Степень полимеризации - это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу, а также усредненную молекулярную массу полимера.

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. УГЛЕВОДОРОДЫ.

АЛКАНЫ Предельные углеводороды (алканы) – это соединения углерода с водородом, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой одинарными сигма-связями, а все остальные валентности «насыщены» атомами водорода. Простейшим представителем алканов является метан – СН₄, который является родоначальником гомологического ряда алканов. Гомологи – это органические соединения, сходные по строению и химическим свойствам, но отличающиеся по составу на группу СН₂. Общая формула: R-H или С _n Н₂ _n ₊₂, где R – предельный радикал. Гомологический ряд.

	Формула		название
СН₄		метан
С₂Н₆		этан
С₃Н₈		пропан
С₄Н₁₀		бутан
С₅Н₁₂		пентан
С₆Н₁₄		гексан
С₇Н₁₆		гептан
С₈Н₁₈		октан
С₉Н₂₀		нонан
С₁₀Н₂₂Декан Строение алканов рассмотрим на примере метана. Молекула метана в пространстве имеет форму тетраэдра. Атом углерода в молекулах алканов находится в состоянии sp³-гибридизации. Все 4 гибридных облака направлены большей частью к вершинам тетраэдра под углом 109⁰28^′ друг к другу. В этих направлениях атом углерода образует

ковалентные σ-связи с другими атомами – в молекуле метана с атомами водорода. Длина С-С-св.= 0,154нм, Е_разр=350 кДж/моль Физические свойства: Метан – газ без цвета, без запаха, без вкуса, легче воздуха, нерастворим в воде, взрывоопасен. Химические свойства: 1. Горит: СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О + Q 2. подвергается каталитическому окислению, в зависимости от катализатора могут быть получены: а) 2СН₄ + О₂

2СН₃ОН(метанол) б) СН₄ + О₂

НСОН + Н₂О ^{метаналь} в) СН₄ + О₂

НСООН + Н₂↑ 3. Подвергаются термическому разложению: а) полное: СН₄

+ 2Н₂↑ б) неполное: 2СН₄

+ 3Н₂↑ 4. Вступают в реакции замещения с галогенами: СН₄ + Cl₂

СН₃Cl + НCl Реакция идет по свободно-радикальному механизму до полного замещения атомов водорода. При хлорировании или бромировании алкана с вторичными или третичными атомами углерода легче всего идет замещение водорода у третичного атома, труднее у вторичного и еще труднее у первичного.

5.Нитрование алканов (реакция Коновалова)

Получение: 1. Из нефти. 2.Крекинг высших алканов: C₈H₁₈

C₄H₈ + C₄H₁₀. 3. Реакция Вюрца: 2СН₃-Cl +2Na

С₂Н₆+2NaCl 4. Реакция Кольбе: 2CH₃COONa+2H₂O

C₂H₆+Na₂CO₃+ 2H₂ 5. Прямой синтез: С+2Н₂

2СН₄ 6. Сплавление со щелочью (реакция Дюма) СН₃СООNa + NaOH

CH₄ + Na₂CO₃ 7. Разложение карбидов металлов (метанидов) водой: Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄↑ ЦИКЛОАЛКАНЫ Циклопарафины(циклоалканы) – это предельные углеводороды, содержащие замкнутые циклы из атомов углерода. Общая формула: С _n H ₂ _n

Строение: Каждый атом углерода в циклоалканах находится в состоянии sp³ – гибридизации и образует 4 σ-связи ( 2 связи С – С и 2 связи С –Н ). Углы между связями зависят от размера цикла. Устойчивы пяти- и шестичленные циклы, т.к. валентный угол между С –С связями близок к 109^о28′. У трех- и четырехчленных циклов вылентный угол меньше, что создает напряженность в циклах, что обуславливает их высокую реакционную способность

Химические свойства:

1. Для 3- и 4- членных циклопарафинов характерны реакции присоединения с разрывом цикла.

а) гидрирования:

б)Циклопропан и его производные присоединяют галогены и галогеноводороды:

2. Для 5- и 6-членных циклопарафинов характерны реакции замещения подобно алканам.

а) замещение на галоген

б) Дегидрирование:

Получение 1. Из нефти 2. Действие активных металлов на дигалогензамещенные алканы (реакция Вюрца)

3.Гидрирование бензола и его гомологов:

АЛКЕНЫ Алкены – это непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную связь. Общая формула: С _n H ₂ _n Простейший представитель алкенов – этилен С₂Н₄, который является родоначальником гомологического ряда. С₂Н₄ – этилен СН₂=СН₂ С₃Н₆– пропен СН₂=СН – СН₃ С₄Н₈– бутен СН₂=СН – СН₂ – СН₃

Строение алкенов рассмотрим на примере этилена. Атомы углерода в молекуле этилена находятся в состоянии sp²-гибридизации. По 3 гибридных облака каждого атома углерода располагаются под углом 120^о друг к другу и в этих направлениях образуют по 3σ-связи: 1σ-связь друг с другом и 2σ-связи с атомами водорода. Но у каждого атома

углерода осталось по одному негибриди-зированному р-облаку. Эти облака располагаются перпендикулярно плоскости молекулы и перекрываются своими боко-выми частями, образуя дополнительную связь между атомами

углерода, которую называют – π-связь. Таким образом между атомами углерода устанавливается двойная связь. Длина двойной связи = 0,134 нм, энергия разрыва 620 кДж/моль Физические свойства алкенов закономерно изменяются в гомологическом ряду: от С₂Н₄до С₄Н₈ – газы, начиная с С₅Н₁₀ – жидкости, с С₁₈Н₃₆ – твердые вещества. Алкены практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях. Химические свойства: 1. Горят: С₂Н₄ + 3О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О + Q Так как в молекулах алкенов содержится двойная связь, одна из которых непрочная π-связь и может легко разрываться высвобождая валентности, то для них характерны реакции присоединения. 2. Гидратация: С₂Н₄ + Н₂О

С₂Н₅ОН (этанол) 3. Галогенирование: С₂Н₄ + Br₂

C₂H₄Br₂(качественная реак-ция – обесцвечивание бромной воды). 4. Гидрогалогенирование: C₂H₄ + HCl

C₂H₅Cl (хлорэтан)

Направление реакций гидратации и гидрогалогенирования определяется правилом Марковникова:При реакциях присоединения в алкенах по месту двойной связи водород присоединяется к тому ат.С,при котором больше водорода, а ОН и Hal идут к тому ат. С, при котором меньше водорода:

С H₂=CH-CH₃+HCl CH₃-CHCl-CH₃

5. Гидрирование: С₂Н₄ + Н₂

С₂Н₆ этан 6. Полимеризация: nCH₂=CH₂

(-CH₂-CH₂-)_n 7. Окисление: С₂Н₄

HO-CH₂-CH₂-OH (качеств.р-я-обесцвечивание р-ра KMnO₄) 8. При жестком окислении алкенов кипящим раствором KMnO4 в кислой среде происходит полный разрыв двойной связи: 9. частичное окисление алкенов с

образованием циклических оксидов 10. Алкены вступают в реакцию изомеризации при нагревании в присутствии катализаторов (Al₂O₃). а) приводит или к перемещению p–связи:

б) или к перестройке углеродного скелета:

Получение 1.Крекинг алканов: С₇Н₁₆ → СН₃ – СН=СН₂ + С₄Н₁₀ 2. Дегидрирование алканов С₂Н₆

С₂Н₄+ Н₂ ↑ 3. Дегидратация спиртов С₂Н₅ОН

С₂Н₄ + Н₂О 4. Гидрирование алкинов С₂Н₂ + Н₂

С₂Н₄ 5. Действием спиртового раствора щелочи на галогеналканы.

