Учебник Органическая химия Щеголев 2016

.pdf

Скачиваний:

588

Добавлен:

08.07.2019

Размер:

6.34 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 722 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Глава 8. АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
	И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ	391
8.1. НОМЕНКЛАТУРА МОНО- И БИЦИКЛИЧЕСКИХ
	СОЕДИНЕНИЙ	392
8.2. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ И ИЗОМЕРИЯ
	ЦИКЛОАЛКАНОВ	393
	8.2.1. Циклопропан	394
	8.2.2. Циклобутан	395
	8.2.3. Циклопентан	396
	8.2.4. Циклогексан	396
8.3.	ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА	398
	8.3.1. Реакции циклопропана, циклопропена и их производных	398
	8.3.2. Реакции циклобутана и его производных	400
	8.3.3. Реакции средних циклов	401
	8.3.4. Реакции изомеризации цикла	402
8.4.	СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИКЛОАЛКАНОВ	403
8.5. ТЕРПЕНЫ И ТЕРПЕНОИДЫ. КАРОТИНОИДЫ		406
	8.5.1. Ациклические терпены и терпеноиды.	407
	8.5.2. Моноциклические терпены и терпеноиды	409
	8.5.3. Бициклические терпены и терпеноиды	412
	8.5.4. Каротиноиды	415
8.6. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ВАЖНЕЙШИЕ
	ПРЕДСТАВИТЕЛИ	417
8.7.	СТЕРОИДЫ	421
Вопросы и упражнения		426
Глава 9. БЕНЗОЛ. АРОМАТИЧНОСТЬ. УГЛЕВОДОРОДЫ
	РЯДА БЕНЗОЛА	428
9.1.	СТРОЕНИЕ БЕНЗОЛА	428
9.2. НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ АРЕНОВ		432
9.3.	СТРОЕНИЕ АРЕНОВ	433
	9.3.1. Строение толуола	434
	9.3.2. Строение винилбензола	435
9.4.	ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА	436
9.5.	ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА	437
	9.5.1. Химические свойства бензола	437
	9.5.1.1. Реакции электрофильного замещения	437
	9.5.1.2. Реакции присоединения	446
	9.5.1.3. Фотохимическая изомеризация	447
	11

	9.5.1.4. Реакции окисления	448
	9.5.2. Химические свойства аренов	450
	9.5.2.1. Реакции электрофильного замещения	450
	9.5.2.2. Восстановление бензольного кольца по Бѐрчу	454
	9.5.2.3. Реакции боковых цепей	454
9.6.	СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ	458
9.7.	ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ И ВАЖНЕЙШИЕ	461
	ПРЕДСТАВИТЕЛИ АРЕНОВ	461
	ПРЕДСТАВИТЕЛИ АРЕНОВ	463
9.8	НЕБЕНЗОИДНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ	463
9.8	НЕБЕНЗОИДНЫЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Вопросы и упражнения		465
Глава 10. ПРОИЗВОДНЫЕ БЕНЗОЛА		467
10.1. ОБЩНОСТЬ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ
	МОНОЗАМЕЩЁННЫХ БЕНЗОЛОВ	467
	10.1.1. Электронные эффекты заместителей	467
	10.1.2. Реакции электрофильного замещения	470
	10.1.3. Реакции нуклеофильного замещения	475
10.2. ГАЛОГЕНАРЕНЫ		478
	10.2.1. Классификация, номенклатура	478
	10.2.2. Строение арилгалогенидов	480
	10.2.3. Физические свойства	481
	10.2.4. Химические свойства	482
	10.2.4.1. Электрофильное замещение в
	ароматическом кольце арилгалогенидов	482
	10.2.4.2. Нуклеофильное замещение в
	ароматическом кольце арилгалогенидов	483
	10.2.4.3. Взаимодействие с металлами	487
	10.2.4.4. Реакции галогенаренов с атомом галогена
	в боковой цепи	488
	10.2.5. Способы получения	489
	10.2.6. Важнейшие представители	490
10.3. АРОМАТИЧЕСКИЕ СУЛЬФОКИСЛОТЫ		491
	10.3.1. Номенклатура	491
	10.3.2. Строение	492
	10.3.3. Физические и химические свойства	493
	10.3.3.1. Электрофильное замещение атома водорода
	в ароматическом кольце	493
	10.3.3.2. Электрофильное замещение сульфогруппы	494
	10.3.3.3. Нуклеофильное замещение сульфогруппы
	в ароматическом кольце	495
	10.3.3.4. Кислотные свойства	496
	12

