Орг_Хим_Все лекции_презы
.pdf
Способы образования карбкатионов
1. Прямая ионизация соединений в сильно полярных средах характерна для веществ, в которых атом углерода связан с заместителем сильно полярной ковалентной связью:
Ионизация активизируется в присутствии кислот Льюиса (AlCl3, FeBr3, ZnCl2 и др.) или протона:
2. Присоединение протона или другой электрофильной частицы к одному из атомов, связанных между собой кратной связью:
Устойчивость карбкатионов
Устойчивость карбкатионов определяется возможностью делокализации (рассредоточения) заряда в молекуле. Чем в большей степени положительный заряд распределен между другими атомами в молекуле, тем более устойчив катион.
За счет увеличения +I-эффекта и эффекта гиперконъюгации со стороны алкильных групп устойчивость алкильных карбкатионов возрастает при переходе от первичного к третичному:
Если положительно заряженный атом углерода связан с атомом углерода в sp2-гибридизации или гетероатомом, имеющим неподеленную пару электронов (O, N, S и др.), то устойчивость карбкатиона значительно повышается вследствие делокализации заряда в сопряженной системе:
Карбанионы
Карбанионами называют органические анионы, содержащие отрицательно заряженный атом углерода, т. е. трехвалентный атом углерода с неподеленной парой электронов.
Внасыщенных карбанионах отрицательно заряженный атом углерода находится в sp3-гибридизации
Вкарбанионах, в которых неподеленная пара электронов анионного центра находится в сопряжении с π-электронами кратной связи, отрицательно заряженный атом углерода находится в sp2-гибридизации
Названия карбанионов формируются добавлением к наименованию соответствующего радикала слова «анион»:
Устойчивость карбанионов
Устойчивость карбанионов определяется возможностью делокализации отрицательного заряда. Чем в большей степени заряд рассредоточен между другими атомами в молекуле, тем более устойчив карбанион.
При прочих равных условиях устойчивость карбанионов возрастает с увеличением s-характера гибридной орбитали, которую занимает неподеленная пара электронов анионного центра:
Электронодонорные заместители (+I-эффект) повышают электронную плотность в анионном центре и тем самым дестабилизируют карбанион.
Электроноакцепторные заместители (–I-эффект) оттягивают электронную плотность с анионного центра (делокализуют отрицательный заряд) и следовательно повышают устойчивость карбаниона. 2,2,2-трифторэтил-анион –СН2–СF3 более устойчив, чем этил-анион –СН2–СН3
Устойчивость карбанионов
Устойчивость карбанионов значительно повышается вследствие сопряжения неподеленной пары электронов анионного центра с π-электронами кратных связей или π-электронной системой бензольного кольца.
Еще более устойчивы карбанионы, в которых анионный центр сопряжен с кратной связью углерод–кислород:
Свободные радикалы
Свободными радикалами называют незаряженные частицы, содержащие неспаренный электрон (одноэлектронную орбиталь).
В органических свободных радикалах неспаренный электрон может находиться у атома углерода, а также у атомов азота, кислорода и других элементов:
Простые алкильные радикалы, а также радикалы, в которых атом углерода с неспаренным электроном находится в сопряжении с π-электронами кратной связи или бензольного кольца, имеют плоское строение радикального центра, т. е. атом углерода находится в sp2-гибридизации
Третичные алкильные радикалы имеют тетраэдрическое строение радикального центра
Свободные радикалы
Свободные радикалы образуются в результате гомолитического разрыва ковалентной связи в молекуле, который происходит в основном при термических и фотохимических воздействиях:
Устойчивость свободных радикалов зависит от их структуры и определяется делокализацией неспаренного электрона: чем больше делокализация, тем выше устойчивость.
Устойчивость алкильных радикалов возрастает в ряду
Свободные радикалы, в которых одноэлектронная орбиталь находится в сопряжении с π-электронной системой кратных связей, более устойчивы, так как в данном случае делокализация неспаренного электрона происходит по всей сопряженной системе:
Органическая химия
Тема 6: Алканы
Номенклатура алканов
Алканы – это углеводороды алифатического ряда, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой только простыми σ-связями.
Общая формула алканов CnH2n+2
Первые четыре члена гомологического ряда алканов имеют тривиальные названия – метан, этан, пропан и бутан.
Названия последующих углеводородов с нормальной углеродной цепью образованы от названий греческих числительных, указывающих количество атомов углерода в молекуле, с добавлением суффикса -ан.
Номенклатура алканов
Если в молекуле алкана две метильные группы расположены на одном конце углеродной цепи и другие ответвления отсутствуют, то используют приставку изо-; если три метильные группы – приставку нео-
Заместительная номенклатура
По заместительной номенклатуре IUPAC названия алканов с разветвленной углеродной цепью образуются следующим образом:
1. Для построения названия выбирают наиболее длинную неразветвленную углеродную цепь (главную углеродную цепь); если имеется несколько цепей одинаковой длины, то выбирают ту, кото рая имеет наибольшее количество разветвлений: