Библиографический список. В приведенных ниже задачах необходимо установить строение вещества на основании данных элементного анализа

Задачи

В приведенных ниже задачах необходимо установить строение вещества на основании данных элементного анализа, молекулярной массы, некоторых физических и химических свойств, а также ИК спектроскопии. Сначала, используя приведенные в задачах данные элементного анализа и молекулярной массы, надо определить брутто-формулу органического вещества (пример этого расчета см. в Приложении). Затем на основании данных ИК спектров, а также химических свойств вывести структурную формулу и назвать соединение по номенклатуре ИЮПАК или с помощью тривиального наименования. Для проверки правильности полученной структуры соединения проверить соответствие физико-химических констант по справочнику.

Результаты вписать в соответствующие строки задания.

СОЕДИНЕНИЕ 1

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 198-199 °С.
Данные элементного анализа: C 49.16; H 4.13; Br 46.72.
Молекулярная масса 171.0.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Реагирует с алкоксидами щелочных металлов с образованием простых эфиров.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 2

Общие сведения:
Низкокипящая жидкость, т.кип. 58 °С.
Данные элементного анализа: C 48.36; H 4.06; Cl 47.58.
Молекулярная масса 74.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Реагирует с избытком брома в растворе четыреххлористого углерода с образованием соответствующего 1,1,2,2-тетрабромида.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 3

Общие сведения:
Жидкость, т.кип. 110 °С.
Данные элементного анализа: C 91.25; H 8.75.
Молекулярная масса 92.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Органический растворитель, не обесцвечивает бромную воду, окисляется при кипячении с водным раствором перманганата калия.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 4

Общие сведения:
Жидкость с приятным запахом, т.кип. 154 °С.
Данные элементного анализа: C 77.75; H 7.46; O 14.80.
Молекулярная масса 108.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Не реагирует со щелочными металлами, не присоединяет нуклеофильные реагенты.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 5

Общие сведения:
Приятно пахнущая жидкость, т.кип. 79 °С.
Данные элементного анализа: C 54.53; H 9.15; O 36.32.
Молекулярная масса 88.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Гидролизуется водными растворами кислот или щелочей, при этом одним из продуктов является метиловый спирт.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 6

Общие сведения:
Низкоплавкое кристаллическое вещество, т.пл. 26-28 °С. Нерастворимо в воде.
Данные элементного анализа: C 82.02; H 6.02; N 11.96.
Молекулярная масса 117.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Гидролизуется водным раствором щелочи с выделением аммиака.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 7

Общие сведения:
Низкоплавкое кристаллическое вещество, т.пл. 49 °С.
Данные элементного анализа: C 71.98; H 6.71; O 21.31.
Молекулярная масса 150.2.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Водный раствор обладает кислой реакцией. Вещество реагирует с этиловым спиртом в присутствии серной кислоты с образованием приятно пахнущей жидкости.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 8

Общие сведения:
Низкоплавкое кристаллическое вещество, т.пл. 36-38 °С.
Данные элементного анализа: C 71.98; H 6.71; O 21.31.
Молекулярная масса 150.2.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Не гидролизуется, реагирует с бисульфитом натрия.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 9

Общие сведения:
Легколетучая жидкость, т.кип. 76 °С.
Данные элементного анализа: C 54.53; H 9.15; O 36.32.
Молекулярная масса 88.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Используется как органический растворитель, в частности, для лаков и красок, гидролизуется водными растворами кислот и щелочей.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 10

Общие сведения:
Низкоплавкое кристаллическое вещество, т.пл. 42-45 °С. Незначительно растворимо в воде.
Данные элементного анализа: C 78.65; H 8.25; O 13.10.
Молекулярная масса 122.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Водный раствор обладает кислой реакцией. Легко реагирует с водной щелочью, растворяясь в ней.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 11

Общие сведения:
Летучая жидкость, т.кип. 81.6 °С
Данные элементного анализа: C 58.51; H 7.37; N 34.12.
Молекулярная масса 41.0.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Широко распространенный органический растворитель. Гидролизуется водной щелочью с выделением аммиака.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 12