10.3.3.5. Нуклеофильное замещение в сульфогруппе	497
10.3.3.6. Реакции восстановления	498
10.3.4. Способы получения	498
10.3.5. Производные сульфокислот	499
10.3.5.1. Аренсульфохлориды	499
10.3.5.2. Эфиры аренсульфокислот	500
10.3.5.3. Аренсульфамиды	502
10.3.6. Медико-биологическое значение
и важнейшие представители	504
10.4. АРОМАТИЧЕСКИЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЯ	506
10.4.1. Строение нитробензола	506
10.4.2. Физические свойства	507
10.4.3. Химические свойства	508
10.4.3.1. Электрофильное замещение	508
10.4.3.2. Нуклеофильное замещение	509
10.4.3.3. Восстановление	511
10.4.3.4. Комплексообразование	512
10.4.3.5. Особенности нитросоединений с нитрогруппой
в боковой цепи	512
10.4.4. Способы получения	513
10.4.5. Физиологическое действие и важнейшие представители	514
10.5 ФЕНОЛЫ. АРОМАТИЧЕСКИЕ СПИРТЫ. ХИНОНЫ	515
10.5.1. Классификация, номенклатура, изомерия фенолов и аро-
матических спиртов	516
10.5.2. Строение фенола и бензилового спирта	518
10.5.3. Физические и химические свойства фенолов	519
10.5.3.1. Кислотно-оснόвные свойства	519
10.5.3.2. Нуклеофильные свойства	521
10.5.3.3. Электрофильное замещение	522
10.5.3.4. Нуклеофильное замещение гидроксогруппы	532
10.5.3.5. Окисление и восстановление	532
10.5.4. Особенности свойств двухатомных фенолов	534
10.5.5. Особенности свойств ароматических спиртов	535
10.5.6. Способы получения фенолов и ароматических спиртов	536
10.5.7. Хиноны	538
10.5.8. Физиологическое действие и важнейшие представители	542
10.6 АРОМАТИЧЕСКИЕ АМИНЫ И ПРОДУКТЫ НЕПОЛНОГО
ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ	544
10.6.1. Классификация, номенклатура, изомерия
ароматических аминов	544
10.6.2. Строение анилина	545
10.6.3. Физические и химические свойства ароматических
13

аминов	546
10.6.3.1. Электрофильное замещение	546
10.6.3.2. Кислотно-оснόвные свойства	551
10.6.3.3. Нуклеофильные свойства	552
10.6.3.4. Окисление	556
10.6.4. Способы получения ароматических аминов	556
10.6.5. Важнейшие представители ароматических аминов	557
10.6.6. Продукты неполного восстановления нитросоединений	557
10.6.6.1. Нитрозобензол	558
10.6.6.2. Фенилгидроксиламин	559
10.6.6.3. Гидразобензол	559
10.6.6.4. Азобензол и азоксибензол	560
10.7 АРОМАТИЧЕСКИЕ ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯ	561
10.7.1. Номенклатура диазосоединений	562
10.7.2. Механизм образования солей арендиазония и строение
катиона бензолдиазония	563
10.7.3. Амфотерность диазосоединений	564
10.7.4. Реакции солей арендиазония	565
10.7.4.1. Реакции с выделением азота	565
10.7.4.2. Реакции восстановления без выделения азота	567
10.7.4.3. Реакции азосочетания	567
10.8 АРОМАТИЧЕСКИЕ АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ	570
10.8.1. Изомерия, номенклатура	570
10.8.2. Строение бензальдегида	572
10.8.3. Физические и химические свойства	573
10.8.3.1. Нуклеофильное присоединение	573
10.8.3.2. Диспропорционирование	575
10.8.3.3. Электрофильное замещение	575
10.8.3.4. Специфические реакции	576
10.8.4. Способы получения	578
10.8.5. Важнейшие представители	579
10.9. АРОМАТИЧЕСКИЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ
ПРОИЗВОДНЫЕ	580
10.9.1. Классификация, номенклатура	580
10.9.2. Строение бензойной кислоты	581
10.9.3. Физические и химические свойства	581
10.9.3.1. Кислотные свойства	582
10.9.3.2. Реакции в ацильной группе	584
10.9.3.3. Электрофильное замещение	584
10.9.4. Способы получения	585
10.9.5. Важнейшие представители	586

