Řešené příklady k procvičení

Řešené příklady k procvičení
1. Nakreslete strukturní vzorce všech následujících látek a označte, které jsou chirální
nebo jsou mezosloučeninami.
a) cis-2-chlorcyklohexanol
b) trans-2-chlorcyklohexanol
c) cis-3-chlorcyklohexanol
d) trans-3-chlorcyklohexanol
ř1.
a)
H H
H H
Cl OH
OH Cl
b)
OH H
H OH
H Cl
Cl H
enantiomery
(neztotoznitelné)
enantiomery
(neztotoznitelné)
Podobně i látky c) a d) jsou chirální a mohou se vyskytovat ve formě enantiomerů.
Nesmíme ovšem zapomenout, že každý z nich se může vyskytovat ještě v různých
konformacích.
2. Které monochlorované deriváty vzniknou při radikálové chloraci následující
sloučeniny. Který z nich bude vznikat nejsnadněji a proč?
CH3
CH3
H3C C C C C CH3
H H2 H2 H
ř2.
Protože výchozí molekula je symetrická a obsahuje pouze tři typy různě vázaných
vodíkových atomů, budou při monochloraci vznikat následující tři sloučeniny:
CH3
CH3
CH3
H3C C C C C C Cl
H H2 H2 H H2
CH3
CH3
CH3
H
H3C C C C C CH3
H H2
H
Cl
H3C C C C C CH3
H H H
Cl 2 2
3. Cyklické alkany se laboratorně připravují z necyklických sloučenin různými
metodami. Doplňte dále uvedené rovnice.
a)
+
CH3CHBrCH2CH2CHBrCH3
Zn
?
b)
+
C(CH2Br)4
2 Zn
?
c)
CH3-CH=CH-CH=CH-CH3
+
?
H2 C C C N
H
ř3.
a)
CH3CHBrCH2CH2CHBrCH3
+
Zn
+
H3C
CH3
1,2-dimethylcyklobutan
92
ZnBr2
b)
C(CH2Br)4
+
+
2 Zn
2 ZnBr2
spiro[2,2]pentan
c)
CN
CH3
+
CH3-CH=CH-CH=CH-CH3
H2C C C N
H
Diels-Alderova reakce)
H3C
4-kyano-3,6-dimethylcyklohexen
4. Napište produkty následujících obecných reakcí:
a)
RCH=CHR´
H2/Pt
?
RC CR´
b)
RI
+
RX
+
HI
?
2H
?
Mg
?
+
2 RX
H2O
?
2 Na
+
?
c)
+
RCOOH
+
RCOOH
6H
6H
?
RCH3 +
2 H2O
(redukce karboxylových kyselin P/I2)
ř.4.
a)
RCH=CHR´
RCH2CH2R´
H2/Pt
RC CR´
(hydrogenace alkenů, alkinů, popř. aromátů)
b)
RI
+
RX
+
HI
2H
RH
+
I2
(redukce alkyljodidů jodovodíkem)
RH
+
HX
(redukce alkylhalogenidů např. Li/THF, t. BuOH)
Mg
RMgX +
H2O
2 RX
2 Na
+
RH +
R R
(hydrolýza organokovových sloučenin)
MgXOH
+ 2 NaX
(Wurtzova redukce)
c)
RCOOH
+
6H
RCH3 +
93
2 H2O
(redukce karboxylových kyselin P/I2)
5. Rozhodněte, které produkty budou vznikat v následujících adičních reakcích.
HBr
H3C C CH2
H
.
A
.
B
UV, R
H2S
CH2
UV, R
CCl4
CH3(CH2)5CH CH2
C
.
UV, R
ř5.
A=
H3C C C Br
H2 H2
CH2SH
B=
H
Cl
C=
CH3(CH2)4
C C C CCl3
H2 H H2
6. Napište všechny možné produkty adice HCl na 3-methylbuten.
ř6.