Общие сведения:
Низкоплавкое твердое вещество, т.пл. 23-25 °С. Очень плохо растворимо в воде.
Данные элементного анализа: C 69.54; H 7.30; O 23.16.
Молекулярная масса 138.2.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Нерастворимо в водной щелочи. Этерифицируется уксусной кислотой в присутствии каталитических количеств серной кислоты.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 13

Общие сведения:
Жидкость, т.кип. 71 °С.
Данные элементного анализа: C 87.73; H 12.27.
Молекулярная масса 82.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Растворенное в четыреххлористом углероде, вещество легко реагирует с бромом с образованием соответствующего 1,1,2,2-тетрабромида.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 14

Общие сведения:
Жидкость, т.кип. 184-185 °С.
Данные элементного анализа: C 78.46; H 8.47; N 13.07.
Молекулярная масса 107.2.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Обладает свойствами основания. Реагирует с хлористым водородом с образованием соли.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 15

Общие сведения:
Низкоплавкое кристаллическое вещество, т.пл. 53-54 °С. Незначительно растворимо в воде.
Данные элементного анализа: C 54.90; H 4.61; N 9.15; O 31.34.
Молекулярная масса 153.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Восстанавливается водородом в присутствии платины с образованием вещества, обладающего свойствами основания.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 16

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 204-205 °С.
Данные элементного анализа: C 79.97; H 6.71; O 13.32.
Молекулярная масса 120.1
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
С аммиачным раствором гидрата окиси серебра (реактив Толленса) вступает в реакцию "серебряного зеркала"
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 17

Общие сведения:
Высококипящая жидкость с приятным запахом, т.кип. 198-199 °С.
Данные элементного анализа: C 70.57; H 5.92; O 23.50.
Молекулярная масса 136.1
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Гидролизуется водными растворами кислот и щелочей, одним из продуктов является метиловый спирт.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 18

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 248 °С.
Данные элементного анализа: C 70.57; H 5.92; O 23.50.
Молекулярная масса 136.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Легко окисляется с образованием вещества, обладающего кислотными свойствами.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 19

Общие сведения:
Гигроскопичное низкоплавкое вещество, т.пл. 40 °С.
Данные элементного анализа: C 76.57; H 6.43; O 17.00.
Молекулярная масса 94.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Водный раствор обладает кислой реакцией. Вещество легко реагирует с бромом, образуя желто-оранжевый осадок.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 20

Общие сведения:
Низкоплавкое твердое вещество, т.пл. 32-34 °С.
Данные элементного анализа: C 77.75; H 7.46; O 14.80.
Молекулярная масса 108.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Реагирует с водными растворами щелочей, растворяясь в них.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 21

Общие сведения:
Низкоплавкое твердое вещество, т.пл. 41-44 °С.
Данные элементного анализа: C 78.46; H 8.47; N 13.07.
Молекулярная масса 107.2.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Реагирует с разбавленными водными растворами минеральных кислот, растворяясь в них.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 22

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 234 °С.
Данные элементного анализа: C 82.02; H 6.02; N 11.96.
Молекулярная масса 117.1
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается путем реакции SN2 между соединением 1 и неорганическим соединением.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 23

Общие сведения:
Жидкость, т.кип. 83 °С.
Данные элементного анализа: C 57.66; H 11.61; O 30.72.
Молекулярная масса 104.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается взаимодействием ацетона с безводным метанолом в присутствии кислого катализатора.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 24

Общие сведения:
Низкоплавкое твердое вещество, т.пл. 43-45 °С.
Данные элементного анализа: C 56.06; H 3.92; Cl 27.58; O 12.45.
Молекулярная масса 128.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Легко реагирует с бромом с выделением двух молей бромоводорода.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 25

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 200-202 °С.
Данные элементного анализа: C 58.97; H 4.95; Cl 24.86; O 11.22.
Молекулярная масса 142.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается из натриевого производного соединения 24 и иодметана.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 26

Общие сведения:
Кристаллическое вещество, т.пл. 177-179 °С.
Данные элементного анализа: C 56.65; H 4.75; Cl 20.90; N 8.26; O 9.43.
Молекулярная масса 169.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Синтезируется в две стадии. Первая стадия – взаимодействие анилина с уксусным ангидридом. Вторая – действие хлора на полученное вещество в присутствии FeCl3 (катализатор).
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 27

