Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 275 12 o Aντιδράσεις προσθήκης Αντιδράσεις απόσπασης Α ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων: Με βάση το είδος της αντίδρασης µπορούµε να διακρίνουµε τις παρακάτω κατηγορίες οργανικών αντιδράσεων: Αντιδράσεις προσθήκης Αντιδράσεις απόσπασης Αντιδράσεις υποκατάστασης Αντιδράσεις πολυµερισµού Αντιδράσεις οξείδωσης - αναγωγής Αντιδράσεις οξέων - βάσεων Αντιδράσεις προσθήκης: Στις αντιδράσεις της κατηγορίας αυτής, σε οργανικές ενώσεις που περιέχουν στο µόριό τους πολλαπλό δεσµό, προστίθενται ορισµένα αντιδραστήρια Οι κυριότερες κατηγορίες αντιδράσεων προσθήκης είναι: α Προσθήκη σε διπλό δεσµό µεταξύ ατόµων άνθρακα β Προσθήκη σε τριπλό δεσµό µεταξύ ατόµων άνθρακα γ Προσθήκη στο διπλό δεσµό άνθρακα οξυγόνου, του καρβονυλίου, αλδεϋδών ή κετονών δ Προσθήκη στον τριπλό δεσµό άνθρακα αζώτου, του κυανίου των νιτριλίων Προσθήκη σε διπλό δεσµό µεταξύ ατόµων άνθρακα: Στις αντιδράσεις της κατηγορίας αυτής έχουµε διάσπαση του π δεσµού µεταξύ των ατόµων του άνθρακα και τα δύο µέρη ενός αντιδραστηρίου της µορφής Α Β ενώνονται µε τα άτοµα του άνθρακα που σχηµάτιζαν το διπλό δεσµό Η ένωση που προκύπτει είναι κορεσµένη Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι: Τα κυριότερα αντιδραστήρια προσθήκης είναι: Το υδρογόνο (Η 2 ή Η Η) Τα αλογόνα (Χ 2 ή Χ Χ) Τα υδραλογόνα (ΗΧ ή Η Χ) Το νερό (Η 2 Ο ή Η ΟΗ)
276 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα Κανόνας του Markovnikov: Όταν έχουµε προσθήκη αντιδραστηρίου το οποίο αποτελείται από δύο διαφορετικά µέλη (Α δ+ Β δ ) και τα δύο άτοµα άνθρακα του διπλού δεσµού είναι ενωµένα µε διαφορετικό αριθµό ατόµων υδρογόνου, τότε το κύριο προϊόν της προσθήκης καθορίζεται µε βάση τον κανόνα του Μarkovnikov, σύµφωνα µε τον οποίο: Το κύριο προϊόν της προσθήκης είναι αυτό που προκύπτει από τη προσθήκη του θετικού τµήµατος (το οποίο συνήθως είναι το Η δ+ ) στο άτοµο του άνθρακα µε τα περισσότερα υδρογόνα Παρατήρηση: Ο κανόνας του Μarkovnikov βρίσκει εφαρµογή και όταν έχουµε προσθήκη στον τριπλό δεσµό µεταξύ ατόµων άνθρακα Στη συνέχεια θα µελετήσουµε την προσθήκη στο διπλό δεσµό των αλκενίων α Προσθήκη υδρογόνου σε αλκένια: Το προϊόν της προσθήκης είναι αλκάνιο Η αντίδραση αυτή ονοµάζεται και υδρογόνωση και γίνεται παρουσία καταλύτη Νi ή Pt ή Pd Γενικό σχήµα: πχ Προσθήκη υδρογόνου σε 3-µέθυλο-1-βουτένιο: Παρατηρούµε ότι το αλκάνιο που σχηµατίζεται έχει την ίδια ανθρακική αλυσίδα µε το αλκένιο β Προσθήκη αλογόνου σε αλκένια: Το προϊόν της προσθήκης είναι κορεσµένο διαλογονίδιο στο οποίο τα άτοµα του αλογόνου βρίσκονται σε γειτονικά άτοµα άνθρακα Γενικό σχήµα: πχ Αντίδραση του προπενίου µε διάλυµα Βr 2 σε CCl 4 : Παρατηρούµε ότι το διαλογονίδιο που σχηµατίζεται έχει την ίδια ανθρακική αλυσίδα µε το αλκένιο
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 277 Παρατήρηση: ιάλυµα Βr 2 σε CCl 4 έχει καστανοερυθρό χρώµα Αν στο διάλυµα αυτό διαβιβάσουµε αλκένιο, πραγµατοποιείται αντίδραση προσθήκης και το Br 2 δεσµεύεται, µε αποτέλεσµα το διάλυµα να αποχρωµατίζεται Επειδή οι αντιδράσεις προσθήκης πραγµατοποιούνται και µε ενώσεις που έχουν τριπλό δεσµό, το διάλυµα Br 2 σε CCl 4 αποχρωµατίζεται γενικότερα από ακόρεστες οργανικές ενώσεις γ Προσθήκη υδραλογόνου σε αλκένια (HCl, HBr, HI): Το προϊόν της προσθήκης είναι αλκυλαλογονίδιο Στην προσθήκη αυτή, όπου είναι απαραίτητο, εφαρµόζεται ο κανόνας του Markovnikov Γενικό σχήµα: πχ Προσθήκη υδροχλωρίου σε 1-βουτένιο: Η συγκεκριµένη προσθήκη έχει δύο πιθανά προϊόντα, το 2-χλωροβουτάνιο και το 1-χλωροβουτάνιο Σύµφωνα όµως µε τον κανόνα του Μarkovnikov, κύριο προϊόν της προσθήκης είναι το 2-χλωροβουτάνιο δ Προσθήκη νερού σε αλκένια: Το προϊόν της προσθήκης είναι κορεσµένη µονοσθενής αλκοόλη Στην προσθήκη αυτή, όπου είναι απαραίτητο, εφαρµόζεται ο κανόνας του Markovnikov H προσθήκη γίνεται σε όξινο περιβάλλον, το οποίο εξασφαλίζεται µε παρουσία H 2 SO 4 Γενικό σχήµα: πχ Προσθήκη νερού σε προπένιο: Οι αλκοόλες που σχηµατίζονται είναι δευτεροταγείς ή τριτοταγείς, εξαίρεση αποτελεί η προσθήκη νερού σε αιθένιο, που δίνει αιθανόλη, η οποία είναι πρωτοταγής αλκοόλη