CH3
H2C C C CH3
H H
H
+
CH3
+
H3C CH C CH3
H
Cl CH3
Cl
H3C C C CH3
H H
2-chlor-3-methylbutan
CH3
CH3
Cl
H3C C C CH3
H2 +
H3C C C CH3
H2
Cl
2-chlor-2-methylbutan
7. Napište, jaký produkt vznikne katalytickou hydrogenací (E)-3-terc-butyl-2-fenyl-5methylhex-2-enu. Produkt pojmenujte.
ř7.
H3C
H3C1
CH3
CH3
C C 4 H5
2
3 C C CH
3
H2 6
CH3
t-Bu
1
3
2
H2
H
H3C 3
4
94
2
Ph
1
H
CH2CH(CH3)2
S
4
S
Katalytická hydrogenace probíhá jako cis-adice molekuly vodíku. Protože přístup
molekuly vodíku ke dvojné vazbě C=C je možný z obou stran, je produktem reakce směs
enantiomerů (2S, 3S)- a (2R, 3R)-3-terc-butyl-2-fenyl-5-methylhexanu.
8. Nakreslete strukturu libovolného dienu:
a. s konjugovanými dvojnými vazbami
b. s kumulovanými dvojnými vazbami
c. sizolovanými dvojnými vazbami
Stručně charakterizujte vlastnosti jednotlivých typů dienů.
ř8.
a)
H2C C C CH2
H H
Konjugovaný dien (1,3-butadien) představuje nejjednodušší konjugovaný dien. Je
charakterizovaný existencí jednoduché vazby mezi dvěma vazbami dvojnými. Takový systém
má strukturu vhodnou pro konjugaci π elektronů na dvojných vazbách. Konjugace se projeví
reaktivitou systému v 1,2- a 1,4-adičních reakcích.
b)
H2C C CH2
Uvedená sloučenina představuje nejjednodušší kumulovaný dien – allen. Centrální atom je
atomem v sp hybridním stavu. Násobné vazby jsou na sebe kolmé. Z toho vyplývá, že
přítomné π elektrony nemohou vstupovat do konjugace.
c)
H2C C C C C CH2
H H2 H2 H
Dvojné vazby jsou izolovány tak, že nemůže dojít k interakci.Tyto násobné vazby v těchto
systémech se poté chovají tak, jako by se jednalo o alkeny s 1 násobnou vazbou.
9. Kolik stereoisomerů naleznete u následujících sloučenin a proč?
a. penta-1,3-dien
b. hepta-2,4-dien
ř9.
a) penta-1,3-dien může existovat pouze ve dvou stereoisomerehc, protože na jednom
koncovém uhlíkovém atomu má dva identické substituenty
H
H
H
CH3
H
H
CH3
H
H
H
H
H
cis-penta-1,3-dien
trans-penta-1,3-dien
b) hepta-2,4-dien se může vyskytovat ve čtyřech stereoisomerech
95
H
H
H
H3C
CH2CH3
H
H
H
H
cis, cisH
CH2CH3
H3C
H
cis, trans-
H
H
H
CH2CH3
H
CH2CH3
H3C
H
H
H3C
trans, cis-
H
trans, trans-
10. Napiš resonanční struktury pro následující sloučeniny.
a)
b)
H3C C C C C C O
H H H H
H
+
H3C C C C C CH2
H H H H
ř10.
a)
δ+
δ−
H3C C C C C C O
H H H H
H
H3C C C C C C O
H H H H
H
+
H3C C C C C C O
H H
H
H
H
b)
+
H3C C C C C C O
H
H
H
H
H
+
H3C C C C C CH2
H H H H
+
H3C C C C C CH2
H H H H
+
H3C C C C C CH2
H H
H
H
+
H3C C C C C CH2
H
H
H
H
11. Napište všechny očekávané produkty následujících reakcí.
96
a)
H3C C C C C CH3
H H H H
+
Cl2
?
+
HBr
?
+
HBr
?
+
Br2
?
