W probówce I umieszczono kilka kryształków fenolu C6H5OH i dolano wody destylowanej.
Następnie zawartość probówki ogrzano aż do powstania klarownego roztworu. Otrzymany
roztwór ochłodzono do temperatury pokojowej i zaobserwowano, że zawartość probówki
zmętniała. Do probówki II wprowadzono kilka kropli bezbarwnego alkoholu benzylowego
C6H5CH2OH i dolano wody destylowanej. Zawartość probówki energicznie wymieszano
i otrzymano mętną emulsję. Doświadczenie przeprowadzono pod wyciągiem.
27.1. (1 pkt)
Do przygotowanych w sposób opisany powyżej zawartości probówki I i zawartości probówki
II dodano pewien odczynnik. Zaobserwowano, że w probówce I powstał klarowny roztwór,
a w probówce II nie stwierdzono zmiany wyglądu znajdującej się w niej emulsji.
Uzupełnij schemat doświadczenia – podkreśl wzór odczynnika, który dodano do
mieszaniny fenolu z wodą i do mieszaniny alkoholu benzylowego z wodą.
27.2. (1 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, której przebieg był przyczyną
obserwowanych zmian po dodaniu wybranego odczynnika. Zastosuj wzory
półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone reagentów organicznych.
Poniżej przedstawiono schemat reakcji, w których można otrzymać fenol.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji 2. oraz w formie jonowej skróconej
równanie reakcji 3., jeśli produktem reakcji 3., oprócz fenolu, jest także wodorowęglan
sodu. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków
organicznych.
W wyniku działania kwasem azotowym(III) na pierwszorzędowe aminy aromatyczne
powstają tzw. sole diazoniowe, które znajdują zastosowanie w syntezie organicznej.
W praktyce, zamiast nietrwałego kwasu azotowego(III) stosuje się jego sól w obecności
mocnego kwasu. Przykład takiej reakcji z udziałem aniliny zilustrowano równaniem:
Gdy otrzymana sól diazoniowa reaguje z wodą, powstaje fenol.
Opisane przemiany mogą być stosowane w celu otrzymania pochodnych benzenu, w których
podstawniki kierujące w pozycje orto- i para- znajdują się względem siebie w pozycji meta-.
Zaprojektuj ciąg przemian, w wyniku których z benzenu powstanie 3-bromofenol –
uzupełnij w poniższym, dwuczęściowym schemacie wzory produktów pośrednich,
a nad każdą strzałką wpisz literę oznaczającą zestaw użytych reagentów. Zestawy
odczynników wybierz spośród wymienionych poniżej.
W temperaturze powyżej 67℃ fenol miesza się z wodą w dowolnych proporcjach, natomiast
w przedziale temperatury 15–40℃ jego maksymalne stężenie w roztworze wodnym nie
przekracza 10%.
Do probówki wprowadzono fenol i wodę w stosunku masowym 1 : 5 i przeprowadzono
doświadczenie.
Etap 1. Zawartość probówki ogrzano do temperatury 70℃.
Etap 2. Mieszaninę ochłodzono do temperatury 25℃.
Etap 3. Dodano stechiometryczną ilość wodorotlenku sodu (w stosunku do fenolu).
24.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Opisz wygląd zawartości probówki po kolejnych etapach
doświadczenia.
Wygląd zawartości probówki
po 1. etapie
po 2. etapie
po 3. etapie
24.2. (0–1)
Po pewnym czasie stwierdzono, że mieszanina otrzymana w 3. etapie ma odczyn zasadowy.
Napisz równanie reakcji odpowiadającej za odczyn tej mieszaniny na podstawie
definicji kwasów i zasad Brønsteda. Wzory odpowiednich drobin wpisz w poniższą
tabelę.
Związki metaloorganiczne, czyli takie, w których atom metalu jest związany kowalencyjnie
z atomem węgla grupy alkilowej lub arylowej, są szeroko wykorzystywane w syntezie
organicznej. Do najczęściej stosowanych należą tzw. związki Grignarda o wzorze ogólnym:
R–Mg–X
W tym wzorze R oznacza grupę alkilową lub arylową, a X jest atomem fluorowca, najczęściej
bromu lub jodu.
