1.Типы химических связей в органических соединениях. Характеристика соединений с поляризованной связью.

Ковалентная связь-образована общей для двух атомом парой электронов.Делится на неполяную –образована атома ми с одинако вой электроотрицаемостью Полярную образована атомами с различной электроотрицаемостью

Донорно-акцепторная связь возн икае в случае когда пара электро нов принадлежит только одному атому Такой атом наз-ся донором.Другой акцептором.

Ионная связь : прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью (>1,7 по шкале Полинга) электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью. Наиболее ярко выражена в галогенидах щелочных металлов, напр., в NaCl, KF. :

Водородная форма объединения между электроотриц ательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F, реже Cl,Br,S. Водородные связи могут быть межмолекулярными или внутримолекулярными. Поляризованная связь Это молекулы включающие ковалентные полярные связи .Хар-ся наличием полюсов (наз-ся ди полями. Чем выше разность электроотрицательных атомов тем более рекационно способна молекула.

2. Виды изомерии в органических соединениях.

Изомерия-явление сущ-ия Изомеров. Изомерия вещ-ва имеющие одинаковый состав атомов, но различное в строение.

А)Структурная изомерия 1)Изомерия углеродного скелета.

Различая во взаимном расположении атомов С.

2)Изомерия по положению кратной связи

(двойной).

3)Из положения функциональной группы. Различия положения функциональной группы относительно углеродного скелета.

В)Пространственная изомерия

Связана с различным положе нием атомов или групп атомов относительно двойной связи.

3. Предельные углеводороды, их химические свойства.

Алканы (парафины) - это насыщенные (предельные) углеводороды с открытой цепью. Они имеют общую формулу СnН2n+2, В алканах атомы углерода связаны между собой только простыми (одинарными) связями, а остальные валентности углеродонасыщены атомами водорода. Характерный суффикс для насыщенных углеводородов-ан.,

СН₄ - метан; С₂Н₆ - этан; С₃Н₈ - пропан

С₄Н₁₀ - бутан (2 изомера)

СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ - н-бутан изобутан (2-метилпропан)

С₅Н₁₂ - пентан (3 изомера)

С₆Н₁₄ - гексан , С₇Н₁₆ - гептан

С₈Н₁₈ – октан, С₉Н₂₀ - нонан С₁₀Н₂₂ – декан

Алканы – инертные в-ва для осущ. хим. реакций требуется нагревание, присутствие катализаторов.

А. Замещение:

1) Галогинирование:

реакции замеще ния хар-ны на свету: фтор, хлор,бром,йод.-усиление реакционной способности.

СН₄ + Br₂→ ͢͢͢CH₃Br + HBr;

CH₃Br + Br₂→ CH₂ Br₂ + HBr;

хлорметан дихлорметан

CH₂ Br₂ + Br₂→ CHBr₃+ HBr;

CHBr₃ + Br₂→ CBr₄ + HBr

rхлороформ тетрахлорметан

2) Нитрование: характерно для имеющим вторичный или третичный атом углерода.

Реакция Коновалова 2-нитро2-метилпропан В. Расщепление:

1) Термическое разложение. Крекинг.

При температуре 100-500ºС и доступе кислорода образуются жирные кислоты, а при температуре 500-600ºС наблюдается крекинговый процесс

CH₃-CH₂-CH₃→CH₄+CH₂=CH₂

2) Дегидрирование:

CH₃-CH₃→(t, Cr₂O₃) CH₂=CH₂+H₂

3) Изомеризация:

CH₃-CH₂- CH₂-CH₃→(t, AlCl₃)

C. Окисление:

В обычных условиях и обычными окислителями алканы не окисляются. Возможно окисление высших алканов с использованием сильных окислителей, с содержанием разных О₂-содерж. продуктов.

Алканы хорошо горят.

СH₄+2O₂→ ͢͢͢CO₂+2H₂O

В условиях недостатка O₂ происходит неполное сгорание.

2СH₄+O₂→ ͢͢͢2CO+4H₂

4. Получение алканов.

Получение метана:

в промышленности:

1. Фракционированием природного газа и перегонкой нефти.

