«Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений и способы его передачи».

Как уже отмечалось, связи в молекулах органических соединений осуществляются за счет  и  связей, которые равномерно распределены между связанными атомами только тогда, когда эти атомы одинаковы или близки по электроотрицательности. Такие связи называются неполярными.

Например:

С – С и С = С связи неполярны.

Чаще в органической химии имеим дело с полярными связями.

Если электронная плотность смешена в сторону более электроотрицательного атома, то такая связь называется – полярной. Основываясь на значения энергии связей, американский химик Л.Полинг предложил количественную характеристику электроотрицательности атомов (шкала Полинга)

Na Hi H S C J Br Cl N O F

0,9 1,0 2,1 2,5 2,5 2,5 2,8 3,0 3,0 3,5 4,0

Атомы углерода в разном состоянии гибридизации различаются по электроотрицательности. Поэтому  - связь между SP³ и SP² гибридизованными атомами - полярна



С _ С =

2,5 2.8

Электронные эффекты.

Индуктивный эффект-эффект передачи электронного влияния по сигма связи. Например:

Изолированная  - связь, а также единое  - электронное облако в открытой или замкнутой сопряженной системе способна легко поляризоваться под влиянием ЭА и ЭД заместителей. В этих случаях индуктивный эффект передается на  - связь, поэтому обозначает J.

Например: СН₃ проявляет +J, когда связана с SP² гибридизированным атомом углерода.

С Н₃ СН = СН₂ Поляризация  - связи

Пропен обозначается изогнутой стрелкой

В пропене СН3 выступает в роли ЭД – заместителя, но сама не участвует в сопряжении.

Мезомерный эффект (эффект сопряжения).

Перераспределение электронной плотности в сопряженной системе под влиянием заместителя, являющегося участником этой сопряженной системы, называется мезомерным эффектом (М-эффект).

Для того, чтобы заместитель сам входил в сопряженную систему, он должен иметь либо двойную связь (, -сопряжение), либо гетероатомом с наподеленной парой электронов (, - сопряжение). М – эффект передается по сопряженной системе без затухания.

Заместители понижающие электронную плотность в сопряженной системе проявляют М-эффект, а заместители, повышающие электронную плотность в сопряженной системе проявляют +М-эффект. Например:

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ

Реакциогнная способность органических веществ в значительной степени зависит от характера действия J и M эффектов. Знание теоретических возможностей действия электронных эффектов позволяет предсказать ход тех или иных химических процессов.

Классификация органических реакций. Реакции элетрофильного присоединения и замещения. Кислотно-основные свойства органических соединений

План лекции:

1. Понятие субстрата, нуклеофила, электрофила.

2. Классификация органических реакций.

А) обратимые и необратимые

Б) радикальные, электрофильные, нуклеофильные, синхронные.

В) моно- и бимолекулярные

Г) реакции замещения

Д) реакции присоединения

Е) реакции элиминирования

Ж) окисление и восстановление

З) кислотно-основные взаимодействия

Реакции региоселективные, хемоселективные, стереоселективные.

3. Реакции электрофильного присоединения. Правило Морковникова, антиморковниковское присоединение.

4. Реакции электрофильного замещения: орентанты 1-го и 2-го рода.

5. Кислотно-основные свойства органических соединений.

А) кислотность и основность по Бренстеду

Б) кислотность и основность по Льюису

6. Теория жестких и мягких кислит и оснований.

Классификация органических реакций.

Систематизация органических реакций позволяет свести многообразие этих реакций к сравнительно небольшому числу типов. Органические реакции можно классифицировать:

А) по направлению: обратимые и необратимые

Б) по характеру изменения связей в субстрате и реагенте.

Субстрат – молекула, которая поставляет атом углерода для образования новой связи

Реагент - действующее на субстрат вещество.

Реакции по характеру изменения связей в субстрате и реагенте можно разделить на:

А) радикальные R

Б) электрофильные Е

В) нуклеофильные N (Y)

Г) синхронные или согласованные

Е : Ч Е· + Ч· (радикальные) или

гомолитические (газовая фаза, высокая t, облучение)

Е : Ч = Е^{+ ( катион)} + :Ч¯ (анион)

Гетеролитические электрофил нуклеофил

Это могут быть ионы Н⁺ С⁺Н₃ ⁺NО₂ – нитрофил или молекулы SО₃

С^б+ Х

Нуклеофилы:

А) анионы Н¯, Br¯, ¯OH, [RO¯], HS¯(RS¯)

Б) нейтральные молекулы (основания)

Н₂Ö, R – ÖН, R – SН, NН₃, R – NН₃

В ) С = С

π – связь

С инхронные

3 СН = СН для них теряется понятие субстрат и реагент

По числу частиц, принимающих участие в элементарном акте (наиболее медленная стадия)

Мономолекулярная (диссоциативные)

Бимолекулярные (ассоциативные)

Например:

С Н₃ СН₃

С Н₃ С – Сl + Н₂О СН₃ С – ОН + НСl

СН₃ СН₃

V = R[(CH₃)₃ – C – Cl т-к скорость определяется мед. стадией

(

мед

CH₃)₃ – C+ + OH¯ (CH₃)₃ – C – OH

(

мед

CH3)₃ – C – Cl (CH₃)₃ – C+ + Cl¯

С Н₃ – СН₂ – Cl + ^-OH

C H₃ – CH₂ – Cl + OH¯ CH₃ – CH₂ – OH + Cl¯

V = K [¯OH] [CH₃ – CH₂Cl]

Соответствие с конечным результатом реакции бывают:

А) реакции замещения

S_R S_E S_N

Б) реакции присоединения

A_R A_E A_N

В) реакции элиминирования

E

Г ) перегруппировки AlCl₃ CH₃

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃ CH₃ – CH – CH₂ – CH₃

Пентан Изопентан

Д) окисление и восстановление

Е) кислотно-основные взаимодействия

Реакции также бывают:

Региоселективные – предпочтительно протекающие по одному из нескольких реакционных центров

Хемоселективные – предпочтительное протекание реакции по одной из родственных функциональных групп

Стереоселективные – предпочтительное образование реакции одного из нескольких стереоизомеров.