Правило Зайцева:

Отщепление атома водорода в реакциях дегалогенирования и дегидратации происходит преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода.

6. Дегалогенирование дигалогеналканов, имеющих атомы галогена у соседних атомов углерода, при действии активных металлов :

АЛКАДИЕНЫ

Диеновые углеводороды(алкадиены) – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат две двойных связи.

Общая формула алкадиенов: С _n H ₂ _n _-2

Представители:

С₃Н₄ – пропадиен СН₂=С = СН₂

С₄Н₆ – бутадиен СН₂=С = СН – СН₃

С₅Н₈ – пентадиен СН₂=С = СН – СН₂-СН₃

Строение диеновых углеводородов рассмотрим на примере бутадиена-1,3. атомы углерода в его молекуле находятся в состоянии sp²-гибридизации. Гибридные облака атомов

углерода располагаются под углом 120⁰

и лежат в одной плоскости. В этих направлениях они образуют по 3 σ-связи с другими атомами. Но у каждого атома углерода осталось по одному негибридизи-рованному p-облаку, которые располага-ются перпендикулярно плоскости молекулы и перекрываясь своими боковыми частями образуют 2 π-связи между атомами углерода.

Двойные связи в молекуле могут располагаться по разному: а) Примыкающие (двойные связи расположены друг за другом) СН₂= С = СН – СН₂ - бутадиен – 1,2 б) Сопряженные (двойные связи разделены только одной одинарной связью) СН₂= СН – СН= СН₂ - бутадиен – 1,3 (дивинил) в) Изолированные (двойные связи разделены двумя или более одинарными связями) СН₂= СН - СН₂ – СН = СН₂ - пентадиен-1,4 По химическим свойствам алкадиены сходны с алкенами, но более активны. Однако сопряженные диены отличаются некоторыми особенностями. 1. Гидрирование При гидрировании бутадиена-1,3 получается бутен-2, т.е. происходит 1,4-присоединение. При этом двойные связи разрываются, к крайним атомам углерода С₁ и С₄присоединяются атомы водорода, а свободные валентности образуют двойную связь между атомами С₂ и С₃

В присутствии катализатора Ni получается продукт полного гидрирования:

2. Галогенирование. (качеств.р-я – обесцве-чивание бромной воды. 1,4-присоединение:

1,2-присоединение:

При избытке брома присоединяется еще одна его молекула по месту оставшейся двойной связи с образованием 1,2,3,4-тетрабромбутана. 3. Легко полимеризуются

_{бутадиеновый каучук} 4. Присоединение галогеноводородов 1,4-присоединение СН₂=СН-СН=СН₂ +HCl →СН₃-СН=СН-СН₂Cl 1,2-присоединение

СН₂=СН-СН=СН₂ +HCl → СН₃-СН-СН=СН₂ Cl 5. Горят 2С₄Н₆ + 11О₂ → 8СО₂ + 6Н₂О + Q Получение 1. Из этанола при одновременной дегидратации и дегидрировании: 2С₂Н₅ОН

СН₂=СН-СН=СН₂ + Н₂О+Н₂↑ 2. Дегидрирование алкенов С₄Н₈

СН₂=СН-СН=СН₂ + Н₂↑ 3. Дегидрирование алканов С₄Н₁₀

СН₂=СН-СН=СН₂ + 2Н₂↑

4. Действие спиртового раствора щелочи на дигалогеналканы: 5. Дегидратация гликолей (двухатомных спиртов, или алкандиолов):

АЛКИНЫ Непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь называются алкинами. Общая формула алкинов: С _n H ₂ _n _-2 Гомологический ряд

С₂Н₂	ацетилен (этин)
С₃Н₄	пропин
С₄Н₆	бутин
С₅Н₈	пентин

Строение С₂Н₂

В молекуле ацетилена атомы углерода находятся в состоянии sр-гибридизации.

Гибридные облака атомов углерода,

стремясь удалиться как можно дальше друг от друга, располагают-ся под

180^ои в этих направлениях образуют по 2 σ-связи с другими атомами (1 σ-связь с сосед- ним атомом углерода и 1 σ-связь с атомом водорода). Поэтому молекула ацетилена имеет линейное строение. Негибридизи рованные р-облака, по одному от каждого атома углерода, располагаются во взаимно

перпендикулярных плоскостях и при боковом перекрытии образуют 2 π- связи между атомами углерода. Длина С ≡ С-связи = 0,12нм Химические свойства: 1. Горит коптящим пламенем: 2С₂Н₂ + 5О₂ → 4СО₂ + 2Н₂О + Q Так как в молекуле алкинов 2π-связи, то для них характерны реакции присоединения. 2. Гидрирование: С₂Н₂ + Н₂

С₂Н₆ этан 3. Галогенирование (обесцвечивание бромной воды – качественная реакция): СН ≡ СН + Br₂ → CHBr – CHBr 1,1,2,2-тетрабромэтан 4. Присоединение галогеноводородов: СН ≡ СН + HCl → CH₂ = CHCl - хлорвинил 5. Гидратация (реакция Кучерова) : СН ≡ СН + Н₂О

СН₃ – СОН уксусный альдегид 6. Обесцвечивание раствора КMnO₄ (качественная реакция) СН ≡ СН + [O] + Н₂О

НООС – СООН щавелевая кислота 7. Вступает в реакции замещения с оксидами металлов:

СН ≡ СН + Ag₂O AgC ≡ CAg + Н₂О

ацетиленид серебра

8. Ацетилен и его гомологи с концевой тройной связью R-С≡≡ СН проявляют слабые кислотные свойства: атомы водорода могут замещаться атомами металла. При этом образуются соли – ацетилениды :

Если тройная связь находится не на конце цепи, то кислотные свойства отсутствуют (нет подвижного атома водорода) и ацетилениды не образуются

СН₃- С≡ С-СН₃ + Ag₂O (Na) ≠

9. Полимеризация ацетилена:

а) тримеризация

3 С₂Н₂ С₆Н₆ - бензол

б) димеризация

2С₂Н₂ СН₂=СН – С ≡ СН-винилацетилен

Получение

1. Действием воды на карбид кальция:

СаС₂ + 2 Н₂О → Са(ОН)₂ + С₂Н₂↑

2. Неполное термическое разложение метана: 2СН₄ ↑+ 3Н₂↑

3. Дегидрирование алканов:

С₂Н₆ С₂Н₂ + 2Н₂↑

4. Действием спиртового раствора щелочи на дигалогеналканы.

СН₃-СНBr – СНBr –СН₃+ 2КОН →

СН₃-С ≡ С–СН₃ + 2KBr + 2H₂O

СН₃-СН₂ – СНBr ₂ –СН₃+ 2КОН →

СН₃-С ≡ С–СН₃ + 2KBr + 2H₂O

АРЕНЫ Ароматические углеводороды(арены) – соединения, молекулы которых содержат устойчивые циклические структуры – бензольные кольца, с особым характером связи. Общая формула аренов: С _n H ₂ _n _-6 Строение: Молекула бензола представляет собой правильный шестиугольник, лежащий в одной плоскости.

Атомы углерода в молекуле бензола находятся в состоянии sр²-гибридизации. Гибридные облака по 3 от каждого атома углерода располагаются под

120^о друг к другу и в этих направлениях образуют по 3σ-связи с соседними атомами (2σ-связи с атомами углерода и 1σ-связь с атомом водорода). Негибридизированные р-облака, по одному от каждого атома углерода, располагаются перпендикулярно плоскости кольца. Перекрываясь своими боковыми частями, р-облака образуют между атомами углерода дополнительно 6 π-связей. р-электроны в молекуле бензола делокализо ваны и образуют единое шести- р-электронное облако. , расположенное в виде двух «бубликов» сверху и снизу бензольного кольца.