2. Синтез из элементов при высокой температуре (вольтова дуга, t=500),

C + 2H₂ →CH₄

Химические способы получения:

1)Из солей карбоновых кислот. Cплавление ацетата натрия со щелочью:

СН₃- СН₂-СOONa + NaOH → СН₃- СН₃ + Na₂CO₃

2)Синтез Вюрца:

Cl-СН₂-CH₃+2Na+CH₃Cl→2NaCl+CH₃-CH₂-CH₃

3)Из магний органических соединений: CH₃Br+Mg→CH₃MgBr CH₃MgBr+H2O→CH₄+Mg(OH)Br

4)Синтез Бертло:

C₂H₅I+HI→C₂H₆+I₂ 5) Гидрирование алкенов:

CH₂=CH₂ + H₂→(t=200) СН₃- СН₃

6) Крекинг:

CH₃-CH₂-CH₃→CH₄+CH₂=CH₂

7) Гидрирование галоген-алканов:

CH₃Cl + H₂→(t, Pt) CH₄+HCl

5. Галогенопроизводные углеводородов.

Это производные предельных и непредельных ароматических углеводородов, у которых 1 или несколько атомов Н замещены на галогены. Галогенопроизводные углеводородов получают непосредственным взаимодействием углеводородов (как предельных, так и непредельных) с галогенами. Галогенопроизводные углеводородов используются для синтеза многих органических веществ (спиртов, аминов и др.).Получение:

1)Галогенирование:

СН₄ + Cl₂ →CHCl₃ + HCl; CH₃Cl + Cl₂ →CH₂Cl₂ + HCl;

хлорметан дихлорметан

CH₂Cl₂ + Cl₂ →CHCl₃ + HCl; CHCl₃ + Cl₂ →CCl₄ + HCl

хлороформтетрахлорметан

2) из непредельных углеводородов: (легче всего присоединяется Cl₂, труднее всего I₂)

CH₂=CH₂ + Вr₂ →СH₂Br-CH₂Br (1,2-дибромэтан)

3)из спиртов:

СH₃OH + Вr₂→ CH₂BrOH + HBr;

3СH₃-OH + PCl₃→ СH₃Cl + H₃PO₃

Химическиие св-ва:

1)Реакция Вюрца:

Cl-СН₂-CH₃+2Na+CH₃Cl→2NaCl+CH₃-CH₂-CH₃

2)Реакция Гофмана:

6. Алкены и их химические свойства.

Ненасыщенные углеводороды с открытой цепью. Они имеют общую формулу СnН2n,где n -число атомов углерода, что совпадает с общей формулой циклоалканов. Поэтому алкены и циклоалканы являются межклассовыми изомерами. В алкенах имеется одна двойная связь. SP²- гибридизация( S+P+P+P→SP²+ SP²+ SP²+π) 1π-связь(64 к/кал) и 1 σ-связь.(82 к/кал).

Окончание -ен является характерным для названий алкенов.

С₂Н₄ или СН₂=СН₂ - этен (этилен, винил);С₃Н₆ или

СН₃-СН=СН₂ – пропен-1 (пропилен)

С₄Н₈ - бутен (бутилен).

Химические св-ва:

А. Присоединение идут за счет разрыва π -связей

1) Реакция гидрирования ,.

CH₂=CH₂-CH₃ + H₂ →СH₃-CH₂-CH₃

2) Обесцвечивание бромной воды

CH₂=CH₂ + Вr₂ →СH₂Br-CH₂Br (1,2-дибромэтан)

3) Гидрогалогенирование

CH₃-CH⁺=CH^- ₂ + Н⁺Cl^- →СH₃-CHCl-CH₃ (2-хлорпропан ). Атом водорода присоединяется к наиболее Гидрогенизированно атому C (к наиболее богатому водородом), а галоген к менее (правилоМарковникова)

4) СH₂=CH₂ + H₂O →CH₃-CH₂-OH;

Б.Окисление:

1)горение C₂H₄ + O₂→CO₂+H₂+Q

2)окисление

(Этандиол,этиленгликоль)

В. Полимеризация(соединение одинаковых молекул). CH₂=CH₂ + CH₂=CH₂→CH₃-CH₂-CH₂=CH₃бутен-1 (CH₂=CH₂)n→(-CH₂-CH₂-)n (полиэтилен)

7. Диеновые углеводороды. Особенности реакции присоединения в зависимости от положения двойных связей.

Это непредельные углеводороды, в молекулах которых присутствуют две двойные связи. Общая формула алкадиенов СnH2n-2.

a) кумулированные – обе двойные связи принадлежат одному атому С:

СH₂=C=CH₂ – пропадиен (аллен)

CH₂=C=CH-CH₃ - бутадиен-1,3.

