А. Е. Щеголев
органическая химия
Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию
Северный научный центр РАМН
Северный государственный медицинский университет
А.Е. Щеголев
Органическая химия
Рекомендуется Учебно-методическим объединением
по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям:
060108 (040500) – Фармация, 060112 (040800) – Медицинская биохимия
Архангельск
Северный государственный медицинский университет
2008
УДК 547 (075.8)
ББК 24.2я73
Щ 341
Рецензенты: д-р хим. наук, профессор М.С. Юсубов (Сибирский государственный медицинский университет); д-р хим. наук, профессор Б.А. Ивин (Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия)
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Северного государственного медицинского университета
Щеголев А.Е.
Щ 341 Органическая химия: Учеб. пос.– Архангельск.: , 2008. – 600 с.: ил.
ISBN 978-5-86279-169-3
В пособии систематически описаны органические соединения по классам. Дано представление об их строении и реакционной способности. Отражено современное состояние представлений об основных типах механизмов химических реакций в органической химии.
Данное издание призвано ознакомить читателей с основными законами органической химии, дать представление о принципах построения многих природных соединений. В книге даются методические предпосылки для самостоятельной работы, для чего учебный материал изложен в виде логически обоснованных схем. Поэтому в отличие от большинства аналогичных изданий химические свойства веществ того или иного класса рассматриваются в непосредственной связи с электронным и пространственным строением. Особое построение курса способствует не столько запоминанию, сколько пониманию сущности процессов и позволяет применять имеющиеся уже знания при изучении нового материала.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Медицинская биохимия» и «Фармация». Может быть использовано студентами, обучающимися по специальностям химического и биологического профиля.
УДК 547 (075.8)
ББК 24.2я73
ISBN 978-5-86279-169-3 Щеголев А.Е., 2008
Северный государственный
медицинский университет, 2008
Оглавление
|
предисловие введение. Органическая химия как естественно-научная дисциплина
Глава 1. Основы теоретических представлений в органической химии
|
|
| |||
|
1.1. 1.2. 1.3.
1.4. 1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10
1.11 |
Учение А.М. Бутлерова Теория гибридизации атомных орбиталей Ковалентная связь 1.3.1. Образование ковалентных связей атомами углерода 1.3.2. Свойства ковалентной связи 1.3.3. Водородные связи Теория электронных смещений Классификация и Номенклатура органических соединений 1.5.1. Заместительная номенклатура 1.5.2. Радикало-функциональная номенклатура 1.5.3. «а»-Номенклатура (заменительная номенклатура) 1.5.4. Рациональная номенклатура Представление о кислотно-оснÓвных свойствах органических соединений основы стереохимии 1.7.1. Оптическая изомерия 1.7.2. Геометрическая изомерия 1.7.3. Конформационная изомерия Классификация органических реакций. Понятие о механизме реакций. растворители и катализаторы методы идентификации органических соединений. основные физические константы методы разделения и очистки органических веществ 1.10.1. Разделение твёрдых смесей и очистка твёрдых веществ 1.10.2. Разделение жидких смесей и очистка жидкостей представление о биологическом действии и метаболизме органических соединений |
|
| ||
|
Вопросы и упражнения
Глава 2. алканы
|
|
| |||
|
2.1. 2.2. 2.3. 2.4.
2.5. 2.6. |
Номенклатура. Изомерия Строение Физические свойства Химические свойства 2.4.1. Реакции радикального замещения 2.4.2. Реакции дегидрирования и разложения 2.4.3. Реакции изомеризации способы получения и природные источники применение и физиологическая роль |
|
| ||
|
Вопросы и упражнения |
|
| |||
|
Глава 3. Функциональные производные алканов
|
| ||||
|
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6. 3.7.
3.8.
