Скачать презентацию Введение в органическую химию Алёхина Е А Скачать презентацию Введение в органическую химию Алёхина Е А

I,M,хим_св,Кл-я_р-ций.ppt

  • Количество слайдов: 67

Введение в органическую химию Алёхина Е. А. Введение в органическую химию Алёхина Е. А.

Механизмы взаимного влияния Типы и характеристики химических связей Классификация органических реакций Литература Алёхина Е. Механизмы взаимного влияния Типы и характеристики химических связей Классификация органических реакций Литература Алёхина Е. А.

Электронные эффекты Мезомерный (резонансный) (M) Индуктивный (индукционный) (I) Алёхина Е. А. Электронные эффекты Мезомерный (резонансный) (M) Индуктивный (индукционный) (I) Алёхина Е. А.

смещение электронной плотности по связи в сторону более электроотрицательного атома элемента или группы атомов. смещение электронной плотности по связи в сторону более электроотрицательного атома элемента или группы атомов. Например: СН 3 – СН 2 Cl – –I Знак эффекта определяется зарядом, приобретаемым заместителем после смещения электронной плотности В цепи индуктивный эффект затухает Алёхина Е. А.

Знак эффекта определяется зарядом, приобретаемым заместителем после смещения электронной плотности или Если смещение электронной Знак эффекта определяется зарядом, приобретаемым заместителем после смещения электронной плотности или Если смещение электронной плотности от углеродной основы, то «–» , а если не углеродную основу, то «+» ). Алёхина Е. А.

• Дают те атомы и группы атомов, которые обладают большей электроотрицательностью, чем углерод. • Дают те атомы и группы атомов, которые обладают большей электроотрицательностью, чем углерод. • Они оттягивают электронную плотность на себя. Х = Hal; СN; NO 2; OH; CHO; COOH; COOR и т. д. Алёхина Е. А.

Дают атомы и группы атомы, которые имеют элетроотрицательность меньшую по сравнению с углеродом. • Дают атомы и группы атомы, которые имеют элетроотрицательность меньшую по сравнению с углеродом. • Отдают свою электронную плотность. • где Х= СН 3; CH 2–CH 3 и т. д. Алёхина Е. А.

Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 1. Величина индуктивного эффекта растет с увеличением Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 1. Величина индуктивного эффекта растет с увеличением заряда заместителя NR 2< NO 2< NR 3<=NR 2 Индуктивный эффект Алёхина Е. А.

Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 2. Чем больше электроотрицательность, тем сильнее отрицательный Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 2. Чем больше электроотрицательность, тем сильнее отрицательный индуктивный эффект. В изоэлектронном ряду он растет слева направо, в группах снизу вверх. =CR 3< NR 2

Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 3. У заместителей с кратными связями чем Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 3. У заместителей с кратными связями чем больше кратность, тем сильнее отрицательный индуктивный эффект NR 2 < =NR < I растет Алёхина Е. А. N

Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 4. Алкильные группы проявляют положительный индуктивный эффект Закономерности изменения величины и знака индуктивного эффекта 4. Алкильные группы проявляют положительный индуктивный эффект тем сильнее, чем выше разветвленность CH 3< CH 2 CH 3< CH(CH 3)2< C(CH 3)3 + I растет Алёхина Е. А.

– эффект смещения р и электронной плоскости в сопряженных системах Алёхина Е. А. – эффект смещения р и электронной плоскости в сопряженных системах Алёхина Е. А.

+М -М обладают электродонорные группы обладают электроакцепторные группы (содержат неподеленные электронные пары) (содержат кратные +М -М обладают электродонорные группы обладают электроакцепторные группы (содержат неподеленные электронные пары) (содержат кратные связи) СN; NO 2; CHO; COOH; COOR; SO 3 H и т. д. R; Hal; OH; NH 2 и т. д. Алёхина Е. А.

Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 1. Величина мезомерного эффекта растет с увеличением Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 1. Величина мезомерного эффекта растет с увеличением заряда заместителя - М растет - М убывает Алёхина Е. А.

Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 2. Отрицательный мезомерный эффект тем сильнее, чем Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 2. Отрицательный мезомерный эффект тем сильнее, чем больше электроотрицательность находящихся в заместителе атомов. - М растет Алёхина Е. А.

Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 3. Отрицательный мезомерный эффект заместителей тем сильнее, Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 3. Отрицательный мезомерный эффект заместителей тем сильнее, чем меньше их внутренняя мезомерия М растет Алёхина Е. А.

Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 4. Эффект сопряжения наибольший, если на концах Закономерности изменения величины и знака мезомерного эффекта 4. Эффект сопряжения наибольший, если на концах цепи сопряжения имеются заместители с –М, +М эффектами Алёхина Е. А.

• • • Электронная структура атома углерода Валентные состояния и типы гибридизации атома • • • Электронная структура атома углерода Валентные состояния и типы гибридизации атома углерода в органических соединениях Различные виды перекрывания атомных орбиталей Типы химических связей Характеристики химических связей Алёхина Е. А.

3 2 p 2 1 2 s 2 1 3 1 s 2 2 3 2 p 2 1 2 s 2 1 3 1 s 2 2 p 2 возбужденное состояние основное состояние Алёхина Е. А.

это часть пространства, в которой вероятность нахождения электрона максимальна. Алёхина Е. А. это часть пространства, в которой вероятность нахождения электрона максимальна. Алёхина Е. А.

Гибридизация в биологии Гибридизация в химии – это выравнивание электронных облаков по форме и Гибридизация в биологии Гибридизация в химии – это выравнивание электронных облаков по форме и энергии Алёхина Е. А.

Валентные состояния углерода Типы связи у атома углерода Типы гибридизации атома углерода Первое 4 Валентные состояния углерода Типы связи у атома углерода Типы гибридизации атома углерода Первое 4 σ связи sp 3 Второе 3σ и 1π связь sp 2 Третье 2σ и 2π связи sp 1 s + 1 p 2 sp 1 s + 3 p 4 sp 3 1 s + 2 p 3 sp 2 Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Изображение электронных облаков

σ связь Область максимального перекрывания электронной плотности или перекрывания электронных орбиталей лежит на линии σ связь Область максимального перекрывания электронной плотности или перекрывания электронных орбиталей лежит на линии соединяющей центры атомов. Алёхина Е. А.

σ связь Алёхина Е. А. σ связь Алёхина Е. А.

-связь Связь образованная при перекрывании р- орбиталей соседних атомов Алёхина Е. А. -связь Связь образованная при перекрывании р- орбиталей соседних атомов Алёхина Е. А.

π-связь Алёхина Е. А. π-связь Алёхина Е. А.

-связь Алёхина Е. А. -связь Алёхина Е. А.

Алёхина Е. А. Алёхина Е. А.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Ионная (гетерополярная) связь СН 3 СООNa Ковалентная (гомеополярная) связь СН 3, Cl Cl Донорноакцепторная Ионная (гетерополярная) связь СН 3 СООNa Ковалентная (гомеополярная) связь СН 3, Cl Cl Донорноакцепторная (координационная) связь : NH 3 + Н+ 3 HN: +Н [NH 4]+ CH 3 NH 2 + Н+ CH 3 NH 3+ Семи(полу)полярная связь А: + В А+: В– (или А В) Водородная связь Внутримолекулярная (ДНК и РНК) Межмолекулярная (вода, спирты, карб. кислоты) Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

донор акцептор Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. донор акцептор Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

оксид триметиламина триметиламин семиполярная ковалентная связь Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 оксид триметиламина триметиламин семиполярная ковалентная связь Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Водородная связь осуществляется при участии электроно дефицитного атома водорода, ковалентно связанного с электро отрицательным Водородная связь осуществляется при участии электроно дефицитного атома водорода, ковалентно связанного с электро отрицательным атомом (фтор, кислород, азот). Он способен к дополнительному электростатическому взаимодействию с другим атомом, имеющим неподеленную пару электронов. Энергия водородных связей значительно меньше, чем ковалентных, т. е. они менее прочные. Существуют меж и внутримолекулярные водородные связи, т. е. возникающие между атомами разных или одной и той же молекулы. 12, 5— 20 к. Дж/моль Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Внутримолекулярные водородные связи характерны для молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и позволяют существовать Внутримолекулярные водородные связи характерны для молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и позволяют существовать вторичной и третичной структуре белка. Межмолекулярные водородные связи существуют в молекулах воды, спирта, карбоновых кислот, что отражается на их физических свойствах (высокие t кипения). Водородные связи в кислотах Водородные связи в воде Водородные связи в спиртах Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Прочность связи Энергия связи – энергия, затрачиваемая на разрыв этой связи или выделяющаяся при Прочность связи Энергия связи – энергия, затрачиваемая на разрыв этой связи или выделяющаяся при ее образовании в расчете на 1 моль частиц. Длина – равновесное расстояние между центрами ядер. Значения длины С С связи колеблются от 1, 204 до 1, 543 А, в зависимости от типа гибридизации. Валентный угол для sp 3 гибридных он равен 109, 5 , для sp 2 гибридных – 120 , для sp гибридных – 180. Полярность (поляризуемость) Дипольный момент для ковалентных связей от 0 до 3, для координационных 2 7, для ионных выше 7. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

