- •Специфика органической химии
- •Теория гибридизации
- •Типы гибридных орбиталей
- •Первое валентное состояние атома углерода Гибридизация sp3
- •Мезомерный эффект (эффект сопряжения) [±m]
- •Понятие сопряжения
- •Эффекты сопряжения
- •Правило Морковникова
- •Донорно-акцепторные связи. Семиполярные связи
- •Водородная связь
- •Названия ненасыщенных и ароматических углеводородов
- •Номенклатура гетероциклических соединений
- •Номенклатура июпак для производных различных классов органических соединений
- •Изомерия органических соединений
- •Структурная изомерия
- •Изомерия положения
- •Геометрическая изомерия (зеркальная, цис- транс- изомерия)
- •Оптическая изомерия
- •Устройство поляриметра
- •Диастереомеры
- •Номенклатура стереоизомеров
- •Номенклатура Кана, Ингольда, Прелога (кип)
- •Номенклатура стереоизомеров Потапова в.М., Терентьева а.П. И сотрудников
- •2(Ρ),3-диоксипропаналь
- •3(Ρ),4-дихлорпентен-4-аль
- •Классификация органических реакций и реагентов
- •По способу разрыва (образования) химических связей.
- •Классификация реакций по типу превращений в органических веществах
- •Свободные радикалы
- •Понятие о граничных структурах
- •Алканы (парафины)
- •Физические свойства
- •Промышленная переработка алканов (нефти)
- •Некоторые лабораторные способы получения алканов
- •Нитрование алканов
- •Строение малых циклов (циклопропан, циклобутан)
- •Некоторые закономерности реакции отщепления
- •Дегидратация спиртов (отщепление воды)
- •Дегалогенирование дигалогенпроизводных
- •Восстановление алкинов (ацетиленов)
- •Расщепление четвертичных аммонийных солей по Гофману
- •Присоединение галогенов
- •Строение диенов
- •Химические свойства диенов
- •Реакции присоединения
- •Механизм реакции [ae] для сопряженных диенов
- •Некоторые аспекты применения сопряженных диенов
- •Алкины (ацетилены)
- •Способы получения ацетилена
- •Некоторые способы получения гомологов ацетилена
- •Общая характеристика реакционной способности ацетиленов
- •Физические свойства ацетилена
- •Химические свойства
- •Реакции присоединения
- •Реакции нуклеофильного присоединения к ацетиленам
- •Некоторые свойства виниловых эфиров
- •Ароматические углеводороды
- •Признаки ароматичности
- •Направление реакций ароматических соединений
- •II стадия:
- •Мнемоническое правилосмещения электронной плотности под действием заместителя в ядре
- •Нуклеофильное замещение в ароматических системах (snAr)
- •Механизм реакции snAr
- •Галогенпроизводные углеводородов
- •Методы получения галогенпроизводных
- •Замещение водорода на галоген в условиях радикальных процессов (прямое галогенирование алканов)
- •Галогенирование непредельных углеводородов
- •Получение галогенпроизводных из непредельных углеводородов
- •Общая характеристика реакционной способности галогенпроизводных
- •Важнейшие реакции галогенпроизводных
- •Образование металлорганических соединений
- •Содержание
Мезомерный эффект (эффект сопряжения) [±m]
Это динамический эффект и распространяется по сопряженным орбиталям.
Понятие сопряжения
Если рядом с π-связью находится другая π-связь, р-орбиталь или атом, обладающий неподеленными парами электронов, то электронная плотность распределяется (делокализуется) по двум функциям вступающим во взаимодействие. Дополнительное перекрывание пространственно сближенных орбиталей атомов, расположенных при одной связи (σ или π), называют сопряжением. Это термодинамически выгодный процесс, уменьшающий свободную энергию системы в целом. В зависимости от природы перекрывающихся орбиталей различаютπ-π сопряжение (перекрывание двух π-орбиталей), π-n-сопряжение (перекрывание неподеленной пары электронов с π-связью) и n-р-сопряжение (перекрывание неподеленной пары электронов с вакантной р-орбиталью).
Например, для структур типа бутадиен-1,3 не существует несопряженной формы I, двойные связи сопряжены и находятся в формеII.
n-π(p-π)nнеподеленная электронная пара.
Наличие сопряжения в молекуле органического соединения приводит к изменению его строения и реакционной способности.
Эффекты сопряжения
Перераспределение электронной плотности (её усреднение). Приводит к увеличению стабильности сопряженной системы, появлению общей молекулярной орбитали.
Изменение строения молекулы.
Рассмотрим на примере.
Виниловый спирт (гипотетическая структура)
Влияние электронных эффектов на направление реакций органических соединений.
Правило Морковникова
Водород присоединяется к тому атому углерода при кратной связи, с которым соединено больше атомов водорода(наиболее гидрогенизованному).