3.9. |
Общность химических свойств 3.1.1. Реакции нуклеофильного замещения 3.1.2. Реакции отщепления (элиминирования) галогеналканы 3.2.1. Классификация, номенклатура, изомерия 3.2.2. Строение и свойства 3.2.2.1. Примеры реакций нуклеофильного замещения 3.2.2.2. Пример реакции отщепления 3.2.2.3. Радикальные реакции 3.2.3. Способы получения 3.2.4. Полигалогеналканы 3.2.5. Физиологическая роль и важнейшие представители насыщенные спирты 3.3.1. Классификация, номенклатура, изомерия 3.3.2. Строение и физические свойства 3.3.3. Химические свойства 3.3.3.1. Примеры реакций нуклеофильного замещения. 3.3.3.2. Пример реакции отщепления 3.3.3.3. Кислотно-оснόвные свойства 3.3.3.4. Нуклеофильность 3.3.3.5. Реакции окисления и восстановления 3.3.4. Способы получения 3.3.5. Многоатомные спирты 3.3.6. Физиологическое действие 3.3.7. Важнейшие представители простые насыщенные эфиры 3.4.1. Номенклатура и изомерия 3.4.2. Физические и химические свойства 3.4.3. Способы получения 3.4.4. Циклические простые эфиры 3.4.4.1. Особенности строения и свойств 1,2-эпоксисоединений (оксиранов) 3.4.4.2. Способы получения 1,2-эпоксисоединений 3.4.4.3. Краун-эфиры 3.4.5. Физиологическая роль и важнейшие представители эфиры минеральных кислот 3.5.1. Эфиры серной кислоты 3.5.2. Эфиры фосфорной кислоты тиоспирты и тиоэфиры насыщенные амины 3.7.1. Классификация, номенклатура, изомерия 3.7.2. Физические свойства 3.7.3. Строение и химические свойства 3.7.3.1. Кислотность 3.7.3.2. Основность 3.7.3.3. Нуклеофильность 3.7.3.4. Расщепление солей аммония 3.7.3.5. Взаимодействие с азотистой кислотой 3.7.3.6. Изонитрильная реакция 3.7.3.7. Окисление 3.7.4. Способы получения 3.7.5. Физиологическая роль и важнейшие представители нитроалканы 3.8.1. Строение 3.8.2. Свойства 3.8.2.1. Кислотность 3.8.2.2. Нуклеофильные свойства 3.8.2.3. Реакции восстановления 3.8.2.4. Реакции гидролиза 3.8.3. Способы получения 3.8.4. Физиологическое действие и важнейшие представители. . кремний-, фосфор- и мышьякорганические соединения 3.9.1. Кремнийорганические соединения 3.9.2. Фосфорорганические соединения 3.9.3. Мышьякорганические соединения |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 4. непредельные углеводороды . |
| ||||
|
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
|
Общность строения и химических свойств 4.1.1. Реакции электрофильного присоединения 4.1.2. Реакции радикального присоединения 4.1.3. Реакции радикального замещения 4.1.4. Другие реакции 4.1.4.1. Изомеризация 4.1.4.2. Полимеризация 4.1.4.3. Окисление 4.1.4.4. Комплексообразование и гидрирование 4.1.4.5. Гидроформилирование этиленовые углеводороды 4.2.1. Номенклатура, изомерия 4.2.2. Физические свойства 4.2.3. Химические свойства 4.2.3.1. Реакции электрофильного присоединения 4.2.3.2. Реакции радикального присоединения 4.2.3.3. Реакции радикального замещения 4.2.3.4. Изомеризация 4.2.3.5. Реакции нуклеофильного присоединения 4.2.3.6. Теломеризация 4.2.3.7. Взаимодействие с солями платины 4.2.4. Способы получения 4.2.5. Физиологическое действие и важнейшие представители диеновые (и полиеновые) углеводороды 4.3.1. Классификация, номенклатура 4.3.2. Особенности строения и свойств алленов
4.3.4. Особенности химического поведения диенов с изолированными двойными связями 4.3.5. Способы получения 4.3.6. Важнейшие представители ацетиленовые углеводороды 4.4.1. Номенклатура, изомерия 4.4.2. Особенности строения и свойств
|
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 5. функциональные производные непредельных углеводородов
|
| ||||
|
5.1.
