Контрольная работа по "Химии". 60

13. Опишите возможные  способы полимеризации алкенов. Напишите схему реакций полимеризации пропилена в присутствии кислотных катализаторов. Использование диспарлула в сельском хозяйстве

Алкены представляют собой непериодические углеводороды, которые содержат одну двойную связь. К алкенам относятся этилен, пропилен, бутилен и многие другие органические соединения, которые применяются в химической промышленности для синтеза различных полимерных материалов. 

Одной из наиболее распространенной химической реакцией, которой подвергаются алкены, является реакция полимеризации. 

Реакция полимеризации алкенов может протекать по различным видам механизмов, к которым относятся свободнорадикальный механизм и катионно-анионный механизм, как правило, реакция полимеризации алкенов идет за счет присоединение мономеров по кратным связям. 

С помощью свободнорадикального механизма полимеризации алкенов получается полиэтилен высокого давления, данный вид реакции полимеризации происходит в присутствии катализатора, одним из видов которого являются пироксиды. 

При проведении реакции полимеризации алкенов по катионно-ионному механизму химическая реакция происходит в присутствии различных видов кислот или металл-органических соединений.

Одним из основных преимуществ проведения реакции полимеризации алкенов по катионно-ионному принципу является возможность получения стереоселективных полимеров. 

Одной из форм реакции полимеризации  алкенов является образование димеризации, т.е. удвоение молекулы в результате реакции присоединения. Данный вид реакции происходит в присутствии минеральной кислоты, присоединение протона происходит по двойной связи молекулы алкена. 

Одним из примеров реакции  димеризации алкена является реакция получения изобутилена, который применяется для улучшения антидетанационных свойств бензина. 

Полимеризация алкенов может производиться на специализированном оборудовании, которое может быть размещено на крупных предприятиях, специализирующихся на производстве различных полимерных материалов. В настоящее время ученые работают над созданием новых катализаторов, которые позволят проводить реакции полимеризации алкенов с еще большим эффектом. 

Большая часть алкенов, которые участвуют в реакции полимеризации, используется при производстве различных видов полиэтилена, который в настоящее время является одним из самых популярных полимерных материалов.

Условия реакции: нагревание, присутствие катализаторов. Соединение молекул происходит путем расщепления  внутримолекулярных π-cвязей и образования новых межмолекулярных σ-cвязей.

Большие перспективы таит в себе применение диспарлюра. Это половой феромон, который выделяется железами внешней секреции самок непарного шелкопряда для привлечения самцов. Из последних сегментов брюшка, где расположены железы, феромон впервые был экстрагирован в 1925 году. Затем 10 лет разрабатывалась технология его применения. Вначале были предложены различного типа феромонные ловушки, с помощью которых вылавливались самцы непарного шелкопряда. Однако скоро стало ясно, что с помощью ловушек невозможна ликвидация больших очагов в период подъема численности вредителей. Поэтому был разработан другой метод использования диспарлюра, пригодный при любой численности непарного шелкопряда. В очагах разбрасываются с самолета микрокапсулы с диспарлюром (размеры капель составляют несколько микрон). В поисках самок на диспарлюр летят самцы, теряют ориентацию и самки остаются неоплодотворенными. При этом методе дезориентации самцов расходуется всего 50 миллиграммов препарата на гектар. Технология применения еще требует совершенствования, но перспективы борьбы открываются большие.

Борьба с непарным шелкопрядом  должна вестись комплексно. Нужно  разрабатывать зональные системы  интегрированной защиты, включающие не только весь арсенал истребительных средств, но и лесохозяйственные  мероприятия, направленные на повышение  биологической устойчивости лесов  и создание неблагоприятных условий  для размножения вредителя.

37.  Опишите  химические свойства хлорбензола  и хлористого бензила

Хлорбензо́л (фенилхлорид) — ароматическое органическое соединение, имеющее формулу C6H5Cl, бесцветная горючая жидкость с характерным запахом. Хлорбензол является важным органическим растворителем, кроме того он применяется в органическом синтезе, например он применяется в синтезе пестицидов (например ДДТ может быть получен реакцией его с хлоралем (трихлорацетальдегидом)). Также применяется в производстве фенола:

C6H5Cl + NaOH → C6H5OH + NaCl

Хлорбензол также является полупродуктом в производстве дихлорбензолов и некоторых красителей.