F > O > Сl > N > Вг > С > Н Алёхина F > O > Сl > N > Вг > С > Н Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

способность изменять свою полярность, например, под влиянием внешнего воздействия. -связи поляризуются гораздо легче, чем способность изменять свою полярность, например, под влиянием внешнего воздействия. -связи поляризуются гораздо легче, чем -связи Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Некоторые параметры ковалентных углерод-углеродных связе Ковалентная связь Угол между гибридными Энергия орбиталями связи, (межвалент- Некоторые параметры ковалентных углерод-углеродных связе Ковалентная связь Угол между гибридными Энергия орбиталями связи, (межвалент- к. Дж/моль ные углы) Тип гибридизации атома углерода Длина связи, нм sp 3 0, 154 109° 28' 350 Тетраэдрическая sp 2 0, 134 120° 610 Плоскостная sp 0, 120 180° 830 Линейная Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Форма молекулы

Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г. Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

I. По направлению (результату) реакции II. По типу разрыва связи III. По характеру реагирующих I. По направлению (результату) реакции II. По типу разрыва связи III. По характеру реагирующих частиц IV. По молекулярности реакции Алёхина Е. А.

• Замещение (substitution – S); • Присоединение (addition – A); Элиминирование (elimination – • Замещение (substitution – S); • Присоединение (addition – A); Элиминирование (elimination – E) или отщепление • Алёхина Е. А.

Замещение (substitution – S) Общий вид: Примеры: А + В–С А–В + С или Замещение (substitution – S) Общий вид: Примеры: А + В–С А–В + С или А В + С D A D + С В RH +Cl 2 RCl + HCl CH 3–CH 2–OH + HCl (водн. р р) CH 3–CH 2–Cl + H 2 O Алёхина Е. А.

Присоединение (addition – A) Общий вид: А–В + С=С АС–СВ Примеры: R–СH=CH 2 +HBr Присоединение (addition – A) Общий вид: А–В + С=С АС–СВ Примеры: R–СH=CH 2 +HBr R–CHBr–CH 3 (по пр лу Марковникова) Алёхина Е. А.

Полимеризация Соединения исходных веществ (мономеров) без выделения побочных продуктов, что приводит к образованию веществ Полимеризация Соединения исходных веществ (мономеров) без выделения побочных продуктов, что приводит к образованию веществ , имеющих состав, тождественный составу мономеров. Алёхина Е. А.

Отщепление или элиминирование (elimination – E) Общий вид: АС–СВ А–В + С=С Примеры: СН Отщепление или элиминирование (elimination – E) Общий вид: АС–СВ А–В + С=С Примеры: СН 3–СH 2–ОН Na. OH (спирт. р р) CH 2 =CH 2 + Н 2 О Алёхина Е. А. Алехина Е. А. , 2007 г.

Разложение СН 3–СН 2–СН 3 + СН 2=СН 2 Декарбоксилирование CООH–CООH (t C) HCOOH Разложение СН 3–СН 2–СН 3 + СН 2=СН 2 Декарбоксилирование CООH–CООH (t C) HCOOH + СO 2 Алёхина Е. А.

Перегруппировка (изомеризация) Общий вид: А–В–С А–С–В Примеры: CH 3–CH 2–C CH НC CH + Перегруппировка (изомеризация) Общий вид: А–В–С А–С–В Примеры: CH 3–CH 2–C CH НC CH + Н 2 О (Hg 2+) (изомеризация) CH 3–C С–СH 3 [CH 2=CH–OH] Алёхина Е. А. СH 3–CH=O

Окислительно-восстановительные реакции Окисление 3 СН 3–СH 2–ОН + K 2 Cr 2 O 7 Окислительно-восстановительные реакции Окисление 3 СН 3–СH 2–ОН + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 3 CH 3–CH=O + Cr 2(SO 4)3 + К 2 SO 4 + 7 H 2 O Восстановление СH 2=CH 2 +H 2 CH 3–CH 3 Алёхина Е. А.