Общие сведения:
Кристаллическое вещество, т.пл. 69-71 °С.
Данные элементного анализа C 56.49; H 4.74; Cl 27.79; N 10.98.:
Молекулярная масса 127.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается щелочным гидролизом соединения 26.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 28

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 232 °С.
Данные элементного анализа: C 62.15; H 4.56; Cl 22.93; O 10.35.
Молекулярная масса 154.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается из хлорбензола действием уксусного ангидрида в присутствии AlCl3.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 29

Общие сведения:
Жидкость, т.кип. 89 °С.
Данные элементного анализа: C 30.29; H 2.54; Br 67.17.
Молекулярная масса 119.0.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Присоединяет 2 моля водорода в присутствии платины, нанесенной на уголь. Легко получается путем радикального галогенирования соответствующего непредельного углеводорода.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 30

Общие сведения:
Низкоплавкое твердое вещество, т.пл. 47-49 °С.
Данные элементного анализа: C 59.81; H 3.59; Cl 25.22; O 11.38.
Молекулярная масса 140.5.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Реагирует с водным гидроксиламином, образуя кристаллический оксим с т.пл. 110 °C.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 31

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 228-230 °С.
Данные элементного анализа: C 45.44; H 2.72; Br 43.19; O 8.65.
Молекулярная масса 185.0.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Вступает в реакцию "серебряного зеркала" с аммиачным раствором гидрата окиси серебра. Получается путем бромирования по реакции Фриделя-Крафтса.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 32

Общие сведения:
Кристаллическое вещество, т.пл. 122 °С. Хорошо растворимо в горячей воде.
Данные элементного анализа: C 68.85; H 4.95; O 26.20.
Молекулярная масса 122.1.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается окислением соединения 3 водным раствором перманганата калия.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

СОЕДИНЕНИЕ 33

Общие сведения:
Высококипящая жидкость, т.кип. 212 °С.
Данные элементного анализа: C 71.98; H 6.71; O 21.31.
Молекулярная масса 150.2.
Брутто-формула:
ИК спектр:
Дополнительная информация:
Получается из вещества 32 действием безводного этанола в присутствии серной кислоты.
Структурная формула:	Отнесение полос поглощения в спектре:

Миронов В.А., Янковский С.А. Спектроскопия в органической химии. Сборник задач: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Химия, 1985. - 232 с.

Дж. Р. Дайер. Приложения абсорбционной спектроскопии органических соединений. - М.: Химия, 1970. – 163 с.

Преч Э., Бюльман Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных / пер. с англ. – М.: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 438 с.

Приложение

Для расчета брутто-формулы по данным элементного анализа сначала необходимо процентное содержание каждого элемента разделить на его атомную массу. Таким образом будут получены коэффициенты к_x, к_y, к_z и т.д. Затем каждый из этих коэффициентов надо поделить на наименьший из них. Округлить полученные значения (они должны отличаться от целых величин не более чем на 0,05) до целых чисел. Эти числа и означают количество каждого атома в составе вещества.

Например, элементный анализ вещества дал следующие значения:

С 64,02 %, Н 4.48 %, Cl 31,50 %;

рассчитываем коэффициенты:

к_С = 64,02 / 12,01 =5,33;

к_Н = 4,48 / 1,01 = 4,43;

к_Cl = 31,50 / 35,45 = 0,89.

Наименьшее кратное число равно 0,89, на него делятся все полученные коэффициенты. Получаются значения количеств атомов:

С 5,33 / 0,89 = 5,98 (округленно 6)

Н 4,43 / 0,89 = 4,97 (округленно 5)

Cl 0,89 / 0,89 = 1,00.

Таким образом, брутто-формула: С₆Н₅Cl.

Для проверки правильности расчета необходимо сравнить молекулярную массу, соответствующую полученной брутто-формуле, с массой, приведенной в задании. Они должны быть равны. Если расчетная молекулярная масса в два раза меньше, чем приведенная в задании, то необходимо удвоить количество всех атомов в брутто-формуле.

* Сокращения: с - сильная, ср - средняя, сл - слабая, пер - переменная, ш - широкая, у- узкая

Дата добавления: 2014-12-27