Лекции по органической химии
Лекции по органической химии.
Органическая химия проникла практически во все отрасли народного хозяйства, в том числе и в такую область, как производство строительных материалов, строительных изделий и конструкции. Возникла новая отрасль строительной индустрии, связанная с использованием продуктов органического синтеза.
Основным элементом, входящим в состав органических соединений, является углерод. Поэтому А.М. Бутлеров определил органическую химию как химию соединений углерода. Однако существуют простые вещества, содержащие углерод (СО; СО2; СS2, соли синильной кислоты и др.), которые относят к неорганическим соединениям и изучают в курсе общей или неорганической химии. Учитывая это, более точно органическую химию следует определять как химию углеводородов и их производных, в состав которых могут входить почти все элементы периодической системы.
Реакция замещения (галогенирование)
Механизм реакции
Сульфохлорирование CульфоокислениеЦиклоалканы
CnH2n
Получение
Внутримолекулярная реакция Вюрца
Хим. свойства см. алканы
Реакции присоединения (для напряженных циклов С3-С4)
АЛКЕНЫ
СnH2n ненасыщенные углеводороды с двойной связью
Номенклатура -
Двойная связь
sp2-гибридизация
Пространственная изомерия относительно двойной связи
Способы получения
Дегидратация спиртов
Дегидрогалагениерование галогеналканов
Дегалагениерование 1,2-дигалогеналканов
Дегидрирование алканов
Химические свойства
Реакция присоединения
Гидрирование
Присоединение галогеноводорода
Гидратация
4. Окисление KMnO4
Озонолиз
Алкадиены
Классификация диенов
Особенности хим. свойства сопряженных диенов, по сравнению с алкенами
Присоединение
Диеновый синтез (реакция Дильса-Альдера)
Из 3 p-связей образуется новые 1 p- и 2 s-связи
АЛКИНЫ
Sp-гибридизация углерода при тройной связи
Методы получения
1. 
Дегидрогалогенирование 1,1- и 1,2-дигалогеналканов
Химические свойства
Гидрирование
Галогенирование
Гидрогалогенирование
Винилирование
Кислотность алкинов с концевой тройной связью
Соли алкинов – ацетилениды
Циклизация
Ароматические углеводороды (арены)
Углерод в ароматическом ядре – sp2-гибридизован
Принцип ароматичности – принцип Хюккеля
Замкнутая циклическая система сопряженных p-электронов
СопряжениеХимические свойства
E+ = R+ (H3C+) – карбокатионы, NO2+, Br+, SO3, и др. Нуклеофилы (Nu-) – доноры электронной плотности Nu- = R- (H3C-) – карбанион, ОН-, RO-, NH2-, Br-, HOH, RNH2 и др.Хлорирование
Нитрование
Сульфирование
Алкилирование по Фриделю-Крафтсу
Ацилирование по Фриделю-Крафтсу
Согласованная ориентация
ГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДЫ (Hal = F, Сl, Br, I)
Способы получения
Галогенирование алканов (см. алканы)
Гидрогалогенирование алкенов и алкинов (см. алкены, алкины)
Присоединение галогенов к алкенам и алкинам (см. алкены, алкины)
Реакции спиртов с галогеноводородами
Два основных механизма реакции нуклеофильного замещения: Уравнение скорости реакции: A + B ® CПОЛУЧЕНИЕ ГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДОВ (продолжение)
Галогенирование аренов (см. хлорирование аренов)
Химические свойства
Отщепление галогеноводорода (см. получение алкенов и алкинов)
Реакция Вюрца (см. получение алканов)
Реакцию можно рассматривать как введение остатка алифатического углеводорода…Получение магнийорганических соединений (реактивов Гриньяра)
СПИРТЫ и ФЕНОЛЫ
(ОН – гидроксил или гидрокси-группа)
(приставка для обозначения гидроксила – гидрокси, суффикс – ол)
Методы получения
Получение спиртов
Гидратация алкенов (см. алкены)
Замещение галогена на гидроксил (OH) (см. галогенуглеводороды)
Восстановление карбоновых кислот
Получение фенолов
Кумольный метод получения фенола в промышленности
Сплавление сульфокислот с щелочами
Химические свойства
Кислотность (способность отдавать протон)
Кислотность фенолов выше, чем алифатических спиртов
Кислотность тем выше, чем выше стабильность образующегося аниона
2. Реакции спиртов с галогеноводородами (SN) (см. получение галогенугдеводородов)Окисление спиртов
Окисление 1,2- и 1,4-дигидроксибензолов
Электрофильное ароматическое замещение в фенолах
ОН –заместитель I рода, направляет реакцию в орто- и пара-положения
Ацилирование фенолов
Простые эфиры
Методы получения
Алкилирование спиртов и фенолов
Эфиры – довольно стабильные соединения и используются как растворители.
Расщепляются до исходных спиртов лишь в жестких условиях
Карбонильные соединения – альдегиды и кетоны
Методы получения
Окисление первичных и вторичных спиртов (см. спирты)
Озонолиз алкенов (см. алкены)
Пиролиз кальциевых и бариевых солей карбоновых кислот
Ацилирование по Фриделю-Крафтсу (см. свойства аренов)
Восстановление карбоновых кислот и их производных
Химические свойства
Реакции с водой и спиртами
Реакции с аммиаком
3. Реакции с аминами и их производными (присоединение-отщепление)
Конденсации
Если нет протона в a-положении, то происходит реакция КаниццарроКарбоновые кислоты
Методы получения
Окисление первичных спиртов и альдегидов
Гидролиз трихлорметильных производных аренов
Гидролиз сложных эфиров (омыление)
Химические свойства
Карбоновых кислот
Кислотность (образуют соли в реакциях даже со слабыми основаниями)
Реакции с нуклеофилами
Углерод карбоксильной группы малоактивен по отношению к нуклеофилам (по сравнению с карбонильной группой) из-за +М гидроксила, для активации…Нитрилы карбоновых кислот (CN - циано-группа)
Получение
Дегидратация амидов
Цианирование галогеналканов
Гидролиз нитрилов
Серосодержащие органические соединения
СH3SH – метантиол (метилмеркаптан) 2. Тиоэфиры (сульфиды) R-S-R’ СH3-S-C2H5 метилэтилсульфидПолучение (см. нитрование алканов и аренов)
Хим. свойства
СН-кислотность нитроалканов
Восстановление нитроаренов
Амины
Методы получения
Алкилирование аммиака
Восстановление нитросоединений
Восстановление амидов
Восстановление нитрилов
Кислотно-основные сойства
ü Основность – способность принимать протон или отдавать пару электронов ü Основность амина тем выше, чем выше электронная плотность на азоте. ü Донорные заместители у азота повышают электронную плотность на азоте, а значит повышают основность амина.Алкилирование (см. получение аминов, способ 1)
Ацилирование
Реакции с карбонильными соединеиями (образование иминов)
Электрофильное ароматическое замещение
амино-группа – заместитель I рода (ацилирование и алкилирование не меняют ориентирующий эффект)
Реакции с азотистой кислотой
Третичные амины разлагаются под действием азотной кислоты
Вторичные амины образуют нитрозоамины
Первичные амины
Диазосоединеия алифатического ряда крайне неустойчивы и разлагаются с выбросом молекулярного азота. Образующийся карбокатион рекомбинируется, реагируя с нуклеофилами
Ароматические первичные амины реагирут с азотистой кислотой с образованием солей диазония. В этом случае +МPh приводит к делокализации положительного заряда и стабилизирует соль диазония
Синтез метилоранжа
