Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия. Ч.1. Номенклатура. Углеводороды. Учебное пособие
.pdf
1.3. Тривиальные названия
органическихсоединений
В отличие от номенклатурных наименований, тривиальные названия органических соединений не формируются по
определенным правилам, отражающим их связь со структурой, строением или наличием тех или иных функциональных групп или структурных фрагментов, а складываются
исторически или носят обиходный, неофициальный характер. Многие из них возникли в алхимический период развития химии, задолго до разработки официальных правил
и прочно закрепились не только в разговорной речи и бытовом упоминании, но также в официальных источниках и научных изданиях. Обычно это относится к веществам, имеющим практическое значение и широко использующимся в
бытовых целях, промышленности, сельском хозяйстве или
медицине.
Примеры тривиальных названий некоторых соединений
приведены в приложении.
Многие органические вещества имеют несколько тривиальных названий, например, для метилового спирта известны
названия древесный спирт и карбинол, а для метаналя – му-
равьиный альдегид и формальдегид. Несмотря на возможность
использования тривиальных названий отдельных соединений
в систематической номенклатуре, имеется тенденция постепенного уменьшения их числа.
21
1.4. Номенклатура ароматических
карбоциклических соединений
Правила ИЮПАК допускают использование в систематической номенклатуре тривиальных названий отдельных соединений,
особенно ряда производных бензола, других ароматических и ге
тероциклических соединений. Так, при составлении систематического названия производных бензола, имеющих одну функциональную группу, следует использовать их тривиальные названия:
При наличии второго заместителя (углеводородного радикала, функциональной группы) его положение иногда (в несистематическом наименовании) указывается приставками орто- (от
др.-греч. «прямой»), мета- («после», «между», «через») и пара(«против») относительно одного из заместителя, обычно старшей
функциональной группы. Часто данные приставки используются
в сокращенном виде: о-, м- и п- соответственно. В машинописном
тексте эти приставки набираются курсивом и только строчными
буквами даже в начале предложения (например: орто-Гидрок
сибензойная или салициловая кислота является важным компонентом многих косметических средств). Данные приставки
используются только для дизамещенных производных бензола.
Старшинство функциональных групп и названия соответствую
щих заместителей при этом сохраняются, например:
-
-
-
22
Для три- и полизамещенных производных бензола использование приставок орто-, мета- и пара- не допускается. В этом
случае положение заместителей указывается только цифрамилокантами. Официальная номенклатура ИЮПАК регламентирует использование локантов также и для дизамещенных
бензолов. Нумерация осуществляется с атома углерода, к которому крепится СФГ, и продолжается по кругу в сторону ближайшего заместителя, например:
Для производных бензола, имеющих два равнозначных
заместителя (углеводородные радикалы, атомы галогена или
нитрогруппа), нумерация осуществляется с атома углерода,
заместитель при котором находится выше в алфавитном порядке, например:
В аналогичных случаях для три- и полизамещенных производных бензола среди нескольких возможных нумераций
выбирается та, при которой первая не совпавшая цифра-локант меньше, например:
23
Если в двух или более вариантах нумерации локанты совпадают, то учитывают алфавитный порядок заместителей,
например:
Аналогичные правила применяются и для производных нафталина и антрацена, однако их нумерация закреплена в родоначальных структурах:
При нумерации их замещенных производных необходимо
учитывать, что молекулы нафталина и антрацена симметричны и не закреплены в пространстве, поэтому нижеприведенные соединения имеют следующие нумерацию и систематические названия:
Для производных нафталина и антрацена, так же как и для
других систем, не применяется правило наименьшей суммы
локантов, поэтому верная нумерация выбирается, в том числе,
исходя из наименьшей первой несовпадающей цифры-локанта, однако приоритетным по-прежнему является минимальный локант при СФГ:
24
25
2. АЛКАНЫ
2.1. Строение. Гомологический ряд. Изомерия
Алканы – это класс углеводородов, не содержащих двойных и тройных связей. В связи с этим их относят к числу
предельных или насыщенных углеводородов. Алканы могут иметь линейную, разветвленную или замкнутую (циклическую) углеродную цепь. Последние иногда выделяют
в отдельный класс органических соединений, называемый
циклоалканы. Для алканов и циклоалканов встречается и
устаревшее их наименование – парафины и циклопарафины
соответственно.