10.10 ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗОЛА	587
Вопросы и упражнения	589
Глава 11. ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ
УГЛЕВОДОРОДЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ	591
11.1. КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ
С КОНДЕНСИРОВАННЫМИ ЦИКЛАМИ	592
11.2. НАФТАЛИН	592
11.2.1. Строение, изомерия, номенклатура	593
11.2.2. Свойства	595
11.2.2.1. Электрофильное замещение	595
11.2.2.2. Реакции присоединения	599
11.2.2.3. Окисление	600
11.2.3. Способы получения	601
11.2.4. Важнейшие представители	602
11.3. АНТРАЦЕН	603
11.3.1. Строение, изомерия, номенклатура	603
11.3.2. Свойства	605
11.3.3. Способы получения	608
11.3.4. Важнейшие представители	610
11.4. ФЕНАНТРЕН	610
11.4.1. Строение, изомерия, номенклатура	610
11.4.2. Свойства	612
11.4.3. Способы получения	613
11.5. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ	614
ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
Вопросы и упражнения	615
Глава 12. ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ	617
12.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА	617
12.2. ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ	620
12.2.1. Номенклатура пиррола, фурана и тиофена и их произ-
водных	620
12.2.2. Строение пиррола, фурана и тиофена	621
12.2.3. Физические и химические свойства пиррола, фурана и
тиофена	623
12.2.3.1. Кислотно-оснόвные свойства	622
12.2.3.2. Реакции электрофильного замещения	623
12.2.3.2. Реакции присоединения	627
15

12.2.3.2. Реакции замены гетероатома	628
12.2.4. Особенности индола	629
12.2.4.1. Строение	630
12.2.4.2. Кислотно-оснόвные свойства	630
12.2.4.3. Реакции с электрофилами	631
12.2.4.4. Реакции окисления	632
12.2.5. Способы получения пиррола, фурана, тиофена, индола	633
12.2.6. Важнейшие представители и медико-биологическое
значение	636
12.3. ПЯТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ	640
12.3.1. Номенклатура имидазола и пиразола	640
12.3.2. Строение имидазола и пиразола	641
12.3.3. Физические и химические свойства имидазола
и пиразола	642
12.3.3.1. Кислотно-оснόвные свойства	642
12.3.3.2. Реакции алкилирования и ацилирования
по атому азота	644
12.3.3.3. Реакции электрофильного замещения	644
12.3.4. Способы получения	646
12.3.5. Важнейшие представители и медико-биологическое
значение	648
12.4. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ С ОДНИМ ГЕТЕРОАТОМОМ	650
12.4.1. Номенклатура пиридина и его производных	651
12.4.2. Строение пиридина	652
12.4.3. Химические свойства пиридина	653
12.4.3.1. Основность	653
12.4.3.2. Реакции алкилирования по атому азота	653
12.4.3.3. Реакции электрофильного замещения	654
12.4.3.4. Реакции нуклеофильного замещения	656
12.4.3.5. Реакции окисления и восстановления	658
12.4.4. Особенности химического поведения пиколинов
и функциональных производных пиридина	658
12.4.5. Хинолин и изохинолин	662
12.4.5.1. Строение	662
12.4.5.2. Химические свойства	663
12.4.6. -Пиран и -пиран и их производные	665
12.4.7. Способы получения	667
12.4.8. Важнейшие представители и медико-биологическое
значение	670
12.5. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ
16