5.2.
5.3.
|
Общность строения и химических свойств 5.1.1. Классификация 5.1.2. Субстраты винильного типа 5.1.3. Субстраты аллильного типа Галогеналкены 5.2.1. Винилгалогениды 5.2.2. Аллилгалогениды 5.2.3. Способы получения 5.2.4. Важнейшие представители непредельные спирты и эфиры 5.3.1. Виниловый спирт и его эфиры 5.3.2. Аллиловый и пропаргиловый спирты 5.3.3. Способы получения 5.3.4. Важнейшие представители |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 6. алифатические альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты
|
| ||||
|
6.1.
6.2.
6.3.
|
насыщенные альдегиды и кетоны 6.1.1. Изомерия, номенклатура 6.1.1.1. Номенклатура альдегидов 6.1.1.2. Номенклатура кетонов 6.1.2. Строение карбонильной группы 6.1.3. Физические свойства 6.1.4. Химические свойства. 6.1.4.1. Реакции нуклеофильного присоединения 6.1.4.2. Реакции замещения в радикале 6.1.4.3. Реакции окисления–восстановления 6.1.5. Способы получения 6.1.6. Физиологическая роль 6.1.7. Важнейшие представители непредельные альдегиды и кетоны 6.2.1. Кетен 6.2.2. Непредельные карбонильные соединения с сопряжёнными -связями 6.2.3. Важнейшие представители дикарбонильные соединения 6.3.1. -Дикарбонильные соединения 6.3.2. -Дикарбонильные соединения 6.3.3. Важнейшие представители. |
| |||
|
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
|
насыщенные монокарбоновые кислоты и их производные 6.4.1. Номенклатура 6.4.2. Строение функциональной группы 6.4.3. Физические свойства 6.4.4. Химические свойства 6.4.4.1. Кислотно-оснόвные свойства 6.4.4.2. Реакции нуклеофильного замещения 6.4.4.3. Реакции с участием -водородных атомов 6.4.4.4. Декарбоксилирование кислот и их солей 6.4.4.5. Перегруппировка амидов по Гофману 6.4.4.6. Дегидратация амидов 6.4.4.7. Нуклеофильное присоединение к нитрилам 6.4.5. Способы получения 6.4.6. Пероксикарбоновые кислоты и ацилпероксиды 6.4.7. Физиологическая роль и важнейшие представители непредельные монокарбоновые кислоты 6.5.1. Номенклатура, изомерия 6.5.2. Строение 6.5.3. Химические свойства 6.5.3.1. Кислотность 6.5.3.2. Реакции присоединения 6.5.3.3. Реакции радикального замещения 6.5.4. Способы получения 6.5.5. Физиологическая роль и важнейшие представители 6.5.6. Омыляемые липиды дикарбоновые кислоты и их производные 6.6.1. Особенности химического поведения 6.6.1.1. Кислотность 6.6.1.2. Отношение к нагреванию 6.6.1.3. Свойства циклических ангидридов и имидов 6.6.1.4. Конденсация малоновой кислоты с альдегидами 6.6.2. Малоновый эфир и синтезы на его основе 6.6.3. Способы получения 6.6.4. Важнейшие представители гидроксикислоты 6.7.1. Классификация, номенклатура, изомерия 6.7.2. Химические свойства
6.7.3. Способы получения 6.7.4. Физиологическая роль и важнейшие представители оксокислоты 6.8.1. Особенности химического поведения 6.8.2. Ацетоуксусный эфир и синтезы на его основе 6.8.3. Способы получения 6.8.4. Важнейшие представители Аминокарбоновые кислоты. Пептиды 6.9.1. Классификация, номенклатура, изомерия аминокислот 6.9.2. Строение, физические и химические свойства 6.9.2.1. Кислотно-оснόвные свойства 6.9.2.2. Свойства карбоновых кислот и аминов 6.9.2.3. Реакции с одновременным участием карбоксильной и аминогрупп. 6.9.3. Способы получения аминокислот 6.9.4. Важнейшие представители аминокислот 6.9.5. Пептиды 6.9.5.1. Строение, номенклатура 6.9.5.2. Свойства, способы установления структуры 6.9.5.3. Химический синтез |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 7. углеводы
|
| ||||
|
7.1.