Хлорбензол является веществом  малотоксичным, его LD50 равна 2900 мг/кг.

Бензилхлорид (хлористый бензил) — бесцветная жидкость с резким запахом, нерастворимая в воде, смешивается с этанолом,хлороформом и другими органическими растворителями. Лакриматор, огнеопасен.

Бензилхлорид применяют для получения бензилового спирта и особенно бензилцеллюлозы (см. Целлюлоза), широко используемой в производстве пластических масс, плёнок, электроизоляционных покрытий и лаков.

В промышленности бензилхлорид играет роль прекурсора к бензиловым эфирам, которые используются как пластификаторы, ароматизаторы и парфюмерия.

Фенилуксусная кислота, прекурсор к фармацевтическим препаратам, получают через бензилцианид, который образуется при обработке бензилхлорида цианидом натрия.

C6H5CH2Cl+ NaCN → C6H5CH2CN → C6H5CH2COOH

Четвертичные  аммониевые соли, используемые в качестве поверхностно-активных веществ, легко образуются алкилированием третичного амина бензилхлоридом.

NR3 + C6H5CH2Cl → C6H5CH2NR3+Cl−

В органическом синтезе, бензилхлорид используется для введения бензильной защитной группы, получая соответствующий бензиловые эфир. Снимается данная группа гидрированием на палладии.

C6H5CH2Cl + ROH → C6H5CH2R → [H2,Pd] ROH + C6H5CH3

С карбоновыми кислотами, даёт соответствующие бензильные сложные эфиры.[2]

Бензойная кислота (C6H5COOH) может быть получена окислением бензилхлорида щелочным раствором перманганата калия (KMnO4).

C6H5CH2Cl + 2 KOH + 2 [O] → C6H5COOK + KCl + H2O

Он может быть использован  в синтезе наркотиков класса амфетаминов, и по этим причинам продажи бензилхлорида находятся под мониторингом в США List II

Бензилхлорид также легко реагирует с металлическим магнием давая Гриньяра реагент. Он предпочтительнее чем бензил бромид для получения реагента Гриньяра, так как бромид даёт в качестве продукта также продукт сочетания по Вюрцу — 1,2-дифенилэтан.

46. Как из пропанол – 1 получить пропиловый эфир изомасляной кислоты?

CH3-CH2-CH2-OH --> (350C, Al2O3) CH3-CH=CH2 + H2O  
CH3-CH=CH2 + H2O --> (t, H2SO4, H3PO4) CH3-CH(OH)-CH3  
 
CH3-CH(OH)-CH3 --> (350C, Al2O3) CH3-CH=CH2 + H2O  
CH3-CH=CH2 + H2 --> (Pt) CH3-CH2-CH3  
CH3-CH2-CH3 + Cl2 --> CH3-CH2-CH2Cl + HCl  
CH3-CH2-CH2Cl + KOH --> CH3-CH2-CH2-OH

78. Перечислите  реакции, связанные с а-водородным атомом в альдегидах. Напишите уравнения реакций альдольной и кротоновой конденсации для пропаналя.

Водород в a -положении к карбонильной группе обладает кислотными свойствами, так как образующийся при его отщеплении анион стабилизируется за счет резонанса.

Результатом протонной подвижности  атома водорода в a -положении является способность карбонильных соединений к образованию енольных форм за счет миграции протона из a -положения к атому кислорода карбонильной группы.

Кетон и енол являются таутомерами. Таутомеры – это изомеры, способные быстро и обратимо превращаться друг в друга за счет миграции какой-либо группы (в данном случае – протона). Равновесие между кетоном и енолом называют кето-енольной таутомерией.