Полное окисление СН 4 + 2 О 2 СО 2 + 2 Н 2 Полное окисление СН 4 + 2 О 2 СО 2 + 2 Н 2 О Неполное окисление СН 4 + О 2 Н-СН=О + Н 2 О Алёхина Е. А.

гомолитический (равнополовинный) R R R– –R гетеролитический (неравнополовинный) → R + R или → гомолитический (равнополовинный) R R R– –R гетеролитический (неравнополовинный) → R + R или → R + R E Nu → Е + Nu или E –Nu → Е+ + Nu– Радикал (R ) – частица с неспаренным электроном Катион (электрофил) Е+ Алёхина Е. А. Анион (нуклеофил) Nu–

а) гомолитический (равнополовинный) разрыв связи Cl 2 3 НС (h ) : СH 3 а) гомолитический (равнополовинный) разрыв связи Cl 2 3 НС (h ) : СH 3 Cl : Cl (t C, p, kat) 2 Cl 2 СН 3 б) гетеролитический (неравнополовинный) разрыв связи карбкатион H [: Cl (t C) Алёхина Е. А. карбанион H+ + Cl–

ионные (полярные) реакции радикальные реакции Cl: Cl 2 Cl СH 4 + Cl CH ионные (полярные) реакции радикальные реакции Cl: Cl 2 Cl СH 4 + Cl CH 3 + HCl СH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl СH 3 + Cl CH 3 Cl H [: Cl (t C) H+ + Cl– СН 2=СН 2 + H+Br– CH 3 CH 2 Br Алёхина Е. А.

Ионные (полярные) реакции S + Субстрат (атакуемая частица) R Реагент (атакующая частица) N (нуклеофил) Ионные (полярные) реакции S + Субстрат (атакуемая частица) R Реагент (атакующая частица) N (нуклеофил) Алёхина Е. А. E (электрофил)

Нуклеофильные реагенты (N) НУКЛЕОФИЛЬН ЫЕ сила ОН– ОR– SR– RCОO– Hal– CN– слабость Алёхина Нуклеофильные реагенты (N) НУКЛЕОФИЛЬН ЫЕ сила ОН– ОR– SR– RCОO– Hal– CN– слабость Алёхина Е. А. ЧАСТИ ЦЫ: NH 2– : NH 3 RŐH

Электрофильные реагенты (Е) ЭЛЕКТРОФИЛЬН ЫЕ H+ H 3 О+ ЧАСТИ ЦЫ: сила C 6 Электрофильные реагенты (Е) ЭЛЕКТРОФИЛЬН ЫЕ H+ H 3 О+ ЧАСТИ ЦЫ: сила C 6 H 5 N 2+ HNO 2 (OH–NO+) cлабость Различают реакции SN, SE, SR, AN, AE, AR Алёхина Е. А.

Реакции характерные для алканов | | | -С–С–С–С| Н | Н | Н SR Реакции характерные для алканов | | | -С–С–С–С| Н | Н | Н SR Галогенирование (радикальное замещение)Сульфирование Нитрование Алёхина Е. А.

Реакции характерные для алкенов AE (электрофильное присоединение, полимеризация) R – C = CH 2 Реакции характерные для алкенов AE (электрофильное присоединение, полимеризация) R – C = CH 2 SR Н (радикальное замещение) Алёхина Е. А.

Реакции характерные для алкинов SR (радикальное замещение) R-CΞC-H A E, A N (электрофильное и Реакции характерные для алкинов SR (радикальное замещение) R-CΞC-H A E, A N (электрофильное и нуклеофильное присоединение) Различают реакции SN, SE, SR, AN, AE, AR Алёхина Е. А.

Мономолекулярные реакции Например, SN 1; Е 1 Бимолекулярные реакции Например, SN 2; Е 2 Мономолекулярные реакции Например, SN 1; Е 1 Бимолекулярные реакции Например, SN 2; Е 2 Полимолекулярные реакции Алёхина Е. А.

1. 2. 3. 4. 5. Ким А. М. Органическая химия. – Новосибирск: Сиб. унив. 1. 2. 3. 4. 5. Ким А. М. Органическая химия. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. – 842 с. Перекалин В. В. и др. Органическая химия. – М. : Просвещение, – М. , 1982. – 560 с. Степаненко Б. Н. Курс органической химии. В 2 -х т. – М. : Высшая школа, 1981. Травень В. Ф. Органическая химия. В 2 -х т. – М. : ИКЦ «Академкнига» , 2005. Шабаров Ю. С. Органическая химия. В 2 -х т. – М. : Химия, 1996. Алёхина Е. А.