278 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα Παρατήρηση: Ένα άτοµο άνθρακα χαρακτηρίζεται ως πρωτοταγές, δευτεροταγές ή τριτοταγές όταν συνδέεται µε ένα, δύο ή τρία άτοµα άνθρακα αντίστοιχα Μία αλκοόλη χαρακτηρίζεται ως πρωτοταγής, δευτεροταγής ή τριτοταγής όταν το άτοµο του άνθρακα που συνδέεται µε το υδροξύλιο είναι πρωτοταγές, δευτεροταγές ή τριτοταγές αντίστοιχα Προσθήκη σε τριπλό δεσµό µεταξύ ατόµων άνθρακα: Οι αντιδράσεις της κατηγορίας αυτής πραγµατοποιούνται σε δύο στάδια: Αρχικά διασπάται ο ένας από τους δύο π δεσµούς του τριπλού δεσµού και ο δεσµός µετατρέπεται σε διπλό, στη συνέχεια διασπάται και ο άλλος, οπότε καταλήγουµε σε απλό δεσµό Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι: Τα κυριότερα αντιδραστήρια προσθήκης είναι: Το υδρογόνο (Η 2 ή Η Η) Τα αλογόνα (Χ 2 ή Χ Χ) Τα υδραλογόνα (ΗΧ ή Η Χ) Το νερό (Η 2 Ο ή Η ΟΗ) Στη συνέχεια θα µελετήσουµε την προσθήκη στο τριπλό δεσµό των αλκινίων α Προσθήκη υδρογόνου σε αλκίνια: Στο πρώτο στάδιο της προσθήκης σχηµατίζεται αλκένιο, ενώ το τελικό προϊόν της προσθήκης είναι αλκάνιο Γενικό σχήµα: πχ Προσθήκη υδρογόνου σε 3-µέθυλο-1-βουτίνιο:
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 279 Παρατηρούµε ότι το αλκάνιο που σχηµατίζεται έχει την ίδια ανθρακική αλυσίδα µε το αλκίνιο β Προσθήκη αλογόνου σε αλκίνια: Αρχικά σχηµατίζεται διαλογονίδιο µε ένα διπλό δεσµό και τελικά κορεσµένο τετραλογονίδιο Γενικό σχήµα: πχ Αντίδραση του προπινίου µε διάλυµα Βr 2 σε CCl 4 : Παρατηρούµε ότι και τα αλκίνια αποχρωµατίζουν διάλυµα Βr 2 σε CCl 4 γ Προσθήκη υδραλογόνου σε αλκίνια (HCl, HBr, HI): Το αρχικό προϊόν της προσθήκης είναι µονοαλογονίδιο µε ένα διπλό δεσµό, ενώ τελικά σχηµατίζεται κορεσµένο διαλογονίδιο στο οποίο τα άτοµα του αλογόνου βρίσκονται στο ίδιο άτοµο άνθρακα Στην προσθήκη αυτή, όπου είναι απαραίτητο, εφαρµόζεται ο κανόνας του Markovnikov Γενικό σχήµα: πχ Προσθήκη υδροχλωρίου σε 1-βουτίνιο: Η συγκεκριµένη προσθήκη εφαρµόζουµε τον κανόνα του Μarkovnikov δ Προσθήκη νερού σε αλκίνια: Η συγκεκριµένη προσθήκη γίνεται παρουσία καταλύτη (Η 2 SO 4 και HgSO 4 ) και πραγµατοποιείται σε ένα στάδιο, γιατί το ενδιάµεσο προϊόν που σχηµατίζεται (ενόλη) είναι ασταθές και µετατρέπεται σε κορεσµένη καρβονυλική ένωση
280 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα Γενικό σχήµα: Να σηµειώσουµε ότι γενικά, η καρβονυλική ένωση που σχηµατίζεται είναι κετόνη Εξαίρεση αποτελεί η προσθήκη νερού σε αιθίνιο (ακετυλένιο) που οδηγεί σε σχηµατισµό αιθανάλης (ακεταλδε δη) πχ Προσθήκη νερού σε αιθίνιο (ακετυλένιο): Προσθήκη νερού σε προπίνιο: Προσθήκη στο διπλό δεσµό του καρβονυλίου (C = O): O διπλός δεσµός του καρβονυλίου είναι έντονα πολωµένος (C δ+ = Ο δ ), γιατί το οξυγόνο είναι πολύ ηλεκτραρνητικό άτοµο Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα οι καρβονυλικές ενώσεις να δίνουν εύκολα αντιδράσεις προσθήκης µε αντιδραστήρια του τύπου Η δ+ Α δ, στις οποίες το θετικό τµήµα του αντιδραστηρίου (Η δ+ ) ενώνεται µε το οξυγόνο, ενώ το αρνητικό (Α δ ) ενώνεται µε τον άνθρακα Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι: Τα κυριότερα αντιδραστήρια προσθήκης είναι: Το υδρογόνο (Η 2 ή Η Η) Το υδροκυάνιο (ΗCN ή Η δ+ CN δ ) Αντιδραστήρια Grignard (RMgX ή R δ ΜgX δ+ )
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 281 Παρατήρηση: H δραστικότητα των καρβονυλικών ενώσεων στις αντιδράσεις προσθήκης είναι: Όπου: R είναι αλκύλιο (C ν Η 2ν + 1 ) και Ph είναι φαινύλιο (C 6 Η 5 ) α Προσθήκη υδρογόνου σε καρβονυλικές ενώσεις: Προϊόν της προσθήκης είναι αλκοόλη Να σηµειώσουµε ότι οι αλδε δες δίνουν πρωτοταγείς αλκοόλες ενώ οι κετόνες δευτεροταγείς αλκοόλες Με τις αντιδράσεις αυτές δεν παράγονται τριτοταγείς αλκοόλες Γενικό σχήµα: πχ Προσθήκη υδρογόνου σε αιθανάλη: Προσθήκη υδρογόνου σε βουτανόνη: β Προσθήκη υδροκυανίου σε καρβονυλικές ενώσεις, που οδηγεί τελικά µετά από υδρόλυση στη σύνθεση α-υδροξυοξέων: Το προϊόν της προσθήκης του υδροκυανίου σε καρβονυλική ένωση είναι κυανυδρίνη (α-υδροξυνιτρίλιο), η οποία αν αντιδράσει µε νερό (υδρόλυση) δίνει α-υδροξυοξέα (2-υδροξυοξέα) Γενικό σχήµα:
282 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα πχ Προσθήκη υδροκυανίου σε µεθανάλη και υδρόλυση του προϊόντος: Προσθήκη υδροκυανίου σε προπανόνη και υδρόλυση του προϊόντος: Παρατήρηση: Κατά την προσθήκη ΗCN σε καρβονυλική ένωση, η ανθρακική αλυσίδα µεγαλώνει κατά ένα άτοµο, έχουµε δηλαδή ανοικοδόµηση της ανθρακικής αλυσίδας β Προσθήκη αντιδραστηρίων Grignard σε καρβονυλικές ενώσεις, που οδηγεί τελικά µετά από υδρόλυση στη σύνθεση αλκοολών: Το προϊόν της προσθήκης των αντιδραστηρίων Grignard σε καρβονυλική ένωση µε υδρόλυση δίνει αλκοόλες Γενικό σχήµα: Ανάλογα µε το είδος της καρβονυλικής ένωσης, προκύπτει και διαφορετική αλκοόλη Η µεθανάλη (φορµαλδε δη) δίνει πρωτοταγή αλκοόλη πχ Αντίδραση µεθανάλης µε µεθυλοµαγνησιοχλωρίδιο και υδρόλυση του προϊόντος:
