А Е Щеголев Органическая химия 2016 / 0 Оглавление
.pdfА. Е. Щеголев
ОРГАНИЧЕСКАЯ
ХИМИЯ
А.Е. Щеголев
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Рекомендуется (2008 г.) Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качест-
ве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям: 060108 (040500) – Фармация, 060112 (040800) – Медицинская биохимия
Издание переработанное
2016
УДК 547 (075.8)
ББК 24.2я73 Щ 341
Рецензенты: д-р хим. наук, профессор М.С. Юсубов (Сибирский государственный медицинский университет);
д-р хим. наук, профессор Б.А. Ивин (Санкт-Петербургская государственная химикофармацевтическая академия)
Щеголев А.Е.
Щ 341 Органическая химия: Учеб. пос.– СПб.: , 2016. – 679 с.: ил.
ISBN 978-5-86279-169-3
В пособии систематически описаны органические соединения по классам. Дано представление об их строении и реакционной способности. Отражено современное состояние представлений об основных типах механизмов химических реакций в органической химии.
Данное издание призвано ознакомить читателей с основными законами органической химии, дать представление о принципах построения многих природных соединений. В книге даются методические предпосылки для самостоятельной работы, для чего учебный материал изложен в виде логически обоснованных схем. Поэтому в отличие от большинства аналогичных изданий химические свойства веществ того или иного класса рассматриваются в непосредственной связи с электронным и пространственным строением. Особое построение курса способствует не столько запоминанию, сколько пониманию сущности процессов и позволяет применять имеющиеся уже знания при изучении нового материала.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Фармация» «Химическая технология» и «Биотехнология». Может быть использовано студентами, обучающимися по специальностям химического и биологического профиля.
УДК 547 (075.8)
ББК 24.2я73
ISBN 978-5-86279-169-3 |
|
Щеголев А.Е., 2016 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ |
1 |
|
ВВЕДЕНИЕ. Органическая химия как естественно-научная дисципли- |
3 |
|
на |
|
|
Глава 1. ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ В |
5 |
|
|
ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ |
|
1.1. |
УЧЕНИЕ А.М. БУТЛЕРОВА |
5 |
1.2. |
ТЕОРИЯ ГИБРИДИЗАЦИИ АТОМНЫХ ОРБИТАЛЕЙ |
6 |
1.3. |
КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ |
10 |
|
1.3.1. Образование ковалентных связей атомами углерода |
10 |
|
1.3.2. Свойства ковалентной связи |
12 |
|
1.3.3. Водородные связи |
14 |
1.4. |
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СМЕЩЕНИЙ |
16 |
1.5. |
КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ОРГАНИЧЕСКИХ |
|
|
СОЕДИНЕНИЙ |
21 |
|
1.5.1. Заместительная (систематическая) номенклатура |
23 |
|
1.5.2. Радикало-функциональная номенклатура |
31 |
|
1.5.3. «а»-Номенклатура (заменительная номенклатура) |
32 |
|
1.5.4. Рациональная номенклатура |
34 |
1.6. |
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О КИСЛОТНО-ОСНÓВНЫХ СВОЙСТВАХ |