Te związki otrzymuje się w reakcji odpowiednich fluorowcopochodnych alkilowych lub
arylowych z magnezem w roztworze bezwodnego etoksyetanu (eteru dietylowego):
R–X + Mg → R–Mg–X
Związki Grignarda reagują m.in. z aldehydami i ketonami, zgodnie ze schematem:
W pierwszym etapie powstaje sól halogenomagnezowa alkoholu, która w wyniku działania
wodnego roztworu mocnego kwasu daje wolny alkohol oraz jony magnezowe i halogenkowe.
Do roztworu bromoetanu w bezwodnym etoksyetanie (eterze dietylowym) dodano
stechiometryczną ilość magnezu i mieszano do roztworzenia całego metalu. Uzyskany
roztwór wkroplono następnie do propan-2-onu (acetonu). Liczba moli użytego acetonu była
równa liczbie moli związku Grignarda w dodanym roztworze. Następnie dodano powoli,
mieszając, nadmiar rozcieńczonego wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI). Nastąpiło
rozdzielenie mieszaniny na warstwę wodną i warstwę organiczną. Warstwę eterową
oddzielono i po odparowaniu eteru otrzymano produkt Y.
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) produktu Y oraz napisz jego nazwę
systematyczną.
W obecności stężonego kwasu siarkowego(VI) alkohole ulegają przemianom, których przebieg zależy od temperatury oraz od budowy alkoholu. Podczas ogrzewania mieszaniny alkoholu ze stężonym kwasem siarkowym(VI) w niższej temperaturze powstaje eter – związek o ogólnym wzorze ROR. Alkohole pierwszorzędowe mogą w odpowiednich warunkach reagować zgodnie z równaniem (R – grupa alkilowa):
2ROH H2SO4 ROR + H2O
W wyższej temperaturze odwodnienie alkoholi prowadzi do powstania alkenów.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1984.
Alkohole trzeciorzędowe ulegają dehydratacji do alkenów najłatwiej, a pierwszorzędowe – najtrudniej.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1984.
Poniżej przedstawiono trzy przemiany (I, II i III), w których substratami są alkohole.
CH3CH2CH2OH → CH3CH=CH2 + H2O
CH3C(CH3)(OH)CH3 → CH2=C(CH3)2 + H2O
CH3CH2CH2CH(OH)CH3 → CH3CH2CH=CHCH3 + H2O
Uszereguj przemiany I, II i III zgodnie z rosnącą łatwością ich zachodzenia. Napisz numery tych przemian w odpowiedniej kolejności.
W pewnych warunkach alkeny reagują z borowodorem o wzorze B2H6. Przebieg tej reakcji
można opisać uproszczonym równaniem:
B2H6 + 6RCH=CH2 → 2(RCH2CH2)3B
Powstające w przemianie alkiloborany (RCH2CH2)3B łatwo reagują z nadtlenkiem wodoru,
a produktem tej reakcji, obok kwasu borowego o wzorze H3BO3, jest odpowiedni alkohol.
Ten dwuetapowy proces jest praktycznie jedynym sposobem otrzymania pierwszorzędowych
alkoholi z alkenów zawierających wiązanie podwójne na końcu łańcucha.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Alken 2-metylobut-1-en
poddano reakcji:
z wodą w obecności kwasu siarkowego(VI)
z borowodorem, której produkt następnie utleniono nadtlenkiem wodoru.
22.1. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy):
głównego produktu w reakcji addycji wody do 2-metylobut-1-enu;
alkoholu powstającego w reakcji utleniania produktu borowodorowania 2-metylobut-1-enu.
Napisz nazwy systematyczne tych produktów.