бутен-1
Присоединение возможно только по связям (C=O,C=C).
(+I) – смещение электронной плотности по σ-связи (обозначается прямой стрелкой).
В сопряженных системах:
δ--
В результате действия электронного эффекта (М – отрицательный мезомерный эффект) рассматриваемые двойные связи в случаях IиIIменее насыщены электронами, чем двойная связь в этиленеCH2=CH2:
N+O2нитроний катион
В случае IIIэлектронная плотность на двойной связи ниже, чем, в этилене, в случаеIVэлектронная плотность на тройной связи выше, чем в ацетилене.
Все рассмотренные кратные связи вследствие действия электронных эффектов поляризованы.
Донорно-акцепторные связи. Семиполярные связи
Как и в неорганической химии, некоторые органические соединения построены на основе донорно-акцепторной связи. Рассмотрим молекулу неорганического соединения хлористого аммония:
Аналогичная ситуация в органических аминах:
сернокислая соль амина: RNH2∙H2SO4(двойная соль).
Как правило, донорно-акцепторная связь приводит к образованию соединений ионногохарактера.
В то же время, встречаются соединения, построенные на основе донорно-акцепторного взаимодействия с образованием σ-связей и ионной пары одновременно.
Водородная связь
Значительно менее прочная, чем ковалентная (≈510 кДж/моль). Образуется между атомами, один из которых имеет неподеленные пары электронов, а другой, как правило, водород, являетсяся относительно подвижным. Например, спирты:
Спирты по своему строению относятся к типу воды.
Номенклатура органических соединений
В современной химии для названия соединений используют три типа номенклатур:
Тривиальная
Рациональная
ИЮПАК
Тривиальная
муравьиная, щавелевая, лимонная, яблочная т.е. согласноприродным источникам,
гремучая кислота, пикриновая кислота (используют для окраски) т.е. понаиболее заметным свойствам,
кетон Михлера, реактив Иоцича, реактив Гриньяра поименам открывших соединение ученых.
Рациональная номенклатура
За основу названия принимается младший или удобныйпредставитель гомологического ряда.
Алканы
За основу принят метан (метановая номенклатура)
Углеродные заместители (часто называемые радикалами) могут иметь не систематические названия. В зависимости от количества атомов углерода, с которыми соединен углерод со свободной валентностью, заместители могут быть первичными, вторичными или третичными:
Бутильные радикалы:
Пентильные заместители (амилы):
Перечисленные заместители называют одновалентными, но есть и многовалентные заместители.
Двухвалентные:
Например,
Например,
и т.д.
Трехвалентные:
Алкены
Называют через этилен
например,
Диены
Называют через этилен, обозначая одну двойную связь основной.
Алкины
Называют через ацетилен.
В рациональной номенклатуре тройная связь старше двойной.
Некоторые непредельные заместители имеют несистематические названия.
Спирты
Спирты называют через метанол, который в номенклатуре обозначают как карбинол, альдегиды через уксусный альдегид
Альдегиды
Карбоновые кислоты
Называют через уксусную кислоту
Кетоны
Простые эфиры
За основу принимается группировка называемая эфиром.
Амины
Называют как производные аммиака
Основные заместителипроизводные от ароматических соединений
Некоторые заместители (радикалы) сохраняют во всех номенклатурах свои несистематические названия.
Радикалы на основе бензола
Радикалы на основе толуола
Номенклатура ИЮПАК (JUPAC)
Насыщенные углеводороды. Карбоциклические соединения
метан этан пропан бутан пентан |
гексан гептан октан нонан декан |
CnH2n+2 |
Углеводороды насыщенные, имеют как линейное, так и разветвленное строение
В случае линейного строения насыщенные углеводороды имеют индекс «н» (н-гептан неразветвленный,нормальный). Очень часто букву «н»вообще не ставят, что говорит об их неразветвленном строении. Название разветвленных углеводородов основывается на самой длинной углерод-углеродной цепи. Все остальные заместители обозначаются приставками, а самую длинную углерод-углеродную цепь нумеруют таким образом, чтобы боковым цепям соответствовали наименьшие номера. Для обозначения одинаковых заместителей вводятся умножительные приставки: (ди, три, тетра и т.д.)
4-метил-6-изопропил-3-этил – это приставка, нонан –корень.
В номенклатуре ИЮПАК боковые цепи перечисляются в алфавитном порядке.
Все углеводородные заместители имеют окончание «ил» (метил, пропил). В сложных случаях в заместителе выбирают главную цепь, нумеруя её от свободной валентности.
Пример:
В названия карбоциклических углеводородов включают приставку «цикло» и по количеству атомов углерода в цикле корнем считают название соответствующего алкана.
Название радикалов на основе циклоалканов производят изменением окончания соответствующего карбоцикла на «ил»:
В сложных случаях проводят нумерацию основной структуры.