Химия органических соединений. Углеводороды

1. Химия органических соединений

1
Химия органических
соединений

2.

2
му
о
дн
о
р
гле лету
у
по ске
Органические соединения
Ациклические
(алифатические)
Предельные
(насыщенные)
Непредельные
(ненасыщенные)
Алициклические
Циклические
Карбоциклические
Гетероциклические
Ароматические

3.

3
R-
- Hal
-OH
галогенопроизводные
- NH2
амины (первичные)
- NO2
нитросоединения
- C ≡N
нитрилы
-C =O
H
-C – R
=
м
по льны
на
о
ци ппам
к
н
фу гру
спирты, фенолы
альдегиды
кетоны
-COOH
O
карбоновые кислоты
-COOR
сложные эфиры
- CONH2
амиды
- SO3H
сульфокислоты

4. Валентные состояния 6С

4
Валентные состояния 6С
sp
3
sp
2
+ 3
+ 2
sp
+
ОЭО (с)sp > ОЭО (с)sp2 > ОЭО (с)sp3
2,75
2,69
2,5

5.

5
σ - связи
π - связи
+
+2
Е с   с = 347 кДж/моль
Е с   с = 606 кДж/моль
Е с   с = 828 кДж/моль
l = 0,154 нм
l = 0,133 нм
l = 0,12 нм

6. π,π – сопряжение

6
π,π – сопряжение
0,137 нм
H
H
0,148 нм
H
C=C
2 C=C
H 1
3 4
H
H
0,137 нм
СН2=СН - СН=СН2
СН2=СН - СН=СН2
р,π - сопряжение

7. Ароматичность

7
Ароматичность
Е сопряжения ≈ 151 кДж/моль
4n + 2; n = 0, 1, 2, 3 …
-
+
=
нафталин
=
+
антрацен
-
фенантрен

8. Изомеры

8
Изомеры
ые
н
ур
т
к
у
ры
стр зоме
и
Изомеры цепи:
CH3-CH2-CH2-CH3
Изомеры положения:
Межклассовые изомеры:
CnH2n-2
CnH2n О2
CnH2n О
СН3—СН2—СО—О—СН3
СН3—СН2—СН2—СООН

9.

Стереоизомеры
Конформационные (“поворотные”)
Конфигурационные:
• Энантиомеры (“зеркальные”) 
• Диастереомеры 
• σ—диастереомерия:
π—диастереомерия (геометрическая изомерия):
сте
еры
м
зо
и
о
ре

10. Конформеры

10
Конформеры

11. плоские конформации молекул пентана: зигзагообразная, клешневидная, нерегулярная

11
плоские конформации молекул пентана:
зигзагообразная, клешневидная, нерегулярная
конформации молекулы циклогексана:
“кресло” и ”ванна”

12. Взаимное влияние атомов

12
Взаимное влияние атомов
δ-
δ’’’+ δ”+ δ’+ δ+
δ-
-I
С  C  C  C  X
-M
δ+
=O
CH2=CH – C - H
δ’’’+ < δ”+ < δ’+ < δ+
   
δ”’- δ”- δ’- δ- δ+
   C  C  C  C  Y
+I
+M
CH2=CH   O ­ R
-OR
- Cl
-I < +M
- I > +M
ЭД
ЭА

13. Классификация реакций

13
Классификация реакций
По типу разрыва связей
радикальные
A:B
ионные
согласованные
A• + •B гомолиз
+
A + B - гетеролиз
по природе реагента ионные делятся:
+
•электрофильные H+ , NO2+, SO3H , R+, AlCl3
•нуклеофильные
OH , NH2 , RO , R , NH3, H2O

14.

14
По конечному результату
реакции замещения S
реакции
присоединения - A
реакции
элиминирования - E
реакции
перегруппировки
реакции
окисления и
восстановления
По порядку реакции (молекулярности)

15. Углеводороды

15
Углеводороды
предельные
непредельные
CnH2n
CnH2n+2
CnH2n-2
CnH2n
CnH2n-2

16. Механизм радикального замещения SR (sp³)

16
Механизм радикального замещения SR (sp³)
1. инициирование ( T, hν, радиация)
2. рост цепи
3. обрыв цепи

17.

