2.Классификация органических ввОрг.соед. делят на 3 группы:1.Орг. соед. с откр.цепью (ациклические) атомов С (алиф.или жирный ряд). К этой группе орг. соед. относят УВ и их произв., не содерж. в мол. колец, или циклов. Их подразд. на насыщ. (или предельные), сод. в молекулах ординарные С-С связи, и ненасыщ. (или непредельные - олефины), содерж. в молекулах 2ые и 3ые С - С связи. 2.Карбоциклические (алициклические) соед. – орг. соед., содерж. замкнутые в кольцо цепи атомов углерода: Алицикл. М. б. соед. – насыщ. (циклопропан, циклобутан, циклопентан и т.д.) и ненасыщ.; Аром. Соед., содерж. Бенз. кольцо. 3.Гетероциклические соед. – соед., в построении колец которых.Участвуют не только атомы С, но и атомы других хим. элементов.В зависим. от природы функц. групп орг.соед- делят на классы.Функц. группа –это атом или группа атомов, опр. принадлежность соед. к опр. классу и ответственные за его хим. Св-ва.Напр.:галогены-галогенопроиз-е, тиольная-тиолы, гидрокс.-спирты, амино-амины, нитро-нитросоедения, карбонил.-альдегиды, икетоны, карбокс.-кислоты, Алкоксикарбонильная-сложные эфиры.
3.Гомология. Основные типы изомерии орг.сое-йГомолог. ряд – это ряд орг.соед., в кот. каждый следущ. член ряда отл. на группу СН2. Сходные по хім. сввам соед, обр.гомолог. ряд, наз. гомологамі. Группа СН2 наз. гомологической разностью. Состав всех членов гомолог. ряда выражен общей форм.Члены гомолог. ряда хар-ся сходн., но не всегда один. Хим. сввами. Многие физ. вва в г.р. изм. Законом..Изомерия – это явл., при кот. вва имеют один. Кол-ный, кач-ный состав, молек. массу, но отл. Хим. строением или пространств. Расп. Ат. или групп ат. в молек.Изомеры – это в-ва имеющ.одну и ту же брутто-формулу(эмпирическую), но отл. строение и св-вами.Изомерия делится на 2 вида: структурную и пространственную.Структ. изомерия – соед. Кач-ного и кол-ного состава, отл. порядком связ. атомов, хим.строением. подразд.:1) изомерия С цепи-обусл. Разл. порядком связи ат.С.;2) изомерия положения кратных связей- хар-ся разл. положения один. функц.групп или кратн.св-й при одинаковом УВ-скелете.3) изомерия положения функц. групп.4) межклассовая изомерия. Это вид изомерии, при кот. одной и той же эмпирической формуле соотв. Предст. разных классов орг. соед. Пр.: эмпирической формуле С2H6O соответствуют CH3–CH2–OH - этанол и CH3–O–CH3 - диметиловый эфир;Пространственная изомерия– это вид изомерии, при кот. изомеры или стереоизомеры отл. друг от друга простран. расп. атомов или групп атомов в молек.е.делится на след. виды:1) конформационная;2) энантиомерия (оптическая изомерия);3) диастереомерия (геометрическая изомерия). Она, в свою очередь, подразделяется на:а) δ (сигма)-диастереомерию;б) π(пи)-диастереомерию.Оптическая изомеры-это простран. изомеры имеющ.один. колич. и кач. состав. Один. хим.строение, идентичны по все физ.и хим.свойствам, но отл. Способн. Вращ..поляриз.света, способн.обр. кристаллы, яв-ся зерка. Отображ. друг друга.Геом.изомерия(цис и транс). Хар-на для соед. с 2 связью, вокргу которого невозможно свободное вращение 2 связи. Изомеры у кот. заместители нах. по обе стороны от плоскости, транс изомеры, по одну- цис.Диастереомеры – изомеры, которые не явл. энантиомерами., отл. физ и хим.св-вами. Хиральность-способность соед.сущ. в виде пары несовм. между собой зерк. отображений.Конформация- геометр. форма, которую могут прим. молекулы при вращ. атомов или групп атомов вокруг связей, при сохр.хим.строения, длины связи и вал.углов. Виды конформации: заслоненная, заторможенная, скошенная.