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 283 Οι υπόλοιπες αλδε δες δίνουν δευτεροταγείς αλκοόλες πχ Αντίδραση αιθανάλης (ακεταλδε δη) µε µεθυλοµαγνησιοχλωρίδιο και υδρόλυση του προϊόντος: Οι κετόνες δίνουν τριτοταγείς αλκοόλες πχ Αντίδραση προπανόνης µε αιθυλοµαγνησιοχλωρίδιο και υδρόλυση του προϊόντος: Παρασκευή αντιδραστηρίων Grignard: Τα αντιδραστήρια Grignard παρασκευάζονται µε επίδραση Mg σε διάλυµα αλκυλαγονιδίου (RX) σε απόλυτο αιθέρα Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι: απόλυτος αιθέρας RX + Mg RMgX Παρατήρηση: Ο αιθέρας πρέπει να είναι απόλυτος, δηλαδή να µην περιέχει καθόλου νερό, γιατί τα αντιδραστήρια Grignard υδρολύονται και δίνουν αλκάνια, σύµφωνα µε την αντίδραση: RMgX + H 2 O RH + Mg(OH)X Αντιδράσεις απόσπασης: Στις αντιδράσεις της κατηγορίας αυτής, ένα ή περισσότερα µόρια ανόργανης ουσίας αποσπώνται από µία κορεσµένη ένωση και προκύπτει ακόρεστη ένωση µε διπλό ή τριπλό δεσµό Το γενικό σχήµα της αντίδρασης είναι: Παρατηρούµε ότι στην ουσία οι αντιδράσεις απόσπασης είναι αντίθετες από τις αντιδράσεις προσθήκης
284 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα Κανόνας του Saytseff: Όταν έχουµε απόσπαση µορίου της µορφής ΗΑ και υπάρχουν περισσότερα του ενός δυνατά προϊόντα, το κύριο προϊόν καθορίζεται από τον κανόνα του Saytseff: Κατά την απόσπαση µορίου ΗΑ από οργανική ένωση, το Η αποσπάται ευκολότερα από το τριτοταγές άτοµο άνθρακα, λιγότερο εύκολα από το δευτεροταγές άτοµο άνθρακα και δυσκολότερα από το πρωτοταγές άτοµο άνθρακα α Αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων: Γίνεται µε θέρµανση µε αλκοολικό διάλυµα NaOH ή ΚΟΗ Το προϊόν της αντίδρασης είναι αλκένιο Γενική µορφή: αλκοόλη ν 2ν+ 1 + θ ν 2ν + + 2 C Η Χ ΝaOH C Η ΝaΧ Η Ο ηλαδή έχουµε απόσπαση ενός µορίου υδραλογόνου από το αλκυλαλογονίδιο πχ Θέρµανση 2-βρωµοβουτανίου µε αλκοολικό διάλυµα NaOH: Η αφυδραλογόνωση αυτή έχει δύο δυνατά προϊόντα, το 2-βουτένιο και το 1-βουτένιο Σύµφωνα µε το κανόνα του Saytseff, κύριο προϊόν είναι το 2-βουτένιο, γιατί το Η αποσπάται ευκολότερα από το δευτεροταγή άνθρακα από ότι από τον πρωτοταγή Παρατήρηση: Να σηµειώσουµε ότι τα αλκυλαλογονίδια µε επίδραση υδατικού διαλύµατος NaOH δίνουν κορεσµένες µονοσθενείς αλκοόλες, όπως θα δούµε στο 13 ο µάθηµα β Αφυδραλογόνωση διαλογονιδίων προς σχηµατισµό αλκινίων: Γίνεται µε θέρµανση µε αλκοολικό διάλυµα NaOH ή ΚΟΗ Το προϊόν της αντίδρασης είναι αλκίνιο, όταν τα άτοµα του αλογόνου βρίσκονται στο ίδιο ή σε γειτονικά άτοµα άνθρακα Γενική µορφή: αλκοόλη ν 2ν 2 + θ ν 2ν 2 + + 2 C Η Χ 2ΝaOH C Η 2ΝaΧ 2Η Ο ηλαδή έχουµε απόσπαση δύο µορίων υδραλογόνου από το αλκυλαλογονίδιο πχ Θέρµανση 1,2-διβρωµοβουτανίου µε αλκοολικό διάλυµα NaOH:
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 285 Παρατήρηση: Όταν τα άτοµα του αλογόνου δεν βρίσκονται στο ίδιο ή σε γειτονικά άτοµα άνθρακα, το προϊόν της αντίδρασης είναι αλκαδιένιο πχ CH 2 ClCH 2 CH 2 Cl + 2NaOH CH 2 = C = CH 2 + 2NaCl + 2H 2 O γ Αφυδάτωση κορεσµένων µονοσθενών αλκοολών προς σχηµατισµό αλκενίων: Γίνεται µε θέρµανση στους 170 ο C παρουσία πυκνού Η 2 SO 4 Γενική µορφή: ΗSO 2 4 ν 2ν+ 1 o 170 C ν 2ν + 2 C Η ΟΗ C Η Η Ο ηλαδή έχουµε απόσπαση ενός µορίου νερού από την αλκοόλη πχ Θέρµανση 2-βουτανόλης στους 170 ο C, παρουσία πυκνού Η 2 SO 4 : Η αφυδάτωση αυτή έχει δύο δυνατά προϊόντα, το 2-βουτένιο και το 1-βουτένιο Σύµφωνα µε το κανόνα του Saytseff, κύριο προϊόν είναι το 2-βουτένιο, γιατί το Η αποσπάται ευκολότερα από το δευτεροταγή άνθρακα από ότι από τον πρωτοταγή Παρατήρηση: Αν η αφυδάτωση γίνει σε χαµηλότερη θερµοκρασία, το προϊόν της αντίδρασης είναι αιθέρας
286 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα Γ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Θεωρητικές ασκήσεις συµπλήρωσης αντιδράσεων: 1 Υδρογονάνθρακας έχει µοριακό τύπο C 4 H 8 Αφού βρείτε όλα τα ισοµερή του να γράψετε τις αντιδράσεις προσθήκης του καθενός µε: α Η 2 β Cl 2 γ HBr δ Η 2 Ο Όπου σχηµατίζονται 2 προϊόντα, να γράψετε τη χηµική εξίσωση µε το κύριο προϊόν και να αναφέρετε τα δευτερεύοντα Λύση: Το C 4 H 8 αντιστοιχεί σε γενικό µοριακό τύπο C ν Η 2ν, δηλαδή είναι αλκένιο Τα ισοµερή του είναι: α Οι αντιδράσεις των ισοµερών του C 4 H 8 µε το υδρογόνο είναι: β Οι αντιδράσεις των ισοµερών του C 4 H 8 µε το χλώριο είναι: γ Οι αντιδράσεις των ισοµερών του C 4 H 8 µε το υδροχλώριο είναι:
