Смекни!
smekni.com

Методические указания по изучению органической химии и задания для контрольной работы (стр. 3 из 15)

СН2=СН2; СНºСН; СН2=СН—СН3; СНºС—СН3.

этен этин пропен пропин

Однако для алкинов простого строения сохранились и три­виальные названия, например, ацетилен (этин).

В разветвленных алкинах для указания положения трой­ной связи и замещающих групп цепь нумеруют так же, как в алкенах: выбор главной цепи и начало нумерации опреде­ляет тройная связь.

Радикалы алкинов называют алкинильными группами, а наиболее простые из них имеют тривиальные названия:

Н–СºС–, НСºС–СН2– .

этинил пропаргил

Изучая химические свойства алкинов, следует обратить внимание на особенности тройной связи. Все реакции при­соединения, свойственные алкенам, наблюдаются и у алки­нов и протекают с нуклеофильными реагентами даже не­сколько легче. Однако некоторые реакции протекают свое­образно (реакция М. Г. Кучерова). Большое значение име­ют реакции присоединения спиртов, синильной кислоты, кар-

боновых кислот, альдегидов, кетонов, реакции димеризации, поскольку продукты этих реакций являются важнейшим сырьем для синтеза веществ, используемых в сельском хо­зяйстве. Другой особенностью алкинов является наличие у некоторых из них подвижного атома водорода (ºС–Н), обладающего кислотными свойствами, т. е. способностью замещаться на металлы с образованием ацетиленидов.

Литература: [1, с. 147–154].

4.4. Диеновые углеводороды

Молекулы диеновых углеводородов содержат две двой­ные связи. Общая формула гомологического ряда СnН2n-2. Название диеновых углеводородов по международной номен­клатуре образуется от названия соответствующего предель­ного углеводорода с добавлением окончания -диен. Циф­рами указывается положение двойных связей.

Н3С–СН2–СН2–СН3; Н2С=СН–СН=СН2

бутан бутадиен-1,3

При рассмотрении изомерии диеновых углеводородов об­ратите внимание на структурную изомерию (положение двой­ных связей и углеродной цепи), а также пространственную цис- и транс- изомерию. Среди диеновых углеводородов наи­большее практическое значение имеют соединения с со­пряженными (1, 3) связями, так как они легко полимеризуются. Наиболее важными из диеновых углеводородов явля­ются бутадиен, изопрен, хлоропрен. В связи с этим необхо­димо изучить их методы синтеза, уметь писать реакции по­лимеризации, присоединения, исходя из свойств сопряжен­ных связей, т. е. наличия общего для всей молекулы p-электронного облака. Например:

Н2С=СН–СН=СН2 + НВr ® Н3С–СН=СН—СН2Вr.

бутадиен-1,3 1-бромбутен-2

Атомы водорода и брома присоединяются не к двум сосед­ним атомам углерода (1, 2), а к первому и четвертому (1, 4), в результате между 2-м и 3-м атомами углерода возникает двойная связь. Аналогично идут реакции полимериза­ции, которые лежат в основе получения синтетических каучуков. При изучении строения природного каучука обратите внимание на стереоизомерию: натуральный каучук имеет цис-строение цепей.

Литература: [1, с. 155–165].

4.5. Арены

Изучая арены (ароматические углеводороды), следует обратить внимание на строение молекулы бензола, разо­браться в понятиях «ароматичность», «резонанс». Для аренов, в основном, применяют тривиальные названия (бензол, толуол, нафталин, антрацен и др.). Называя более сложные производные бензола, нумеруют бензольное кольцо от за­местителя по принципу: сумма цифр номеров заместителей должна быть наименьшей.

Радикал бензола С6Н5– носит название фенил, толуола (С6Н5–СН2–)

– бензил. Однозамещенные бензола не име­ют изомеров, а двухзамещенные производные бензола могут существовать в виде орто-, мета- и параизомеров (положе­ние 1,2-орто; 1,3-мета, 1,4-пара).

Будучи непредельными по составу (общая формула аренов СnН2n-6) и по строению (наличие p-электронного обла­ка из шести р-электро-нов), арены не проявляют в обычных условиях свойств непредельных соединений. Они легче всту­пают в реакцию замещения, а не присоединения, устойчивы к действию окислителей. Изучите механизм реакций электрофильного замещения в бензольном ряду.

Реакции замещения в гомологах бензола имеют свои осо­бенности. При рассмотрении их следует обратить внимание на то, что каждый заместитель в бензольном ядре, в зависимо­сти от взаимодействия с ним, обладает определенным направ­ляющим действием. По своему направляющему действию за­местители делятся на электронодонорные и электроноакцепторные. Электронодонорные группы (ОН, NН2, NНR, NR2, ОR, СН3 и любой алкил, SН, SR, NНСОR, галогены) направ­ляют последующие вводимые группы в орто- и параположения, в которых под их влиянием происходит повышение элек­тронной плотности бензольного кольца.