Электронная плотность распределяется в молекуле равномерно, все связи между атомами совершенно одинаковы.

Поэтому структурная формула бензола:

СН

НС СН или НС СН СН

В молекуле бензола ароматическая связь – полуторная, т.е. промежуточная между σ- и π-связью. Химические свойства: 1. Горит коптящим пламенем: 2С₆Н₆ + 15О₂ → 12СО₂ + 6Н₂О

Так как в молекуле бензола связь промежуточная между σ- и π-связью, то он будет проявлять свойства предельных и непредельных углеводородов. 2. Реакции замещения: а) галогенирование (но бромную воду не обесцвечивает). С₆Н₆ + Br₂

С₆Н₅Br +HBr б) нитрование: С₆Н₆ + HNO₃

С₆Н₅NO₂ + H₂O Нитробензол

в) алкилирование -замещение водорода на у/в радикал В:Бензол вступает в р-ии замещения как предельные у/в, но они у него протекают легче. 3. Реакции присоединения. а) гидрирование С₆Н₆ + 3Н₂

С₆Н_{12 (}циклогексан) б) галогенирование на свету: С₆Н₆ + 3Cl₂

С₆Н₆Cl₆ Гексахлорциклогексан Получение: 1. Выделяют из нефти, каменного угля. 2. Дегидрирование циклопарафинов: С₆Н₁₂

С₆Н₆ + 3Н₂↑ 3. Дегидрирование и циклизация алканов: С₆Н₁₄

С₆Н₆ + 4Н₂↑ 4. Тримеризация ацетилена:

3 С₂Н₂

С₆Н₆ ГОМОЛОГИ БЕНЗОЛА Гомологи бензола – соединения, образованные заменой одного или нескольких атомов водорода в молекуле бензола на углеводородные радикалы (R): Если радикалов два или более, их положение указывается номерами атомов углерода в кольце, с которыми они связаны. Нумерацию кольца проводят так, чтобы номера радикалов были наименьшими или положение заместителей указывают перед тривиальным названием соединения приставками: орто- (о-) заместители у соседних атомов углерода кольца, т.е. 1,2-; мета- (м-) заместители через один атом углерода (1,3-); пара- (п-) заместители на противоположных сторонах кольца (1,4-)

Ароматические одновалентные радикалы имеют общее название "арил". Из них наиболее распространены два: C₆H₅- (фенил) и C₆H₅CH₂- (бензил). Физические свойства. Бензол и его ближайшие гомологи – бесцветные жидкие вещества, нерастворимые в воде, но хорошо растворяющиеся во многих органических жидкостях. Легче воды. Огнеопасны. Бензол токсичен (вызывает заболевание крови – лейкемию).

Химические свойства Сходства с бензолом 1. Гидрирование СН₃–С₆Н₅ + 3Н₂

СН₃–С₆Н₁₁ Метилциклогексан Различия с бензолом Метильная группа СH₃ повышает электронную плотность в бензольном кольце в положениях 2, 4, 6

1. При нитровании толуола С₆Н₅CH₃ (70°С) происходит замещение не одного, а трех атомов водоро -да с образованием 2,4,6-тринитротолуола:

2. При бромировании толуола также замещаются три атома водорода: СН₃–С₆Н₅ + 3Br₂

СН₃–С₆Н₂Br₃ + 3HBr Под влиянием бензольного кольца метильная группа СH₃ в толуоле становится более активной в реакциях окисления и радикального замещения. 3. Толуол окисляется в мягких условиях (обесцвечивает подкисленный раствор KMnO4 при нагревании): С₆Н₅– СН₃ +3[O] → С₆Н₅ – COOH + H₂O 4. реакция замещения в радикале на галоген

Получение 1.Дегидрирование циклоалканов СН₃–С₆Н₁₁

СН₃–С₆Н₅ + 3Н₂ 2. Алкилирование бензола галогеналканами

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ.

ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ Спирты(алкоголи) – производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами. Общая формула: С _n H ₂ _n ₊₁ OH Простейшие представители: СН₃-ОН - метанол С₂Н₅-ОН - этанол С₃Н₇-ОН - пропанол Строение спиртов рассмотрим на примере этилового спирта - С₂Н₅-ОН СН₃ – СН₂ – О^σ-←Н^σ+ Связи С – С и С – Н – это ковалентные σ-связи. Кислород образует такие же связи с атомами углерода и водорода. Однако распределение электронной плотности в молекуле спирта не равномерно. Связь О – Н полярна, т.к. наибольшая электронная плотность ее смещена к атому кислорода, как к более ЭОэлементу. Атом водорода оказывается как бы более свободным от электронов, менее связанным с молекулой и поэтому может отщепляться.

Следствием полярности связи О–Н и наличия неподеленных пар электронов на атоме кислорода является способность гидроксисоединений к образованию водородных связей. Это объясняет, почему даже низшие спирты - жидкости с относительно высокой температурой кипения.

Физические свойства. С₁ – С₁₂ – жидкости, С₁₃ – С₂₀- мазеобразные, С₂₁и т.д. –твердые. С₁-С₃- хорошо растворимы, имеют алкогольный запах; С₄-С₅ –плохо растворимы, сладковатый, удушливый запах. С₆- С₁₁ –нерастворимы, неприятный запах. Твердые –без запаха, нерастворимы Все спирты легче воды. Химические свойства 1. Горение: С₂Н₅ОН + 3О₂

2СО₂ + 3Н₂О 2. Взаимодействуют со щелочными Ме, проявляя кислотные свойства: 2 С₂Н₅-ОН + 2Na → 2 С₂Н₅-ОNa + Н₂↑ ^этилат^натрия

С возрастанием радикала активность спиртов по отношению к щелочным Ме падает

С₂Н₅→О^σ-←Н^σ+Чем больше радикал, тем С₄Н₉→О^σ-← Н^σ+большую электронную плотность он подает на кислород, тем больший σ- он приобретает

прочнее удерживает атом водорода

водород теряет подвижность, а спирт активность. Кислотность одноатомных спиртов убывает в ряду: CH₃OH > первичный > вторичный > третичный. 3. Взаимодействуют с галогеноводородами: С₂Н₅-ОН + НСl → С₂Н₅Сl + Н₂О ^{хлорэтан} 4. Подвергаются дегидратации: а) внутримолекулярная: С₂Н₅-ОН

+ Н₂О б) межмолекулярная: 2С₂Н₅-ОН

С₂Н₅-О-С₂Н₅+ Н₂О диэтиловый эфир 5. Дают реакцию этерификации с карбоновыми кислотами.

