеристики (химические сдвиг, интенсивность, мультиплетность), связь со строением молекул. Масс-спектрометрия: основные принципы, виды органических ионов, молекулярный ион, изотопный состав спектров. Понятие о методе дипольных моментов. Хроматография как метод анализа и очистки органических соединений.

Важнейшие источники информации об органических соединениях и органических реакциях. Справочник Бельштейна. Словарь органических соединений, справочники по физическим и химическим свойствам органических соединений. Указатели синтезов и сборники препаративных методик. Обзорная литература по органическим реакциям и спектральным характеристикам органических соединений. Научные журналы по химии. Реферативные журналы: Реферативный журнал “Химия”. Информационные банки данных. Применение ЭВМ для хранения и поиска химической информации. Интернет - для химика.

II. Основные термины и понятия.

(5 баллов)

Дайте определение следующим терминам (понятиям).

III. Строениe и реакционная способность органических соединений

(15 баллов)

1. Укажите, какая частица в представленных ниже парах является более устойчивой:







2. Объясните повышение устойчивости карбанионов и карбкатионов в следующих рядах:



3. Предложите наиболее приемлемые с Вашей точки зрения способы получения следующих промежуточных частиц:



4. Предложите химические методы идентификации следующих промежуточных частиц:



5. Среди нижеперечисленных групп реагентов укажите нуклеофильные, электрофильные и радикальные:

(CH₃)₃N; CH₃OCH₃; C₂H₅K; (C₂H₅)₃C^-; C₂H₅Br(+FeBr₃);



6. Каждое из приведенных ниже веществ является нуклеофилом либо способно давать нуклеофильный реагент. Объясните причины таких свойств:

а) нитрит натрия;

б) метилацетилен СН₃ССН

в) алюмогидрид лития LiAlH₄

г) ацетоуксусный _эфир

д) ацетат натрия

е) триметиламин (CH₃)₃N

ж) азид натрия NaN₃

з) фенилнатрий C₆H₅Na

и) перекись натрия NaО₂

к) гидразин NH₂NH₂

7. Какой из алкенов в каждой паре будет более активным в реакции с простейшим электрофилом?

а) CH₂=CH₂ и CH₃-CH=CH₂ в) CH₂=CHCl и CH₂=CHBr

г) CH₂=CF₂ и CH₃CH=CHCl д) CH₃CBr=CH₂ и CH₂BrCH=CH₂

е) NH₂CH₂CH=CHOCH₃ и HOCH₂CH=CHN(CH₃)₂

8. К какому типу относятся ниже приведенные реакции ?





Изобразите энергетические профили указанных превращений.

IV. Физические и физико-химические методы исследования
в органической химии

(5 баллов)

1. Предложите способы, с помощью которых можно различить спектроскопическими методами следующие пары соединений:
^{г) (C}₆^H₅⁾₂^CHCH₃ ^иC₆^H₅^CH₂^CH₂^C₆^H₅



Рис. 1 ИК-спектры двух изомерных соединений имеющих брутто формулы С₈Н₁₈.

2. На рис. 1 (а и б) приведены ИК-спектры изомерных соединений, имеющих брутто-формулу C₈H₁₈ соответственно. Используя табличные данные и молекулярные формулы, выведите структуры этих соединений. Проведите точное отнесение полос поглощения.

3. Как должна измениться частота поглощения карбонильной группы в ИК-спектре следующих соединений: ацетон, хлорацетон, трифторацетон?

V. Комплексные задачи.

(10 баллов)

1. Для реакции R-Cl +OH^- = R-OH +Cl^- кинетические уравнения часто имеют вид k=[RCl] или k=[RCl][OH^-].

Объясните различия между этими выражениями и укажите, для какого R будет справедливо первое уравнение, а для какого - второе?

2. Ниже приведены константы скорости псевдопервого порядка для катализируемой кислотами гидратации замещенных стиролов

R	K
п-CH3O	488000
п-CH3	16400
H	811
п-Cl	318

Постройте график зависимости этих данных от  и ⁺ и определите  и ⁺. Объясните смысл полученных данных. Сделайте вывод о механизме реакции гидратации замещенных стиролов.

3. Какая из кислот   муравьиная (НСООН) или уксусная (СН₃СООН) - лучше диссоциирует в воде и почему? Как влияет природа растворителя на силу этих кислот?