4.Системы номенклатуры: тривиальная, рациональная, ИЮПАК.Тривиальная – истор слож-ся назв.,они не отображают строен.орг/соед. Они явл. случ-ми и отражают природный ист-к вва (молочная к-та, мочевина, кофеин), хар-е св-ва (глицерин, гремучая кислота), способ пол-я (пировиноградная кислота, серный эфир), имя первооткрыв. (кетон Михлера, УВР Чичибабина), область прим-я (аскорбиновая кислота).Рациональная – соед. Рассм. как замещ. теми или иными радикалами простейшее соед. данного ряда (хлорбензол, диметилацетилен). Систем-я номенк ИЮПАК – общеприн., в основе наз-я соед-я положена углер. цепь молекулы, кот.я содержит максим-е число фун-х групп. Правила.1 главной цепи : ее выбир-т исходя из критериев: макс. числа функц-х гр, кратных св, число боковых УВ гр, макс. протяженность 2-Опр-т степень насыщ. и отражают ее в суффиксе: “ан” – нет кратных связей, “ен” – 2-я связь, “ин” – 3-я связь.3-Уст-т ост. заместители и перечисл. их назв. в префиксе в алф. порядке.4-Уст-т умнож. префиксы – “ди”, “три”, “тетра”, указ. число один. Структ. Эл-тов 5-Пров. нумерацию родоначальной структуры так, чтобы старшая функц группа имела наим. Порядк. номер. Локанты (цифры) ставят перед наз-м родоначальной структуры, перед префиксами и перед суффиксами. *Радикало-функциональная используются те же приемы, что и в рациональной, но не содержит суффиксов, роль их играет назв. класса соед.
5.Типы гибридизации атома углерода: sp-, sp2-, sp3-гибридизация.Гибридизация – это смещ. Вал-ных орбит. и выравн. их по форме и энергии. sp-гибридизация1)Sp1-гибрид.. Под углом 180.Происходит при смешивании одной s- и одной p-орбиталей. Образуется две равноценные sp-атомные орбитали, расположенные линейно под углом 180 градусов и направленные в разные стороны от ядра атома углерода. Две оставшиеся негибридные p-орбитали располагаются во вза имно перпендикулярных плоскостях и участвуют в образовании π-связей, либо занимаются неподелёнными парами электронов.2)Sp2-гибридиз. Участв. 1s и 2p орбитали. Число связей и неподел.эл.пар три. И поэтому атом стремится к тригональной ориентации. В результате образуются 3 гибридные sp2-орбитали расположенные в плоскости под углом 120 градусов3) Sp3-гибридиз. В котор.участв.атомн.орбитали 1s и 3p электронов, при этом число связей и неподел.электронных пар у атома в молекуле равно 4 и атом стремится к их тетраэдр.форме. В рез-те обр-ся 4 гибридные сп2 орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 109,28 градусов друг к другу.
6. Классификация органических реакций1)По конечному результ.1.Р-я присоед. - хар-ны для непред. соед-й содерж. кратные связи,относят ре-и полимеризации: СН2 = СН2 + НBr -- CН3СН2Br2.Ре-я замещ. – происх.обмен атомов или атомных групп, вход. в состав орг.в-ва, на атомы или атомные группы молекул реагента: СН4 + CI2 -- СН3CI + НCI3.Ре-я отщепления(эллиминирования) – в рез-те отщепл. атомов и атомных групп от молекул орг.ве-в обр-ся непред. орг.соед-я: СН3СН2Br -- СН2 = СН2 + НBr4.Ре-и разложения- в ходе ре-й разложения из одного орг.ве-ва обр-ся 2 новых орг ве-ва:СН3-СН2-СН2-СН3 – СН3-СН3+СН2=СН25.Ре-и изомеризации – это ре-и превращ. данного орг.ве-ва в его изомер: СН3-СН2-СН2-СН2-СН3(пентан)—2-метилбутан6.Ре-и окисл.- это ре-и в ходе кот. степень окисл. С, вход-го в со-в орг. Ве-ва увел-ся:А)полное окисл.: СН4+2О2 – СО2+2Н2О Б)неполн.окисление СН4+О2 – метаналь + Н2ООрг.ре-и можно класиф. и по способу разрыва ков.связей в мол. орг.ве-в:2)По мех.протекания1.Свободнорадикальный (гомолитический) разрыв. Такому разрыву подв-ся малополярные ковалсвязи под действ. света или высокой темп. Обр.частицытсодерж.неспаренные электроны и наз-ся свободн.радикалами.2.Ионный (гетеролитический разрыв) Подв.полярные ков. связи. Обр-ся орг.ионные частицы отл-ся от неорг тем, что они возник. только в момент ре-и.3) По кол-ву молекул, участв. в элементарной стадии, протек. с наим.скоростью: Мономолеклярные, Бимолекулярные и т.д.