Wzór półstrukturalny
Nazwa systematyczna
główny produkt addycji
alkohol powstający w reakcji utleniania produktu borowodorowania
22.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy cząsteczka alkoholu powstającego w wyniku utlenienia produktu borowodorowania 2-metylobut-1-enu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
W pewnych warunkach alkeny reagują z borowodorem o wzorze B2H6. Przebieg tej reakcji
można opisać uproszczonym równaniem:
B2H6 + 6RCH=CH2 → 2(RCH2CH2)3B
Powstające w przemianie alkiloborany (RCH2CH2)3B łatwo reagują z nadtlenkiem wodoru,
a produktem tej reakcji, obok kwasu borowego o wzorze H3BO3, jest odpowiedni alkohol.
Ten dwuetapowy proces jest praktycznie jedynym sposobem otrzymania pierwszorzędowych
alkoholi z alkenów zawierających wiązanie podwójne na końcu łańcucha.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Napisz równanie reakcji trietyloboranu z nadtlenkiem wodoru – zastosuj wzory
półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Próba jodoformowa polega na działaniu jodem w roztworze wodorotlenku sodu na badany
związek organiczny. O pozytywnym wyniku eksperymentu świadczy pojawienie się żółtego
osadu trijodometanu nazywanego jodoformem. Taki wynik wskazuje m.in. na obecność grupy
metylowej w sąsiedztwie grupy karbonylowej w cząsteczce. Próba jodoformowa pozwala
również na wykrycie obecności alkoholi o strukturze:
gdzie R oznacza atom wodoru, grupę alkilową lub arylową.
Jod reaguje z wodorotlenkiem sodu zgodnie z równaniem:
I2 + 2NaOH → NaI + NaIO + H2O
Następnie jeden z produktów tej reakcji – związek o wzorze NaIO – reaguje z alkoholem:
Reakcja przebiega w trzech etapach (C – podkreślony atom węgla):
Na podstawie: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.
Napisz, czy w wyniku tego doświadczenia w probówce powstał żółty osad jodoformu.
Odpowiedź uzasadnij. Odnieś się do budowy cząsteczki badanej substancji.
W probówce (powstał / nie powstał) żółty osad jodoformu.
Uzasadnienie:
Próba jodoformowa polega na działaniu jodem w roztworze wodorotlenku sodu na badany
związek organiczny. O pozytywnym wyniku eksperymentu świadczy pojawienie się żółtego
osadu trijodometanu nazywanego jodoformem. Taki wynik wskazuje m.in. na obecność grupy
metylowej w sąsiedztwie grupy karbonylowej w cząsteczce. Próba jodoformowa pozwala
również na wykrycie obecności alkoholi o strukturze:
gdzie R oznacza atom wodoru, grupę alkilową lub arylową.
Jod reaguje z wodorotlenkiem sodu zgodnie z równaniem:
I2 + 2NaOH → NaI + NaIO + H2O
Następnie jeden z produktów tej reakcji – związek o wzorze NaIO – reaguje z alkoholem:
Reakcja przebiega w trzech etapach (C – podkreślony atom węgla):
Na podstawie: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Uzupełnij poniższy schemat. Napisz w formie cząsteczkowejsumaryczne równanie
próby jodoformowej przebiegającej po dodaniu do etanolu wodnych roztworów jodu
i wodorotlenku sodu. Napisz wzory produktów i dobierz współczynniki
stechiometryczne. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Próba jodoformowa polega na działaniu jodem w roztworze wodorotlenku sodu na badany
związek organiczny. O pozytywnym wyniku eksperymentu świadczy pojawienie się żółtego
osadu trijodometanu nazywanego jodoformem. Taki wynik wskazuje m.in. na obecność grupy
metylowej w sąsiedztwie grupy karbonylowej w cząsteczce. Próba jodoformowa pozwala
również na wykrycie obecności alkoholi o strukturze:
gdzie R oznacza atom wodoru, grupę alkilową lub arylową.
Jod reaguje z wodorotlenkiem sodu zgodnie z równaniem:
I2 + 2NaOH → NaI + NaIO + H2O
Następnie jeden z produktów tej reakcji – związek o wzorze NaIO – reaguje z alkoholem:
Reakcja przebiega w trzech etapach (C – podkreślony atom węgla):
Na podstawie: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
Spośród wymienionych niżej alkoholi wybierz wszystkie, które dają pozytywny wynik
próby jodoformowej. Podkreśl nazwy wybranych związków.