7.2.
7.3.
|
моносахариды 7.1.1. Изомерия, номенклатура 7.1.2. Химические свойства 7.1.2.1. Реакции открыто-цепных форм 7.1.2.2. Реакции циклических форм 7.1.2.3. Реакции дегидратации 7.1.2.4. Реакции удлинения и укорочения углеродной цепи 7.1.3. Важнейшие представители моносахаридов и их производных Олигосахариды 7.2.1. Классификация и номенклатура дисахаридов 7.2.2. Химические свойства дисахаридов 7.2.3. Важнейшие представители дисахаридов пОлисахариды 7.3.1. Целлюлоза 7.3.2. Амилоза и амилопектин 7.3.3. Гликоген 7.3.4. Декстраны 7.3.5. Хитин 7.3.6. Пектовая кислота 7.3.7. Гетерополисахариды |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 8. Алициклические углеводороды и их производные
|
| ||||
|
8.1.
8.2.
8.3.
8.4. 8.5.
8.6.
8.7. |
номенклатура моно- и бициклических соединений Пространственное строение и изомерия циклоалканов 8.2.1. Циклопропан 8.2.2. Циклобутан 8.2.3. Циклопентан 8.2.4. Циклогексан химические свойства 8.3.1. Реакции циклопропана, циклопропена и их производных 8.3.2. Реакции циклобутана и его производных 8.3.3. Реакции средних циклов 8.3.4. Реакции изомеризации цикла Способы получения циклоалканов Терпены и терпеноиды. Каротиноиды 8.5.1. Ациклические терпены и терпеноиды. 8.5.2. Моноциклические терпены и терпеноиды 8.5.3. Бициклические терпены и терпеноиды 8.5.4. Каротиноиды Физиологическая роль и важнейшие представители стероиды |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 9. бензол. ароматичность. углеводороды ряда бензола
|
| ||||
|
9.1. 9.2. 9.3.
9.4. 9.5.
9.6. 9.7.
9.8 |
строение бензола номенклатура и изомерия аренов строение аренов 9.3.1. Строение толуола 9.3.2. Строение винилбензола физические свойства химические свойства 9.5.1. Химические свойства бензола 9.5.1.1. Реакции электрофильного замещения 9.5.1.2. Реакции присоединения 9.5.1.3. Фотохимическая изомеризация 9.5.1.4. Реакции окисления 9.5.2. Химические свойства аренов 9.5.2.1. Реакции электрофильного замещения 9.5.2.2. Восстановление бензольного кольца по Бёрчу 9.5.2.3. Реакции боковых цепей Способы получения физиологическое действие и важнейшие представители аренов небензоидные ароматические системы |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 10. функциональные производные углеводородов ряда бензола
|
| ||||
|
10.1.
10.2.
10.3.
10.4.