СН₃-СООН + НО-С₂Н₅

СН₃-СО-О-С₂Н₅ + Н₂О^{этилацетат} 6. Окисляются образуя альдегиды (качественная р-я): С₂Н₅-ОН + СuО

СН₃-СОН + Cu + Н₂О ^{уксусный альдегид} Легкость окисления спиртов уменьшается в ряду: первичные > вторичные > третичные. При окислении вторичных спиртов образуются кетоны. СН₃-СH-СН₃ + [O] → СН₃-С-СН₃ + H₂O ׀ ׀׀ ацетон OH O 7. Подвергаются одновременной дегидратации и дегидрированию: 2С₂Н₅-ОН

С₄Н₆ + 2Н₂О + Н₂↑ Получение: 1. Гидратация этилена: СН₂=СН₂ + Н₂О

С₂Н₅ОН 2. Восстановление альдегидов: СН₃-СОН + Н₂

С₂Н₅-ОН 3. Спиртовое брожение глюкозы: С₆Н₁₂О₆

2С₂Н₅-ОН + 2 СО₂↑ 4. Щелочной гидролиз галогеналканов: С₂Н₅Br + NaOH_(р-р) → С₂Н₅-ОН + NaBr МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ -органические вещества, молекулы которых содержат гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом. этиленгликоль (этандиол 1,2) HO–СH₂–CH₂–OH глицерин (пропантриол-1,2,3)

СН₂-СН-СН₂ ОН ОН ОН Не являются членами одного

гомологического ряда Химические свойства Сходства с одноатомными спиртами. 1.Горят: 2С₂Н₄(ОН)₂+ 5О₂→ 4СО₂ + 6Н₂О 2. Взаимодействуют со щелочными Ме:

СН₂ – ОН + 2Na → СН₂ – ОNa + H₂ СН₂ – ОН СН₂ – ОNa 2. Образуют сложные эфиры с кислотами

СН₂ – ОН СН₂ – О – NO₂

СН – ОН +3НОNO₂→СН – О – NO₂+3H₂O СН₂ – ОН СН₂ – О – NO₂ Тринитроглицерин (динамит) 3. Взаимодействуют с галогеноводородами:

СН₂ – ОН + 2HCl → СН₂ – Cl + 2H₂O СН₂ – ОН СН₂ – Cl 1,2-дихлорэтан

СН₂ – ОН + HCl → СН₂ – ОН + H₂O СН₂ – ОН СН₂ – Cl 2-хлорэтанол 4. Подвергаются дегидратации: а) внутримолекулярная:

СН₂ – ОН

CН₃ – СОН + H₂O СН₂ – ОН уксусный альдегид б) межмолекулярная:

СН₂ – ОН + НО – СН₂

СН₂ – О – СН₂ СН₂ – ОН НО – СН₂ СН₂ – О – СН₂ + 2 H₂O диоксан Отличительные свойства 1. Многоатомные спирты с ОН-группами у соседних атомов углерода (этиленгликоль, глицерин и т.п.) являются более сильными кислотами, чем одноатомные спирты. Они образуют соли не только в реакциях с активными металлами, но и под действием их гидроксидов:

СН₂ – ОН + 2NaОН → СН₂ – ОNa + 2H₂О СН₂ – ОН СН₂ – ОNa 2. Качественная р-я: взаимодействуют с Cu(OH)₂,образуя ярко-синие растворы:

СН₂ – ОН СН₂ – О – Сu

СН – ОН + Cu(OH)₂→СН – О +2H₂O СН₂ – ОН СН₂ – ОН

3. Окисление КMnO₄ 3C₃H₅(OH)₃+ 14 КMnO₄ →14KOH+ 14MnO₂ + 9CO₂ + 5H₂O Получение: 1. Щелочной гидролиз галогеналканов: С₃Н₅Сl₃ + 3NaOH_(р-р) → С₃Н₅-(ОН)₃ +3NaCl 2. Окисление алкенов раствором KMnO₄

3. Гидролиз жиров ФЕНОЛ Фенолы – гидроксильные производные ароматических углеводородов, в молекулах которых гидроксогруппа связана с бензольным ядром. Простейший представитель: ОН С₆Н₅ОН – фенол (карболовая

| кислота)

Физические свойства: Фенол – бесцветное кристалли- ческое вещество с характерным запахом (окисляясь на воздухе становится розовым). Легкоплавкий, t_пл= 42^оС. Малорастворим в воде, сильный антисептик. Ядовит!

Строение фенола: Одна из неподеленных электронных пар атома кислорода втягивается в π- электронную систему бензольного кольца. При этом происходит перераспре деление электронной плотности, она сгущается у 2,4,6 атомов углерода. Атомы водорода в этих положе -ниях становятся более подвижными и легко замещаются на другие атомы. Электронная плотность на атоме кислорода уменьшается и он начинает сильнее

смещать на себя электронную плотность связи О – Н. Атом водорода становится более подвижным и реакционноспособным. Физические свойства: Фенол – бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом (окисляясь на воздухе становится розовым). Легкоплавкий, t_пл= 42^оС. Малорастворим в воде, сильный антисептик. Ядовит! Химические свойства: 1. Взаимодействует со щелочными Ме: 2С₆Н₅ОН + 2Na → 2С₆Н₅ОNa + Н₂↑ ^{фенолят натрия} 2.Взаимодействует со щелочами: С₆Н₅ОН + NaОН → С₆Н₅ОNa + Н₂О 3. Обесцвечивает бромную воду(образуется белый осадок):

4. Легко нитруется:

5. Качественная реакция на фенол. Реактивом на фенол является хлорид железа (III) – образуется фенолят железа – фиолетового цвета. 3С₆Н₅ОН + FeCl₃ → (С₆Н₅О)₃Fe + 3HCl Получение: 1. Выделяют из каменно-угольной смолы. 2. Из галогенбензолов: С₆Н₅Сl + NaOH → С₆Н₅ОН + NaCl

АЛЬДЕГИДЫ - органические вещества, молекулы которых содержат функциональную группу – карбонил –СОН Общая формула С _n H ₂ _n ₊₁ COH Гомологический ряд: НСОН метаналь (муравьиный альдегид) СН₃СОН этаналь (уксусный альдегид) С₂Н₅СОН пропаналь Cтроение: Атом углерода карбонильной группы находится в состоянии sр²-гибридиза- ции и образует 3σ-связи, которые распола гаются в одной плоскости под углом 120^о

друг к другу. По одному негиб- ридизированному р-облаку атомов углерода и кислорода, перекрываясь своими боковыми частями над и плоскостью ммолекулы,

под образуют π-связь. Двойная связь С=О является сочета нием одной σ-связи и одной π-связи. В силу большей электроотрицательности атома кислорода, электронная плотность двойной связи смещена в его сторону. В результате чего атом кислорода получает частичный отрицательный заряд, а углерод – частичный положительный заряд. Таким образом карбонильная группа сильно поляризована, что обуславливает высокую реакционную способность альдегидов. Атом кислорода оказывает влияние на атом водорода, соединенный с карбонильной группой, вследствие чего он становится более подвижным и легко окисляется. Химические свойства: Для альдегидов характерны 2 типа реакций: присоединения по месту двойной связи, окисления – по месту водорода карбонила.

1. Реакции присоединения а) альдегиды восстанавливаются водородом до спиртов.

О _t_,_K

СН₃-С + Н₂ → CН₃ – СН₂ – ОН Н этанол

б) присоединяют воду: 2. Реакции окисления: Альдегиды окисляются даже слабыми окислителями. а) реакция «серебряного зеркала» - качественная реакция на альдегиды. СН₃СОН + Ag₂O

СН₃СОOН + 2Ag↓ б) окисление гидроксидом меди(II) – качественная реакция: RCOH + 2Cu(OH)₂

RCOOH + Cu₂O + 2H₂O 3. Реакции замещения водорода в радикале на галоген:

СН₃-CH₂- СОН + Сl₂ → СН₃-CH- СОН +HCl Cl 2-хлорпропаналь 4. Замещение карбонильного кислорода на галоген: СН₃СОН + PCl₅ → СН₃СНCl₂ + POCl₃ 1,1-дихлорэтан 5. Реакция с фенолом + Н₂О (реакция полимеризации) Получение:

1. Окисление спиртов:

CН₃ – СН₂ –ОН+CuO →CH₃-CОН+Cu + H₂O 2. Окисление метана: СН₄ + О₂

Н-СОН + H₂O 3. Гидратация ацетилена(реакцияКучерова):

С₂Н₂ + H₂O

→ СН₃- СОН 4. Окисление этилена: 2СН₂= СН₂ + О₂ → 2СН₃-СОН 5. Дегидрирование спиртов С₂Н₅ОН