Электроноакцепторные группы (NО2, SO3Н, СНО, СОR, СООН, СООR, СN) направляют последующие вводимые группы в метаположения. В присутствии электроноакцепторных групп электронные облака бензольного кольца смеща­ются в сторону этих групп, реакции замещения протекают с трудом и преимущественно в метаположении.

В зависимости от природы заместителей и их взаимного расположения в бензольном ядре направляющее действие их может быть согласованным и несогласованным.

При изучении ароматических углеводородов обратите вни­мание на использование их производных в качестве инсекти­цидов, гербицидов.

Литература: [1, с. 168–187,450–454].

4.6. Алициклические углеводороды

Алициклические углеводороды (циклоалканы) представ­ляют собой соединения, содержащие одно или более замкнутых колец углеродных атомов, соединенных простыми s-связями, т. е. это несколько групп СН2, соединенных в цикл. Их состав выражается формулой СnН2n, как и состав алкенов, однако это предельные углеводороды.

Названия алициклических углеводородов строятся анало­гично алканам с добавлением приставки цикло-: циклопропан, циклобутан

и т. д. При наличии заместителей в цикле нумерацию следует вести по правилу: сумма номеров должна быть минимальной.

При изучении изомерии обратите внимание на ее виды и разновидности. В ряду алициклов имеют место оба вида изо­мерии: структурная (по величине цикла, положению замести­теля в цикле, в боковых цепях) и пространственная (цис- и транс-, конформационная). Обратите также внимание на то, что по реакционной способности алициклические углеводоро­ды различаются между собой в связи с наличием в различ­ных циклических структурах избыточного углового напря­жения (теория Байера). Наиболее реакционным является циклопропан, благодаря освобождению энергии напряжения при раскрытии цикла, например при реакциях гидрирования и галогенирования. Менее реакционноспособным является циклобутан, а циклопентан и циклогексан не отличаются от алканов, т. е. для них характерны реакции замещения.

Среди алициклов большое практическое значение приоб­ретают полиэдрические циклоалканы (кубан – С8Н8, адамантан – С10Н16 и другие), которые рассматриваются как перспек­тивные топливные смеси.

Литература: [1, с. 189–200].

5. ТЕРПЕНЫ И СТЕРОИДЫ

Изучая этот раздел органической химии, необходимо ра­зобраться в структуре различных представителей этого клас­са, выяснить их значимость и функции в организме. Обрати­те внимание на структуру терпенов со­става С10Н16, как: мирцен, лимонен, a-пинен и их кислород­осодержащих производных – терпеноидов: ментола, камфоры, борнеола. Особую значимость в жизнедеятельности че­ловека и животных играют растительные пигменты – каротиноиды, такие, как: ликопин, b-каротин, отвечающие форму­ле С40Н56. Необ-ходимо разобраться в их структуре и свойст­вах, связанных с наличием большого числа сопряженных связей в молекулах каротиноидов. Изучая структуру вита­ми-на А, обратите внимание на его конформацию.

Среди природных веществ, в молекулах которых содер­жится скелет полностью гидрированного циклопентанофенантрена, необходимо усвоить структуру стеринов – холестери­на, эргостерина; желчных кислот – холевой и дезоксихолевой; стероидных гормонов – эстрона, тес-

тостерона, кортикостерона, преднизолона), а также познакомиться с их функци­ями в организме.

Литература: [1, с. 201–207].

6. ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ

Галогенпроизводными называются органические соедине­ния, образующиеся при замене атома водорода в углеводоро­дах на атомы галогенов. Изучая эту тему, обратите внимание на классификацию, изомерию и номенклатуру. Моногалогенпроизводные чаще называют по одновалентным радикалам, добавляя к названию радикала слова: хлористый, йодистый и т. д. Например: СН3Сl – хлористый метил. По междуна­родной номенклатуре названия галогенсодержащих соедине­ний происходят от названий углеводородов, причем впереди ставятся название галогена и цифра, обозначающая, при ка­ком атоме углерода от начала цепи находится галоген:

СН3–СН–СН2–СН3.

Сl

2-хлорбутан

Изучая методы получения, обратите внимание на реакции галогенирования углеводородов, замещение гидроксила на галоген в спиртах, присоединение галогенов и галогенводородов по кратным связям. Благодаря наличию электроотрицательного атома галогена, для молекул галогенпроизводных соединений характерны полярность и поляризуемость, что и определяет их реакционную способность: реакции замещения на гидроксил, амино- и нитрильную группы, отщепление га­логена при взаимодействии с металлами (натрием, цинком, магнием) и спиртовым раствором щелочи.

Познакомьтесь с методами получения ди-, три- и полига-логенпроизводных (дихлорэтан, хлороформ, йодоформ и другие), а также непредельных галогенпроизводных (хлорвинила, трифтор- и тетрафторэтиленов), используемых для производ­ства пластиков. Среди ароматических галогенпроизводных обратите внимание на производные бензола, используемые в сельском хозяйстве.