Органическая химия. Центр дистанционного обучения

1. Органическая химия

Центр дистанционного обучения
Органическая химия
ФИО преподавателя: Коновалова Надежда Валерьевна
e-mail: [email protected]
Online-edu.mirea.ru
online.mirea.ru

2.

Центр дистанционного обучения
• Галогенирование карбоновых кислот
Механизм:
online.mirea.ru

3. Тема лекции: Производные карбоновых кислот

Центр дистанционного обучения
Тема лекции:
Производные карбоновых кислот
Функциональными производными карбоновых кислот
называют такие классы соединений, которые при
гидролизе дают сами карбоновые кислоты.
Соли
Галогенангидриды
O
R C
Ангидриды
O
R C
OM
Сложные эфиры
O
R C
Hal
Тиоэфиры
O
R C
O
O
R C
OR'
SR'
R C
O
Амиды
Гидразиды
O
R C
O
R C
NH2
Азиды
O
R C
NH NH2
Нитрилы
R C N
N N N
online.mirea.ru

4.

Центр дистанционного обучения
Номенклатура функциональных производных
1. Названия ацильных радикалов
O
H C
формил (метаноил)
O
СH3
C
ацетил (этаноил)
O
CH3
CH2
C
пропионил (пропаноил)
online.mirea.ru

5.

Центр дистанционного обучения
• ангидриды и галогенангидриды
O
CH3
C
CH3
C
O
O
уксусный ангидрид
CH3
C
хлорангидрид уксусной
кислоты (ацетилхлорид)
Cl
O
C
O
O
C
бензойный ангидрид
O
Br
бромангидрид бензойной
кислоты (бензоилбромид)
C
O
online.mirea.ru

6.

Центр дистанционного обучения
• соли карбоновых кислот
CH3COONa – ацетат натрия,
(HCOO)2Ca – формиат кальция,
С17Н35COOK – стеарат калия и т.п.
• Сложные эфиры
O
СH3
C
OC2H5
C
O
OCH3
этилацетат
(этиловый эфир уксусной кислоты)
метилбензоат
(метиловый эфир бензойной кислоты)
online.mirea.ru

7.

Центр дистанционного обучения
• амиды
O
СH3
C
NH2
C
ацетамид
O
бензамид
NH2
CH3
O
СH3
C
NH СH3
O
H C
N,N-диметилформамид (ДМФА)
N(CH3)2
C
O
NH2
4-метилбензамид
N-метилацетамид
C
O
N
CH3
N-метил-N-этилбензамид
C 2H 5
online.mirea.ru

8.

Центр дистанционного обучения
• Нитрилы
CH3
C N
С N
ацетонитрил
(нитрил уксусной кислоты)
бензонитрил
(нитрил бензойной кислоты)
online.mirea.ru

9.

Центр дистанционного обучения
Способы получения производных карбоновых кислот
1. Образование солей
2CH3COOH + Mg (CH3COO)2Mg + H2
2CH3COOH + CaO (CH3COO)2Ca + H2O
СH3COOH + NaHCO3 CH3COONa + H2O + CO2
online.mirea.ru

10.

Центр дистанционного обучения
2. Получение галогенангидридов карбоновых кислот
а) Реакции карбоновых кислот с галогенангидридами
неорганических кислот
PX3
O
R C
OH
O
R C
OH
PX5
SOCl2
COCl2
O
S
Cl
Cl
O
R C
X
O
O
S
O
R C
OH
O
Cl
R
Cl
C
O
S
Cl
Cl
O
- SO2
- HCl
R C
Cl
H
online.mirea.ru

11.

Центр дистанционного обучения
O
CH3
(CH2)3
O
C
OH
+ SOCl2
валериановая кислота
(пентановая кислота)
С
CH3
NO2
3-нитробензойная
кислота
С
+
C
Cl
+ SO2 + HCl
пентаноилхлорид
(хлорангидрид валериановой
кислоты)
O
OH
(CH2)3
O
Br
PBr5
+
POBr3
+
HBr
NO2
3-нитробензоилбромид
online.mirea.ru

12.

Центр дистанционного обучения
б) Присоединение галогеноводородов к кетенам
CH2
C O
+ H
X
-X
CH2
O H
CH2
C X
C OH
CH2
C OH
X
O
CH3
C X
online.mirea.ru

13.