СН₃СОН + Н₂↑ 6. Дегидратация этиленгликоля

СН₂ – ОН

CН₃ – СОН + H₂O СН₂ – ОН уксусный альдегид КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ - производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на карбоксильные группы –СООН Общая формула: С _n H ₂ _n ₊₁ COOH Н-СООН – метановая– муравьиная кислота СН₃-СООН – этановая– уксусная С₂Н₅-СООН – пропановая – пропионовая С₃Н₇СООН - бутановая – масляная С₄Н₉СООН – пентановая – валериановая С₅Н₁₁СООН – гексановая – капроновая С₁₅Н₃₁СООН Пальмитиновая С₁₇Н₃₅СООН Стеариновая С₁₇Н₃₃СООН Олеиновая Физические свойства:

С₁-С₃ –легкоподвижные жидкости с резким запахом, хорошо растворимы в воде. С₄-С₁₀- масляные жидкости с неприятным запахом, плохо растворимы. Высшие – твердые в-ва, без запаха, нерастворимы в воде. Все к-ты растворяются в спирте и эфире. С увеличением Mr уменьшается плотность к-т и увеличивается t_кип. Растворимость в воде и высокие температу-ры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей.

Строение: Карбоксильная группа представляет собой сочетание карбонильной и гидроксильной групп, которые оказывают взаимное влияние друг на друга. Электронная плотность двойной связи С=О смещена в сторону кислорода, как

более ЭО элемента. Вследствие этого атом углерода приобретает частичный положительный заряд. Чтобы его компенсировать он притягивает к себе неподеленную электронную пару атома кислорода гидроксильной группы. Электронная плотность на атоме кислорода уменьшается и связь О-Н ослабляется. Атом водорода становится более подвижным и легко отщепляется в виде катиона Н⁺. Группа –ОН частично «гасит» положительный заряд атома углерода карбонильной группы, которая из-за этого теряет способность к реакциям присоединения. Химические свойства: I . Проявляет свойства, характерные для всех кислот. 1) Диссоциирует на ионы: СН₃-СООН → СН₃-СОО^─ + Н⁺ 2) Взаимодействует с металлами: 2СН₃-СООН + Мg → (СН₃-СОО)₂ Мg + Н₂↑ ^{ацетат магния} 3) С основными оксидами: 2СН₃-СООН + МgО→ (СН₃-СОО)₂Мg + Н₂О ^{ацетат магния} 4) С основаниями: СН₃-СООН + NaOH → СН₃-СООNa + Н₂О ^{ацетат натрия} 5) С солями более слабых кислот: 2СН₃-СООН + Na₂СО₃ → 2СН₃-СООNa + Н₂О + СО₂↑ II. Специфические свойства:

1) Взаимодействуют со спиртами, образуя сложные эфиры. СН₃-СООН + НО – С₂Н₅ СН₃-СО - О – С₂Н₅ + Н₂О ^{уксусноэтиловый эфир} 2) Реакция замещения атомов водорода в углеводородном радикале на галогены.

СН₃-СООН + Cl₂ → Сl-СН₂-СООН + HCl ^{хлоруксусная кислота}

3) Присоединение водорода (идет с большим трудом). СН₃-СООН СН₃-СОН С₂Н₅– ОН ^{уксусная кислота} ^{уксусный этанол} ^{этиловый спирт} ^{альдегид} Получение: 1. 1. Окисление спиртов С₂Н₅ОН + [2O] → СН₃-СООН + Н₂О 2. Окисление альдегидов СН₃-СОН + Ag₂О → СН₃-СООН + 2 Ag↓ 3. Окисление алканов. 2СН₄ + 3О₂ → 2 Н-СООН + 2Н₂О 2С₄Н₁₀ + 5О₂ → 4 СН₃-СООН + 2Н₂О 4. Окисление алкенов.

СН₃-СН = СН-СН₃ + 2О₂ → 2 СН₃-СООН Муравьиная кислота 1.НСООН – самая активная из карбоновых кислот 2.Не имеет радикала 3.Альдегидокислота- представляет собой сочетание альдегидной и карбоксильной групп 4.Помимо кислотных свойств проявляет св-ва альдегидов. Особенности: 1. Дает реакцию «серебряного зеркала». НСООН+Ag₂O

[HOCOOH]+2Ag↓

CO₂+H₂O+2Ag↓ 2. При нагревании с Н₂SO₄(к) разлагается оксид углерода(II) и воду:

НСООН СО + H₂O

3. Легко окисляется:

НСООН + [O] → CO₂+H₂O

Получение НСООН

В промышленности получают из формиата натрия, который образуется при пропускании СО над расплавленным NaОН:

1) СО + NaОН → НСООNa

2) 2НСООNa + Н₂SO₄→ 2НСООН + Na₂SO₄

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ - это продукты замещения гидроксила кислот на остаток спирта. Общая формула: R ₁ – CO – O – R ₂ Сложные эфиры получают при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами – р-я этерификации. R₁ – COОН + НO – R₂

R₁ –CO –O – R₂+ Н₂О Физические свойства: Сложные эфиры- летучие жидкости, легче воды, нерастворимы в ней, но растворяются в органических растворителях. Имеют приятный запах цветов, ягод и фруктов. Химические свойства: 1. Гидролиз: СН₃-СО - О – С₂Н₅ + Н₂О

СН₃-СООН + С₂Н₅– ОН 2. Щелочной гидролиз – омыление. СН₃-СО - О – С₂Н₅ + NaОH → СН₃-СООNa + С₂Н₅– ОН 3. Реакция переэтерификации- замена радикала спирта на другой более крупный R СН₃-СО - О–С₂Н₅ + C₃H₇– OH

СН₃-СО - О – C₃H₇ + С₂Н₅ – OH 4. Восстановление – образуются 2 молекулы спирта: С₂Н₅-СО - О –С₂Н₅ + 2Н₂ → C₃H₇ОН + С₂Н₅ОН ^{пропанол} ^этанол ЖИРЫ Жиры – это сложные эфиры глицерина и карбоновых кислот. Общая формула жиров:

СН₂ – О – СО – R ₁ где R₁, R₂, R₃ –

CH – O – CO – R ₂ углеводородные СН₂ – О – СО – R ₃ радикалы. Жиры образуются не одной, а разными кислотами. По агрегатному состоянию жиры делятся на две группы: твердые и жидкие. Твердые жиры – животные (искл. рыбий

жир), образованы высшими предельными карбоновыми кислотами: С₁₅Н₃₁СООН - пальмитиновой кислотой С₁₇Н₃₅СООН – стеариновой кислотой Жидкие жиры – растительные (искл. кокосовое масло), образованы высшими непредельными карбоновыми кислотами: С₁₇Н₃₃СООН – олеиновой кислотой С₁₇Н₂₉СООН – линолевой кислотой. Все жиры легче воды, нерастворимы в ней, хорошо растворяются в органических растворителях(бензин). Температура плавления жира тем выше, чем больше содержание в нем предельных кислот, чем длиннее углеводородный радикал. Химические свойства: 1. Подвергаются гидролизу.

2. Щелочной гидролиз – омыление 3. Гидрирование жидких жиров.

ГЛЮКОЗА

Все моносахариды представляют собой бифункциональные соединения, в состав которых входят: неразветвленный углеродный скелет, несколько гидроксильных групп и одна карбонильная группа. Важнейшим представителем моносахаридов является глюкоза – С₆Н₁₂О₆ В линейной молекуле глюкозы содержится одна альдегидная группа и пять гидроксильных групп.

В кристаллах, молекулы глюкозы находятся в одной из двух циклических форм (α- или β- глюкоза), которые образуются из линейной формы за счет взаимодействия гидроксильной группы при 5 атоме углерода с карбонильной группой.