Углеродная цепь циклоалканов состоит из sp
зованных атомов углерода, валентный угол у которых приблизительно равен 109°28′, из-за чего вся цепочка принимает не линейный, а зигзагообразный вид:
3
-гибриди-
Каждый атом углерода при этом является центром искаженного тетраэдра, вершинами которого являются соседние
атомы углерода или водорода.
При наборе структурных формул без отображения атомов
водорода и углерода зигзагообразную форму цепи сохраняют:
26
Общая брутто-формула непредельных углеводородов СnH
2n+2
для алканов и СnH2n для циклоалканов. Первый представитель
ряда алканов – метан, CH
, представляет собой бесцветный газ
4
с температурой кипения –161 °C. Удлинение углеводородной
цепи приводит к следующим гомологическим представителям
класса алканов, температуры кипения и плавления некоторых
представителей которых приведены табл. 4.
Таблица 4
Температуры плавления и кипения
первых представителей класса алканов
Формула Название Тпл, °С Т
CH
C
C
C
C
C
C
C
C
C
10H22
4
2H6
3H8
4H10
5H12
6H14
7H16
8H18
9H20
метан –183 –161 Газы
этан –184 –89
пропан –188 –42
бутан –138 –0,5
пентан –130 36 Жидкости
гексан –95 69
гептан –91 98
октан –57 126
нонан –54 151
декан –30 173
– С17 и далее – твердые вещества
C
16
, °С Агрегатное состояние
кип
Метан, этан и пропан не имеют изомеров, соединение состава C
имеет два, а начиная с C5H12 – несколько изоме-
4H10
ров. Для алканов характерна только изомерия углеродного
скелета, при которой отдельные фрагменты (радикалы) крепятся к различным атомам углерода, например:
Некоторые из разветвленных углеводородов имеют важное
промышленное значение, поэтому имеют специфические не-
27
номенклатурные (тривиальные) названия. Изобутан, например, является ценным исходным соединением при производстве изобутилена и каучука, а также используется в качестве
экологичного хладагента, не разрушающего озоновый слой; а
изооктан является эталоном при определении октанового числа бензина (октановое число изооктана принято за сто).
Вокруг одинарных (насыщенных) связей алканов возможно свободное вращение отдельных фрагментов молекулы относительно друг друга, в связи с этим молекулы алканов достаточно подвижны и принимают различную форму, поэтому
приведенные ниже структуры являются одним и тем же веществом:
2.2. Методы получения алканов
Насыщенные углеводороды широко распространены в природе, поэтому основными источниками алканов являются природный газ, основную часть которого составляет метан, а также нефть. К химическим методам получения алканов можно
отнести реакции Кольбе, Вюрца и Дюма, а также гидролиз некоторых карбидов.
1. Реакция Кольбе (электролиз водных растворов солей
карбоновых кислот).
28
Реакция протекает через восстановление карбоксилат-аниона на аноде, с последующим декарбоксилированием и сдваиванием двух углеводородных радикалов. На катоде происходит разложение воды и образование молекулярного водорода:
Реакция применяется для синтеза симметричных углеводородов, а также некоторых их функционализированных производных. При получении дикарбоновых кислот используют
моноэфиры дикарбоновых кислот с меньшим числом атомов
углерода. Так получают, например, себациновую кислоту из
моноэфира адипиновой (гександиовой) кислоты:
2. Реакция Вюрца (взаимодействие алкилгалогенидов с
натрием или цинком).
В классическом варианте сдваивание углеводородных радикалов происходит под действием натрия, однако ведутся
работы по поиску альтернативных металлов. Реакция Вюрца практически не применяется в органическом синтезе, поскольку существуют современные, более совершенные методы наращивания углеродной цепи (например, с помощью
29
купратов). В качестве иллюстрации реакции Вюрца можно
привести образование 2,4-диметилоктана из изопентилбромида (1-бром-3-метилбутана):
В общем случае направленное сдваивание двух неодинаковых радикалов по реакции Вюрца провести не удается, поскольку при использовании двух различных галогеналканов
образуется смесь трех продуктов в статистическом соотношении:
Использование купратов позволяет полностью исключить
данную проблему и направленно сочетать различные углеводородные радикалы в единую цепь.
Практически ценный и используемый в органическом синтезе вариант реакции Вюрца предложили в конце XIX века
венгерский и русский химики Фрейнд Михай и Г.Г. Густавсон.
Суть метода заключается во внутримолекулярном превращении 1,3-дибромпропана в циклопропан под действием цинка:
3. Реакция Дюма (сплавление солей карбоновых кислот
с твердой щелочью).
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]