7.Теория строения органических соединений. Основные положения теории А.М. Бутлерова1861 г. А.М. Бутлеровым- теория хим. строения орг. соед.Теория хим. строения объясн. многообразие орг. соед.Оно обусловлено способн. 4валентного углерода обр. углеродные цепи и кольца, соед. с атомами других эл-тов и налич. изомерии хим. строения орг.соед. Теория стр-я орг. соед-й:1)Теория типов (в 40-50х 19в.Француз Жерар)согласно данной теории орг.сое-я рассм., как произв. неорг.в-в, принятых за типы.2)Теория валентности(1857 Кекуле) позволила установить 4х валентн. Ат. С и спос-ть обр-ть цепи 3)Теория хим.стр-я орг.соед-й яв-ся логич.завершенной(1858-1861 Бутлеров):Бутлерова:1 Атомы расположены в молекулах не хаотично, а соед. друг с другом в опр. последовательности, в соответствии с их валентностью.2. Хим. свва вв зависят не только от кач. или колич. состава, но и от хим.строения молекул. 3. Атомы или группы атомов в молекулах взаимно влияют друг на друга, непосредственно или посредством других атомов.4.Соед., у которых один и тот же состав, но разл. порядок связи атомов в молекуле, н. изомерами. Явл. изомерии - также одна из причин многообразия орг. соед.
8.Ковалентная связь и способы ее образования.Атом С имеет 4 валентных электрона. С прочно удерж. электроны в своем вн. слое и в то же время не склонен отним. электроны у др. атомов. Поэтому связь ат. С с ат. разл. эл. Др/др осущ. путем обр. обобщенных пар, т.е. при помощи ков. связей.Ков. связь в орг. сое-х возн. в рез-те обобщ. электронов с обра. общих электр. пар между 2мя атомами. Обр. простых связей:Прост. Ков. связь между ат.обр-ся парой обобщ. электронов. Обр.этой пары закл. во взаим. Перекр.облаков электр., осущ. связь; перекрыв. Происх. при сближ. Ат.на опр. Расст. Между этими ат. на прямой, соед. их центры, возник. Наиб. электронная плотность. К этой области повыш. плотности отриц. заряда притяг. + заряженные ядра атомов, следст. чего и явл. возник. Хим. cвязи. Длина простой связи C—C составляет 1,54 А (0,154 нм). Обр. 2х связей:2ая связь, напр связь C=C, обр. 2мя обобщ. Электр. парами C::C. Но сост. каждой из них не одинаково. Напр., в молекуле этилена H2C=CH2 при обр. 2й связи в каждом из ат.С обр. лишь 3 гибридных сост. - в результате гибридизации s- состояния и двух p- состояний (sp2- гибридизация). В этом случае у каждого С атома одно из p- сост. не участвует гибридизации и остается неизменным. 3 гибридных облака каждого из С атомов этилена уч. в обр. 3х сигма-связей (второе валентное состояние углерода). В этилене всего пять сигма-связей (четыре C—H и одна С—С). Все они расположены в одной плоскости, каждая под углом 120о к соседней связи (рис. 5):Таким образом, одна из электронных пар 2й связи между атомами С осущ.т обычную сигма-связь, 2я электр. пара обр. электронами не уч. в гибрид. и сохр. p-состояние. Облака этих электронов, сохр. форму объемных восьмерок, напр. Перпенд. к плоскости, в которой расп. сигма-связи молекулы этилена и перекр. над и под этой плоскостью.Связь, осущ. такой парой электронов, называют пи-связью, а . ее электроны - пи- электронами. Пи-связь возн. в плоскости, перпенд.й плоскости расп.сигма-связей.2я связь, явл.сочетанием сигма- и пи-связей, по характеру сущ. Отлич. от простой связи. Центры С атомов в этилене нах. на расстоянии (0,134 нм), т.е. длина 2й связи несколько меньше, чем простой. Обр. 3х связей Тройная связь CC обр. 3мя парами обобщ. электронов C:::C. Сост. этих пар не одинаково, так же как в случае двойной связи. Одна из них предст. собой сигма-связь, две другие - пи-связи. Поясним это на примере ацетилена HCCH. При обр. 3й связи в каждом углеродном атоме гибрид.одно s- и одно p- сост. электронов (sp-гибридизация). У каждого С атома обр. 2 гибридных состояния, а два p- сост. не участвуют в гибрид. и сохр. свою конфигурацию.2 гибридных облака каждого атома С в ацетилене участвуют в обр. 2х сигма-связей (третье валентное состояние углерода). В ацетилене всего 3сигма-связи (одна C—C и две C—H), расп. на 1й прямой. В рез. же перекр. облаков электронов, сохр. p-состояние, возникают 2 пи-связи, обр. и 2х взаимно перпенд. плоскостей .3я связь в ацетилене имеет длину (0,120 нм), т.е. углеродные ат. Сближ. еще больше, чем в случае 2й связи.
