- •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
Взаимодействие со щелочами
Необходимо подчеркнуть, что феноляты слабые соли, разлагаются такими слабыми кислотами как угольная:
Эту реакцию используют для разделения смеси фенолов со спиртами или карбоновыми кислотами.
Химические реакции фенолов и фенолятов следует изучить самостоятельно по учебнику А. А. Петрова.
Реакции электрофильного замещения se
Группа -ОН — ориентант 1 рода, облегчает реакции SE , направляет новые заместители в о- и п-положения:
Влияние заместителей на кислотные свойства фенолов
Кислотность зависит от характера заместителя, стоящего в кольце. Электроноакцепторные группы (-NO2,-SO3H) усиливают кислотные свойства.
За счет мезомерного и индукционного эффектов, NO2 группа оттягивает электроны из кольца. Поэтому сопряжение неподеленной пары электронов атома кислорода с р- электронами бензольного кольца увеличивается, связь О–Н ослабевает еще больше, и кислотность растет. Например, пикриновая кислота (5) близка по силе к минеральной Н3РО4 (Кдис -7.6х10-3).
Ароматические спирты
Это производные ароматических углеводородов, в которых гидроксил связан с углеродом боковой цепи.
По химическим свойствам они похожи на предельные алифатические спирты. В отличие от фенолов они не реагируют со щелочами, но образуют алкоголяты со щелочными металлами (как и спирты жирного ряда):
Особые свойства:
— у α-спиртов —ОН группы легко замещается галогеном:
—β- спирты легко теряют воду:
9.2 Альдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоны алифатического ряда Общая характеристика
Альдегиды и кетоны - реакционноспособные соединения, вступающие в многочисленные реакции. Высокая химическая активность их зависит в основном от присутствия карбонильной группы.
Двойная связь карбонильной группы ( >С=О), как и в этиленовых углеводородах, состоит из одной σ- и одной π-связи. Расположение этих связей практически ничем не отличается от расположения таковых в молекуле этилена. Однако двойная связь в карбонильной группе сильно поляризована за счет смещения π - электронной плотности в сторону более электроотрицательного кислорода.
Знаки +δ и -δ (дельта+ и дельта –) означают, что на атоме кислорода имеется избыточная электронная плотность (частично отрицательный заряд), а на атоме углерода - их дефицит (частично положительный заряд). Все это является причиной высокой реакционной способности альдегидов и кетонов, прежде всего в реакциях нуклеофильного присоединения.
Реакции нуклеофильного присоединения происходят ступенчато. Реакция начинается с атаки нуклеофильной частицей атома углерода с зарядом +δ :
π- связь разрывается, затем к образовавшемуся аниону присоединяется положительно заряженный катион А+ (например, протон Н+).
Следует подчеркнуть, что скорость нуклеофильного присоединения тем выше, чем больше частичный положительный заряд +δ на атоме углерода в карбониле. Увеличение или уменьшение этого заряда зависит от природы радикала, связанного с карбонилом.
Влияние электронодонорных групп
Поскольку алкильная группа имеет +I эф, то любой углеводородный радикал R- будет уменьшать положительный заряд карбонильного атома углерода:
+δ1 > +δ2 > +δ3 > +δ4
Вывод: донорные заместители понижают реакционную способность альдегидов и кетонов.