Все формы глюкозы существуют одновременно и могут переходить одна в другую. Такое явление называется таутометрия. Физические свойства: С₆Н₁₂О₆– кристаллическое вещество, без цвета, без запаха, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде. Содержится почти во всех органах растений – в листьях, корнях, цветах, плодах. Имеется и в организме животных и человека. В крови человека ее содержится 0,1%. Химические свойства: - обусловлены наличием в молекуле глюкозы гидроксильных и альдегидной групп. Поэтому глюкоза проявляет свойства многоатомных спиртов и альдегидов. I . Свойства альдегидов. 1. Реакция «серебряного зеркала»:

2. Окисление гидроксидом меди(II) Сu(OH)₂

3. Реакция восстановления водородом.

II . Свойства многоатомных спиртов.

1. С гидроксидом меди(II) образует ярко-синий раствор глюконата меди. 2. С карбоновыми кислотами – реакция этерификации.

III . Брожение. 1. Спиртовое – под действием фермента дрожжей. С₆Н₁₂О₆

2С₂Н₅ОН + 2СО₂↑ 2. Молочнокислое. С₆Н₁₂О₆

2СН₃ – СН – СООН ׀ молочная кислота ОН 3. Маслянокислое. С₆Н₁₂О₆

С₃Н₇ – СООН + 2СО₂↑ + Н₂↑ Масляная кислота IV . Окисление – в растениях, в живых организмах. С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

6СО₂↑ + 6 Н₂О + Q Получение 1. Гидролиз крахмала (С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О

nС₆Н₁₂О₆ 2. Синтез из муравьиного альдегида в присутствии Са(ОН)₂ 6 НСОН → С₆Н₁₂О₆

РИБОЗА И ДЕЗОКСИРИБОЗА Относятся к пентозам. Имеют важное биологическое значение, тк входят в состав нуклеиновых кислот, осуществляющих синтез белка и передачу наследственных признаков. Это кристаллические в-ва, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус.

Молекулы Р и Д могут существовать в виде открытых цепей и замкнутых циклов. C₅Н₁₀О₅ – рибоза

СН₂- СН -СОН

| | ОН ОН ₃

C₅Н₁₀О₄ – дезоксирибоза

СН₂- СН -СН₂- СОН

| | ОН ОН ₂ В растворе линейные и циклические формы Р и Д находятся в равновесии. Химические свойства: Р и Д как и глюкоза являются альдегидоспиртами, поэтому проявляют свойства альдегидов и многоатомных спиртов ( см. cв-ва глюкозы) Окисляются, но не горят. С₅Н₁₀О₅ + 5О₂ → 5СО₂ + 5Н₂О + Q В реакции спиртового брожения не вступают! САХАРОЗА

Сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁– дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы Сахароза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде,

сладкое на вкус, t_плавл=160⁰С. Химические свойства: 1. Подвергается гидролизу в присутствии кислот: С₁₂Н₂₂О₁₁

С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ глюкоза фруктоза 2. Взаимодействует с ) Сu(OH)₂, образуя ярко-синий раствор сахарата меди. Не окисляется, т.к. не способна образовывать открытую форму. КРАХМАЛ (С₆Н₁₀О₅) _n – крахмал, полисахарид, природный полимер.

Физические свойства: Крахмал – белый порошок, при трении издает характерный хруст. Нерастворим в воде, в горячей воде набухает, образуя коллоидный раствор – клейстер. Образуется в растениях при фотосинтезе и откладывается в корнях и семенах. В клубнях картофеля – 20% крахмала, в зернах пшеницы и кукурузы – 70%, риса – 80%. Крахмал – природный полимер, образованный из остатков α-глюкозы. Макромолекулы в крахмале неодинаковы по размерам, в них входит разное число звеньев С₆Н₁₀О₅ - от нескольких сотен до нескольких тысяч. Молекулы крахмала различаются и своей структурой. Это смесь двух веществ:

Амилоза – 20%, линейные молекулы. Частично растворяется в воде. Внутренняя часть крахмального зерна. Mr=200тыс.

Амилопектин – 80%, разветвленные молекулы. Нерастворим в воде. Оболочка крахмального зерна. Mr= свыше 1 млн. Химические свойства 1. Качественной реакцией на крахмал является реакция с раствором йода.

Появлется характерное синее окрашивание, которое при нагревании исчезает, а при охлаждении вновь появляется. Эту реакцию дает амилоза, образуя с йодом нестойкое комплексное соединение. 2.Гидролиз крахмала. При нагревании в кислой среде крахмал гидролизуется с разрывом связей между остатками α-глюкозы. Идет ступенчато, с образованием промежуточных продуктов: (С₆Н₁₀О₅)_n

(С₆Н₁₀О₅)_х

С₁₂Н₂₂О₁₁ ^{крахмал декстрин мальтоза}

С₆Н₁₂О₆ ^{глюкоза} (С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О

n С₆Н₁₂О₆ ^{крахмал глюкоза} ЦЕЛЛЮЛОЗА Целлюлоза (клетчатка) – основное вещество растительных клеток – твердое, волокнистое, нерастворимое в воде и органических растворителях. Древесина содержит 50% целлюлозы, хлопок – 98%.

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. Используется в производстве волокон и бумаги. В большом количестве целлюлоза содержится в древесине и хлопке. Целлюлоза - (С₅Н₁₀О₅) _n – углевод, полисахарид, биополимер. Молекулы целлюлозы состоят из линейных цепей, содержащих остатки β – глюкозы, которые связаны через 1 и 4 атомы углерода. В природных волокнах макромолекулы целлюлозы ориентированы вдоль оси волокна. Возникающие при этом водородные связи между гидроксильными

группами разных макромолекул обуславливают высокую прочность волокон. Химические свойства: 1. Горение. (С₅Н₁₀О₅)_n+ 6n О₂

6nСО₂ + 5nH₂O + Q 2. Гидролиз (С₅Н₁₀О₅)_n + nH₂O

nС₆Н₁₂О₆ (глюкоза) 3. Образование сложных эфиров с органическими и неорганическими кислотами. Из строения глюкозы видно, что каждая ее молекула содержит 3 гидроксильные группы.

ОН

С₆Н₇О₂ — ОН или (С₆Н₇О₂(ОН)₃)n ОН n За счет этих групп целлюлоза образует простые и сложные эфиры. а) с азотной кислотой: (С₆Н₇О₂(ОН)₃)n + 3nHNO₃

(С₆Н₇О₂(NO₂)₃)n + 3nH₂O тринитроцеллюлоза – сильное взрывчатое вещество, обладает огромной горючестью., Применяется для изготовления бездымного пороха. б) Важное значение имеют сложные эфиры глюкозы и уксусной кислоты. (С₆Н₇О₂(ОН)₃)n + 3nСН₃СООН

(С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃)n + 3nH₂O триацетатцеллюлозы – применяют для изготовления лаков, кинопленки, ацетатного волокна. АМИНЫ Амины – производные аммиака, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены углеводородным радикалом. Общая формула: R –NH₂ Гомологический ряд:

CH₃NH₂ Метиламин С₂H₅NH₂ Этиламин Классификация аминов 1. По характеру радикала Предельные амины C_nH₂_n₊₁NH₂ Непредельные амины C_nH₂_n_-1NH₂ Ароматические амины C_nH₂_n_-7NH₂ 2. По числу аминогрупп Моноамины R – NH₂ Диамины NH₂ – R – NH₂ Триамины

NH₂ – R – NH₂ NH₂ Физические свойства C – C₄ – NH₂ низшие амины – газы (с запахом аммиака) C₅ – C₉ – NH₂ средние амины – жидкости с резким запахом гниющей рыбы >C₉ – NH₂ высшие амины – твердые вещества без запаха_. С увеличением Mr увеличивается t_кип, растворимость в Н₂О усеньшается. Связь N–H является полярной, поэтому первичные и вторичные амины образуют межмолекулярные водородные связи (несколько более слабые, чем Н-связи с участием группы О–Н).