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 287 δ Οι αντιδράσεις των ισοµερών του C 4 H 8 µε το νερό είναι: 2 Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ,, Ε, Ζ, Η και Θ και να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που περιγράφονται στο παρακάτω σχήµα Σε περιπτώσεις που είναι δυνατό να σχηµατιστούν δύο προϊόντα να γράψετε το κύριο προϊόν Λύση: Οι χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγµατοποιούνται είναι:
288 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα 3 Να γράψετε σωστά συµπληρωµένες τις παρακάτω χηµικές εξισώσεις Σε περιπτώσεις που είναι δυνατό να σχηµατιστούν δύο προϊόντα να γράψετε το κύριο προϊόν (Εξετάσεις 2000) Λύση: Το κύριο προϊόν της πρώτης αντίδρασης καθορίζεται από τον κανόνα του Markovnikov: Παρατηρούµε ότι το προϊόν της αντίδρασης της Γ, η οποία είναι αντιδραστήριο Grignard, µε τη, όταν υδρολύεται δίνει αλκοόλη, συνεπώς η είναι καρβονυλική ένωση και πιο συγκεκριµένα η µεθανάλη, γιατί η αλκοόλη που σχηµατίζεται είναι πρωτοταγής 4 Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους όλων των αλκοολών µε µοριακό τύπο C 4 H 9 OH και να τις παρασκευάσετε µε όλους τους δυνατούς τρόπους, χρησιµοποιώντας την κατάλληλη καρβονυλική ένωση και το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard Λύση: Τα ισοµερή που αντιστοιχούν στον τύπο C 4 H 9 OH είναι:
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 289 Η 1-βουτανόλη είναι πρωτοταγής αλκοόλη, συνεπώς η κατάλληλη καρβονυλική ένωση είναι η µεθανάλη Το αντιδραστήριο Grignard θα πρέπει να περιέχει 3 άτοµα άνθρακα σε ευθεία ανθρακική αλυσίδα Άρα θα είναι της µορφής: CH 3 CH 2 CH 2 MgX H 2-βουτανόλη είναι δευτεροταγής αλκοόλη, συνεπώς η κατάλληλη καρβονυλική ένωση είναι αλδε δη, πλήν της µεθανάλης Παρατηρούµε ότι το άτοµο του άνθρακα που ενώνεται µε το υδροξύλιο είναι ενωµένο µε δύο διαφορετικά αλκύλια: το µεθύλιο και το αιθύλιο Συνεπώς µπορεί να παρασκευαστεί µε δύο διαφορετικούς τρόπους α τροπος: Το µεθύλιο βρίσκεται στην αλδε δη (CH 3 CH = O), το αιθύλιο βρίσκεται στο αντιδραστήριο Grignard (CH 3 CH 2 MgX) β τροπος: Το αιθύλιο βρίσκεται στην αλδε δη (CH 3 CH 2 CH = O), το µεθύλιο βρίσκεται στο αντιδραστήριο Grignard (CH 3 ΜgX) Η µέθυλο-1-προπανόλη είναι πρωτοταγής αλκοόλη, συνεπώς η κατάλληλη καρβονυλική ένωση είναι η µεθανάλη Το αντιδραστήριο Grignard θα πρέπει να περιέχει 3 άτοµα άνθρακα και η οµάδα ΜgX θα ενώνεται µε το µεσαίο, δηλαδή θα περιέχει το αλκύλιο ισοπροπύλιο και θα είναι της µορφής: Η µέθυλο-2-προπανόλη είναι τριτοταγής αλκοόλη, συνεπώς η κατάλληλη καρβονυλική ένωση είναι κετόνη Επειδή στην αλκοόλη ο άνθρακας που είναι ενωµένος µε το υδροξύλιο ενώνεται µε τρία όµοια αλκύλια (µεθύλια), το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard είναι της µορφής CH 3 MgX και η κατάλληλη κετόνη είναι η προπανόνη
290 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα Ασκήσεις που περιέχουν και στοιχειοµετρικούς υπολογισµούς: 5 0,3 mol αλκενίου Α αντιδρούν πλήρως µε Cl 2 και σχηµατίζεται οργανική ένωση Β, η οποία αντιδρά µε αλκοολικό διάλυµα ΝaΟΗ και δίνει οργανική ένωση Γ, η οποία αποχρωµατίζει 480 ml διαλύµατος Br 2 σε CCl 4, αντιδρώντας πλήρως α Με δεδοµένο ότι η ένωση Γ µε υδρόλυση δίνει αλδε δη, να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που περιγράφονται Όπου παράγονται δύο προϊόντα να γράψετε το κύριο προϊόν β Να υπολογίσετε την % w/v περιεκτικότητα του διαλύµατος Br 2 σε CCl 4 ίνεται η σχετική ατοµική µάζα του Br = 80 Λύση: Επειδή δε γνωρίζουµε τον ακριβή µοριακό τύπο του αλκενίου, το συµβολίζουµε µε το γενικό µοριακό τύπο: C ν Η 2ν α Από τα δεδοµένα της άσκησης έχουµε ότι η ένωση Γ η οποία βρήκαµε ότι είναι αλκίνιο, όταν υδρολύεται δίνει αλδε δη Συνεπώς η ένωση Γ είναι το αιθίνιο, γιατί µόνο αυτό µε υδρόλυση δίνει αλδε δη Άρα η τιµή του ν είναι 2 β Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης (1) έχουµε: 1 mol C 2 H 4 δίνει 1 mol C 2 H 4 Cl 2 0,3 mol C 2 H 4 δίνουν x; mol C 2 H 4 Cl 2 x = 0,3 mol C 2 H 4 Cl 2 Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης (2) έχουµε: 1 mol C 2 H 4 Cl 2 δίνει 1 mol C 2 H 2 0,3 mol C 2 H 4 Cl 2 δίνουν ψ; mol C 2 H 2 ψ = 0,3 mol C 2 H 2
