Lista 22. - Skład mieszanin poreakcyjnych w wieloetapowych syntezach
Zadadnie 1. Jednym z najprostszych garbników jest tanina. Pod względem składu chemicznego różne gatunki taniny różnią się od siebie znacznie i są zazwyczaj mieszaninami. Z produktów hydrolizy taniny chińskiej wyodrębniono związki X i Y, przy czym stosunek molowy Y : X = 1 : 9.
Badania związku Y ujawniły następujące właściwości:
– nie ulega dalszej hydrolizie,
– daje pozytywną próbę Tollensa,
– szybko tworzy krystaliczne osazony,
– skręcalność właściwa związku Y jest identyczna ze skręcalnością właściwą jednego z produktów hydrolizy sacharozy,
– ulega estryfikacji,
– z rezorcyną rozpuszczoną w HCl nie daje łososiowego zabarwienia, natomiast z antronem daje niebiesko zabarwione roztwory.
Badania związku X dały następujące informacje:
– pod wpływem ogrzewania tworzy CO2, przechodząc w związek Z o wzorze C6H6O3, który w środowisku zasadowym utlenia się samorzutnie na powietrzu z całkowitym rozkładem cząsteczki,
– zarówno X jak i Z powodują zmianę zabarwienia roztworu FeCl3 na ciemnofioletową,
– związek X tworzy homocząsteczkowe estry, najczęściej dwu- lub trójcząsteczkowe w pozycji 1,3,
– zarówno związek X jak i Z mają właściwości kwasowe oraz wysoką symetrię cząsteczki,
– izomer związku Z jest czynnikiem rozpoznawczym dla pentoz.
Polecenie: Określ, mieszaniną jakich składników może być tanina chińska, skoro wiadomo o niej dodatkowo, że nie ulega próbie Tollensa.
Zadanie 2. Substancja A jest związkiem otrzymywanym przez cyklizację aniliny z kwasem chlorooctowym. Cyklizację tę przeprowadza się bądź przez stapianie z KOH, bądź w reakcji stapiania z NaNH2 i NaOH.
Związek A jest niezbyt trwały i pozostawiony na powietrzu zmienia barwę na niebieską, przechodząc w związek B. W tej postaci może być stosowany jako barwnik. Jednak z powodu złej rozpuszczalności w wodzie przeprowadza się go zazwyczaj za pomocą Na2S2O4 w zredukowaną, rozpuszczalną w wodzie postać C, która na powietrzu utlenia się samorzutnie do B.
Utlenianie substancji B prowadzi do pomarańczowego związku D, którego jedna z postaci tautomerycznych jest mniej trwała i w alkaliach następuje hydroliza wiązania amidowego, co prowadzi do otrzymania bezbarwnego kwasu.
Polecenia:
1. Narysuj wzory omawianych związków.
2. Określ do jakiej grupy należałoby zaliczyć substancję B.
3. Narysuj odmiany tautomeryczne tych związków i nazwij typ tautomerii.
Zadanie 3. W lecznictwie szczególne znaczenie mają ureidy cykliczne. Należą do nich produkty reakcji mocznika i estrów kwasu malonowego lub jego alkilowych i arylowych pochodnych, znanych na przykład jako luminal i weronal.
Polecenia:
1. Napisz równania reakcji mocznika z malonianem dietylu i określ warunki przeprowadzenia reakcji.
2. Narysuj wzory odmian tautomerycznych produktu reakcji z punktu 1. i wskaż odmianę najtrwalszą.
3. Uzasadnij, dlaczego produkt tej reakcji nosi nazwę kwasu.
4. Wyjaśnij, jaki wpływ na moc tego kwasu ma podstawienie grupami alkilowymi obu atomów wodoru w grupie metylenowej.
Zadanie 4. Substancje A i B reagują ze sobą w środowisku kwaśnym w stosunku molowym 2 : 1. Produkt tej reakcji może ulegać dalszej kondensacji aż do wytworzenia związków wielkocząsteczkowych.
Ogrzewana substancja B topi się i przechodzi w związek, który rozpuszczony w alkaliach tworzy z dodawanym kroplami wodnym roztworem CuSO4 roztwór o różowofioletowej barwie.
Substancja A w środowisku zasadowym ulega reakcji, w której powstają produkty mogące ze sobą reagować po zakwaszeniu mieszaniny reakcyjnej nadmiarem H2SO4.