9.Физические параметры связи: энергия, длина, пространственная ориентация, полярность и поляризуемость.Полярность связи обусл. Неравн. распр. электронной плотности вследст. различий в ЭО атомов. По этому признаку ков.е связи подразд. на неполярные и полярные .Поляризуемость связи выраж.в смещении электронов связи под влиян. внешнего электрического поля, в том числе и др. реаг. частицы. Поляризуемость опр.подвижностью электронов. Электроны тем подвижнее, чем дальше они находятся от ядер.Полярность и поляризуемость ков. связей опр. реакционную способн. молекул по отнош. к полярным реаг..Направленность связи обусл. Мол. строением вва и геом. формы их молекулы. Углы между 2мя связями наз. валентными.Насыщаемость — спос.атомов обр. огр. число ков. связей. Кол-во связей, обр. атомом, огран. числом его внешних ат.орбиталей.Колич. ха-киЭнергия связи - энергия, выдел. при ее обр., или необх. для разъед.2ух связанных атомов. Энергия связи характеризует ее прочность.• Длина связи – расст. между центрами связанных атомов. Чем меньше длина, тем прочнее хим. связь.• Дипольный момент связи (m) -векторная величина, характ. полярность связи.
10. Эл-ные сдвиги в мол. орг соед. Индуктивный и мезомерн. эффектыОдним из осн. полож. теории хим. ст-я орг. в-в явл. полож. о взаимн. влиянии ат. или групп в мол. орг. в-в. Это влиян.происх. на ур-не эл. взаимод. и привод. к тому или иному эл. эфф.Разл. 2 типа взаимн. влиян. ат. в мол. орг. в-в: индукт. эфф.(I) и мезом. эфф.(М).Индукт. эфф.–это перед. эл. влиян. по цепи р-связи. Извес., что св. между ат. с разл. эл-тью(ЭО) поляриз., смещ к более электроотриц. ат.. Это прив. к появл. на ат. эффектив. (реальн.) зарядов(d). Такое эл. смещ. наз. индукт. обозн. букв. «I» и стрелк. «→».δ + δ –СН3 – СН2 → X, Х = Hal-, НО-, HS-, NH2– и др.Индукт. эфф. может быть положит. или отриц.. Если замест. X притяг. эл.хим.св.сильнее, чем ат. Н, то он прояв. – I.I (H) = 0. В нашем прим. X проявляет – I.Если замест. X притяг. эл. св. слабее, чем ат. Н, то он прояв. +I. Все алкилы (R = СН3-, C2H5– и т. д.), Меп+ проявляют +I.Мезом. эфф. – смещ.эл. плотн. по цепи делокализованных (сопряженных) π-связей.Этот эфф. прояв. заместит., связ.е с sp2- или sp-гибридиз. ат.. Благод. подв. π-эл., М-эфф.перед. по цепи сопряж. без затух..+М-эфф. облад. замест., повыш.эл. плотн. в сопряж. с-ме. К ним относ. группы, кот. сод.ат. с неподел. парой эл., спос. к пер. этой пары эл. в общ. с-му сопряжения. +М-эфф. хар-ен для групп -OH и -NH2. –М-эфф. прояв. замест. с электроотриц. ат. и смещающ.эл. плотн. на себя. –М-эфф. хар-н для групп -CH=O, -COOH, -NO2. Хотя эти группы им. непод. эл. пары, пр-нное располож.орбит. с этими эл-нами не позв. им вступ. в с-му сопряжения. . Направл. смещ. эл. плотн. под влиян. М-эфф. обозн. изогнутыми стрелками.