Процесс енолизации катализируется кислотами и основаниями. Енолизация под действием основания может быть представлена следующей схемой:

Большинство карбонильных соединений существуют преимущественно в кетонной форме. Содержание енольной формы возрастает с увеличением кислотности карбонильного соединения, а также в случае дополнительной стабилизации енольной формы за счет водородной связи или за счет сопряжения.

Альдольная конденсация — это одна из старейших реакций органического синтеза (1872 год, Вюрц), в которой две молекулы альдегида или кетона под действием основания или кислоты соединяясь, образуют кетоспирты или альдоли[54]:

Возможны два механизма  этой реакции: щелочной или кислотный, однако с точки зрения синтеза  спиртов, последний менее предпочтителен, так как часто реакция не останавливается  на стадии спирта а протекает дальше с дегидратацией и образованием непредельных карбонильных соединений (кротоновая конденсация)[54].

Механизм конденсации, происходящий под действием основания, следующий[54]:

Для проведения конденсации, как видно из её механизма, необходимо, чтобы хотя бы одна из молекул содержала водород в α-положении к карбонильной группе. Обычно, для отрыва этого атома водорода силы гидроксид-иона бывает достаточно, но в отдельных случаях используют и более сильные основания, например —бутиллитий.

Возможны пять комбинаций протекания альдольной конденсации[53]:

Взаимодействие двух молекул  одного альдегида: реакция легко  осуществима и приводит к одному продукту, однако из-за электроноакцепторного  эффекта альдегидной группы, использование  их для синтеза спиртов не эффективно из-за обычно преобладающего расщепления  образующегося альдоля до непредельного альдегида, например:

Взаимодействие двух молекул  различных альдегидов: теоретически реакция может привести к четырем  разным продуктам, но если один из альдегидов не будет содержать α-карбонильный водород, возможно осуществление только перекрестной реакции;

Взаимодействие двух молекул  одного кетона: реакция сильно смещена  влево, поэтому для её проведения либо пользуются специальным оборудованием (аппарат Сокслета), позволяющим фактически удалять из реакционной зоны продукт реакции или использовать в качестве основания особые реагенты (например: нитрид бария);

Взаимодействие двух молекул  разных кетонов: применяется довольно редко и в случаях, когда один из кетонов не содержит α-карбонильный водород;

Взаимодействие одной  молекулы альдегида с одной молекулой  кетона: чаще всего в качестве альдегида  используют формальдегид, который даёт один продуктконденсации. Другой вариант — использование не самого кетона, а его енольной формы, например в виде литиевой соли или силилового эфира.

Кроме собственно альдегида, возможно использование имина и диизопропиламида лития в качестве основания[53]:

Разновидностью альдольной реакции является реакция Мукаямы, в которой используются силиленольные эфиры:

90. Что такое  высыхающие и невысыхающие масла?  Какие химические реакции протекают  при высыхании натуральной олифы?

Растительные масла по отношению к кислороду воздуха  разделяют на высыхающие и невысыхающие. К первым относят конопляное, льняное и др. масла, в которых из-за присутствия двойных связей возможна полимеризация – «сшивка» отдельных молекул с образованием нерастворимой пленки. Это свойство широко используют для приготовления натуральной олифы – растворителя для масляных красок. Очень быстро полимеризуется на воздухе тунговое масло, добываемое из тунгового дерева, в котором много элеостеариновой кислоты с тремя двойными связями, на этом масле готовят знаменитый китайский лак. Ускорению пленкообразования способствуют сиккативы – вещества, катализирующие реакции непредельных соединений с кислородом, сиккативы (например, оксиды и некоторые соли свинца и марганца) добавляют к готовым к употреблению масляным краскам, чтобы они быстрее «высыхали» на воздухе. Невысыхающие масла (например, оливковое, касторовое) также реагируют с кислородом, но в этом случае они разлагаются с образованием веществ с неприятным запахом.

