- •Лекция № 1 предмет органической химии
- •Теории химического строения
- •Основные положения теории бутлерова:
- •1. Положение о химическом строении.
- •2. Положение о зависимости свойств от химического строения.
- •3. Положение о взаимном влиянии атомов.
- •Классификация органических соединений
- •Электронные представления о природе химической связи
- •Электронная структура Схема основного электронного состояния
- •Образование ковалентной связи
- •Гибридизация электронов углерода. - и - связи.
- •Основные характеристики ковалентных связей
- •1. Полярность
- •2. Поляризуемость
- •3. Направленность связей
- •4. Длина связи
- •5. Энергия связи
- •6. Классификация органических реакций по механизму
- •Лекция № 2
- •Алифатические соединения (жирные, ациклические)
- •Способы получения предельных углеводородов
- •Лабораторные способы получения алканов
- •Пространственное строение предельных углеводородов
- •Физические свойства предельных углеводородов
- •Химические свойства предельных углеводородов
- •Получение и свойства алифатических радикалов
- •I тип. Реакция замещения
- •II тип. Реакции окисления
- •III тип. Реакции термического расщепления предельных углеводородов
- •IV тип. Изомеризация предельных углеводородов
- •Лекция 3 этиленовые углеводороды
- •Номенклатура
- •Способы получения
- •Физические свойства олефинов
- •Химические свойства олефинов
- •1. Реакции присоединения
- •Эффект Караша
- •Свойства карбкатионов
- •2. Реакции окисления
- •3. Реакции полимеризации
- •4. Реакции аллильного замещения
- •Отдельные представители
- •Лекция 4 диеновые углеводороды
- •Способы получения
- •Особенности электронного строения диенов с сопряженными связями
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •1. Реакции присоединения
- •2. Реакции окисления
- •3. Реакции полимеризации
- •Натуральный и синтетический каучук
- •Лекция 5 ацетиленовые углеводороды
- •Лабораторные методы получения ацетиленовых углеводородов
- •II. Реакции окисления
- •III. Реакции полимеризации и конденсации
- •Реакции замещения водорода металлом – образование ацетиленидов
- •Изомерия
- •Номенклатура
- •Способы получения
- •Электронное строение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •I.Реакции нуклеофильного замещения
- •Реакции отщепления галогена
- •III. Реакции отщепления галогеноводорода
- •Лекция 7 галогенопроизводные непредельных углеводородов
- •I. Галогенопроизводные винильного типа. Получение
- •Особенности свойств
- •II. Соединения аллильного типа Получение
- •Получение
- •Отличие в физических и химических свойствах фторуглеводородов
- •Лекция 8 спирты (оксисоединения)
- •Свойства
- •Отдельные представители
- •Многоатомные спирты
- •Способы получения (кроме общих)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Рациональная система названий
- •Номенклатура iupac
- •Способы получения
- •Электронное и пространственное строение карбонильных соединений
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Лекция 10
- •III. Реакции окисления и восстановления
- •Реакции восстановления
- •Классификация
- •Предельные одноосновные кислоты. Гомологический ряд
- •Изомерия
- •Номенклатура
- •Способы получения
- •1. Окисление углеводородов
- •3. Электронное строение
- •4. Физические свойства предельных одноосновных карбоновых кислот
- •5. Химические свойства карбоновых кислот
- •1) Кислотные свойства
- •4) Дегидратация кислот
- •5) Декарбоксилирование – отщепление со2.
- •Лекция 12 предельные двухосновные кислоты
- •Отличие в свойствах
- •Непредельные кислоты
- •Отличия в свойствах
- •Основные особенности геометрической изомерии
- •Номенклатура
- •Получение
- •Электронное строение нитросоединений
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •1.Определение и классификация
- •2. Изомерия, номенклатура
- •Номенклатура
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Лекция 16 оптическая изомерия Оптическая активность
- •Динамическая стереохимия
- •Стереохимия нуклеофильного замещения
- •Стереохимия электрофильного присоединения
- •Стереохимия отщепления
Химические свойства олефинов
Химические свойства олефинов обусловлены природой двойных связей.
Двойная связь состоит из неравноценных связей: -связи и -связи. -связь отличается от -связи меньшей прочностью и большей поляризуемостью. Благодаря малой прочности -связь легко разрывается. Этим обуславливается способность олефинов вступать в реакции присоединения.
В зависимости от характера реагента и условий проведения реакции могут идти или по гомолитическому, или по гетеролитическому механизму.