|
|
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ |
37 |
1.7. |
ОСНОВЫ СТЕРЕОХИМИИ |
43 |
|
1.7.1. Оптическая изомерия |
43 |
|
1.7.2. Геометрическая изомерия |
50 |
|
1.7.3. Конформационная изомерия |
51 |
1.8. |
КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. |
|
|
ПОНЯТИЕ О МЕХАНИЗМЕ РЕАКЦИЙ. РАСТВОРИТЕЛИ И |
|
|
КАТАЛИЗАТОРЫ |
54 |
1.9. |
МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕ- |
|
|
НИЙ. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ |
59 |
1.10 |
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БИОЛОГИЧЕСКОМ ДЕЙСТВИИ И МЕ- |
|
|
ТАБОЛИЗМЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ |
62 |
Вопросы и упражнения |
64 |
|
Глава 2. АЛКАНЫ |
66 |
|
2.1. |
НОМЕНКЛАТУРА. ИЗОМЕРИЯ |
66 |
2.2. |
СТРОЕНИЕ |
69 |
2.3. |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
70 |
2.4. |
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
72 |
|
2.4.1. Реакции радикального замещения |
73 |
|
2.4.2. Реакции дегидрирования и разложения |
78 |
|
2.4.3. Реакции изомеризации |
79 |
2.5. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ |
80 |
|
2.6. ПРИМЕНЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ |
83 |
|
Вопросы и упражнения |
84 |
|
Глава 3. ПРОИЗВОДНЫЕ АЛКАНОВ |
86 |
|
3.1. |
ОБЩНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ |
86 |
|
3.1.1. Реакции нуклеофильного замещения |
87 |
|
3.1.2. Реакции отщепления (элиминирования) |
94 |
3.2. |
ГАЛОГЕНАЛКАНЫ |
100 |
|
3.2.1. Классификация, номенклатура, изомерия |
100 |
|
3.2.2. Строение и свойства |
101 |
|
3.2.2.1. Примеры реакций нуклеофильного замещения |
102 |
|
3.2.2.2. Пример реакции отщепления |
105 |
|
3.2.2.3. Радикальные реакции |
106 |
|
3.2.3. Способы получения |
108 |
|
3.2.4. Полигалогеналканы |
108 |
|
3.2.5. Физиологическая роль и важнейшие представители |
110 |
3.3. |
НАСЫЩЕННЫЕ СПИРТЫ |
112 |
|
3.3.1. Классификация, номенклатура, изомерия |
112 |
|
3.3.2. Строение и физические свойства |
114 |
|
3.3.3. Химические свойства |
114 |
|
3.3.3.1. Примеры реакций нуклеофильного замещения. |
115 |
|
3.3.3.2. Пример реакции отщепления |
116 |
|
3.3.3.3. Кислотно-оснόвные свойства |
117 |
|
3.3.3.4. Нуклеофильность |
118 |
|
3.3.3.5. Реакции окисления и восстановления |
119 |
|
3.3.4. Способы получения |
120 |
|
3.3.5. Многоатомные спирты |
121 |
|
3.3.6. Физиологическое действие |
124 |
|
3.3.7. Важнейшие представители |
125 |
3.4. |
ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ |
126 |
|
3.4.1. Номенклатура и изомерия |
126 |
|
3.4.2. Физические и химические свойства |
128 |
|
3.4.3. Способы получения |
130 |
|
3.4.4. Циклические простые эфиры |
130 |
|
3.4.4.1. Особенности строения и свойств 1,2- |
|
|
эпоксисоединений (оксиранов) |
131 |
|
3.4.4.2. Способы получения 1,2-эпоксисоединений |
133 |
|
3.4.4.3. Краун-эфиры |
134 |
|
3.4.5. Физиологическая роль и важнейшие представители |
136 |
3.5. |
ЭФИРЫ МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ |
137 |
|
3.5.1. Эфиры серной кислоты |
137 |
|
3.5.2. Эфиры фосфорной кислоты |
139 |
3.6. |
ТИОСПИРТЫ И ТИОЭФИРЫ |
140 |
3.7. |
НАСЫЩЕННЫЕ АМИНЫ |
142 |
|
3.7.1. Классификация, номенклатура, изомерия |
143 |
|
3.7.2. Физические свойства |
144 |
|
3.7.3. Строение и химические свойства |
145 |
|
3.7.3.1. Кислотность |
145 |
|
3.7.3.2. Основность |
145 |
|
3.7.3.3. Нуклеофильность |
146 |
|
3.7.3.4. Расщепление солей аммония |
147 |
|
3.7.3.5. Взаимодействие с азотистой кислотой |
148 |
|
3.7.3.6. Изонитрильная реакция |
149 |
|
3.7.3.7. Окисление |
150 |
|
3.7.4. Способы получения |
150 |
|
3.7.5. Физиологическая роль и важнейшие представители |
152 |
3.8. |
НИТРОАЛКАНЫ |
154 |
|
3.8.1. Строение |
154 |
|
3.8.2. Свойства |
155 |
|
3.8.2.1. Кислотность |
155 |
|
3.8.2.2. Нуклеофильные свойства |
156 |
|
3.8.2.3. Реакции восстановления |
157 |
|
3.8.2.4. Реакции гидролиза |
158 |
|
3.8.3. Способы получения |
159 |
|
3.8.4. Физиологическое действие и важнейшие представители |
159 |
3.9.КРЕМНИЙ-, ФОСФОР- И МЫШЬЯКОРГАНИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ |
159 |
3.9.1. Кремнийорганические соединения |
160 |
3.9.2. Фосфорорганические соединения |
163 |
3.9.3. Мышьякорганические соединения |
167 |
Вопросы и упражнения |
168 |
Глава 4. НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ |
171 |
|
. |
4.1. ОБЩНОСТЬ СТРОЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ |
171 |
4.1.1. Реакции электрофильного присоединения |
172 |
4.1.2. Реакции радикального присоединения |
175 |
|
4.1.3. Реакции радикального замещения |
176 |
|
4.1.4. Другие реакции |
177 |
|
4.1.4.1. Изомеризация |
177 |
|
4.1.4.2. Полимеризация |
178 |
|
4.1.4.3. Окисление |
178 |
|
4.1.4.4. Комплексообразование и гидрирование |
181 |
|
4.1.4.5. Гидроформилирование |
183 |
4.2. |
ЭТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ |
183 |
|
4.2.1. Номенклатура, изомерия |
184 |
|
4.2.2. Физические свойства |
185 |
|
4.2.3. Химические свойства |
186 |
|
4.2.3.1. Реакции электрофильного присоединения |
186 |
|
4.2.3.2. Реакции радикального присоединения |
189 |
|
4.2.3.3. Реакции радикального замещения |
190 |
|
4.2.3.4. Изомеризация |
191 |
|
4.2.3.5. Реакции нуклеофильного присоединения |
191 |
|
4.2.3.6. Теломеризация |
191 |
|
4.2.3.7. Взаимодействие с солями платины |
192 |
|
4.2.4. Способы получения |
193 |
|
4.2.5. Физиологическое действие и важнейшие представители |
193 |
4.3. |
ДИЕНОВЫЕ (И ПОЛИЕНОВЫЕ) |
|
|
УГЛЕВОДОРОДЫ |
194 |
|
4.3.1. Классификация, номенклатура |
194 |
|
4.3.2. Особенности строения и свойств алленов |
195 |
|
4.3.3. Строение и свойства сопряжѐнных диенов |
196 |
|
4.3.4. Особенности химического поведения диенов с изолиро- |
|
|
ванными двойными связями |
202 |
|
4.3.5. Способы получения |
202 |
|
4.3.6. Важнейшие представители |
203 |
4.4. |
АЦЕТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ |
204 |
|
4.4.1. Номенклатура, изомерия |
204 |
|
4.4.2. Особенности строения и свойств |