б) сопряженные (конъюгированные) - разделены одной простой связью:

СH₂=CH-CH=CH₂ - бутадиен-1,3

CH₃-CH=CH-CH=CH₂ - пентадиен-1,3

в) изолированные - разделены двумя и более простыми связями:

CH₂=CH-CH₂-CH=CH₂ - пентадиен-1,4

Реакции присоединения: (1 σ-связь укорачивается, а π-связь удлиняется)

1) CH₂=CH-CH=CH₂+ Br2 →СH₂Br-CH=CH-CH₂Br (1,4-дибромбутен-2)

CH₂=CH-CH=CH₂ + Br₂→СH₂Br-CHBr-CH=CH₂

1,2-дибромбутен-1

СH₂=CH-CH=CH₂+Br₂ (избыток) → СH₂Br-CHBr-CHBr-CH₂Br (тетрабромбутан)

Присоединение может протекать не только по месту одной или двух отдельных двойных связей (1,2-присоединение), но и к крайним углеродным атомам(1,4) когда вначале происходит разрыв двух двойных связей, а затем присоединение атомов реагента к крайним ненасыщенным углеродным атомам (C₁ и C₄). Между атомами С₂ и С₃ устанавливается двойная связь.

 

8. Алкины. Ацетилен и его химические свойства.

CnH2n-2 . Простейший алкин ацетилен, СН≡СН - ацетилен (этин ); CH≡С-СH₃ - метилацетилен (пропин)

CH₃-CH₂-С≡СН - бутин-1 (этилацетилен)

CH₃-С≡С-CH₃ -диметилацетилен(бутин-2)

CH₃-CH₂-СН₂-С≡СН,пентин-1

A. Присоединение(идет за счет разрыва π –связей)

1) Постепенное присоединение

СН≡СН + H₂ →СH₂=CH₂ + H₂→СH₃-CH₃

2) Галогенирование (обесцвечивание бромной воды).

СН≡СН + Br₂ →СHBr=CHBr(1,2-дибромэтен)

СHBr=CHBr + Br₂ →СHBr₂-CHBr₂(1,1,2,2-тетрабромэтан)

3) Присоединение воды(реакция Кучерова):

СН≡СН + HOH →СH₂=CH-OH( виниловый спирт) СH3-COH уксусный альдегид(ацетальдегид).

4) CH≡С-СH₃ + HCl→ СH₂=CCl-CH₃

B. Окисление

горение СН≡СН + О₂ →СО₂ + H₂O+Q;

C. каталитическое СН≡СН+H₂SO₄ НOOC-COOН (щавелевая к-та) →CO₂+H₂

D. Полимеризация. (димерилизация в-ва-это два одинаковых в-ва) СН≡СН + СН≡СН →СH2=CH-СС≡Н (СH₂=CH винил-радикал, С≡СН ацитилен) Тримеризация-присоединение трех одинаковых молекул 3СНСН→С6H6(бензол) замкнутая цепочка углеводо родов. Полимеризация - nСНСН →(СH=CH-)n полиацетелен - чередование двойной и одинарных связей.

Е. Замещение (качественная реакция на тройную связь)

1)р-ия серебряного зеркала (красно-коричневый осадок) СH≡СН + Ag2О →Ag-C≡С-Ag + H₂О(ацетилен серебра)

2)СH≡СН + 2CuCl + 2NH₃→Cu-C≡С-Cu + 2NH4Cl

9. Получение непредельных углеводородов.

Алкены

1) отнятие воды от спиртов:

CH₃-CH₂OH + H₂SO₄ CH₃-CH₂-O-SO₃H CH₂=CH₂ + H₂SO₄

2) из наногалогенопроизводных с р-ром щелочи:

CH₃-CH₂Br + KOH CH₂=CH₂+KBr+H2O

3) из дигалогенопрозводных с Me.

CH₂Br -CH₂Br + Zn→CH2=CH2 + ZnBr₂

4) СH≡СН СH₂=CH₂

Диены

1) гидратация спирта:

CH₂=CH-CH₂OH CH₂=C=CH₂

2) из винилацетилена:

CH2=CH-C≡CH СH₂=CH-CH=CH₂

Алкины

1) из дигалагенопроизводных:

CH₂Cl-CH₂Cl → (NaOH/t*)CH≡CH + 2НCl

2) из карбида кальция:

СаС₂ + Н₂О→ CH≡CH + Ca(OH)₂гашенная известь

10. Качественные реакции на двойную, тройную связь.

На двойную связь:

1)обесцвечивание бромной воды:

CH₂=CH₂ + Вr₂ →СH₂Br-CH₂Br (1,2-дибромэтан)

2) Обесцвечивание перманганата калия в водной и кислой среде при пропускании через неё алкена.(окисление алкенов):

CH₂=CH₂ CH₂OH-CH₂OH

На тройную связь:

1)р-ии с хлоридом меди:

2CuCl+HC ≡CH+2NH₃→Сu-C ≡C-Cu+2NH₄Cl (ацетилинит меди) коричневое окрашивание.

2) галогенирование (реакция обесцвечивание бромной воды).СН≡СН + Br₂→СHBr=CHBr(1,2-дибромэтен) + Br₂→СHBr2-CHBr2

1,1,2,2-тетрабромэтан

11. Ароматические соединения. Бензол и его химические свойства.

Арены - это циклические соединения, в молекулах которых содержатся одно или несколько ядер бензола. Эмпирическая формула бензола С₆Н₆, а его структурная

формула может быть изображена одним из способов:

SP²-гибридизация. У каждого атома С остается по 1 свободному электрону. = 1,4A. Все атомы С обладают равными свойствами, располагаются на одной расстоянии.

Хим. Св-ва.:

1) Реакции замещения.сущ-ют различные заместите ли(ориентанты)первого и второго порядка.

а) ориентанты первого порядка –радикалы, галогены, гедроксо- и аминогруппы(HCl –OH NH₂). Являются донорами электронов, вступая в реакцию реагент направляется в орто- или паро- положение.

(метилбензол, толуол)

(ортонитротолуол)

(ортонитрометилбензол)

б)Ориентанты второго порядка -NO₂(нитрогруппа) –COH (альдегидная гр.) –COOH (карбоксильная гр.) SO₃ (сульфогруппа).Вступая в реакцию направляются метаположение , акцепторы электронов.

(нитро бензол)

(метанитробензол)

в)Реакции замещения в боковой цепи: без катализа но при нагревании C₆H₆ + Br₂→ HBr + C₆H₅Br (бромбензол )

2) Реакции нитрования бензола, энергично протекает с большим выходом продуктов, если используется нитрующая смесь:азотная+серная кислота.

2Н₂SO₄+HNO₃=NO₂(+)+2H₂SO₄(-)+Н₃О(+) (гидроксоний) Стадии реакции1) +NO₂(+)= (пи-комплекс) 2)Кольцо разрушается NO2(+)вытягивает из 6-ти Р-электронов 2 для образования сигма-комплекса

3)протон водорода отрывается от сигма комплекса и идет на связь с амином серной кислоты, что приводит к образованию нитро бензола Н(+)+НSО4(-)=H2SO4+

2)Галоeнированиe бензол протекает лишь в присутствии катализаторов (FeCl₃, FeBr₃,

AlCl₃ ) C₆H₆ + Br₂→ HBr + C₆H₅Br бромбензол

Реакции присоединения.

1)Идут с трудом при определенных условиях. Галогенирование:

С₆H₆ + 3Сl₂ =(свет УФ) →C₆H₆Cl₆ гексахлорциклогексан (гексахлоран) – инсектицид

2)Присоединение Н₂(при определенных условиях) Гидрирование: C₆H₆ + 3H₂ (Ni(+))→С₆H₁₂ циклогексан

Реакции окисления. (легко гомологи бензола, трудно сам бензол) C₆H₅CH₃ + =(KMnO4) = C₆H₅COOH бензойная кислота (розовый цвет, при встряхивании обесцвечивается)Не зависимо от радикала все равно будет эта кислота.

12. Гомологи бензола. Получения и свойства.

Гомологический ряд бензола. При наличии двух

заместителей возможны три их различные положения относительно друг друга - 1,2-

положение (орто), 1,3-положение (мета) и 1,4-положение (пара).

1. Бензол - С₆Н₆. Радикал, образованный из молекулы бензола при удалении одного

атома водорода, называется фенил - С₆Н₅-

2. Толуол (метилбензол) - С₆Н₅-СН₃. Радикал образованный при удалении атома водорода из боковой метильной группы называется бензилом С₆Н₅-СН₂-.

3. Этилбензол - С₆Н₅-С₂Н₅.

4. Ксилол (диметилбензол) - С₆Н₄(СН₃)₂. ,

5. Стирол (винилбензол) - С₆Н₅-СН=СН₂

6. Изопропилбензол (кумол) - С₆Н₅-СН-(СН₃)₂ или

7. Дифенил.

Получение гомологов бензола.

1. Алкилирование бензола (реакция Фриделя-Крафтса)

C₆H₆ + C₂H₅Cl→ С₆H₅-C₂H₅ + HCl

2. Из галогенпроизводных по реакции Вюрца-Фиттига

C₆H₅-Br + Br-C₂H₅ + 2Na→C₆H₅-C₂H₅ + 2NaBr

3. Толуол получают дегидрированием метилциклогексана или дегидрированием содновременной циклизацией n-гептана