Химические свойства Амины, являясь производными аммиака, имеют сходное с ним строение и проявляют подобные ему свойства. 1. Водные растворы алифатических аминов проявляют щелочную реакцию, т.к. при их взаимодействии с водой образуются гидроксиды алкиламмония.

CH₃NH₂+H₂O= [CH₃NH₃]⁺OH^- Гидроксид метиламмония 2. Взаимодействуя с кислотами, амины образуют соли: CH₃NH₂+HCl= [CH₃NH₃]⁺Cl^- Соли аминов – твердые вещества, хорошо растворимые в воде. При нагревании щелочи вытесняют из них амины: [CH₃NH₃]⁺Cl^– + NaOH → CH₃NH₂↑+NaCl + H₂O Основные свойства увеличиваются в ряду: первичный → вторичный → третичный амин CH₃NH₂ < (CH₃)₂NH < (CH₃)₃N 3. Окисление аминов. Амины, особенно ароматические, легко окисляются на воздухе. В отличие от аммиака, они способны воспламеняться от открытого пламени. 4 CH₃NH₂ + 9О₂ → 2N₂ + 4CO₂ +10H₂O 4. Взаимодействие с азотистой кислотой. Строение продуктов реакции с азотистой кислотой зависит от характера амина. Поэтому данная реакция используется для различения первичных, вторичных и третичных аминов. а)Первичные алифатические амины c HNO₂ образуют спирты: CH₃NH₂+ HNO₂ → CH₃-OH + N₂+ H₂O метанол б) Вторичные амины (алифатические и ароматические) под действием HNO₂ превращаются в нитрозосоединения (вещества с характерным запахом): (CH₃)₂NH + HNO₂ → (CH₃)₂N – NO + H₂O Диметилнитрозамин в) третичные амины с HNO₂ не взаимодействуют Получение: 1. Нагревание галогеналканов с аммиаком: CH₃Cl +2 NH₃

CH₃NH₂ + NH₄Cl CH₃NH₂ + CH₃Cl → [(CH₃)₂NH₂]⁺Cl^– + NH₃→ (CH₃)₂NH + NH₄Cl (CH₃)₂NH + CH₃Cl →[(CH₃)₃NH]⁺Cl^– + NH₃

→ (CH₃)₃N + NH₄Cl 2. Первичные амины получают восстановлением нитросоединений: CH₃NО₂ + 3Н₂ → CH₃NH₂ + 2Н₂О АНИЛИН Анилин – ароматический амин, в составе которого ароматический радикал связан с аминогруппой.

Анилин (фениламин) – С₆Н₅NH₂ – простейший ароматический амин. Cтроение анилина характеризуется наличием бензольного кольца и аминогруппы, которые влияют друг на друга. Бензольное ядро оттягивает свободную электронную пару от атома азота на себя. На азоте уменьшается электронная плотность и он слабее притягивает ионы водорода от воды, а это значит, свойства вещества как основания проявляются меньше. Поэтому анилин проявляет очень слабые основные свойства, не изменяет цвет индикаторов. Аминогруппа также влияет на бензольное кольцо. Радикал –NH₂ подает электронную плотность на бензольное кольцо. В результате происходит поляризация единого 6-р-электрон- ного облака и перераспределение электронной плотности. Она сгущается у 2,4,6 атомов углерода. Это приводит к большей подвижности атомов водорода в этих положениях и они легко замещаются. Физические свойства: Анилин – бесцветная маслянистая жидкость, малорастворим в воде, тяжелее воды, со слабым характерным запахом. Сильный яд! т.кип. 184°С, т.пл. -6°С Химические свойства: Проявляет свойства органических оснований, но более слабые чем у аминов, не изменяет цвет индикаторов.

1. Взаимодействует с сильными кислотами по донорно-акцепторному механизму, образуя соли фениламмония С₆Н₅NH

, которые хорошо растворимы в воде.

С₆Н₅

H₂ + H⁺Cl^- → [С₆Н₅NH

]⁺Cl^- хлорид фениламмония 2. Реакция замещения – обесцвечивает бромную воду, в отличие от бензола.

3. Взаимодействует с азотистой кислотой, образуя фенол С₆Н₅NН₂ + HNO₂ → С₆Н₅OH + N₂ + H₂O 4. Окисление – анилин легко окисляется, с образованием ряда соединений, поэтому он темнеет при хранении. 5. Качественная реакция – реакция с хлорной известью Са(Cl)OCl – появляется характерное фиолетовое окрашивание. Получение: 1. Реакция Зинина – восстановление нитробензола водородом в присутствии катализатора. С₆Н₅NО₂ + 6Н

С₆Н₅NH₂ + 2Н₂О 2. Действием аммиака на хлорбензол: С₆Н₅Сl + 2 NH₃

С₆Н₅NН₂ + NH₄Cl 3. Восстановление нитробензола чугунной стружкой в слабокислой среде: 4С₆Н₅NО₂ + 9Fe + 4H₂O→4С₆Н₅NН₂ +3Fe₃O₄ АМИНОКИСЛОТЫ Аминокислоты – органические вещества, в молекулах которых одновременно содержатся аминогруппа (- NH ₂ ) и карбоксильная группа (-СООН). Общая формула: NH ₂ – R – COOH

NH₂ – CН₂ – COOH – аминоуксусная кислота NH₂ – CН₂ - CН₂– COOH – аминопропионовая кислота NH₂ – CН₂ - CН₂- CН₂ – COOH – аминомасляная кислота Физические свойства. Аминокислоты – твердые белые кристаллические вещества, сладковатые на вкус, с высокой т.пл., при плавлении разлагаются. Хорошо растворимы в воде, водные растворы электропроводны. Эти свойства объясняются тем, что молекулы аминокислот существуют в виде внутренних солей, которые образуются за счет переноса протона от карбоксила к аминогруппе. Химические свойства. Аминокислоты – это органические амфотерные соединения. Они содержат две функциональные группы противоположного характера: аминогруппу с основными свойствами и карбоксильную группу с кислотными свойствами. 1. Аминокислоты с одинаковым числом групп - NH₂и –СООН не действуют на индикаторы, т.к. образуется биполярный ион или внутренняя соль. При растворении аминокислот в воде карбоксильная группа отщепляет ион водорода, который может присоединиться к аминогруппе по месту неподеленной электронной пары азота.

:NH₂ – R – COOH → NH – R – COO^– 2. Взаимодействуют с соляной кислотой, проявляя свойства органических оснований.