СОЕДИНЕНИЯ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ	671
12.5.1. Строение и свойства диазинов	672
12.5.1.1. Основность	673
12.5.1.2. Реакции алкилирования по атому азота	673
12.5.1.3. Реакции электрофильного замещения	674
12.5.1.4. Реакции нуклеофильного замещения	675
12.5.1.5. Реакции окисления и восстановления	676
12.5.2. Пурин	676
12.5.3. Способы получения	679
12.5.4. Важнейшие представители и медико-биологическое
значение	681
12.5.5. Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты	683
12.6. АЛКАЛОИДЫ	687
Вопросы и упражнения	694

ЗАКЛЮЧЕНИЕ КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ПЕРСОНАЛИЙ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Преподавание органической химии в настоящее время становится всѐ более ответственной задачей. Органическая химия — одна из фундаментальных естественных наук, практические результаты которой проникли без исключения во все отрасли народного хозяйства. Диапазон областей применения и круг потребителей продукции органического синтеза невероятно широки и непрерывно растут, что безусловно делает напряжѐнным, но очень интересным и связанным с жизнью вузовский курс этой дисциплины. Одновременно повышается уровень познания закономерностей строения и превращений органических веществ, что требует введения в курс новых представлений и обобщений.

В свою очередь органическая химия является прародительницей таких чрезвычайно важных современных научных дисциплин, как биоорганическая химия, фармацевтическая химия, молекулярная биология и биоинженерия. Эти новые области химических и биологических наук теперь развиваются совершенно самостоятельно, с успехом используя богатейший опыт органической химии и еѐ новейшие достижения в теоретической и практической областях. Именно методами, принятыми в органической химии, были установлены структуры многих сложных биологически активных веществ, включая важнейшие биополимеры — белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды.

Данное учебное пособие призвано ознакомить студентов 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. К тому же предварительно на основе рассмотрения строения молекул анализируются возможные направления превращений и механизмы, по которым могут протекать эти реакции. И таким образом огромное множество химических превращений органических соединений сводится к небольшому числу их типов с одинаковыми или очень близкими механизмами, то есть основное внимание уделяется нахождению соответствия между структурой вещества и химическим содержанием его превращений.

Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов фармацевтических и химико-технологических высших учебных заведений, в частности обучающихся по специальностям «фармация», «химическая технология» и «биотехнология». Оно соответствует Государственным общеобразовательным стандартам высшего профессионального образования и Пример-

ной программе по органической химии для этих специальностям. Книга может быть использована студентами других специальностей химического, биологического и медицинского профиля.

Вкниге изложен учебный материал полного курса органической химии, приводятся объяснения закономерностей органических молекул, протекания химических реакций. Главное внимание уделено важнейшим классам органических соединений, основным типам реакций и их механизмам. Пособие может быть использовано для самостоятельного изучения студентами органической химии.

Во введении даѐтся краткая характеристика органической химии, еѐ история, понятие предмета органической химии и определяется еѐ место среди других химических дисциплин. Первая глава посвящена основам теоретических представлений в органической химии. В ней излагаются важнейшие принципы и понятия, на которых базируется изучение всех остальных разделов курса.

Впоследующих главах даѐтся характеристика органических веществ по их классам, причѐм выбрана наиболее удобная для восприятия система изложения материала. Так, сначала рассматриваются вещества, молекулы

которых имеют только -связи. В последующих главах речь идѐт о соединениях с кратными связями и затем — об ароматических системах. В конце каждой главы предложены задания для самостоятельной работы.