|
общность строения и свойств монозамещённых бензолов 10.1.1. Электронные эффекты заместителей 10.1.2. Реакции электрофильного замещения 10.1.3. Реакции нуклеофильного замещения галогенарены 10.2.1. Классификация, номенклатура 10.2.2. Строение арилгалогенидов 10.2.3. Физические свойства 10.2.4. Химические свойства 10.2.4.1. Электрофильное замещение в ароматическом кольце арилгалогенидов 10.2.4.2. Нуклеофильное замещение в ароматическом кольце арилгалогенидов 10.2.4.3. Взаимодействие с металлами 10.2.4.4. Реакции галогенаренов с атомом галогена в боковой цепи 10.2.5. Способы получения 10.2.6. Важнейшие представители ароматические сульфокислоты 10.3.1. Номенклатура 10.3.2. Строение 10.3.3. Физические и химические свойства 10.3.3.1. Электрофильное замещение атома водорода в ароматическом кольце 10.3.3.2. Электрофильное замещение сульфогруппы 10.3.3.3. Нуклеофильное замещение сульфогруппы в ароматическом кольце 10.3.3.4. Кислотные свойства 10.3.3.5. Нуклеофильное замещение в сульфогруппе 10.3.3.6. Реакции восстановления 10.3.4. Способы получения 10.3.5. Производные сульфокислот 10.3.5.1. Аренсульфохлориды 10.3.5.2. Эфиры аренсульфокислот 10.3.5.3. Аренсульфамиды 10.3.6. Медико-биологическое значение и важнейшие представители ароматические нитросоединения 10.4.1. Строение нитробензола 10.4.2. Физические свойства 10.4.3. Химические свойства 10.4.3.1. Электрофильное замещение 10.4.3.2. Нуклеофильное замещение 10.4.3.3. Восстановление 10.4.3.4. Комплексообразование 10.4.3.5. Особенности нитросоединений с нитрогруппой в боковой цепи 10.4.4. Способы получения 10.4.5. Физиологическое действие и важнейшие представители |
| |||
|
10.5
|
фенолы. ароматические спирты. Хиноны 10.5.1. Классификация, номенклатура, изомерия фенолов и ароматических спиртов 10.5.2. Строение фенола и бензилового спирта 10.5.3. Физические и химические свойства фенолов 10.5.3.1. Кислотно-оснόвные свойства 10.5.3.2. Нуклеофильные свойства 10.5.3.3. Электрофильное замещение 10.5.3.4. Нуклеофильное замещение гидроксогруппы 10.5.3.5. Окисление и восстановление 10.5.4. Особенности свойств двухатомных фенолов 10.5.5. Особенности свойств ароматических спиртов 10.5.6. Способы получения фенолов и ароматических спиртов 10.5.7. Хиноны 10.5.8. Физиологическое действие и важнейшие представители |
| |||
|
10.6 |
ароматические амины и продукты неполного восстановления нитросоединений 10.6.1. Классификация, номенклатура, изомерия ароматических аминов 10.6.2. Строение анилина 10.6.3. Физические и химические свойства ароматических аминов 10.6.3.1. Электрофильное замещение 10.6.3.2. Кислотно-оснόвные свойства 10.6.3.3. Нуклеофильные свойства 10.6.3.4. Окисление 10.6.4. Способы получения ароматических аминов 10.6.5. Важнейшие представители ароматических аминов 10.6.6. Продукты неполного восстановления нитросоединений 10.6.6.1. Нитрозобензол 10.6.6.2. Фенилгидроксиламин 10.6.6.3. Гидразобензол 10.6.6.4. Азобензол и азоксибензол |
334
| |||
|
10.7 |
ароматические диазосоединения 10.7.1. Номенклатура диазосоединений 10.7.2. Механизм образования солей арендиазония и строение катиона бензолдиазония 10.7.3. Амфотерность диазосоединений 10.7.4. Реакции солей арендиазония 10.7.4.1. Реакции с выделением азота 10.7.4.2. Реакции восстановления без выделения азота 10.7.4.3. Реакции азосочетания |
| |||
|
10.8 |
ароматические альдегиды и кетоны 10.8.1. Изомерия, номенклатура 10.8.2. Строение бензальдегида 10.8.3. Физические и химические свойства 10.8.3.1. Нуклеофильное присоединение 10.8.3.2. Диспропорционирование 10.8.3.3. Электрофильное замещение 10.8.3.4. Специфические реакции 10.8.4. Способы получения 10.8.5. Важнейшие представители |
| |||
|
10.9.
