Реакции электрофильного присоединения
ГОУ СПО СВЕРДЛОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
ЦМК ХИМИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ К ЛЕЦИЯМ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ЕКАТЕРИНБУРГ, 2009 г.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «НОМЕНКЛАТУРА АЛИФАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ»
Вещества, сходные по строению и химическим свойствам и отличающиеся друг от друга по составу молекул на одну или нескольких групп атомов - СН2-, называются ГОМОЛОГАМИ и образуют гомологический ряд.
-СН2- - гомологическая разница.
АЛКАНЫ – это углеводороды, в молекулах которых все атомы углерода находятся в состоянии sр3 –гибридизации и связаны друг с другом только σ – связями. Общая формула Спн2п+2.
АЛКЕНЫ – это углеводороды, в молекулах которых имеется одна двойная связь (одна σ- и одна π -), атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sр2 – гибридизации. Общая формула СпН2п.
АЛКИНЫ – это углеводороды, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sр – гибридизации и связаны друг с другом тройной связью: - С ≡ С -. Общая формула СпН2п-2.
АЛКАНЫ СПН2П+2 | АЛКИЛЫ СПН2П+1 | АЛКЕНЫ СПН2П | АЛКИНЫ СПН2П-2 |
СН4 метан | СН3- метил | - | - |
С2Н6 этан | С2Н5 - этил | С2Н4 этен (этилен) | С2Н2 этин (ацетилен) |
С3Н8 пропан | С3Н7 – пропил | С3Н6 пропен (пропилен) | С3Н4 пропин |
С4Н10 бутан | С4Н9 - бутил | С4Н8 бутен (бутилен) | С4Н6 бутин |
С5Н12 пентан | С5Н11- амил (пентил) | С5Н10 пентен | С5Н8 пентин |
С6Н14 гексан | С6Н13 – гексил | С6Н12 гексен | С6Н10 гексин |
С7Н16 гептан | С7Н15 – гептил | С7Н14 гептен | С7Н12 гептин |
С8Н18 октан | С8Н17 – октил | С8Н16 октен | С8Н14 октин |
С9Н20 нонан | С9Н19 - нонил | С9Н18 нонен | С9Н16 нонин |
С10Н22 декан | С10Н21- децил | С10Н20 децен | С10Н18 децин |
|
|
ПРИМИНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ:
БУТАН – для заполнения аэрозольных упаковок лекарств, ВАЗЕЛИНОВОЕ МАСЛО (жидкий парафин, от С12 до С25) – внутрь при хронических запорах, ПАРАФИН ( от С19 до С 36) – основа для мазей, для лечения теплом при невралгиях, невритах и т.п. ( парафинотерапия), ОЗОКЕРИТ - для лечения теплом при артритах, артрозах, радикулитах, язвах голени и т.п., ЭТИЛЕН – для получения полиэтилена и других полимерных масс для изготовления медицинской техники, протезов, шовного материала и т.п.
|
|
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ».
ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АЛКАНЫ, ПАРАФИНЫ) – соединения, состоящие из атомов С и Н, в которых все связи атомов углерода, не затраченные на образование одинарных связей С – С, насыщены атомами Н. Общая формула СпН2п+2.
НОМЕНКЛАТУРА: сначала выбирают самую длинную цепь. Нумерацию начинают с того конца, где ближе разветвление. Называют номера положений заместителей, называют заместители в алфавитном порядке, указывая умножительные приставки (ди-, три-, тетра-, пента- и т.д.). Например,
СН3
I
СН3 – СН – С – СН – СН2 – СН3
|
|
I I I
CН3 СН3 С2Н5
2,3,3 – триметил-4-этилгексан
ВОЗМОЖНА ИЗОМЕРИЯ УГЛЕРОДНОГО СКЕЛЕТА.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: С1 – С4 – газы, С5 – С15 – жидкости (при обычных условиях), С16 и дальше – твердые вещества.
СТРОЕНИЕ: sр3 – гибридизация, выравниваются по энергиям 4 эквивалентых σ – связи С – Н, направленные к вершинам тетраэдра. Угол 109*28.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: связи С – С и С – Н прочные, характеризуются низкой поляризуемостью,=> СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ реакций: СН3:Н →СН3* + Н*.
1. РЕАКЦИИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ 2. ОКИСЛЕНИЕ 3.КРЕКИНГ
|
|
(свет, нагрев) 1. горениеСН4 +2О2→СО2+2Н2О от англ. tu crack –
1.галогенирование 2.каталитическое окисление расщеплять – смесь
СН4 + С12→СН3С1 + НС1 Мп, 300*С предельных и непре
СН3С1 + С12→СН2С12 +НС1 С36Н74 + 5О-------------->2С17Н35СООН+Н2О дельных углеводоро
СН2С12 +С12→СНС13 +НС1 (молекула разрывается пополам) дов:
СНС13 +С12→СС14+ НС1 С10Н22→СН4 + С9Н18
2.нитрование (реакция М.Н.Коновалова)
140*С └----> С2Н6 + С8Н16
СН3 – СН2 – СН3 + НO-NO2 → CH3 – CH – CH3 + H2O
10% I
NO2
В первую очередь замещается Н у третичного атома С, затем у вторичного, и у первичного.
4.ДЕГИДРИРОВАНИЕ ( катализатор – Ni, Pl или Pd, 360*С)
С4Н10 → С4Н8 + Н2
ПРИМЕНЕНИЕ: ВАЗЕЛИНОВОЕ МАСЛО (С5- С15) – внутрь, как слабительное; наружно в дерматологии ( основа для мазей),
ВАЗЕЛИН (С15 – С25) – основа для мазей,
ПАРАФИН (С18 – С35) - для парафинотерапии, основа для мазей.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. АЛКЕНЫ».
АЛКЕНЫ (олефины) – углеводороды, содержащие двойные (С = С ) связи. Общая формула СпН2п.
НОМЕНКЛАТУРА: от названия соответствующих насыщенных углеводородов ан→ен, нумерацию углеродной цепи начинают с конца, где ближе двойная связь (сравни с предельными углеводородами). Например, СН3 – СН – С = СН2
I I
СН3 С2Н5 3- метил – 2 – этилбутен – 1.
ИЗОМЕРИЯ:1.Структурная (углеродного скелета и положения двойной связи).
2.Пространственная (цис – и транс-).
СТРОЕНИЕ: sр2 – гибридизация, угол 120* между валентными орбиталями. 2р – электрона соседних атомов С образуют π – связь вне плоскости σ –связи С – С, => характерны реакции электрофильного присоединения ( π –связь более реакционноспособна, чем σ – связь).
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
реакции электрофильного присоединения
-галогенирование СН2 = СН2 + Вг2 → СН2Вг - СН2Вг (качественная реакция на двойную связь – обесцвечивание бромной воды)
- гидрирование СН2 = СН2 + Н2 → СН3 – СН3
-гидрогалогенирование СН2 = СН – СН3 + НВг → СН3 – СНВг – СН3 ПРАВИЛО МАРКОВНИКОВА: атом Н из НХ
- гидратацияСН2 = СН – СН3 + Н2О → СН3 – СН(ОН) – СН3 присоединяется к атому С с наибольшим числом
атомов Н.
Окисление
- реакция с КМпО4 в нейтральной или слабощелочной среде
(качественная реакция на двойную связь – обесцвечивание раствора КмпО4)
3 СН2 = СН2 + 2 КмпО4 + 4 Н2О→ 3 СН2 – СН2 + 2 МпО2 +2 КОН
I I
ОН ОН ( этиленгликоль, этандиол – 1,2)
-реакция с окислителем в кислой среде ( полный разрыв двойной связи)
СН3 – СН = СН – СН2 - СН3 + О → СН3 – СООН + СН3 – СН2 – СООН
Полимеризация
п СН2 = СН2 → ( - СН2 – СН2 - )п
Горение
С2Н4 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О
ПРИМЕНЕНИЕ:
На основе реакции полимеризации непредельных углеводородов получают различные полимеры, которые используются в медицине при изготовлении медицинской техники и вспомогательного материала, изготовление системы для переливания крови, шовный материал.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «АЦЕТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. АЛКИНЫ»
АЛКИНЫ – непредельные углеводороды, содержащие тройную связь (С ≡ С). Общая формула СпН2п-2.
НОМЕНКЛАТУРА: аналогично алкенам, замена ен→ин (иногда используют рациональную на основе ацетилена). Например,
СН3 – СН – С ≡ СН
I
СН3 3- метилбутин – 1.