:NH₂ – R – COOH+Н⁺Cl^-→[NH₃ –R– COOH]⁺Cl^- 3. Взаимодействуют со щелочами, проявляя свойства кислот. NH₂ – R – COOH + NaOH → NH₂ – R – COONa + H₂O

4. Взаимодействуют со спиртами, образуя сложные эфиры: NH₂ – R – COOH + НО – С₂Н₅

NH₂ – R – CO – O - С₂Н₅ + Н₂О 5. Взаимодействуют с азотистой кислотой, образуя гидроксикислоты. NH₂- CH₂-COOH+ HNO₂ →НО- CH₂-COOH + N₂ + Н₂О гидроксиуксусная 5. Взаимодействуют друг с другом, т.к. основные и кислотные свойства представлены в аминокислотах разными группами. NH₂ – R – COOH + NH₂ – R – COOH → О H || |

NH₂ – R – C – N – R – COOH + H₂O пептидная связь Дипептид Данная молекула может реагировать с третьей молекулой аминокислоты и т.д. – реакция поликонденсации. В результате таких реакций получаются высокомолекулярные соединения. Получение: 1. Действием аммиака на галогенозамещенные кислоты: Cl-CH₂-COOH + NH₃ → NH₂- CH₂-COOH + HCl 2. Присоединение аммиака к непредельным кислотам: СН₂=СН –СООН+ NH₃→ NH₂- CH₂-СН₂- COOH БЕЛКИ Белки – это сложные высокомолекулярные органические соединения, образованные из остатков α-аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями. Состав белков. В состав белков входит углерод, водород, кислород и азот. Многие белки содержат серу, некоторые – фосфор железо, цинк, медь. Строение α-аминокислот, образующих белки можно выразить общей формулой:

В составе радикала R –CH – COOH могут быть различные NH₂ функциональные группы, открытые цепи, циклы. Это могут быть функциональные группы: -NH₂, - COOH, -SH, -OH, - C₆H₅. Например: NH₂ – CH₂ – COOH – глицин

NH₂ – CH – COOH – аланин CH₃

C₆H₅ – CH₂ – CH – COOH-фенилаланин NH₂

НS – CH₂ – CH – COOH – цистеин NH₂

HO – CH₂- CH - COOH– cерин NH₂ Молекулярные массы различных белков (полипептидов) составляют от 10 000 до нескольких миллионов. Макромолекулы белков имеют стереорегулярное строение, исключительно важное для проявления ими определенных биологических свойств. Несмотря на многочисленность белков, в их состав входят остатки лишь 22 a-аминокис лот. Формально образование белковой макромолекулы можно представить как реакцию поликонденсации a-аминокислот :

Строение . Можно выделить четыре уровня строения полипептидной цепи. Первичная структура – строгая последовательность аминокислотных звеньев в полипептидной цепи.

Лиз │глу │ала │ала │гли │ Вторичная структура – закрученная в спираль полипептидная цепь. Такая

пространственная конфигурация удерживается благодаря многочисленным водородным связям между

группами – С=О и –N-Н расположенными на соседних витках спирали.

Третичная структура – спираль закрученная в клубок. Держится за счет дисульфидных мостиков– S – S -, взаимодей-ствия групп-NH₂, -OH, - COOH, не участвующих в пептидной связи.

Третичная структура – высшая форма пространственной ориентации белков. Однако некоторые белки (например, гемоглобин) имеют четвертичную структуру, которая образуется за счет взаимодействия между разны- ми полипептидными цепями. По хим. составу белки делятся на 2 группы: 1. Простые белки – протеины, образующие при гидролизе только α-аминокислоты. 2. Сложные белки – протеиды, образующие при гидролизе α- аминокислоты и небелковые вещества (углеводы, нуклеиновые кислоты) Физические свойства: весьма разнообразны и определяются их строением. Их делят на 2 группы: глобулярные – растворяются в воде или образуют коллоидные растворы. фибриллярные – нерастворимые. Химические свойства. 1. Подвергаются гидролизу в присутствии кислот и щелочей при нагревании. В природе – под действием ферментов.

О H

NH₂ – СН₂ – C – N – СН– COOH + H₂O СН₃

NH₂ – СН₂ – CООН + NH₂ – СН – CООН глицин СН₃ аланин

2. Денатурация – разрушение вторичной и третичной структуры белка с сохранением первичной структуры. Необратимый процесс. Происходит под действием различных факторов: температуры, солей тяжелых металлов, яркого освещения, радиации, спирта и.т.д. 3. Качественные реакции на белки. а) при высокой температуре разлагаются с выделением летучих веществ с запахом жженых перьев. б) ксантопротеиновая реакция: белок + HNO₃(к) → желтое окрашивание Происходит нитрование бензольных колец в радикалах остатков аминокислот.

в) биуретовая реакция: NaOH+CuSO₄ + Cu(OH)₂ белок → красно-фиолетовое окрашивание. Происходит реакция на пептидные связи в молекулах белка. Биологические функции: Ø Строительная – белки строительный материал клеток, из них построены опорныемышечные и покровные ткани. Ø Энергетическая – некоторые белки распадаются до СО₂ и Н₂О с выделением энергии. Ø Транспортная – осуществляют перенос веществ в организме, например гемоглобин. Ø Двигательная – сокращения мышц выполняют сократительные белки. Ø Сигнальная – прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку осуществляется белками, находящимися в поверхностной мембране клетки и способными изменять третичную структуру. Ø Защитная – образование антител, при попадании чужеродных белков или клеток в организм. Ø Ферментативная – белки ускоряют реакции в клетке в десятки, сотни миллионов раз.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ Нуклеиновые кислоты - это биополимеры, макромолекулы которых состоят из многократно повторяющихся звеньев - нуклеотидов. Поэтому их называют также полинуклеотидами. В состав нуклеотида - структурного звена нуклеиновых кислот - входят три составные части: · азотистое основание - пиримидиновое или пуриновое · моносахарид - рибоза или 2-дезоксирибоза; · остаток фосфорной кислоты.

Поликонденсация различных нуклеотидов приводит к образованию полинуклеотидов (нуклеиновых кислот). Полинуклеотиды относят к кислотам, т.к. в каждом структурном звене их макромолекул содержится остаток ортофосфорной кислоты, определяющий кислотные свойства за счет диссоциации связи О-Н. В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида - рибоза или дезоксирибоза, различают рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Молекулярная масса ДНК достигает десятков миллионов. Молекулярная масса РНК ниже - десятки тысяч и менее. При описании строения нуклеиновых кислот учитывают различные уровни

организации макромолекул: первичную и вторичную структуру. Первичная структура нуклеиновых кислот – это нуклеотидный состав и определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи. Под вторичной структурой нуклеиновых кислот понимают пространственно упорядоченные формы полинуклеотидных цепей. РНК: углевод – рибоза, Пуриновые основания – аденин, гуанин Пиримидиновые основания- цитозин, урацил Строение – одноцепочечное. Место нахождения – ядро и цитоплазма клетки. Может иметь вытянутое строение, принимать форму спирали или клубка. Вторичная структура РНК. В отличие от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и не имеют строго определенной пространственной формы (вторичная структура РНК зависит от их биологических функций). Основная роль РНК – непосредственное участие в биосинтезе белка. Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул: · информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и осуществляется синтез белка; · транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа "узнают" по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка; · рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая

информацию с информационной (матричной) РНК. ДНК : углевод – дезоксирибоза Пуриновые основания – аденин, гуанин Пиримидиновые основания- цитозин, тимин Строение – двухцепочечное Место нахождения – ядро клетки.

Макромолекула ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль. Такая пространственная структура удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары: ТИМИН(Т) комплементарен АДЕНИНУ (А), ЦИТОЗИН(Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г). Пиримидиновое основание комплементарно пуриновому основанию. Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами: · молекулы ДНК способны к репликации (удвоению), т.е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным · молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определенным образом синтез белков, специфичных для организмов данного вида. ПОЛИМЕРЫ Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами. Молекула полимера называется

макромолекулой (от греч. "макрос" - большой, длинный). Полимер состоит из многократно повторяющихся молекул вещества. Низкомолекулярные соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами. (должны иметь высокую активность – наличие π-связей, функциональных групп, способных взаимодействовать друг с другом) Например, пропилен СН₂=СH–CH₃ является мономером полипропилена:

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.

Мономеры и структурные звенья одинаковы по составу, но отличаются строением.

Степень полимеризации - это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу, а также усредненную молекулярную массу полимера.

В формуле макромолекулы степень полимеризации обычно обозначается индексом "n" за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено.

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 112; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!

© 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.071)