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 291 Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης (3) έχουµε: 1 mol C 2 H 2 αντιδρά µε 2 mol Βr 2 0,3 mol C 2 H 2 αντιδρούν µε ω; mol Βr 2 ω = 2 0,3 = 0,6 mol Βr 2 ηλαδή, σε 480 ml διαλύµατος περιέχονται 0,6 mol Br 2 Mr = 2Ar = 2 80 = 160 Br 2 Br H µάζα του Br 2 στο διάλυµα είναι: m Br2 = n Br2 Mr Br2 = 0,6mol 160g/mol = 96 g Συνεπώς: Σε 480 ml διαλύµατος περιέχονται 96 g Br 2 Σε 100 ml διαλύµατος περιέχονται z; g Br 2 z = 96 100/480 = 20 g Br 2 Άρα η περιεκτικότητα του διαλύµατος είναι 20% w/v 6 8 g αλκινίου Α καίγονται πλήρως και δίνουν 13,44 L CO 2 σε STP α Να βρείτε το συντακτικό τύπο του Α β Το Α αντιδρά µε νερό και δίνει οργανική ένωση Β η οποία αντιδρά µε ΗCN και δίνει οργανική ένωση Γ Με υδρόλυση της Γ παράγεται οργανική ένωση Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων γ Αν η ένωση Β αντιδράσει µε αντιδραστήριο Grignard και το προϊόν της αντίδρασης υδρολυθεί, να εξετάσετε αν η αλκοόλη που σχηµατίζεται µπορεί να παρασκευαστεί µε προσθήκη υδρογόνου σε καρβονυλική ένωση ίνονται οι σχετικές ατοµικές µάζες των: C = 12, H = 1 Λύση: Επειδή δε γνωρίζουµε τον ακριβή µοριακό τύπο του αλκινίου, το συµβολίζουµε µε το γενικό µοριακό τύπο: C ν Η 2ν-2 Η πλήρης καύση του αλκινίου περιγράφεται από τη χηµική εξίσωση: C ν Η 2ν-2 + (3ν-1/2)O 2 νco 2 + (ν-1)η 2 Ο Υπολογίζουµε τα mol CO 2 που παράχθηκαν: n CO2 = VCO2 13,44L 0,6mol Vm = 22, 4L / mol = Από τη στοιχειοµετρία της αντίδρασης έχουµε: 1 mol C ν Η 2ν-2 δίνει ν mol CO 2 x; mol C ν Η 2ν-2 δίνουν 0,6 mol CO 2 x = 0,6/ν mol C ν Η 2ν-2 ηλαδή τα 8 g C ν Η 2ν-2 είναι 0,6/ν mol H σχετική µοριακή µάζα του C ν Η 2ν-2 είναι: Μr Cν Η 2ν-2 = ναr C + (2ν 2)Αr H = 12ν + 2ν 2 = 14ν 2
292 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα mcνη2ν 2 0,6 8 ncνη = ή = 8,4ν 1,2= 8ν ν=3 2ν 2 Mr ν 14ν 2 CνΗ2ν 2 Άρα ο µοριακός τύπος του αλκινίου Α είναι: C 3 H 4 α Ο συντακτικός τύπος του αλκινίου Α είναι: CH 3 C CH β Οι χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων είναι: γ Αν η ένωση Β (προπανόνη) αντιδράσει µε αντιδραστήριο Grignard και το προϊόν της αντίδρασης υδρολυθεί, η αλκοόλη που σχηµατίζεται είναι τριτοταγής, γιατί όλες οι κετόνες δίνουν τριτοταγείς αλκοόλες Συνεπώς δεν µπορεί να παρασκευαστεί µε προσθήκη υ- δρογόνου σε καρβονυλική ένωση, γιατί µε προσθήκη υδρογόνου στο διπλό δεσµό του καρβονιλίου σχηµατίζονται πρωτοταγείς και δευτεροταγείς αλκοόλες
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 293 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ Ερωτήσεις Σύντοµης απάντησης: 1 Να διατυπώσετε τον κανόνα του Markovnikov 2 Nα εξηγήσετε γιατί αν διαβιβάσουµε αλκένιο ή αλκίνιο σε διάλυµα Br 2 σε CCl 4, το διάλυµα αποχρωµατίζεται 3 Ποιο αλκένιο µε προσθήκη νερού δίνει πρωτοταγή αλκοόλη; Να γράψετε την αντίστοιχη χηµική εξίσωση 4 Ποιο αλκίνιο µε προσθήκη νερού δίνει αλδε δη; Να γράψετε την αντίστοιχη χηµική εξίσωση 5 Να κατατάξετε τις παρακάτω καρβονυλικές ενώσεις κατά σειρά αυξανόµενης δραστικότητας, στις αντιδράσεις προσθήκης: α CH 3 CH = O β C 6 H 5 COCH 3 γ CH 3 COCH 2 CH 3 δ HCH = O ε C 6 H 5 CH = O 6 Να εξηγήσετε, γράφοντας τις αντίστοιχες χηµικές εξισώσεις, ποιες καρβονυλικές ενώσεις όταν αντιδρούν µε υδρογόνο δίνουν πρωτοταγείς αλκοόλες και ποιες δευτεροταγείς 7 Να εξηγήσετε, γράφοντας την αντίστοιχη χηµική εξίσωση, γιατί κατά την προσθήκη HCN σε καρβονυλική ένωση έχουµε ανοικοδόµηση της ανθρακικής αλυσίδας 8 Να εξηγήσετε, γράφοντας την αντίστοιχη χηµική εξίσωση, γιατί κατά την παρασκευή αντιδραστηρίου Grignard σε διάλυµα αλκυλαλογονιδίου σε αιθέρα, ο αιθέρας πρέπει να είναι απόλυτος 9 Να διατυπώσετε τον κανόνα του Saytseff 10 Mε ποια προϋπόθεση κατά τη θέρµανση διαλογονιδίου µε αλκοολικό διάλυµα NaOH ή KOH, το προϊόν της αντίδρασης είναι αλκίνιο; Συµπλήρωσης κενών: 1 Όταν έχουµε προσθήκη αντιδραστηρίου το οποίο αποτελείται από δύο διαφορετικά µέλη (Α δ+ Β δ ) και τα δύο άτοµα άνθρακα του διπλού δεσµού είναι ενωµένα µε διαφορετικό αριθµό ατόµων, τότε το κύριο προϊόν της προσθήκης καθορίζεται µε βάση τον κανόνα του, σύµφωνα µε τον οποίο: Το κύριο προϊόν της προσθήκης είναι αυτό που προκύπτει από τη προσθήκη του τµήµατος (το οποίο συνήθως είναι το ) στο άτοµο του άνθρακα µε τα υδρογόνα 2 Κατά την αντίδραση 3-µεθυλο-1-βουτενίου µε HBr, παράγονται δύο Το κύριο προϊόν της προσθήκης είναι το ενώ το δευτερεύον είναι το 3 Τα άτοµα του άνθρακα στο µόριο του αιθενίου έχουν υβριδισµό Αν το αιθένιο αντιδράσει µε Br 2 σχηµατίζεται στο οποίο τα άτοµα του άνθρακα έχουν υβριδισµό