17
hν
+ Cl2
смесь продуктов
-Hl
+Br2
-HBr
Е Сперв.–Н = 406 кДж/моль
E Cвтор.–Н = 393,5 кДж/моль
Е Стрет.–Н = 381 кДж/моль
Устойчивость
CH3 < Alk CH2 < Alk CH Alk < Alk C Alk
Alk = CH3, C2H5 ..
Alk

18.

18
Е дис. с-н ≈ 322 – 326 кДж/моль

19. Механизм электрофильного присоединения АE

+
Br - Br
+
Br
+
+
- Br
Br
Br
+
Br
-
Br
Br
δ+
Br δ-

20.

20
F
<<
< СН2=СН-СН3 < СН3 СН=СНСН3
<
правило Марковникова:
+ Hδ+Xδ-
HF < HCl < HBr < HI
CH3 – CH – CH3
X

21. AR (против правила Марковникова)

21
AR (против правила Марковникова)

22. AE (кислотный катализ)

22
AE (кислотный катализ)
CH3 – CH = CH2 + H2O
+
CH3 – CH = CH2 + H
+
H CH3 – CH(OH) – CH3
+
CH3 – CH – CH3
карбкатион
HOH

23. Окисление алкенов

23
Окисление алкенов
“мягкое”
окисление
“жесткое”
окисление

24. AE к диеновым УВ

24
AE
к диеновым УВ
CH2=CH-CH=CH2 + Br2
CH2=CH-CH=CH2
- Br-
+
Br
Br
CH2-CH-CH=CH2
CH2-CH=CH-CH2
Br
Br
Br +
CH2
CH
CH
CH2
+ Br
Br
CH2-CH-CH=CH2
Br
Br
1,2-присоединение
CH2-CH=CH-CH2
Br
Br
1,4-присоединение

25. SE для аренов

25
SE для аренов
δ+
δ-
+
E Nu
–
E + Nu
+
E
Nu-
+
+E
π – комплекс
+ HNu
σ - комплекс

26. Заместители I рода

26
Заместители I рода
- CH3, - C2H5 (- Alk)
- OH, - OR, - NH2, - NHR, - NR2
- Hal
Cl
+ I (ЭД)
- I<+M(ЭД)
–I>+M (ЭА)
Заместители II рода
CH3
- SO3H
CH3
- COOH, - COOR
- CN
несогласованно
- I, - М
- I, -M
COOH
OH
согласованно

27. Реакции присоединения

27
Реакции присоединения
1.
2.

28. Замещение для гомологов бензола

28
Замещение для гомологов бензола
• hν
Fe
Cl3
HC
l
CH2
CH3
+ Cl2
CHCl
hv
CH CH3
устойчивость радикалов
CH3
+ HCl
CH2 CH2

29. SE для нафталина

29
SE для нафталина
+ Сl2
FeCl3
+
- HCl
95%
5%
H2SO4, 160
H2SO4, 80
- H2O
- H2O

30. Окисление аренов

30
Окисление аренов
C
CH3
O
+ [O]
O
+ 2CO2
CH2
KMnO4
+ [O]
KMnO4
O
O
O2
C
O
C
O
V 2O 5
Cr2O3
CH3COOH
[O], KMnO4
фталевый ангидрид
O
1,4-нафтохинон
COOH
COOH
фталевая икислота
OH
+ H2 O
бензойная кислота
O
C
OH
CH3
O
O
+ H2O + CO2

31. Циклоалканы СnH2n

31
Циклоалканы СnH2n
а
å
å
а

32. Химические свойства циклоалканов

32
Химические свойства циклоалканов
AE
SR
AE
+
Br - Br
транс – 1,2 - дибромциклопентан

33.

33
С
п
о
б
и
с
а
а
з
н
в
м
и
е
и
н
а
.
.
)
=