Разные задачи

Задача 52. (МГУ, хим. ф-т, 1994). Напишите структурные формулы всех соединений, в состав которых входят только бензольное кольцо, одна нитрогруппа и два метильных радикала.

Решение. Это довольно простая задача на перечисление изомеров. В подобных задачах главное — выбрать надежную схему построения изомеров, которая, с одной стороны, не пропустит ни одного изомера, а с другой стороны, позволит избежать повторения одних и тех же структур.

В данной задаче наиболее очевидная схема такова. В бензольном кольце шесть одинаковых положений. Присоединим к любому атому углерода нитрогруппу. Теперь в бензольном кольце осталось три различных положения: 2 (орто), 3 (мета) и 4 (пара). Поместим в каждое из них по очереди один метильный радикал и посмотрим, куда можно поместить второй радикал.

Если одна группа находится в положении 2, то вторая группа может находиться в любом из положений 3—6, давая четыре различных изомера:

Если первую группу поместить в положение 3, то для второй группы возможны положения 2, 4, 5, 6. Однако изомер 2,3 мы получили на предыдущем этапе построения, а изомер 3,6 совпадает с изомером 2,5, который мы также уже построили. Таким образом, для второй группы остаются два новых положения — 4 и 5:

Последнее возможное положение для первой группы — это 4. В этом случае никакое расположение второй группы не даст новых изомеров. Действительно, изомер 4,2 совпадает с 2,4; 4,3 — с 3,4; 4,5 — с 3,4 и 4,6 — с 2,4.

Таким образом, всего можно построить 6 различных изомеров, отвечающих условию задачи.

Задача 53. (ММА, леч. ф-т, 1994). Приведите одну из возможных структур соединения которое взаимодействует с этанолом в присутствии серной кислоты с образованием соединения состава взаимодействует с бромом в тетрахлорметане с образованием вещества состава и с водным раствором перманганата калия на холоде, превращаясь в соединение состава Напишите уравнения упомянутых реакций.

Решение. 1) Наличие в молекуле 4-х атомов кислорода наводит на мысль о том, что это — дикарбоновая кислота. Это предположение подтверждается тем, что при реакции с этанолом образуется двойной сложный эфир (в состав молекулы прибавляются две группы ).

2) Присоединение одной молекулы или двух групп ОН при действии свидетельствует о том, что в молекуле есть двойная связь.

Одна из возможных структур этого вещества —

Уравнения реакций:

Задача 54. (МГУ, хим. ф-т, 1994). Предложите схему получения 4-нитробензойной кислоты из трет-бутилбензола в две стадии. Укажите условия реакций.

Решение. В этой задаче на самом простом уровне проиллюстрирована идея ретросинтеза (мысленного синтеза наоборот, от конечного вещества к исходным). Давайте посмотрим, из чего можно получить 4-нитробензойную кислоту. В бензольном кольце — два заместителя, причем и нитрогруппа, и карбоксильная группа являются ярко выраженными ориентантами 2-го рода, т.е. направляют замещение преимущественно в мета-положение. Для того чтобы получить две группы в пара-положении относительно друг друга, необходимо иметь в кольце ориентант 1-го рода, каковым и является трет-бутильный радикал .

Таким образом, сначала необходимо пронитровать трет-бутилбензол действием нитрующей смеси. При этом замещение в кольце идет в пара-положение с образованием 1-трет-бутил-4-нитробензола:

Орто-изомер практически не образуется из-за пространственных затруднений.

На второй стадии трет-бутильную группу окисляют до карбоксильной группы действием кислого раствора перманганата калия при нагревании:

Задача 55. (МГУ, хим. ф-т, 1994). Напишите полные уравнения реакций, соответствующие следующей последовательности превращений:

Определите неизвестные вещества. Укажите условия реакций.

Решение. Здесь идея ретросинтеза применяется к неорганическим веществам. можно получить термическим разложением кислородсодержащих солей железа (III):

FeS можно превратить в соли трехвалентного железа действием кислот-окислителей:

Таким образом, вещество — это или

Рассмотрим вторую половину цепочки. Ясно, что одна из двух реакций включает восстановление Это может быть первая реакция:

В этом случае вещество

Восстановление можно осуществить с помощью и во второй реакции:

Здесь вещество , хотя на его месте могла бы быть любая растворимая соль железа (III).