294 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα 4 Κατά την προσθήκη σε αλκένια σχηµατίζονται κορεσµένες µονοσθενείς αλκοόλες Για να σχηµατιστεί η 3,3-διµέθυλο-2-βουτανόλη πρέπει να έχουµε προσθήκη νερού σε 5 Οι αντιδράσεις προσθήκης στον τριπλό δεσµό ενός αλκινίου πραγµατοποιούνται σε δύο στάδια Στο πρώτο στάδιο ο µετατρέπεται σε και στο δεύτερο σε Κατά την προσθήκη υδρογόνου σε αλκίνια, το τελικό προϊόν είναι 6 Κατά την προσθήκη HCl σε ή, το τελικό κύριο προϊόν είναι 2,2-διχλωροβουτάνιο 7 Η προσθήκη νερού σε αλκίνια γίνεται παρουσία και Πραγµατοποιείται σε ένα στάδιο Το ενδιάµεσο προϊόν που σχηµατίζεται είναι µία η οποία είναι ασταθής και µετατρέπεται σε ένωση Κατά την αντίδραση αυτή, όλα τα αλκίνια πλήν του δίνουν ενώ το δίνει 8 Κατά την προσθήκη υδρογόνου στο διπλό δεσµό του καρβονυλίου κορεσµένων καρβονυλικών ενώσεων παράγοται Πιο συγκεκριµένα, οι δίνουν πρωτοταγείς αλκοόλες ενώ οι δίνουν αλκοόλες 9 Κατά την προσθήκη υδροκυανίου σε έχουµε της ανθρακικής αλυσίδας και σχηµατισµό κυανυδρίνης, η οποία µε υδρόλυση δίνει 10 Με την αφυδραλογόνωση η οποία γίνεται µε θέρµανση µε διάλυµα NaOH ή KOH, παράγεται αλκένιο, ενώ µε αφυδραλογόνωση παράγεται αλκίνιο 11 Η αφυδάτωση κορεσµένων µονοσθενών, όταν γίνεται παρουσία σε θερµοκρασία, δίνει αλκένια Το κύριο προϊόν της αντίδρασης απόσπασης καθορίζεται από τον κανόνα του Σωστό - Λάθος: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ); 1 Kατά την προσθήκη HCl σε προπένιο έχουµε διάσπαση ενός π δεσµού και δη- µιουργία δύο σ δεσµών ( ) 2 Με προσθήκη αλογόνου στα αλκένια σχηµατίζονται αλκυλαλογονίδια ( ) 3 Ο κανόνας του Markovnikov εφαρµόζεται σε όλες τις αντιδράσεις προσθήκης ( ) 4 Η προσθήκη νερού σε προπένιο δίνει 1-προπανόλη ( ) 5 Κάθε οργανική ένωση που αποχρωµατίζει διάλυµα Br 2 σε CCl 4 είναι αλκένιο ή αλκίνιο ( ) 6 Με προσθήκη HCl σε 1-βουτένιο έχουµε σχηµατισµό µόνο 2-χλωροβουτανίου ( )
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 295 7 Κατά την προσθήκη νερού σε αλκένια σχηµατίζεται κετόνη ( ) 8 Αν υδρολύσουµε το προϊόν της προσθήκης ενός αντιδραστηρίου Grignard σε καρβονυλική ένωση, σχηµατίζονται α-υδροξυοξέα ( ) 9 Η µεθυλο-2-προπανόλη µπορεί να σχηµατιστεί µε προσθήκη υδρογόνου σε καρβονυλική ένωση ( ) 10 Το προϊόν της προσθήκης του HCN σε καρβονυλική ένωση είναι κυανυδρίνη ( ) 11 Αν αντιδράσει ισοπροπυλοµαγνησιοχλωρίδιο µε βουτανόνη και το προϊόν της αντίδρασης υδρολυθεί, σχηµατίζεται 1,2-διµέθυλο-3-πεντανόλη ( ) 12 Αν θερµάνουµε 1-χλωρο-2,3-διµέθυλοβουτάνιο µε αλκοολικό διάλυµα KOH το οργανικό προϊόν είναι 2,3-διµέθυλο-1-βουτένιο ( ) 13 Κατά την αφυδραλογόνωση όλων των διαλογονιδίων σχηµατίζονται αλκίνια ( ) 14 Αφυδάτωση αλκοόλης σε θερµοκρασία 170 ο C παρουσία H 2 SO 4 σχηµατίζει αλκένια ( ) 15 Κατά την αφυδάτωση της 2,2-διµέθυλο-1-βουτανόλης, σε θερµοκρασία 170 ο C παρουσία H 2 SO 4 σχηµατίζεται 2,2-διµέθυλο-1-βουτένιο ( ) Πολλαπλής επιλογής: 1 Με προσθήκη Br 2 σε 2-βουτένιο σχηµατίζεται: α 1,2-διβρωµοβουτάνιο β 2,2-διβρωµοβουτάνιο γ 2,3-διβρωµοβουτάνιο δ 2,3-διβρωµοβουτένιο 2 Η προσθήκη περίσσειας HCl σε 2-βουτίνιο δίνει ως τελικό κύριο προϊόν: α 2,3-διχλωροβουτάνιο β 2,2-διχλωροβουτάνιο γ 3,3-διχλωροβουτάνιο δ 2,2,3,3-τετραχλωροβουτάνιο 3 Το µόνο αλκένιο που µε προσθήκη νερού δίνει πρωτοταγή αλκοόλη είναι το: α αιθένιο β προπένιο γ 1-βουτένιο δ 2-βουτένιο 4 Η προσθήκη νερού σε αλκίνια γίνεται παρουσία καταλύτη: α Νi β H 2 SO 4 γ NaOH δ CCl 4 5 To τελικό προϊόν προσθήκης υδραλογόνου σε αλκίνια είναι: α Αλκυλαλογονίδιο β ιαλογονίδιο µε τα άτοµα του αλογόνου να βρίσκονται στο ίδιο άτοµο άνθρακα γ ιαλογονίδιο µε τα άτοµα του αλογόνου να βρίσκονται σε γειτονικά άτοµα άνθρακα δ Τίποτα από τα παραπάνω 6 Κατά την προσθήκη νερού σε αλκίνιο σχηµατίζεται: α πάντα αλκοόλη β πάντα κετόνη γ πάντα αλδε δη δ πάντα καρβονυλική ένωση