W dwóch probówkach A i B znajdują się oddzielnie dwa alkohole: 2‑metylopropan‑2‑ol
i butan‑1‑ol. Do obu probówek dodano wodny roztwór manganianu(VII) potasu i parę kropli
wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI). Następnie zawartość probówek dokładnie
wymieszano. Po pewnym czasie od wykonania doświadczeń roztwory w próbówkach
wyglądały tak jak na zdjęciach poniżej:
Probówka A
Probówka B
Podaj nazwę alkoholu, który znajdował się w probówce A. Odpowiedź uzasadnij.
Dehydratacja (odwodnienie) alkoholi – reakcja, w wyniku której, w obecności kwasu,
z alkoholu otrzymuje się alken – przebiega według mechanizmu obejmującego trzy etapy.
Początkowo (etap I) powstaje protonowana forma alkoholu, następnie zachodzą jej powolna
dysocjacja (etap II) z utworzeniem karbokationu oraz szybkie odszczepienie protonu od
sąsiedniego atomu węgla z utworzeniem alkenu (etap III).
Opisany proces można zilustrować schematem:
Wiązanie podwójne w alkenie powstającym podczas dehydratacji, będącym głównym
produktem reakcji, znajduje się często w innym miejscu niż wynikałoby to z położenia grupy
−OH w substracie. Dzieje się tak dlatego, że powstający karbokation ulega przegrupowaniu
polegającemu na przeniesieniu atomu wodoru lub grupy alkilowej od sąsiedniego atomu węgla
z jednoczesnym przemieszczeniem się ładunku dodatniego. Takie przegrupowanie zachodzi
zawsze wtedy, gdy może ono spowodować powstanie trwalszego karbokationu, czyli takiego,
w którym ładunek dodatni znajduje się na atomie węgla o możliwie najwyższej rzędowości.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
44.1. (0–1)
Napisz numer tego etapu opisanego mechanizmu dehydratacji alkoholi, który decyduje
o szybkości powstawania alkenu z alkoholu.
44.2. (0–1)
Spośród poniższych wzorów wybierz i podkreśl wzór najtrwalszego karbokationu.
44.3. (0–2)
W wyniku dehydratacji butan‑1‑olu – zachodzącej pod wpływem ogrzewania w obecności
stężonego kwasu fosforowego – powstają trzy izomeryczne alkeny A, B i C o prostym łańcuchu
węglowym. Alkeny B i C są względem siebie izomerami cis–trans.
Napisz wzory alkenów A, B i C. Zastosuj wzór półstrukturalny (grupowy) związku A.
Przedstaw geometrię cząsteczek alkenów B (izomer cis) i C (izomer trans).
alken A
alken B (izomer cis)
alken C (izomer trans)
44.4. (0–1)
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) pierwszorzędowego alkoholu, którego
produktem reakcji dehydratacji jest 2‑metylobut‑2‑en. Uwzględnij, że karbokation
powstający z alkoholu uległ przegrupowaniu polegającemu na przeniesieniu atomu
wodoru.
Dwa węglowodory aromatyczne – A i B – mają wzór sumaryczny C8H10. Izomer A w wyniku
reakcji nitrowania tworzy wyłącznie jedną mononitropochodną. Izomer B poddany reakcji
monochlorowania w obecności światła, a następnie – reakcji z wodnym roztworem KOH,
tworzy alkohol drugorzędowy.
43.1. (0–1)
Napisz równanie reakcji mononitrowania związku A – zastosuj wzory półstrukturalne
(grupowe) lub uproszczone związków organicznych. Podaj nazwę systematyczną
produktu mononitrowania związku A.
Równanie reakcji:
Nazwa systematyczna produktu mononitrowania związku A:
43.2. (0–1)
Uzupełnij schemat ciągu przemian prowadzonych od związku B do alkoholu. Związki
organiczne przedstaw za pomocą wzorów półstrukturalnych (grupowych) albo
uproszczonych.