205 |
|
4.4.3. Способы получения |
209 |
|
4.4.4. Физиологическое действие и важнейшие представители |
210 |
Вопросы и упражнения |
211 |
|
Глава 5. ПРОИЗВОДНЫЕ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ |
|
|
|
УГЛЕВОДОРОДОВ |
213 |
5.1. ОБЩНОСТЬ СТРОЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ |
213 |
|
|
5.1.1. Классификация |
213 |
|
5.1.2. Субстраты винильного типа |
214 |
|
5.1.3. Субстраты аллильного типа |
215 |
|
5.2. |
ГАЛОГЕНАЛКЕНЫ |
217 |
|
|
5.2.1. Винилгалогениды |
217 |
|
|
5.2.2. Аллилгалогениды |
217 |
|
|
5.2.3. Способы получения |
218 |
|
|
5.2.4. Важнейшие представители |
218 |
|
5.3. НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ СПИРТЫ И ЭФИРЫ |
219 |
||
|
5.3.1. Виниловый спирт и его эфиры |
219 |
|
|
5.3.2. Аллиловый и пропаргиловый спирты |
221 |
|
|
5.3.3. Способы получения |
222 |
|
|
5.3.4. Важнейшие представители |
222 |
|
Вопросы и упражнения |
222 |
||
Глава 6. АЛИФАТИЧЕСКИЕ АЛЬДЕГИДЫ, КЕТОНЫ |
|
||
|
И КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ |
224 |
|
6.1. НАСЫЩЕННЫЕ АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ |
224 |
||
|
6.1.1. Изомерия, номенклатура |
225 |
|
|
6.1.1.1. Номенклатура альдегидов |
225 |
|
|
6.1.1.2. Номенклатура кетонов |
225 |
|
|
6.1.2. Строение карбонильной группы |
226 |
|
|
6.1.3. Физические свойства |
227 |
|
|
6.1.4. Химические свойства. |
227 |
|
|
6.1.4.1. Реакции нуклеофильного присоединения |
228 |
|
|
6.1.4.2. Реакции замещения в радикале |
240 |
|
|
6.1.4.3. Реакции окисления–восстановления |
241 |
|
|
6.1.5. Способы получения |
245 |
|
|
6.1.6. Физиологическая роль |
246 |
|
|
6.1.7. Важнейшие представители |
246 |
|
|
НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ |
||
6.2. |
247 |
||
6.2.1. Кетен |
|||
|
248 |
||
|
6.2.2. Непредельные карбонильные соединения |
||
|
|
||
|
с сопряжѐнными -связями |
249 |
|
|
6.2.3. Важнейшие представители |
||
|
251 |
||
|
|
||
6.3. |
ДИКАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ |
252 |
|
|
6.3.1. -Дикарбонильные соединения |
252 |
|
|
6.3.2. -Дикарбонильные соединения |
253 |
|
|
6.3.3. Важнейшие представители. |
255 |
|
6.4. НАСЫЩЕННЫЕ МОНОКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ |
|
||
|
ПРОИЗВОДНЫЕ |
256 |
|
|
6.4.1. Номенклатура |
257 |
|
|
6.4.2. Строение функциональной группы |
259 |
6.4.3. Физические свойства |
260 |
6.4.4. Химические свойства |
261 |
6.4.4.1. Кислотно-оснόвные свойства |
262 |
6.4.4.2. Реакции нуклеофильного замещения |
263 |
6.4.4.3. Реакции с участием -водородных атомов |
270 |
6.4.4.4. Декарбоксилирование кислот и их солей |
272 |
6.4.4.5. Перегруппировка амидов по Гофману |
272 |
6.4.4.6. Дегидратация амидов |
273 |
6.4.4.7. Нуклеофильное присоединение к нитрилам |
273 |
6.4.4.8. Восстановление сложных эфиров по Буво Блану |
274 |
6.4.5. Способы получения |
275 |
6.4.6. Пероксикарбоновые кислоты и ацилпероксиды |
276 |
6.4.7. Физиологическая роль и важнейшие представители |
279 |