296 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα 7 Ποια από τις παρακάτω καρβονυλικές ενώσεις είναι πιο δραστική σε αντιδράσεις προσθήκης: α CH 3 CH = O β C 6 H 5 COCH 3 γ CH 3 COCH 2 CH 3 δ HCH = O 8 Κατά την προσθήκη HCN σε προπανόνη και µε υδρόλυση του προϊόντος παίρνουµε: α 2-υδροξυβουτανικό οξύ β 2-υδροξυπροπανικό οξύ γ 2-µεθυλο-2-υδροξυπροπανικό οξύ δ 2-µέθυλο-1-προπανόλη 9 Το οργανικό προϊόν που σχηµατίζεται µε υδρόλυση ενός αντιδραστηρίου Grignard είναι: α αλκοόλη β κετόνη γ αλκένιο δ αλκάνιο Αντιστοίχισης: 1 Αντιστοιχίστε τις οργανικές ενώσεις στη στήλη Α µε τις προτάσεις που αναφέρονται στη στήλη Β: Στήλη Α Στήλη Β 1 προπένιο 2 προπίνιο 3 προπανάλη 4 προπανόνη α Με προσθήκη υδρογόνου δίνει δευτεροταγή αλκοόλη β Με προσθήκη αντιδραστηρίου Grignard και υδρόλυση του προϊόντος δίνει δευτεροταγή αλκοόλη γ Με προσθήκη νερού δίνει δευετροταγή αλκοόλη δ Με προσθήκη νερού δίνει καρβονυλική ένωση 2 Αντιστοιχίστε τα αντιδρώντα στη στήλη Α µε τα προϊόντα που αναφέρονται στη στήλη Β: Στήλη Α Στήλη Β 1 C ν H 2ν + Η 2 2 C ν H 2ν + Χ 2 3 C ν H 2ν + ΗΧ 4 C ν H 2ν + Η 2 Ο α αλκυλαλογονίδιο β αλκάνιο γ αλκοόλη δ διαλογονίδιο 3 Αντιστοιχίστε τις καρβονυλικές ενώσεις της στήλης Α µε το είδος της αλκοόλης που παράγεται, αν αντιδράσουν µε αντιδρασήριο Grignard και υδρολυθεί το προϊόν (στήλη Β): Στήλη Α Στήλη Β 1 βουτανόνη 2 φορµαλδε δη 3 µεθυλοπροπανάλη 4 προπανόνη 5 αιθανάλη 6 2-πεντανόνη α πρωτοταγής αλκοόλη β δευτεροταγής αλκοόλη γ τριτοταγής αλκοόλη
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 297 Ασκήσεις - Προβλήµατα Θεωρητικές ασκήσεις συµπλήρωσης αντιδράσεων: 1 Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων Σε περιπτώσεις που είναι δυνατό να σχηµατιστούν δύο προϊόντα να γράψετε το κύριο προϊόν α Προσθήκη υδρογόνου σε 3-µέθυλο-2-βουτένιο, παρουσία νικελίου β Προσθήκη βρωµίου σε 2-πεντένιο γ Προσθήκη υδροχλωρίου σε 3,3-διµέθυλο-1-βουτένιο δ Προσθήκη νερού σε 3,4-διµέθυλο-2-πεντένιο, παρουσία θειικού οξέος 2 Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων Σε περιπτώσεις που είναι δυνατό να σχηµατιστούν δύο προϊόντα να γράψετε το κύριο προϊόν α Προσθήκη υδρογόνου σε διµέθυλοβουτίνιο (δύο στάδια) β Προσθήκη χλωρίου σε 1-πεντίνιο (δύο στάδια) γ Προσθήκη υδροχλωρίου σε µέθυλοβουτίνιο (δύο στάδια) δ Προσθήκη νερού σε αιθίνιο, παρουσία θειικού οξέος και θειικού υδραργύρου ε Προσθήκη νερού σε 1-πεντίνιο, παρουσία θειικού οξέος και θειικού υδραργύρου 3 Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α Προσθήκη υδρογόνου σε βουτανάλη β Προσθήκη υδρογόνου σε προπανόνη γ Προσθήκη υδροκυανίου σε µεθανάλη και υδρόλυση του προϊόντος δ Προσθήκη υδροκυανίου σε προπανάλη και υδρόλυση του προϊόντος ε Προσθήκη υδροκυανίου σε βουτανόνη και υδρόλυση του προϊόντος 4 Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων α Προσθήκη ισοπροπυλοµαγνησιοχλωριδίου σε φορµαλδε δη και υδρόλυση του προϊόντος β Προσθήκη αιθυλοµαγνησιοβρωµιδίου σε αιθανάλη και υδρόλυση του προϊόντος γ Προσθήκη προπυλοµαγνησιοχλωριδίου σε προπανόνη και υδρόλυση του προϊόντος δ Αντίδραση 2-χλωροπροπανίου διαλυµένο σε απόλυτο αιθέρα µε µαγνήσιο και υδρόλυση του προϊόντος 5 Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των παρακάτω αντιδράσεων Σε περιπτώσεις που είναι δυνατό να σχηµατιστούν δύο προϊόντα να γράψετε το κύριο προϊόν α Αντίδραση 2,3-διχλωροπεντανίου µε αλκοολικό διάλυµα υδροξειδίου του νατρίου β Αντίδραση 2,2-διβρωµοβουτανίου µε αλκοολικό διάλυµα υδροξειδίου του καλίου γ Αντίδραση 2-χλωροπεντανίου µε αλκοολικό διάλυµα υδροξειδίου του νατρίου δ Θέρµανση 2-βουτανόλης στους 170 ο C παρουσία θειικού οξέος ε Θέρµανση 3,3-διµέθυλο-2-βουτανόλης στους 170 ο C παρουσία θειικού οξέος
298 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα 6 ιαλογονίδιο έχει µοριακό τύπο C 5 H 10 Cl 2 Αν γνωρίζετε ότι έχει διακλαδισµένη ανθρακική αλυσίδα, τα άτοµα του αλογόνου βρίσκονται σε γειτονικά άτοµα άνθρακα και όταν αντιδρά µε αλκοολικό διάλυµα NaOH δίνει αλκίνιο, να γράψετε τον συντακτικό τύπο του διαλογονιδίου και την χηµική εξίσωση της αντίδρασης του µε αλκοολικό διάλυµα NaOH (Aπ 1,2-διχλωρο-3-µέθυλοβουτάνιο) 7 Καρβονυλική ένωση έχει µοριακό τύπο C 4 H 8 Ο α Να βρείτε τα ισοµερή της ένωσης β Να γράψετε τις αντιδράσεις κάθε ισοµερούς µε αιθυλοµαγνήσιοβρωµίδιο και στη συνέχεια την αντίδραση κάθε προϊόντος µε το νερό γ Να γράψετε τις αντιδράσεις κάθε ισοµερούς µε υδροκυάνιο και στη συνέχεια την αντίδραση κάθε προϊόντος µε το νερό 8 Να παρασκευάσετε όλες τις αλκοόλες που έχουν µοριακό τύπο C 5 H 11 ΟΗ και διακλαδισµένη ανθρακική αλυσίδα, χρησιµοποιώντας το κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard και την κατάλληλη καρβονυλική ένωση 9 Αλκίνιο Α αντιδρά µε ισοµοριακή ποσότητα υδρογόνου και παράγεται αλκένιο Β, το οποίο αντιδρά µε υδροχλώριο και παράγεται αλκυλαλογονίδιο Γ, το οποίο αντιδρά µε µαγνήσιο και