Таблица 1. Характеристики жирных кислот некоторых растительных масел

Олифы — это жидкие пленкообразующие вещества, получающиеся из растительных масел. Прозрачные жидкости от желтого до вишневого цвета. Они высыхают в тонком слое на воздухе, образуя мягкую эластичную пленку, нерастворимую в воде и в органических растворителях. Высыхание олифы обусловлено процессами полимеризации масла, которые инициируются гидроперекисями, образующимися при взаимодействии с кислородом воздуха. Обычные растительные масла высыхают долго, для приготовления олифы используют высыхающие масла, такие как, например, льняное масло. Для ускорения процесса высыхания в масло добавляют сиккативы, которые представляют собой оксиды (или соли) металлов, растворенные в органических растворителях, чаще всего в уайт-спирите. В промышленности производят олифу полимеризованную и окисленную. Она предназначена для покрытия деревянных и металлических поверхностей, которые затем будут окрашены масляными красками и в качестве связующего масляных красок и для их разведения.

При хранении в открытой таре олифа покрывается корочкой линоксина (продукт окислительной полимеризации масла), препятствующей дальнейшему окислению. В присутствии влаги олифа мутнеет, поэтому ее нельзя наливать во влажную тару. Помутнение происходит также при охлаждении олифы ниже 0°С.

Превращение жидкой олифы  в твердую пленку происходит в  несколько стадий:

индукционный период — небольшое изменение консистенции, природные ингибиторы замедляют окисление;высыхание от пыли — жидкость превращается в гель; отверждение — гель становится тверды старение в результате дальнейшего окисления.

В результате окисления происходит поглощение кислорода, при этом масса  олифы увеличивается примерно на 12% от первоначальной массы. Одновременно процесс окисления сопровождается выделением летучих продуктов деструкции СO2, H2О, уксусной и муравьиной кислот, перекиси водорода. При этом линейные молекулы масла в результате раскрытия  двойных связей сшиваются, молекулярная масса увеличивается и формируется  трехмерная сетка.

Кроме реакций с участием кислорода и полимеризации по двойным связям, протекают реакции  изомеризации двойных связей, в результате чего изолированные связи превращаются в сопряженные. Наличие в химическом соединении сопряженных связей придает и желтую окраску.

Олифа, которая применялась  в качестве защитного покрытия живописи на иконах, редко представляла собой  однородное с химической точки зрения вещество. Называемые олифой покрытия икон 15-17 вв, кроме вареного льняного или конопляного масла как правило содержали различные смолы, чаще всего янтарь.

111. Какие вещества  называются лактидами, лактонами?  Напишите уравнения реакции образования лактона при дегидратации оксипентановой кислоты.

ЛАКТИДЫ, циклич. сложные эфиры a-гидроксикарбоновых к-т, содержащие две и более группировки —С(О)—О. Называют их как гетероциклич. соед. или в тривиальном назв. гидроксикислоты окончание преобразуют в окончание "ид". Умножающий префикс ("ди", "три" и т.д.) указывает на число молекул к-ты, образующих лактид. Простейшие и наиб. изученные лактиды - производные гликолевой к-ты (дигликолиды) общей ф-лы I (см. также табл.). Для этих соед. часто употребляют традиционные назв. без умножающих префиксов, напр. гликолид (в ф-лe I R-R'''=Н) и лактид (I; R=R''=СН3 и R'=R'''= Н). Известны также лактиды ароматич. и алициклич. к-т, напр. трисалицилид (ф-ла II) с т. пл. 199 oС. ИК спектры лактидов имеют характеристич. полосы в области 1670-1720 см-1 (С=О). 

Лактоны— внутренние циклические сложные эфиры, содержащие группировку —COO— в кольце:

2С3Н6О3 + СаСО3 = Са(С3Н5О3)2 + СО2 + Н2О

128.  Напишите  уравнения реакции взаимодействия фруктозы с гидроксиламином, фенилгидразином, ангидридом уксусной кислоты, водородом в присутствии никеля.

фруктоза с фенилгидразином (см. Гидразин), а также и с гидроксиламином и анилином, вступают во взаимодействие по одному типу, образуя фенилгидразиды, оксимы и анилиды. Реакция с фенилгидразином выражается так:

C6H12O6 + N2H3.С 6H5 = C6H12O5(N2 H.С 6H5) + H2O.