6.5.НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ МОНОКАРБОНОВЫЕ
|
КИСЛОТЫ |
282 |
|
6.5.1. Номенклатура, изомерия |
282 |
|
6.5.2. Строение |
284 |
|
6.5.3. Химические свойства |
284 |
|
6.5.3.1. Кислотность |
284 |
|
6.5.3.2. Реакции присоединения |
284 |
|
6.5.3.3. Реакции радикального замещения |
285 |
|
6.5.4. Способы получения |
285 |
|
6.5.5. Физиологическая роль и важнейшие представители |
286 |
|
6.5.6. Омыляемые липиды |
287 |
6.6. |
ДИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ |
|
|
ПРОИЗВОДНЫЕ |
291 |
|
6.6.1. Особенности химического поведения |
292 |
|
6.6.1.1. Кислотность |
292 |
|
6.6.1.2. Отношение к нагреванию |
294 |
|
6.6.1.3. Свойства циклических ангидридов и имидов |
295 |
|
6.6.1.4. Конденсация малоновой кислоты с альдегидами |
297 |
|
6.6.2. Малоновый эфир и синтезы на его основе |
297 |
|
6.6.3. Способы получения |
301 |
|
6.6.4. Важнейшие представители |
302 |
6.7. |
ГИДРОКСИКИСЛОТЫ |
303 |
|
6.7.1. Классификация, номенклатура, изомерия |
303 |
|
6.7.2. Химические свойства |
305 |
|
6.7.2.1. Кислотность |
305 |
|
6.7.2.2. Свойства карбоновых кислот и спиртов |
306 |
|
6.7.2.3. Отношение к нагреванию |
306 |
|
6.7.3. Способы получения |
308 |
|
6.7.4. Физиологическая роль и важнейшие представители |
308 |
6.8. |
ОКСОКИСЛОТЫ |
310 |
|
6.8.1. Особенности химического поведения |
311 |
|
6.8.2. Ацетоуксусный эфир и синтезы на его основе |
312 |
|
6.8.3. Способы получения |
317 |
|
6.8.4. Важнейшие представители |
317 |
6.9. |
АМИНОКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ. ПЕПТИДЫ |
318 |
|
6.9.1. Классификация, номенклатура, изомерия аминокислот |
318 |
|
6.9.2. Строение, физические и химические свойства |
321 |
|
6.9.2.1. Кислотно-оснόвные свойства |
321 |
|
6.9.2.2. Свойства карбоновых кислот и аминов |
323 |
|
6.9.2.3. Реакции с одновременным участием карбоксиль- |
|
|
ной и аминогрупп. |
324 |
|
6.9.3. Способы получения аминокислот |
327 |
|
6.9.4. Важнейшие представители аминокислот |
329 |
|
6.9.5. Пептиды |
329 |
|
6.9.5.1. Строение, номенклатура |
330 |
|
6.9.5.2. Свойства, способы установления структуры |
330 |
|
6.9.5.3. Химический синтез |
332 |
Вопросы и упражнения |
334 |
|
Глава 7. УГЛЕВОДЫ |
337 |
|
7.1. |
МОНОСАХАРИДЫ |
337 |
|
7.1.1. Изомерия, номенклатура |
338 |
|
7.1.2. Химические свойства |
343 |
|
7.1.2.1. Реакции открыто-цепных форм |
343 |
|
7.1.2.2. Реакции циклических форм |
348 |
|
7.1.2.3. Реакции дегидратации |
351 |
|
7.1.2.4. Реакции удлинения и укорочения углеродной |
|
|
цепи |
352 |
|
7.1.3. Важнейшие представители моносахаридов и их |
|
|
производных |
353 |
7.2. |
ОЛИГОСАХАРИДЫ |
358 |
|
7.2.1. Классификация и номенклатура дисахаридов |
358 |
|
7.2.2. Химические свойства дисахаридов |
360 |
|
7.2.3. Важнейшие представители дисахаридов |
363 |
7.3. |
ПОЛИСАХАРИДЫ |
364 |
|
7.3.1. Целлюлоза |
365 |
|
7.3.2. Амилоза и амилопектин |
366 |
|
7.3.3. Гликоген |
368 |
|
7.3.4. Декстраны |
368 |
|
7.3.5. Хитин |
369 |