CH3
b)
H3C C C C C CH3
H
H
CH3
CH3
c)
H3C C C C C CH3
H H
H
d)
ř11.
a)
H H
H3C C C C C CH3
H H
Cl Cl
+
H
H
H3C C C C C CH3
H H
Cl
Cl
+
CH3
H
H3C C C C C CH3
H2
CH3
Br
Br CH3
b)
c)
H3C C C C C CH3
H
H2
CH3
CH3
H
H3C C C C C CH3
H
H2
Br
CH3
+
H3C C C C C CH3
H H
H
Br 2
Br
d)
Br
+
Br
Br
12. Jaké produkty budou vznikat při následující adici na konjugované sloučeniny?
Vysvětlete proč.
+
HCl
?
ř12.
Hlavním produktem adice chlorovodíku na cyklopenta-1,3-dien bude 3-chlorcyklopenten,
poněvadž tento vzniká přes stabilnější, allylový kation.
97
Cl
+
HCl
Cl
+
Cl
+
+
H
+
Cl
+
stabilnejší allylový kation
hlavní produkt
13. Nakreslete struktury produktů vzniklých Dielsovou-Alderovou reakcí mezi uvedenými
dvojicemi sloučenin.
a. akrylonitril, hexa-2,4-dien
b. buta-1,3-dien, p-benzochinon
ř13.
CH3
O
CN
b)
a)
CH3
O
14. Nakreslete struktury dienu a dienofilu, které poskytnou Dielsovou-Alderovou reakcí
následující produkty.
O
CN
b)
a)
OMe
O
O
COOCH3
d)
c)
COOCH3
ř14.
98
O
CN
a)
+
b)
+
OMe
O
COOCH3
c)
d)
+
+
C
C
COOCH3
O
15. Popište adici 1 molu bromovodíku na hex-3-yn, napište rovnici reakce a produkt
pojmenujte. Co vznikne adicí dvou molů bromovodíku na hex-3-yn?
ř15.
H3C C C C C CH3
H2
H2
HBr
CH3CH2
H
Br
Br
HBr
H3C C C C C CH3
H2 H2
H
Br 2
CH2CH3
3,3-dibromhexan
(Z)-3-bromhex-3-en
Při adici dvou molů halogenovodíků na alkyly vznikají geminální dihalogenderiváty. Při
adici jednoho molu vzniká nenasycený halogenderivát. Adice jsou regioselektivní a
probíhají podle Markovnikova pravidla. Adice prvního molu halogenovodíku probíhá
trans mechanismem.
16. Pokuste se vyřešit, jak byste převedli sloučeniny na schématu na produkty.
a)
C CH
C CH3
O
b)
O
C CH
C C
H2
H
H
H
C C
c)
C CH
CH3
99
ř16.
+
H2O / H
C CH
a)
2+
Hg
C CH2
C CH3
O H
O
H
b)
c)
C CH
OH, H2O2
C C
H2
H O
NaNH2
C CH
O
H
C C
BH3
C C
-
+
H3C
H
I
Na
C C CH3
H2
Lindlarùv katalysátor
H
H
C C
CH3
Pozn.: Landlarův katalysátor: Pd / PbO / CaCO3
17. Které z následujících sloučenin mají aromatický charakter?
-. .
+
a)
b)
+
e)
d)
c)
f)
..
g)
j)
i)
h)
..
-
+
k)
l)
m)
n)
ř17. Za aromatické můžeme označit struktury b, d, h, k, l.
18. Znázorněte pomocí mezomerních struktur vliv substituentů v uvedených derivátech
benzenu na aromatické jádro.
100
a)
b)
OH
H
O
NO2
c)
CH2
Br
d)
e)
ř18.
a)
OH
+ OH
δ−
-
-
δ−
-
O
H
δ+
O
H
δ+
-
c)
N
δ+
+
+
O
-
δ+
O + O
N
-
-
-
δ−
-
O + O
N
+
+
Cl
+ Cl
δ−
+ Cl
+ Cl
-
-
δ+
δ+
δ−
δ−
δ−
δ+
O + O
N
+
δ+
d)
-
δ−
δ−
-
O
H
+
δ+
O
-
O
H
δ−
δ−
e)
+ OH
δ+
δ+
b)
δ−
+ OH
δ+
δ−
+
+
-
+
-
δ+
δ−
-
101