Благодаря легкой поляризуемости -электронов и их способности захватывать положительные частицы. большинство реакций олефинов протекают по гетеролитическому электрофильному механизму.
1. Реакции присоединения
1 . Присоединение водорода происходит при действии молекулярного водорода СН2=СН2 + Н2 Ni, Pt, Pd СН3-СН3. Эта реакция гетерогенного катализа протекает на поверхности твердого катализатора. включает в себя три этапа:
адсорбция молекул из газовой фазы на поверхности катализатора;
взаимодействие молекул в адсорбированном состоянии;
десорбция продуктов реакции с поверхности катализатора.
Катализаторы – металлы: Fe, Co, Ni, Pt, Pd, имеющие d-уровни, не полностью заполненные электронами. за счет чего могут обраховываться донорно-акцепторные связи с олефинами; происходит хемосорбция олефинов на поверхности катализатора. Молекулы водорода тоже хемосорбируются с металлами в виде свободных атомов.
Н СН2 СН2 Н
-
Ni
Скорость реакций зависит от поверхности катализатора, величины его частиц, а также от количества активных центров на поверхности катализатора (которыми являются дефекты кристаллической решетки), на них начинаетя реакция. Скорость гидрирования олефинов зависит от разветвленности цепи. Чем больше заместителей. тем труднее протекает реакция (т.к. слабее адсорбция).
2. Присоединение галогенов.
F2 – присоединяется со взрывом;
Cl – на рассеянном свету или при низкой температуре в присутствии катализатора FeCl3;
Br2 – при комнатной температуре в полярных растворителях;
I – медленно в полярных растворителях.
Механизм реакций может быть и электрофильным, и свободнорадикальым.
Электрофильное присоединение происходит под действием полярных растворителей. Молекула галогена поляризуется Br+ Br- под действием Н2О. При взаимодействии ее с олефинами наблюдается последовательноеобразование -комплекса и -комплекса.
CH2=CH2 + Br+ Br- CH2=CH2 CH2-CH2 + Br CH2-CH2
Br+ Br- Br Br Br
-комплекс -комплекс 1, 2-дибромэтан
-комплекс образуется за счет захвата -электронами положительного конца диполя молекулы галогена, затем образуется -комплекс за счет обобщения атомом брома -электронной пары с образованием -связи. Одновременно происходит отщепление аниона брома. Затем карбокатион присоединяет анион брома. Таким образом, наблюдается ступенчатое присоединение двух атомов галогена.
Свободнорадикальное присоединение наблюдается при действии газообразного галогена в отсутствии растворителя на свету или при нагревании.
И: инициирование Cl2 2Cl
Ц: цепь CH2=CH2 + Cl. CH2-CH2.
Cl
CH2-CH2. + Cl2 CH2-CH2 + Cl.
Cl Cl Cl
О: обрыв цепи CH2-CH2. + Cl. CH2-CH2
Cl Cl Cl
3. Присоединение галогеноводородов
Легкость присоединения возрастает от НСl HI, т.к. увеличивается поляризуемость молекул реагента. НF вызывает реакции полимеризации, его присоединение наблюдается только при назких темпратурах. Механизм реакций – электрофильный. HCl H++ Cl-.
Молекула олефина легко захватывает электрофильный реагент Н+ -электронами (образуется -комплекс), затем происходит образование -связи с Н+ за счет -электронов (образуется -комплекс),
CH2=CH2 + H+ CH2=CH2 CH3-CH2+ CH3CH2Cl
H+
-комплекс -комплекс хлористый этил
(карбкатион)
который стабилизируется за счет присоединения аниона хлора.
Если молекула содержит при ненасыщенном углероде какой-либо заместитель СН2=СН-Х, то место присоединения Н+ определяется природой заместителя. Все заместители делятся на две группы: электронодонорные (несущие избыток электронов и подающие их в цепь) и электроноакцепторные (имеющие недостаток электронов и притягивающие к себе -электроны двойной связи).
Все углеводородные радикалы: СН3, С2Н5 и т.д. являются группами электронодонорными,
H
С Н
H
и отталкивают подвижные -электроны двойной связи.
Например:
CH2 -=СН + СН3
пропилен
В результате наиболее высокая электронная плотность создается у группы СН2; к ней и будет присоединяться протон.
CH2 -=СН СH3 + H+ CH3-CH+-CH3 CH3-CH-CH3
Cl
карбкатион хлористый изопропил
Таким образом, присоединение галогеноводородов к олефинам идет по правилу Марковникова: водород присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода.