Органическая химия. Учебное пособие-1

11.(тетраизобутилэтилен);

12.(диметилдиизопентилметан);

13.(α,β-диэтил-α,β-диизопропилэтилен);

14.(диэтилнеопентилметан);

15.(α,β,β-триэтил-α-вторбутилэтилен).

По нижеприведенной Б.ф. построить не менее трех изомеров с учетом условия задания; назвать каждый по [М.н.].

16.С13Н26 (цепь – С8 и цикл – С5).

17.С14Н30 (метил не использовать).

18.С17Н34 (цепь – С8).

19.С6Н12 (в том числе цис-, транс-).

20.С16Н34 (цепь – С7).

21.С12Н24 (цикл – С5).

22.С13Н28 (метил не использовать).

23.С7Н14 (в том числе цис-, транс-).

24.С18Н38 (цепь – С8).

25.С19Н40 (цепь – С9).

26.С7Н14 (в том числе цис-, транс-).

27.С18Н38 (цепь – С9).

28.С10Н20 (в том числе цис-, транс-).

29.С19Н40 (цепь – С8).

30.С12Н24 (цепь – С7 и цикл – С6).

11

2.УГЛЕВОДОРОДЫ

2.1.АЛКАНЫ, ЦИКЛОАЛКАНЫ И АЛКЕНЫ. Типы органических реакций

Типы органических реакций определяются по изменению состава и структуры исходного органического вещества в сравнении с продуктом.

Основные типы органических реакций

1. Замещение – атом/группа атомов замещается на другой атом/ группу атомов.

2. Присоединение – молекула реагента присоединяется к молекуле исходного органического вещества за счет разрыва кратных связей или цикла:

а) вицинальное (присоединение к «соседним» атомам С; по месту разрыва кратной связи)

CH2=CH2 + Cl2 CH2 - CH2 Cl Cl

б) невицинальное (не к «соседним» атомам С; по месту разрыва цикла)

3. Отщепление – отщепляется неорганическая молекула с образованием кратных связей или цикла:

12

а) вицинальное (отщепление от «соседних» атомов С; образование кратных связей)

б) невицинальное (не от «соседних» атомов С; образование циклов)

4. Синтез – из нескольких простых органических молекул образуется более сложная молекула:

а) с образованием побочного низкомолекулярного продукта

конденсация

б) без образования побочных продуктов

олигомеризация

3 HC CH

полимеризация

t, p

n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n

этилен полиэтилен

5. Расщепление – более сложные органические молекулы расщепляются на более простые («укорачивается» С-цепь).

13

Крекинг – под действием температуры

t=1600oC

2 CH4 C2H2 + 3 H2

Олиз – расщепление другим веществом (водой – гидролиз, спиртом – алкоголиз, аммиаком – аммонолиз и т. д.). Гидролиз:

Не путать понятия ТИП и ВИД реакции:

ТИП реакции – общее, широкое понятие; ВИД реакции – понятие конкретное, связанное с названием конкретного вещества.

Вназвании ТИПА не упоминается название участника реакции (кроме олиза).

Вназвании ВИДА реакции (их очень много) содержится название участника реакции, связанное с названием вводимых или уходящих атомов или групп атомов. Например, галогенирование, дегалогенирование; гидрирование, дегидрирование; гидратация, дегидратация; гидрогалогенирование, дегидрогалогенирование; алкилирование, ацилирование, декарбоксилирование и др.

Конкретный ВИД реакции может быть разных типов. Например, галогенирование – замещением или присоединением; дегидратация – отщеплением или конденсацией и т. д.

Некоторые общие правила реагирования

1.Правило Зайцева (правило отщепления и замещения): сначала отщепляется Н у СIII, потом у СII и только затем у СI.

2.Правило Марковникова (правило присоединения): при присоединении к несимметричным УВ по кратной связи Н-содержащих полярных молекул Н присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому С.

14

3.Пероксидный эффект Караша: присоединение HBr в присутствии Н2О2 идет «против» правила Марковникова.

4.«Нарушение» правила Марковникова при присоединении Н-со- держащих полярных молекул к поляризованным (С=С) связям (обусловлено электроотрицательностью):

5. Галогенирование (внедрение атома Hal в органическую молекулу):

(а) замещение атомов Н в соответствии с правилом Зайцева (последовательное замещение дает галогениды геминальной структуры:

(в) дигалогениды вицинальной структуры образуются присо-

единением Hal2 по (С=С) связи;

(г) замещение (ОН) и (=О) на атомыхлорадействием PCl5 или SOCl2:

15

R - OH + PCl5 R - Cl + HCl + POCl3

6.Различие воздействия на галогениды углеводородов растворов щелочи:

(а) спиртовая щелочь вызывает вицинальное отщепление молекул H-Hal (по правилу Зайцева) и образование дополнительных связей (т.е. образование кратных связей);

(б) водная щелочь вызывает замещение атома Hal на ОН-группу – образование спирта.

7.Теория напряжения А. Байера объясняет, что «короткие» циклы (С3, С4) легко разрываются, вступая в реакции присоединения, а циклы, начиная с С5, более устойчивы и способны к реакциям заме-

щения Н.

Некоторые качественные реакции

(определение принадлежности соединения к определенному классу)

1. Тесты на непредельность (С=С): (а) обесцвечивание раствора Вr2;

(б) обесцвечивание раствора КMnО4 (окисление) 2. Тесты на малые циклы (ц-С3 и ц-С4):

(а) обесцвечивают раствор Br2;

(б) не обесцвечивают раствор KMnO4 (устойчивы к окислению). 3. Наличие связи (С=С) – образование осадка озонида:

Приемы получения алканов, циклоаланов, алкенов

игалогенопроизводных УВ

1.Вюрца синтез – «сдваивание» алифатических радикалов.

R Hal + 2Na + Hal RR R + 2NaHal .

2. Гриньяра синтезы несимметричных углеводородов

16

R - Br + BrMg - R/ R - R/ + MgBr2 .

3. Вильямсона синтезы (взаимодействие металл- и галогенсодержащих органических соединений)

4. Получение кратных (С=С) связей

1)вицинальное отщепление H-Hal действием спиртового раствора щелочи на галогениды углеводородов;

2)внутримолекулярная дегидратация спиртов действием H2SO4 (конц.) при t оС.

5. Получение циклоалканов

1)дегалогенирование невицинальных дигалогенпроизводных

Br-СН2-СН2-СН2-Br + Mg → циклопропан + MgBr2

2) гидрирование бензола и его гомологов (образуются циклогексан или его производные)

Примеры решения заданий

Пример 1. Осуществить превращения; указать условия и типы органических реакций; назвать по [М.н.] органические вещества:

Решение

Для каждого превращения сначала определить тип реакции и «рвущиеся» связи. Затем определить «места» замещения, отщепления или присоединения атомов реагирующих молекул, показать стрелками места замещения или присоединения, а обводами – уходящие пары атомов, чтобы определить вид продукта реакции:

Пример 3. Разделить смесь (СН4 + С2Н4 + С2Н2).

Решение

Разделить можно:

(а) твердое вещество и жидкость; (б) газ и жидкость.

Решение проблемы разделения смеси двух веществ (А + Б) сводится к подбору реагента В, который реагирует с одним компонентом смеси (с веществом А) и не реагирует с другим (Б):

(а) (А + Б) + р-р В → АВ↓ + р-р Б; (б) (А + Б) + р-р В → р-р АВ + Б↑.

Если нужно выделить компоненты смеси в чистом виде, реагент В должен «позволять» регенерировать вещество А.

1. Смесь газов пропускается через раствор реактива Толленса:

[Ag(NH3)2]OH + (CH4 + C2H4 + C2H2) → (CН4 + C2H4)↑ + AgC≡CAg↓. 2. Смесь (CH4 + C2H4) – через раствор бромной воды:

р-р Br2 + (CH4 + C2H4) → CH4↑ + C2H4Br2 (в р-ре).

Впоследствии (при необходимости) можно регенерировать компоненты исходной смеси:

(а) AgC≡CAg↓ + 2 HCl(aq) → 2 AgCl↓ + HC≡CH↑;

Задания для самостоятельного решения

Осуществить превращения; указать условия и типы реакций; назвать по [М.н.] органические вещества.

31.

19