11. Классификация орг. Р-ций
1.Реакция присоеденения - хар-ны для непредельных соед-й содержащих кратные связи,относят ре-и полимеризации: СН2 = СН2 + НBr -- CН3СН2Br
2.Ре-я замещения – происх.обмен атомов или атомных групп, входящих в состав орг.ве-ва, на атомы или атомные группы молекул реагента: СН4 + CI2 -- СН3CI + НCI
3.Ре-я отщепления(эллиминирования) – в рез-те отщепления атомов и атомных групп от молекул орг.ве-в обр-ся непредельные орг.соед-я: СН3СН2Br -- СН2 = СН2 + НBr
4.Ре-и разложения- в ходе ре-й разложения из одного орг.ве-ва обр-ся 2 новых орг в-ва:
СН3-СН2-СН2-СН3 – СН3-СН3+СН2=СН2
5.Ре-и изомеризации – это ре-и превращения данного орг.ве-ва в его изомер:
СН3-СН2-СН2-СН2-СН3(пентан)—2-метилбутан
6.Ре-и окисления- это ре-и в ходе которых степень окисления С, вход-го в со-в орг. Ве-ва увел-ся:
А)полное окисление: СН4+2О2 – СО2+2Н2О Б)неполн.окисление СН4+О2 – метаналь + Н2О
Орг.ре-и можно класифицировать и по способу разрыва ков.связей в молекулах орг.ве-в:
1.Свободнорадикальный (гомолитический) разрыв. Такому разрыву подв-ся малополярные ковалсвязи под действием света или высокой темп. Образ-ся частицытсодерж.неспаренные электроны и наз-ся свободн.радикалами.
2.Ионный (гетеролитический разрыв) Подвергаются полярные ковалентные связи. Обр-ся орг.ионные частицы отл-ся от неорг тем, что они возникают только в момент ре-и.
12. Строение. Изомерия и номенклатура циклоаканов
Циклоалканы - это пред.. циклич. уг-ды. Простейш. пр-ли этого ряда: циклопропан, циклобутанОбщ. форм. гом-го ряда циклоалк. CnH2n. Точно такой же форм. опис. гом. ряд алкенов. Из чего сл-ет, что кажд. циклоалк. Изом. соотв. алкен. Это прим. так наз. "межкласс." изомерии .
Стр-е. Кажд. ат. С. в циклоалк. Нах. в сост. sp3-гибрид. и обр. 4 s-связи С-С и С-Н. Углы между связ. завис. от размера цикла. В простейш. циклах С3 и С4 углы между связ. С-С сильно отлич. от тетраэдрич. угла 109,5°, что созд. в мол. напряж. и обеспеч. их высок. реакц. спос. Своб. вращ. вокруг св. С-С, образ. цикл, невозм.
Изомер. и ном. 1) Для циклоалк. как и для всех классов орг. соед., хар-на изомер. углер. скел. (стр-ная изомер.). Стр-ная изомер. для циклоалк., во-перв., обусл. размером цикла. Так, сущ. 2 циклоал. ф-лы С4Н8: циклобутан и метилциклопропан. Во-втор, такая изомер. обусл. полож. замест. в цикле (напр, 1,1 и 1,2-диметилбутан).
2) Отсут. своб. вращ. вокруг св. С-С в цикле созд. предпос для сущ. пр-ных изомер. у нек. замещ. циклоалк. Напр., в мол. 1,2-диметилциклопропана 2 группы СН3 могут нах.по одну стор. от плоск. цикла (цис-изомер) или по разн. стор(транс-изомер):
По разм. цикла циклоалк. дел. на ряд групп, из кот. мы рассм. малые(С3, С4) и обыч.(С5-С7) циклы.
Назв. циклоалк. стр-ся путем доб. прист. цикло- к назв. алк. с соотв. числом ат. угл. Нумерацию в цикле произв. таким обр., чтобы заместители получили наим. номера.Стр-е ф-лы циклоалк. обычно запис. в сокращ. виде, использ. геометр. форму цикла и опуская симв. ат. углерода и водорода.
13. Хим. св-ва циклоалк.
Хим. св-ва циклопараф. завис.от числа ат. С, сост. цикл. Низш. циклоал.(циклопропан и циклобутан) ведут себя как ненасыщ. УВ, они спос. вступ. в р-ии присоед.. Циклоалк. с больш. кол-вом углерод. ат. в цикле ведут себя как алк., для них х-ны р-ции замещ.
Реакции горения:
CnH2n + 3n/2O2 - t → nCO2 + nH2O +Q
Реакции присоед. – сходство с алкенами.
1) Галогенирование:
C3H6 + Br2 → C3H6Br2
циклопропан 1,3-дибромпропан
2) Гидрирование:
C4H8 + H2 - t,Ni или Pt → C4H10
циклобутан бутан
3) Гидрогалогенирование (по правилу Марковникова):
C3H6 + HI → CH3-CH2-CH2I
Реакции замещения – сходство с алканами.
1) Галогенирование:
C6H12 + Br2 - t → C6H11Br + HBr
бромциклогексан
Реакции отщепл. – дегидрирования циклогексана (р. Зелинского-Казанского):
C6H12 - t=300˚С ,Pt,Pd→ C6H6 + 3H2
бензол