10.10 |
ароматические карбоновые кислоты и их производные 10.9.1. Классификация, номенклатура 10.9.2. Строение бензойной кислоты 10.9.3. Физические и химические свойства 10.9.3.1. Кислотные свойства 10.9.3.2. Реакции в ацильной группе 10.9.3.3. Электрофильное замещение 10.9.4. Способы получения 10.9.5. Важнейшие представители Физиологическая роль функциональных производных бензола |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 11. полициклические ароматические углеводороды и их производные
|
| ||||
|
11.1.
11.2.
11.3.
11.4.
11.5. |
Классификация углеводородов с конденсированными циклами Нафталин 11.2.1. Строение, изомерия, номенклатура 11.2.2. Свойства 11.2.2.1. Электрофильное замещение 11.2.2.2. Реакции присоединения 11.2.2.3. Окисление 11.2.3. Способы получения 11.2.4. Важнейшие представители Антрацен 11.3.1. Строение, изомерия, номенклатура 11.3.2. Свойства 11.3.3. Способы получения 11.3.4. Важнейшие представители Фенантрен 11.4.1. Строение, изомерия, номенклатура 11.4.2. Свойства 11.4.3. Способы получения Физиологическое действие полициклических углеводородов |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Глава 12. гетероциклические соединения
|
| ||||
|
12.1. 12.2.
12.3.
12.4.
12.5.
12.6. |
Классификация и номенклатура пятичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом 12.2.1. Номенклатура пиррола, фурана и тиофена и их производных 12.2.2. Строение пиррола, фурана и тиофена 12.2.3. Физические и химические свойства пиррола, фурана и тиофена 12.2.3.1. Кислотно-оснόвные свойства 12.2.3.2. Реакции электрофильного замещения 12.2.3.2. Реакции присоединения 12.2.3.2. Реакции замены гетероатома 12.2.4. Особенности индола 12.2.4.1. Строение 12.2.4.2. Кислотно-оснόвные свойства 12.2.4.3. Реакции с электрофилами 12.2.4.4. Реакции окисления 12.2.5. Способы получения пиррола, фурана, тиофена, индола 12.2.6. Важнейшие представители и медико-биологическое значение пятичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами 12.3.1. Номенклатура имидазола и пиразола 12.3.2. Строение имидазола и пиразола 12.3.3. Физические и химические свойства имидазола и пиразола 12.3.3.1. Кислотно-оснόвные свойства 12.3.3.2. Реакции алкилирования и ацилирования по атому азота 12.3.3.3. Реакции электрофильного замещения 12.3.4. Способы получения 12.3.5. Важнейшие представители и медико-биологическое значение шестичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом 12.4.1. Номенклатура пиридина и его производных 12.4.2. Строение пиридина 12.4.3. Химические свойства пиридина 12.4.3.1. Основность 12.4.3.2. Реакции алкилирования по атому азота 12.4.3.3. Реакции электрофильного замещения 12.4.3.4. Реакции нуклеофильного замещения 12.4.3.5. Реакции окисления и восстановления 12.4.4. Особенности химического поведения пиколинов и функциональных производных пиридина 12.4.5. Хинолин и изохинолин 12.4.5.1. Строение 12.4.5.2. Химические свойства 12.4.6. -Пиран и -пиран и их производные 12.4.7. Способы получения 12.4.8. Важнейшие представители и медико-биологическое значение шестичленные гетероциклические соединения с двумя гетероатомами 12.5.1. Строение и свойства диазинов 12.5.1.1. Основность 12.5.1.2. Реакции алкилирования по атому азота 12.5.1.3. Реакции электрофильного замещения 12.5.1.4. Реакции нуклеофильного замещения 12.5.1.5. Реакции окисления и восстановления 12.5.2. Пурин 12.5.3. Способы получения 12.5.4. Важнейшие представители и медико-биологическое значение 12.5.5. Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты алкалоиды |
| |||
|
Вопросы и упражнения
Заключение Краткий словарь персоналий библиографический список |
| ||||