παράγεται οργανοµαγνησιακή ένωση, η οποία µε υδρόλυση δίνει µεθυλοβουτάνιο Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων και να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ, 10 Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ,, Ε: 11 Να βρείτε τους συντακτικούς τύπους των Α, Β, Γ,, Ε,Ζ, Η και Θ: Ασκήσεις που περιέχουν και στοιχειοµετρικούς υπολογισµούς: 12 Τρία ισοµερή αλκένια Α, Β, Γ, έχουν Μr = 70 Αυτά µε προσθήκη υδρογόνου παρουσία νικελίου, δίνουν το ίδιο αλκάνιο Αν µε προσθήκη νερού τα Α και Β δίνουν την ίδια αλκοόλη Ε, να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Γ, και Ε (Απ Γ: 3-µεθυλο-1-βουτένιο, : µεθυλοβουτάνιο, Ε: 2-µέθυλο-2-βουτανόλη) 13 Αέριο αλκένιο Α έχει πυκνότητα 1,25 g/ml σε STP
Αντιδράσεις προσθήκης - Αντιδράσεις απόσπασης 299 α Να βρείτε τον συντακτικό τύπο του αλκενίου β Το Α αντιδρά µε χλώριο σε κατάλληλες συνθήκες και παράγεται οργανική ένωση Β, η οποία αντιδρά µε αλκοολικό διάλυµα NaOH και παράγεται οργανική ένωση Γ που υδρολύεται σε κατάλληλες συνθήκες και παράγεται οργανική ένωση, η οποία αντιδρά µε HCN και δίνει οργανική ένωση Ε που υδρολύεται µε αποτέλεσµα να πάρουµε οργανική ένωση Ζ Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων που πραγµατοποιούνται και να ονοµάσετε την Ζ (Απ α CH 2 = CH 2 β Ζ: 2-υδροξυπροπανικό οξύ) 14 0,2 mol ακόρεστου υδρογονάνθρακα χρειάζονται 8,96 L HCl µετρηµένα σε STP για να µετατραπούν σε κορεσµένη οργανική ένωση α Να εξετάσετε αν ο ακόρεστος υδρογονάνθρακας είναι αλκένιο ή αλκίνιο β Πόσα ml διαλύµατος Br σε CCl 4 µπορεί να αποχρωµατίσει η παραπάνω ποσότητα υδρογονάνθρακα; (Απ α αλκίνιο β 800 ml) 15 Κορεσµένη µονοσθενής αλκοόλη έχει σχετική µοριακή µάζα 74 α Να βρείτε όλα τα ισοµερή της αλκοόλης β Ποια από τα ισοµερή αυτά µπορούν να παραχθούν µε αντίδραση HCH = O µε κατάλληλο αντιδραστήριο Grignard; Να γράψετε τις αντίστοιχες αντιδράσεις 16 α Ακόρεστος υδρογονάνθρακας Α χρειάζεται ίσο όγκο υδρογόνου για να κορεστεί Σε ποια οµόλογη σειρά ανήκει ο υδρογονάνθρακας Α; β Μία ποσότητα από τον Α χωρίζεται σε δύο ίσα µέρη Όταν το πρώτο µέρος αντιδράσει µε τη στοιχειοµετρική ποσότητα Br 2, αποχρωµατίζει 200 ml διαλύµατος Br 2 σε CCl 4 16% w/v και προκαλεί αύξηση βάρους του διαλύµατος 11,2 g Ποιος ο µοριακός τύπος του υδρογονάνθρακα Α; γ Το δεύτερο µέρος του Α µε επίδραση νερού σε όξινο περιβάλλον δίνει τριτοταγή αλκοόλη Πόσα mol αλκοόλης παράχθηκαν και ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του υδρογονάνθρακα Α; Υπόδειξη: Η αύξηση µάζας του διαλύµατος του Br 2 είναι ίση µε τη µάζα του υδρογονάνθρακα που αντέδρασε (Απ α αλκένιο β C 4 H 8 γ 0,2 mol, µεθυθοπροπένιο) 17 21,8 g αλκυλοβρωµιδίου Α αντιδρούν πλήρως µε αλκοολικό διάλυµα NaOH και σχηµατίζονται 4,48 L αερίου Β σε STP α Ποιος είναι ο µέγιστος όγκος διαλύµατος Br 2 σε CCl 4 περιεκτικότητας 16% w/v που µπορεί να αποχρωµατίσει το αέριο Β; β Το αλκυλοβρωµίδιο Α αντιδρά µε Mg διαλυµένο σε άνυδρο αιθέρα και η ένωση που προκύπτει προστίθεται στη καρβονυλική ένωση Γ Το προϊόν της αντίδρασης υδρο-
300 Τρίτο Κεφάλαιο - 12 ο Μάθηµα λύεται και σχηµατίζεται η τριτοταγής αλκοόλη C 5 H 12 O Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις των αντιδράσεων (Απ α 200 ml β A: CH 3 CH 2 Br, B: CH 3 COCH 3, C 5 H 12 O: (CH 3 CH 2 )(CH 3 )(CH 3 )COH) 18 27,4 g αλκυλοβρωµιδίου Α αντιδρούν πλήρως µε αλκοολικό διάλυµα NaOH και σχηµατίζεται αέριο µίγµα των υδρογονανθράκων Β και Γ µε όγκο 4,48 L σε STP α Ποιος είναι ο συντακτικός τύπος του αλκυλοβρωµιδίου Α; β Αν ο υδρογονάνθρακας Β έχει µάζα 8,4 g ποιος είναι ο συντακτικός του τύπος και σε τί ποσοστό το αλκυλοβρωµίδιο Α µετατάπηκε στον υδρογονάνθρακα Β; Υπόδειξη: Να γράψετε ξεχωριστά τη χηµική εξίσωση κάθε αφυδραλογόνωσης του αλκυλοβρωµιδίου (Απ α CH 3 CH 2 CHBrCH 3 β CH 3 CH = CHCH 3, 75%) Ε ΤΟ ΞΕΧΩΡΙΣΤΟ ΘΕΜΑ 0,4 mol αλκενίου Α αντιδρούν πλήρως µε υδραλογόνο και παράγεται οργανική ένωση Β Η Β διαλύεται σε απόλυτο αιθέρα και αντιδρά µε Mg, οπότε παράγεται οργανική ένωση Γ 4,48 L αερίου αλκινίου αντιδρούν πλήρως µε νερό και παράγεται καρβονυλική ένωση Ε Οι ποσότητες των Γ και Ε που παράχθηκαν αντιδρούν µεταξύ τους και δίνουν οργανική ένωση Ζ, η οποία µε υδρολύεται και σχηµατίζονται 14,8 g οργανικής ένωσης Η Να βρεθούν οι συντακτικοί τύποι των Α, Β, Γ,, Ε, Ζ και Η (Aπ Α: C 2 H 4, B: C 2 H 5 Χ, Γ: C 2 H 5 MgX, : C 2 H 2, Ε: C 2 H 4 O 2, Z: C 4 H 9 OMgCl, H: C 4 H 9 OH)