- •Кафедра химической технологии переработки
- •Органическая химия
- •Москва, 2007
- •Введение
- •1. Основные теоретические положения органической химии
- •1.1. Классификация органических соединений
- •Органические соединения
- •Важнейшие классы органических соединений.
- •Названия наиболее часто встречающихся радикалов:
- •1.2. Номенклатура
- •1.3. Электронное строение σ- и π- связей Три типа гибридизации атомов углерода
- •1.5 Типы органических реакций
- •1.6. Механизмы химических реакций
- •Рост стабильности радикалов
- •Стабильность третичного иона карбония выше, т.К. Частичный положительный заряд на атоме углерода нейтрализуется индукционным эффектом наибольшего числа радикалов.
- •2. Алканы
- •Химические свойства
- •Алкены Общая характеристика
- •Химические свойства
- •Реакции присоединения (а)
- •4. Диеновые углеводороды (алкадиены или диолефины)
- •Химические свойства дивинила и его гомологов Реакции присоединения
- •Диеновые синтезы (синтезы Дильса-Альдера)
- •Реакции полимеризации
- •5. Алкины (непредельные углеводороды ряда ацетилена )
- •Реакции присоединения
- •Реакции окисления
- •Реакции замещения
- •6. Алициклические соединения
- •6.1 Химические свойства
- •6.2. «Теория напряжения» Байера
- •6.3. Пространственное расположение атомов углерода в циклопарафинах.
- •Оптическая изомерия
- •7. Ароматический ряд. Арены
- •7.1. Строение бензола
- •7. 2. Критерии ароматичности. Определение принадлежности вещества к ароматическим соединениям
- •7.3. Химические свойства бензола
- •Реакции электрофильного замещения se
- •Механизм реакции электрофильного замещения
- •Влияние заместителей I-п рода на реакционную способность кольца и ориентацию при реакциях электрофильного замещения (sе)
- •Заместители I рода орто- и пара-ориентанты
- •Заместители п рода -мета ориентанты
- •8. Галогенопроизводные углеводородов
- •Галогенопроизводные предельных углеводородов (галогеналкилы)
- •Химические свойства
- •Галогенопроизводные непредельных углеводородов
- •Ароматические галогенопроизводные
- •Влияние заместителей в кольце на реакционную способность галогена
- •9. Кислородсодержащие соединения
- •9.1. Спирты Спирты алифатического ряда.
- •Реакции гидроксильного водорода.
- •Реакции гидроксила
- •Окисление
- •Одноатомные непредельные спирты
- •Химические свойства
- •Взаимодействие со щелочами
- •Реакции электрофильного замещения se
- •Влияние заместителей на кислотные свойства фенолов
- •Ароматические спирты
- •9.2 Альдегиды и кетоны
- •Альдегиды и кетоны алифатического ряда Общая характеристика
- •Влияние акцепторных групп
- •Окисление альдегидов и кетонов
- •Реакции конденсации (уплотнения)
- •Механизм реакции
- •Непредельные альдегиды и кетоны
- •Основные химические реакции
- •Ароматические альдегиды и кетоны
- •9.3 Карбоновые кислоты Карбоновые кислоты алифатического ряда Общая характеристика
- •Основные химические реакции
- •Непредельные карбоновые кислоты.
- •Свойства кислот
- •Двухосновные или дикарбоновые кислоты (предельные и непредельные).
- •Ароматические карбоновые кислоты
- •Кислотные свойства
- •Реакция этерификации
- •10. Нитросоединения Нитросоединения алифатического ряда r - nо2
- •Нитросоединения с нитрогруппой в боковой цепи
- •11. Аминосоединеиия
- •Ароматические амины Общая характеристика
- •Влиянение заместителей на основные свойства аминов Акцепторный заместитель уменьшает основность
- •Реакции электрофильного замещения (sе)
- •12. Диазосоединения
- •Реакция диазотирования
- •Реакции солей диазония без выделения азота
- •Реакция сочетания с фенолом и ароматическими аминами
- •Влияние заместителей на реакцию азосочетания
- •13. Азосоединения
- •14. Вопросы для подготовки к зачету
- •Тема 1. Электрофильное и радикальное присоединение и замещение у алкенов. Элиминирование.
- •Тема 2. Нуклеофильные и радикальные (галогенирование, нитрование) реакции у насыщенного атома углерода
- •Тема 3. Окислительно-восстановительный процесс и дегидрирование
- •Тема 4. Электрофильное замещение в ароматических соединениях. Правила ориентации
- •Тема. 5. Нуклеофильное замещение у ароматических соединений. Кислотно-основные свойства органических соединений
- •Тема 6. Полимеризация, конденсация, поликонденсация. Диазосоединения и синтезы на их основе
- •15. Список рекомендуемой литературы Основной
- •Дополнительный
5. Алкины (непредельные углеводороды ряда ацетилена )
Ацетилен Н—С≡С—Н. Атомы углерода находятся в Ш-ем валентном состоянии sр- гибридизация. Между углеродами тройная связь (из одной — σ и двух - π-связей), молекула плоская, линейная.
Связь
|
Длина, н•м
|
Энергия, кДж/моль
|
Поляризуемость, см3•моль
|
С–С
|
0,154
|
346,9
|
1,3
|
С=С
|
0,134
|
612,3
|
4,2
|
СºС
|
0,120
|
838,3
|
6,2
|
Увеличение поляризуемости приводит к тому, что ацетиленовая группировка ≡ С–Н обладает значительной кислотностью. Электронная пара С — Н связи в молекуле ацетилена ближе к ядру углерода, чем в случае этилена, и атом водорода более положительно заряжен.
Реакции присоединения
Гидрирование каталитическое:
Галогенирование. Реакция электрофильного присоединения галогенов затруднены, идут с меньшей скоростью, чем у этиленов:
Более высокую активность двойной связи подтверждает реакция галогенирования непредельного соединения, содержащего тройную и двойную связь. В первую очередь идет присоединение галогена по двойной связи:
Реакция нуклеофильного присоединения АN . Присоединение воды (реакция Кучерова ):
Необходимо подчеркнуть, что виниловый спирт, неустойчивое соединение, образовавшись мгновенно перегруппировывается в уксусный альдегид.
Присоединение спиртов (по Фаворскому):
Другие реакции an имеющие промышленное значение:
Реакции окисления
Алкины легко окисляются с полным или частичным разрывом молекулы по тройной связи:
Полное сгорание на воздухе:
Неполное сгорание:
Реакции замещения
Повышенная электроотрицательность атомов углерода и некоторая подвижность атомов водорода приводит к тому, что атомы водорода способны замещаться на металл с образованием солей - ацетиленидов.
Механизм реакции электрофильный.
С помощью этой реакции можно получать гомологи ацетилена.
6. Алициклические соединения
Алициклические соединения - это углеводороды, молекулы которых содержат один или несколько циклов (колец) неароматического характера. По своим свойствам они схожи с соответствующими соединениями алифатического ряда. Термин «алициклические» означает «алифатические циклические» углеводороды, но несмотря на большое сходство между алифатическими и алициклическими соединениями, имеются некоторые особенности в поведении последних, которые можно объяснить наличием в них циклической структуры.
Простейшими соединениями этого ряда являются:
I. Циклоалканы (циклопарафины)
П. Циклоолефины, циклодиолефины, циклоацетилены и т.д.
Алициклическим углеводородам соответствуют алициклические галогенопроизводные, спирты, карбонилсодержащие соединения, кислоты, амины и т.д.
Между этими классами существуют взаимные переходы, аналогичные переходам между соединениями с открытой цепью (см. Учебник А.А.Петрова)