Центр дистанционного обучения
в) Фосгенилирование ароматических углеводородов
г) Хлорирование ароматических альдегидов
online.mirea.ru

14.

Центр дистанционного обучения
3. Получение ангидридов кислот
а) Дегидратация кислот
C
C
O
O
C
0
C
180
OH
- H2O
O
O
C
O
OH
фталевая кислота
O
C OH
C OH
фталеваый ангидрид
O
t
- H2O
O
янтарная кислота
O
O
янтарный ангидрид
online.mirea.ru

15.

Центр дистанционного обучения
б) Ацилирование карбоновых кислот и их солей
O
O
CH3
C
Cl
ацетилхлорид
+ C2H5
O
CH3
O Na
C2H5
C
O
C
пропионат натрия
C
O
смешанный ангидрид
уксусной и пропионовой
кислот
online.mirea.ru

16.

Центр дистанционного обучения
O
O
O
+
R C
OH
R C
Cl
N
R C
O
R C
O
+
N
H Cl
online.mirea.ru

17.

Центр дистанционного обучения
4. Получение
сложных эфиров карбоновых кислот
а) Этерификация
Механизм:
online.mirea.ru

18.

Центр дистанционного обучения
б) Ацилирование спиртов и алкоголятов
галогенангидридами кислот
online.mirea.ru

19.

Центр дистанционного обучения
в) Ацилирование спиртов ангидридами кислот
г) Ацилирование спиртов кетенами
online.mirea.ru

20.

Центр дистанционного обучения
д) Реакции переэтерификации
е) Алкилирование солей карбоновых кислот
online.mirea.ru

21.

Центр дистанционного обучения
ж) Синтезы метиловых эфиров
с использованием диазометана
CH2
N N
CH2
N N
online.mirea.ru

22.

Центр дистанционного обучения
з) Алкоголиз нитрилов в присутствии кислот
R'
HX
R C N
-X
OR'
R C NH2
R C NH
H2O
HX
R C NH
R'OH
O
H
R C NH
~H
OR'
R C O + NH4X
online.mirea.ru

23.

Центр дистанционного обучения
и) Присоединение карбоновых кислот к алкенам
O
+ R' CH CH R"
R C
OH
H
AdE
O
R C
O CH CH2R"
R'
O
CH3
+
C
OH
CH2 C
CH3
CH3
H2SO4
AdE
O
CH3
C
CH3
O C CH3
CH3
изобутилен
трет-бутилацетат
online.mirea.ru

24.

Центр дистанционного обучения
5. Получение амидов
а) Амидирование карбоновых кислот
online.mirea.ru

25.

Центр дистанционного обучения
б) Ацилирование аммиака и аминов
в) Амидирование сложных эфиров
O
R C
OR'
O
+ R"NH2
R C
NHR"
+ R'OH
O
Cl
CH2
C
OC2H5
этилхлорацетат
O
+ NH3
Cl
CH2
C
NH2
хлорацетамид
+ C2H5OH
online.mirea.ru

26.

Центр дистанционного обучения
г) Синтез амидов из кетенов
д) Гидролиз нитрилов
online.mirea.ru

27.

Центр дистанционного обучения
6. Получение нитрилов
а) из галогенпроизводных и солей синильной кислоты (SN)
online.mirea.ru

28.

Центр дистанционного обучения
б) Дегидратацией амидов и оксимов
online.mirea.ru

29.

Центр дистанционного обучения
в) Сплавление солей сульфокислот с NaCN
г) Реакция Зандмейера
online.mirea.ru

30. Химические свойства производных карбоновых кислот

Центр дистанционного обучения
Химические свойства производных
карбоновых кислот
• 1. Кислотность
а) N-H – кислотность – характерна для амидов
online.mirea.ru

31.

Центр дистанционного обучения
б) CH-кислотность
2. Основность
online.mirea.ru

32.

Центр дистанционного обучения
Реакции нуклеофильного замещения при
карбонильной группе
O
R C
Z
+ Y
O
R C Z
Y
O
R C
Y
+ Z
Реакционная способность производных карбоновых кислот в реакциях SN:
online.mirea.ru

33.