Ta sama substancja A w środowisku obojętnym lub kwaśnym tworzy polimery homocząsteczkowe o strukturze liniowej lub cyklicznej (zależnej od warunków reakcji).
Związek A utleniono nadmiarem jodu w środowisku alkalicznym, a następnie próbkę zakwaszono i pozostały jod odmiareczkowano za pomocą Na2S2O3. Do utlenienia próbki związku A o masie 0,03 g zużyto 50 cm3 0,05-molowego roztworu I2, przy czym nadmiar jodu odmiareczkowano w środowisku kwaśnym zużywając 30 cm3 0,1-molowego roztworu titranta.
Substancja B ulega rozkładowi w kwaśnym roztworze NaNO2 z wydzieleniem gazów N2 i CO2. Stosunek mas molowych związków A i B jest równy 1:2.
Polecenie: Podaj wzory i nazwy związków A i B oraz napisz równania opisanych przemian.
Zadanie 5. Substancja A jest bezbarwnym gazem ulegającym hydratacji w środowisku kwaśnym do bezbarwnej cieczy B. Łagodne utlenianie cieczy B prowadzi do powstania cieczy C, będącej popularnym rozpuszczalnikiem. Utlenianie cieczy B gorącym zakwaszonym KMnO4 pozwala otrzymać kwas octowy jako jedyny produkt organiczny. Podczas wytrząsania substancji C z wodą amoniakalną z dodatkiem płynu Lugola pojawia się w mieszaninie żółty osad. Określ, jakimi związkami są subastancje A, B i C oraz napisz odpowiednie równania reakcji.
Zadanie 6. Ozonoliza substancji A daje aldehyd mrówkowy jako jeden z produktów. Z kolei gwałtowne utlenianie A za pomocą gorącego KMnO4 prowadzi do powstania kwasu octowego jako jedynego organicznego produktu reakcji. Związek A jest węglowodorem, który, chlorowany w temperaturze 500°C, daje substancję ulegającą hydrolizie alkalicznej z wytworzeniem związku B. Katalityczne utlenianie związku B za pomocą H2O2 prowadzi do otrzymania związku C. Związek C w reakcji z kwasem mrówkowym tworzy monoester, który w wyniku ogrzewania ulega dekarboksylacji z utworzeniem ponownie związku B.
Chlorowodór wydzielony w procesie chlorowania 10,5 g substancji A do monochloropochodnej zobojętniono, zużywając 71,43 g 14-procentowego roztworu NaOH. Określ, jakimi związkami są związki A, B i C oraz napisz równania reakcji opisanych w tekście.
Zadanie 7. O związku A wiadomo, że jest cieczą bardzo dobrze rozpuszczalną w wodzie, dającą reakcję haloformową oraz po paru minutach pozytywną próbę Lucasa. Związek A nie ulega utlenieniu zimnym KMnO4, natomiast na gorąco utlenia się do związku B, też będącego cieczą bardzo dobrze rozpuszczalną w wodzie. Związek B z cyjanowodorem tworzy cyjanohydrynę, która po hydrolizie i estryfikacji daje związek stanowiący główny substrat do produkcji poli(metakrylanu metylu). Wyjaśnij, jakie zwiążki opisano powyżej. Napisz odpowiednie równania reakcji oraz równanie reakcji kwasu z bromowodorem.
Zadanie 8. W wyniku ilościowego spalenia próki węglowodoru A o masie 0,580 g otrzymano 1,942 g CO2 i 0,454 g H2O. Jeżeli odważkę związku A o identycznej masie wyjściowej ogrzewa się na świetle z chlorem, to otrzymuje się 0,558 g monochloropochodnej przy 70-procentowej wydajności procesu. Monochloropochodna reaguje z cyjankiem, dając substancję B, będącą substratem w reakcji przeprowadzonej w następujący sposób: etanol zmieszany ze stężonym H2SO4 oraz substancją B ogrzewa się do wrzenia przez kilka godzin, następnie studzi, wlewa do wody i intensywnie miesza. Produkt końcowy jest niezbyt lotną cieczą o masie molowej 164 g/mol, zapachu miodu, gromadzącą się na powierzchni wody. Napisz równania reakcji opisanych w zadaniu i oblicz masę produktu końcowego otrzymaneo z 1 kg substancji A, jeśli wiadomo, że pozostałe procesy przebiegały z wydajnością 80% każdy.