- •Содержание
- •2. Классификация органических соединений.
- •3. Соединения с открытой цепью.
- •3.1. Углеводороды
- •3.1.1. Алканы
- •3.1.2. Алкены или олефины (соединения этиленового ряда).
- •3.1.3. Углеводороды с двумя двойными связями (алкадиены).
- •3.1.4. Алкины (ацетиленовые углеводороды).
- •3.2. Производные углеводородов.
- •3.2.1. Галогенопроизводные алканов.
- •3.2.2. Металлоорганические соединения.
- •3.2.3. Спирты.
- •3.2.4. Простые эфиры.
- •3.2.5. Нитросоединения.
- •3.2.6. Амины.
- •3.2.7. Альдегиды и кетоны.
- •3.2.8. Карбоновые кислоты.
- •4. Карбоциклические соединения.
- •4.1. Алициклические соединения.
- •4.2. Ароматические соединения.
- •4.2.1. Ароматические углеводороды ряда бензола.
- •4.2.2. Галогенопроизводные аренов.
- •4.2.3. Ароматические сульфокислоты.
- •4.2.4. Ароматические нитросоединения.
- •4.2.5. Ароматические амины.
- •4.2.6. Диазо- и азосоединения.
- •4.2.7. Фенолы.
- •4.2.8. Ароматические альдегиды и кетоны.
- •4.2.9. Ароматические карбоновые кислоты.
- •4.2.10. Ароматические соединения с конденсированными ядрами.
- •5. Полимеры.
- •5.1. Полимеры, получаемые методом поликонденсации.
- •5.2. Полимеры, получаемые методом полимеризации.
- •6. Указания к выполнению контрольных работ.
- •7. Типовые задачи и их решение.
- •8. Контрольные задания
- •8.1. Контрольная работа 1.
- •8.2. Контрольная работа 2.
- •8.3. Контрольная работа 3.
4.1. Алициклические соединения.
Простейшими соединениями этого ряда являются циклоалканы. Для них характерна структурная изомерия во всех ее проявлениях, геометрическая, оптическая и поворотная изомерия. Названия циклических соединений строятся подобно наименованиям соединений алифатического ряда с добавлением приставки цикло-.
Необходимо изучить способы получения алициклические соединений из соединений алифатического и ароматического рядов. По многим свойствам циклоалканы подобны алканам. Однако наличие цикла в молекулах этих соединений сообщает им и некоторые специфические свойства. Так, окисление их сильными окислителями протекает с раскрытием цикла и образованием алифатических дикарбоновых кислот с тем же числом углеродных атомов:
Другая особенность - склонность таких циклов к изомеризации, благодаря которой может происходить их сужение или расширение (изучите изомеризацию по Демьянову, Демьянову-Кижнеру, Зелинскому-Марковникову).
Углеводороды этого класса и их производные имеют важное промышленное значение (циклопропан, циклопентан, циклогексан и др.).
4.2. Ароматические соединения.
Соединения, содержащие в молекуле бензольное кольцо, выделены в особый ряд, названный ароматическим. Такие соединения имеют ряд специфических свойств, отличающих их от обычных ненасыщенных соединений: они инертны в реакциях присоединения и окисления, но проявляют склонность к реакциям замещения. В последнее время часто основывают определение ароматичности на следующих признаках. Соединение является ароматическим, если:
- оно циклическое и плоское, т.е. все С-С и С-Н связи лежат в одной плоскости (sр2 - гибридизация всех атомов углерода);
- содержит (4n + 2) р-электронов (правило Э.Хюккеля);
эти электроны находятся в едином сопряжении, причем в сопряженную систему могут включаться не только р-электроны двойных связей, но и неподеленные пары электронов гетероатомов
В молекуле бензола шесть атомов углерода образуют замкнутый цикл и связаны между собой, а также с атомами водорода, -связями, лежащими в одной плоскости. Для бензола n = 1 и число р-электронов в цикле равно шести (4*1+2=6). p-Электронные орбитали взаимно перекрываются, каждая с двумя соседними, т.е. происходит сопряжение всех р-электронных орбиталей с образованием циклических делокализованных молекулярных орбиталей. Ароматические соединения характеризуются повышенной устойчивостью. Характерные для них реакции замещения могут протекать по электрофильному (SE), нуклеофильному (SN) или радикальному (SR) механизмам.
Электрофильное замещение SE - одна из самых характерных для ароматических углеводородов реакций. К реакциям электрофильного замещения относятся реакции галогенирования, сульфирования, нитрования, алкилирования, алицилирования. Стехиометрия этих реакций в общем виде может быть представлена уравнением
где Е+ - соответствующий электрофил.
В соответствии с имеющимися представлениями механизмы электрофильного замещения в ароматических соединениях может быть представлен совокупностью следующих стадий:
В - основание, способствующее отщеплению протона от -комплекса.
Ключевую роль в этом процессе играет образование -комплекса, претерпевающего далее отщепление протона с образованием продукта замещения. Ориентация атаки электрофильного агента в бензольное кольцо, имеющее заместители, определяется характером этих заместителей. Различают заместители 1-го и 2-го рода.
К заместителям 1-го рода относятся: -NHR; -NR2; -NH2; -OH; -OR; -R; -CH=CH2; Br; Cl; F. Все эти заместители ориентируют электрофильное замещение преимущественно в орто- и пара-положения, и, за исключением галогенов, ускоряют его.
К заместителю 2-го рода относятся: -NR3; NO2; -CN; -SO3H; -COOH; -CHO; -COOR.
Заместители 2-го рода ориентируют электрофильное замещение в мета-положение и замедляют его. Характер ориентирующего влияния заместителей в ароматическом кольце связан с одновременным проявлением вызываемых ими индуктивного (I) и мезомерного (М) эффектов.