Центр дистанционного обучения
Реакционная способность производных карбоновых кислот в реакциях SN:
O
CH3 C
CH3 C
CH3
C
- I >> +M
O
CH3 C
O
Cl
OH
- I < +M
O
C2H5
+I
- I < +M
O
NH2
- I < +M
O
C
Cl
<
- I >> +M
CH3
+I
C
O
Cl
- I >> +M
- I << +M
online.mirea.ru

34.

Центр дистанционного обучения
Реакционная способность производных карбоновых
кислот в реакциях SN:
• Стерические факторы
CH3
C
O
Cl
>
CH3
CH2
C
O
Cl
CH3
>
CH3
CH
C
O
Cl
CH3
>
CH3
C
C
CH3
O
Cl
online.mirea.ru

35.

Центр дистанционного обучения
• А. Реакции с O-нуклеофилами
• 1) Реакции гидролиза. Получение карбоновых
кислот
1.1. Щелочной гидролиз (омыление) дает соли карбоновых кислот:
Na OH
O
R C
X
Na O
R C OH
X
O
- NaX
R C OH
NaOH
- H2O
O
R C O Na
O
X = Hal, -O C R, OR', NH2
online.mirea.ru

36.

Центр дистанционного обучения
• 1.2. Кислотный гидролиз
online.mirea.ru

37.

Центр дистанционного обучения
2) Алкоголиз. Образование сложных эфиров
online.mirea.ru

38.

Центр дистанционного обучения
Б. Реакция с N-нуклеофилами. Аминолиз
online.mirea.ru

39.

Центр дистанционного обучения
Механизм реакции аминолиза:
online.mirea.ru

40.

Центр дистанционного обучения
В. Реакции с H-нуклеофилами
online.mirea.ru

41.

Центр дистанционного обучения
• В. Реакции с H-нуклеофилами (продолжение)
online.mirea.ru

42.

Центр дистанционного обучения
Г. Реакции с С-нуклеофилами
а) реакции с реактивами Гриньяра
• из сложных эфиров получаем спирты:
CH3
CH2
O
+
C
OCH3
метилпропаноат
CH3
CH2
CH3
метилмагнийбромид
OMgBr
CH3
MgBr
OMgBr
CH3 MgBr
CH2 C OCH3
- Mg(OCH3)Br
CH3
C CH3
CH3
H 2O
- Mg(OH)Br
2-метил-2-бутоксимагнийбромид
OH
CH3
CH2
C CH3
CH3
2-метил-2-бутанол
online.mirea.ru

43.

Центр дистанционного обучения
б) реакции с Cd-органическими соединениями
O
O
CH3
CH2
C
+
Cd(CH3)2
CH3
CH2
C CH3 + CH3CdCl
Cl
пропионилхлорид
диметилкадмий
2-бутанон
метилкадмийхлорид
online.mirea.ru

44. в) Реакции с CH-кислотами реакции с соединениями, содержащими активрованную метиленовую группу

Центр дистанционного обучения
в) Реакции с CH-кислотами
реакции с соединениями, содержащими активрованную
метиленовую группу
O
H2C
C OC2H5
C OC2H5
O
B
- BH
HC
O
O
O
C OC2H5
C OC2H5
C OC2H5
HC
HC
C OC2H5
C OC2H5
C OC2H5
O
O
O
малоновый эфир
online.mirea.ru

45.

Центр дистанционного обучения
• реакции с соединениями, содержащими активрованную
метиленовую группу
H 2C
O
O
C OC2H5
C OC2H5
+ C2H5ONa
C OC2H5
O
C OC2H5
CH3
CH2
C
Cl
- NaCl
O
малоновый эфир
O
C 2H 5
- C 2H5OH
Na HC
O
C HC
O
натрмалоновый эфир
C OC2H5
C OC2H5
O
пропионилмалоновый эфир
online.mirea.ru

46.

Центр дистанционного обучения
• Сложноэфирная конденсация Кляйзена
• 1. метиленовые компоненты – эфиры кислот
online.mirea.ru

47.

Центр дистанционного обучения
• Механизм сложноэфирной конденсации
H
O
CH2 C
OC2H5
Na
O
CH2 C
OC2H5
C2H5O Na
- C2H5OH
CH2
C
OC2H5
O
CH3 C
OC2H5
этилацетат
Na O
CH3
O
O
O
C CH2
C
CH3
OC2H5
OC2H5
O
C CH2
C
OC2H5
- C2H5OH
C2H5O Na
O
CH3
Na
C CH
O
O
C
OC2H5
CH3
C CH
O
O
C
OC2H5
CH3
C CH
O
C
OC2H5
натрацетоуксусный эфир
H
O
CH3
C CH2
O
C
OC2H5
ацетоуксусный эфир
online.mirea.ru

48.

Центр дистанционного обучения
• Направленная сложноэфирная конденсация
С
O
O
O
OC2H5
+ CH3
этилбензоат
CH2
C
C2H5ONa
OC2H5 - C 2H5OH
Na
O
H
С C C
CH3 OC2H5
этилпропионат
O
O
С CH C
CH3 OC2H5
этиловый эфир
2-бензоилпропионовой кислоты
online.mirea.ru

49.

Центр дистанционного обучения
• Направленная сложноэфирная конденсация
H
O
CH3 СH C
OC2H5
этилпропаноат
Na
C2H5O Na
- C2H5OH
СH3
O
CH3
CH C
OC2H5
O
H C
OC2H5
Na O
O
O
H C
O
CH C
OC2H5
CH
OC2H5 CH3
C
O
H C CH
OC2H5
C
CH3
OC2H5
- C2H5OH
C2H5O Na
O
Na O
H C C C
OC2H5
CH
3
H
O
O
H C CH
CH3
C
OC2H5
этиловый эфир
2-метил-3-оксопропановой кислоты
online.mirea.ru

50.

Центр дистанционного обучения
• метиленовые компоненты – кетоны
Механизм:
online.mirea.ru

51.

Центр дистанционного обучения
Реакции присоединения к нитрилам
online.mirea.ru

52.

Центр дистанционного обучения
Реакции замещения в α-положение
а) Алкилирование
б) Ацилирование
online.mirea.ru

53.

Центр дистанционного обучения
1) Гидролиз
а) Механизм гидролиза в кислой среде
H
CH3
C N
H+
CH3
C NH
ацетонитрил
C NH
CH3
O
C NH
- H+
OH
CH3
CH3
H 2O
H
O
CH3 C NH2
~ H+
C NH
H+
OH
CH3
OH
C NH2
CH3
C NH2
H 2O
ацетамид
OH
CH3
H
C NH2
O
H
~H
OH
+
CH3
C NH3
OH
OH
- NH3
CH3
C
OH
O
- H+
CH3
C
OH
уксусная кислота
online.mirea.ru

54.

Центр дистанционного обучения
б) Механизм гидролиза в основной среде – образуются соли
CH3
C N + NaOH
OH
CH3
H2O
C N Na
- NaOH
ацетонитрил
NaOH
O Na
CH3
C NH2
OH
O
- NaNH2
CH3
OH
C
CH3
NaNH2
OH - NH3
C NH
~ H+
O
CH3 C NH2
ацетамид
O
CH3
C
O Na
ацетат натрия
online.mirea.ru

55.

Центр дистанционного обучения
2) Реакции с реактивами Гриньяра:
• из нитрилов получаем кетоны
R C N
+
R'
MgX
R C N MgX
R'
H2O
R C NH
- Mg(OH)X
H2O
R'
R'
имин
CH3
C N + C2H5
ацетонитрил
MgBr
CH3
C N MgBr
C2H5
H2O, HBr
- MgBr2
R C O
CH3
C NH
C2H5
кетон
H2O, HBr
- NH4Br
CH3
C O
C2H5
2-бутанон
online.mirea.ru

56. Список литературы

Центр дистанционного обучения
Список литературы
• Электронный конспект лекции на сайте учебного портала
МИРЭА https://online-edu.mirea.ru/course/view.php?id=1628
• Реутов, О. А. Органическая химия : учебник : в 4 частях / О.
А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин. — 6-е изд. — Москва :
Лаборатория знаний, [б. г.]. — Часть 3 — 2017. — 547 с. —
ISBN 978-5-00101-508-6. — Текст : электронный // Лань :
электронно-библиотечная система. — URL:
https://e.lanbook.com/book/94166 (дата обращения:
07.04.2020). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
online.mirea.ru

57. Спасибо за внимание!

Центр дистанционного обучения
Спасибо за внимание!
online.mirea.ru