Тема 1. Теоретические представления в органической химии

Краткие сведения о развитии теоретических представлений в органиче­ской химии. Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова. Развитие теории химического строения, стеорехимическая гипотеза Вант-Гоффа и Ле Беля. Тетраэдическая модель атома углерода.

Электронные представления в органической химии. Типы химических связей. Природа ковалентной связи. Электронное строение связей: σ- и π-связи; Sр³-, Sр²-, Sр-гибридизация. Основные характеристики ковалентной связи: энергия, длина, валентный угол, полярность и поляризуемость. Донорно-акцепторная связь. Водородная связь.

Взаимное влияние атомов в молекуле (индуктивный и мезомерный эф­фект). Структурная и пространственная изомерия. Понятие о конформационных изменениях.

Классификация реакций органических соединений по направлению и ме­ханизму. Реакции замещения, присоединения, отщепления, молекулярные пере­группировки. Сравнительная стабильность реакционных частиц (свободных ра­дикалов, карбокатионов, карбанионов). Гетеролитические (электрофильные и нуклеофильные) реакции. Гомолитические (радикальные) реакции. Понятие о кинетике и термодинамике органических реакций. Катализ. Стереохимия реакций.

Классификация органических соединений.

Явление гомологии. Функциональные (характеристические) группы. Но­менклатура органических соединений (тривиальная, рациональная, 1ЦРАС).

2. Углеводороды

2.1 Алканы

Гомологический ряд. Общая формула. Изомерия. Первичные/вторичный, третичный и четвертичный атомы углерода. Понятие об алкилах, их названия. Номенклатура ал капов.

Нахождение в природе: природные газы, нефть, горный воск. Способы получения алканов: из природных источников. Понятие о составе нефти и путях ее переработки. Синтетические способы получения алканов: игз галогенопроизводных по реакции Вюрца, восстановлением СО и С0₂, из непре­дельных углеводородов, из солей карбоновых кислот.

Физические свойства предельных углеводородов. Закономерности изме­нения физических свойств в гомологическом ряду.

Понятие о конформации. ,

Химические свойства алканов. Общая характеристика. Радикальный ме­ханизм превращения алканов. Реакции замещения (галогенирование, нитрова­ние, сульфирование, сульфохлорирование) каталитического окисления, отщеп­ления (дегидрирование). Крекинг, пиролиз.

Использование алканов как газообразного и моторного топлива.

2.2.Алкены

Определение. Общая формула. Гомологический ряд. Изомерия: струк­турная и пространственная (цис-транс-изомерия). Номенклатура.

Способы получения алкенов: из галогенопроизводных, из спиртов, час­тичным гидрированием алкинов. Дегидрирование и крекинг алканов.

Физические свойства. Химические свойства. Общая характеристика. Электрофильное присоединение галогенов, галогеповодородов, воды, серной и хлорноватистой кислот. Механизм и направление электрофильного присоеди­нения (правило Марковникова). Каталитическое гидрирование. Окисление ал­кенов с разрывом и без разрыва углеродной цепи. Озонирование. Полимериза­ция и сополимеризация алкенов. Механизм полимеризации. Этилен. Пропилен. Бутилены.

2.3.Алкины

Определение. Общая формула. Гомологический ряд. Изомерия, номенк­латура.

Ацетилен, промышленные способы его получения : из карбида кальция, из алканов. Получение ацетиленовых углеводородов: из галогенопроизводных, алкилированием ацетилена. Физические свойства ацетиленовых углеводородов.

Химические свойства. Общая характеристика. Реакции присоединения водорода, галогенов, галогеноводородов, воды (реакция Кучерова), синильной кислоты, карбоновых кислот и спиртов. Реакции ацетилена с формальдегидом. Окисление алкинов.

Кислотный характер алкинов с концевой тройной связью. Реакции заме­щения (образование ацетиленидов). Полимеризация ацетилена до бензола и ви-нилацетилена.

2.4. Алкадиены

Три типа диеновых углеводородов: с кумулированными, сопряженными и изолированными связями. Номенклатура. Изомерия. Углеводороды с сопря­женными двойными связями: изопрен, дивинил. Природа сопряжения. Про­мышленное получение из нефтяных газов и спирта.

Физические свойства. Химические свойства диенов с сопряженными двойными связями. Ре­акции присоединения водорода, галогенов, галогеноводородов. Механизм электрофильного присоединения к диенам.

Полимеризация диенов. Понятие о высокомолекулярных соединениях, о натуральном и синтетическом каучуках. Резина.

2.5. Ал и циклические углеводороды

Классификация. Циклоалканы, циклоалкены, циклоалкадиены. Изомерия и номенклатура.

Получение нафтенов из нефти, д и галогенопроизводных, ароматических соединений.

Понятие об особенностях строения и химических свойствах соедине­ний с большими и малыми циклами. Гипотеза напряжения Байера. Реакции: га-логенирования, нитрования, каталитическое дегидрирование до ароматических углеводородов, окисление до двухосновных кислот. Понятие о конформации циклоалканов.