Остаток фенилгидразина встает на место альдегидного или кетонного кислорода; получающиеся при этом фенилгидразиды, так называемые гидразоны Г. и фруктозы, изомерны, что и показывают следующие формулы:

СН 2 (ОН).[СН(ОН)] 4.С(N 2H.C6H5)H = C12H18O5N2

СH 2 (ОН).[СН(ОН)] 3.С(N 2 H.С 6H5).СН 2(ОН) = C 12H18O5N2.

При избытке фенилгидразина и при нагревании происходит следующая  реакция:

С 6 Н 12 О 5(N2 H .С 6 Н 5) + N2H3.С 6H5 = C6H10O4(N2 H.С 6 Н 5)2 + H2O + H2.

151.  При действии  азотистой кислоты на амин  образовался спирт и выделился  азот.

С4H11N + HNO2 = C4H9OH + N2 + H2O 
нормальный амин. и изомер во второе положение метильную группу. 

167. Аспаргиновая кислота, ее свойства и значения. Взаимодействие аспаргиновой кислоты со щелочью, соляной кислотой, азотистой кислотой,  хлорангидридом уксусной кислоты.

Аспарагиновая кислота (аминоянтарная кислота, аспартат, аминобутандиовая кислота) — алифатическая аминокислота, одна из 20 протеиногенных аминокислот организма. Встречается во всех организмах в свободном виде и в составе белков. Кроме того, выполняет роль нейромедиатора в ЦНС.

Аспарагиновая_кислота 
с соляной кислотой просто. получается гидрохлорид аспарагиновой кислоты 
HOOC-CH2-CH(COOH)-NH2 + HCl = [HOOC-CH2-CH(COOH)-NH3]Cl или  
HOOC-CH2-CH(COOH)-NH2хHCl

аспарагиновая же - дикарбоксимоноаминокислота и ведёт себя как кислота одноосновная 
HOOC-CH2-CH(NH2)-COOН + NaOH = NaOOC-CH2-CH(NH2)-COOН + H2O 
а чтобы в реакцию вступали обе карбоксильные группы, надо аминогруппу блокировать, например, формальдегидом. 
 
с аминоуксусной кислотой аспарагиновая может реагировать в нескольких направлениях с образованием трипептидов 
HOOC-CH-NH-OC-CH2-CH(NH2)-CO-NH-CH2-COOH аспартоилглицин 
NH2-CH(CH2COOH)-CO-NH-CH2-CO-NH-CH2-COOH аспартил-глицил-глицин 
NH2-CH2-CO-NH-CH(CH2COOH)-CO-NH-CH2-COOH глицил-аспартил-глицин 
NH2-CH2-CO-NH2-CH2-CO-NH-CH(CH2COOH)-COOH глицил-глицил-аспарагиновая кислота

191. Дезоксирибонуклеиновые  кислоты, их биологическая роль. Напишите уравнение реакции образования  нуклеотида из гуанина, дезоксирибозы и фосфорной кислоты.

Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула(одна из трех основных, две другие - РНК и белки), обеспечивающаяхранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

НК служит также матрицей для синтеза рибонуклеиновых кислот (РНК), определяя тем самым их первичную структуру (транскрипция). Через посредство информационной РНК (и-РНК) осуществляется трансляция — синтез специфических белков, структура которых задана ДНК в виде определённой нуклеотидной последовательности. Итак, если РНК переносит биологическую информацию, «записанную» в молекулах ДНК, на синтезируемые молекулы белков, то ДНК сохраняет эту информацию и передаёт её по наследству. Эта роль ДНК доказывается тем, что очищенная ДНК одного штамма бактерий способна передавать др. штамму признаки, характерные для штамма-донора, а также тем, что ДНК вируса, обитавшего в скрытом состоянии в бактериях одного штамма, способна переносить участки ДНК этих бактерий на др. штамм при заражении его этим вирусом и воспроизводить соответствующие признаки у штамма-реципиента.