Воглавлении жирным шрифтом выделены названия классов органических соединений.

Вконце книги помещѐн краткий словарь персоналий, в котором даны некоторые сведения об упоминающихся химиках, в том числе и тех, по имени которых названы отдельные химические реакции. В тексте рядом с именем химика (при первоначальном упоминании) стоит знак «*».

Воснову данного издания положен курс лекций по органической химии, читавшийся автором в Поморском государственном университете имени М.В. Ломоносова (ныне Северный Арктический федеральный университет имени М.В. Ломоносова, г. Архангельск), Северном государственном медицинском университете (г. Архангельск) и ныне читаемый в СанктПетербургской химико-фармацевтической академии. Автор глубоко признателен рецензентам и коллегам за тщательный просмотр рукописи и ценные советы, немало способствовавшие улучшению книги. Все замечания и предложения по дальнейшему совершенствованию учебного пособия просьба присылать по адресу: sch29alex@rambler.ru.

ВВЕДЕНИЕ

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ КАК ЕСТЕСТВЕННО НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА

Органическая химия относится к наукам с хорошо развитым теоретическим фундаментом, включающим строгие представления об электронном строении веществ и принципах их взаимодействия. Как самостоятельная химическая дисциплина она оформилась в начале XIX века. Это, прежде всего, связано с деятельностью знаменитого шведского химика Йенса Берцелиуса*. Он впервые в 1808 году ввѐл понятие «органическое вещество» и разделил ранее единую область химических знаний на две самостоятельные науки: химию органическую и неорганическую. В 1824 году ученик Берцелиуса, Фридрих Вѐлер*, получил известное органическое соединение, щавелевую кислоту, из неорганических веществ, а затем и мочевину получил из цианата аммония — вещества неорганического. Вскоре в обычных лабораторных условиях были получены и другие органические соединения — карбоновые кислоты, жиры, углеводы.

Таким образом, к середине XIX века были синтезированы различные вещества, свойства которых были близки к свойствам продуктов, выделенных из природных источников. В связи с этим их считали органическими веществами. Критерием деления химии на неорганическую и органическую стал состав веществ. Было замечено, что все вещества, отнесѐнные к органическим, содержат углерод. Поэтому Фридрих Август Кекуле* определил органическую химию как химию соединений углерода. Однако это определение если и можно принимать, то с довольно-таки большими оговорками, так как существует обширная группа соединений, содержащих углерод, но не относящихся к органическим. Это угольная кислота, еѐ некоторые производные, некоторые оксиды углерода, карбиды и т.д. К тому же определение, данное Кекуле, не учитывает принципы образования органических соединений.

Более точное определение органической химии было дано Карлом Шорлеммером* в 1889 году: «Органическая химия — это химия углеводородов и их производных». Это определение не только более точно в классификационном отношении, но и более правильно в трактовке природы органических веществ, поскольку относит их не к производным какого-то одного элемента, а к специфическим по своей природе молекулярным системам. Известно, что из-за особенностей электронной конфигурации атомы углерода легко образуют устойчивые ковалентные связи между собой и с другими атомами. Поэтому углерод образует устойчивые цепи атомов, характери-

<<< < Предыдущая 12 / 722 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Органическая химия

#
12.05.2020788.54 Кб35900d025a9cab4999a7ae487fa38656cc.pdf
#
09.07.201933.95 Mб127Дж.Дж.Ли Именные реакции. Механизмы органических реакций 2006.pdf
#
10.07.20194.33 Mб63Пособие Органическая химия ч1 Кадочникова, Некозырева 2009.doc
#
10.07.20194.76 Mб153Пособие Органическая химия ч2 Негребецкий 2015.doc
#
09.07.201922.55 Mб46Учебник Органическая химия Нейланд 1990.pdf
#
08.07.20196.34 Mб588Учебник Органическая химия Щеголев 2016.pdf