ИЗОМЕРИЯ: структурная (углеродного скелета и положения тройной связи), СРАВНИ с алкенами - нет пространственной изомерии.
СТРОЕНИЕ: sр – гибридизация, угол между валентными орбиталями 180*. Группа - С ≡ С – имеет линейное строение ( σ – связь). Перпендикулярно этой плоскости две взаимноперпендикулярных π – связи образуют компактное облако, => в некоторых реакциях присоединения С ≡ С мало реакционноспосонна ( реакции идут в 2 стадии).
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
1.реакции электрофильного присоединения + Вг2
- галогенирование СН ≡ СН + Вг2 → СНВг = СНВг --------à СН(Вг)2 – СН(Вг)2 ( качественная реакция на тройную связь – обесцвечивание
+ Н2 бромной воды)
- гидрированиеСН ≡ СН + Н2 → СН2 = СН2 -----à СН3 – СН3
+НВг
- гидрогалогенирование СН ≡ СН + НВг → СН2 = СНВг ---------à СН3 – СН(Вг)2 О
Н2SО4, Нg2+ //
- гидратация (реакция Кучерова): СН ≡ СН + Н2О ----------- → {СН2 = СН – ОН} → СН3 – С
\
Н
(гомологи ацетилена гидратируются по правилу Марковникова и дают после изомеризации кетоны).
2.окисление
- реакция с КмпО4 в нейтральной или слабощелочной среде
3С2Н2 + 8КмпО4 + 4Н2О → 3 Н2С2О4 + 8МпО2 + 8КОН (качественная реакция – обесцвечивание раствора КмпО4)
-реакция с окислителями в кислой среде
R1 – C ≡ C – R2 + O → R1 – COOH + R2 – COOH (смесь карбоновых кислот)
3.кислотные свойства(отличие от алкенов)
R – C ≡ CH + NaH→ R – C ≡ CNa + H2
HC ≡ CH + Ag2O → AgC ≡ CАg↓ + H2O (качественная реакция на концевую тройную связь - С≡ СН)
4.полимеризации
-циклическая полимеризация – тримеризация (600*С) → бензол
-линейная полимеризация – димеризация(80*С) → винилацетилен.
ПРИМЕНЕНИЕ: ацетилен и гомологи ацетилена используются для синтеза многих химических продуктов: пластмасс, каучука, уксусной кислоты.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ»
АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АРЕНЫ) – органические соединения, в состав которых входит одно или несколько бензольных ядер, критерии ароматичности (правило Хьюккеля) - единая π – электронная система,
- плоский σ-скелет,
- число обобщенных р- электронов равно 4п+2 (п-число циклов, п=0,1,2,3…),=6,10,14…
НОМЕНКЛАТУРА: название заместителя+ бензол
ИЗОМЕРИЯ: положение заместителей (орто-, мета-, пара-).
СТРОЕНИЕ: sр2 – гибридизация, каждый атом С образует 3σ – связи, валентный угол 120*, плоская молекула. 6 р – электронов образуют единую π – электронную систему. Ароматическая система характеризуются высокой устойчивостью, => характерны реакции электрофильного замещения.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
1.реакции электрофильного замещения.
-алкилирование (в присутствии безводной соли: А1С13, FеС13 и т.д.)
-нитрование(в присутствии концентрированной Н2SО4)
-сульфирование(условия - Т = 25*С, SО3)
-галогенирование(в присутствии безводной соли А1С13, FеС13 и т.д.)
2.реакции окисления.Арены устойчивы к окислению.
- в жестких условиях(О2, V2О5, Т = 450*) → малеиновый ангидрид
-в обычных условиях окисление боковой цепи (КМпО4, Н2SО4) → бензойная кислота, СО2 и Н2О.
3.реакции присоединения
- гидрирование (восстановление)(в присутствии металлических катализаторов Ni, Pt, Pd при Т = 300*С) → циклогексан
-галогенирование (в отсутствие катализатора, без доступа воздуха, Т = 20*) → гексахлорциклогексан
4.реакция боковой цепи – свободнорадикальное замещение (аналогично алканам)
ПРАВИЛА ЗАМЕЩЕНИЯ В ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 396; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!