В) Систематическая номенклатура

1. Для ациклических насыщенных галогенопроизводных производится нумерация углеводородной цепи так, чтобы атом галогена (или атомы галогена) получали наименьшие номера. Для ненасыщенных ациклических галогенопроизводных нумеруют цепь так, чтобы двойная (или тройная) связь получили меньший номер.

Для циклических галогенопроизводных углеводородов нумерацию производят начиная с атома углерода, где стоит галоген.

2. Называют заместители по старшинству, указывая, где они находятся, какие и сколько.

3. Цифрой (цифрами) указывают местоположение галогена, название галогена (галогенов).

4. Называют цепь как соответствующую насыщенную. Для ненасыщенной углеводородной цепи окончание ан изменяют на окончание ен(ин), указывая положение двойной (тройной) связи.

Для циклических галогенопроизводных прибавляют перед названием цепи приставку цикло. Для ароматических галогенопроизводных используют названия бензен (бензол).

Например, 2_хлор_3_бромбутан

3_бромпропен_1

3,5_диметил_4_этил_2_хлоргептан

Спирты

Спиртами называются углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на одну или несколько гидроксильных групп.

а) Тривиальная номенклатура

Тривиальная номенклатура используется, в основном, для спиртов сложного строения, а также с несколькими гидроксильными группами (многоатомные спирты). Например:

- глицерин - борнеол и т.д.

б) Рациональная номенклатура

В настоящее время используют два варианта этой номенклатуры:

1. Называют спирты по радикалу, связанному с гидроксильной группой. Например: этиловый спирт С₂Н₅ОН, метиловый спирт СН₃ОН, изобутиловый спирт и т.д.

2. За основу принят первый представитель этого класса соединений – метиловый спирт, который называют «карбинолом», а остальные спирты рассматривают как его производные. Например:

- триметилкарбинол, СН₃-СН₂ОН – метилкарбинол,

- третичный бутилкарбинол и т.д.

в) Систематическая номенклатура

Этот вид номенклатуры в последнее время все чаще используется для класса спиртов.

1. Выбирают самую длинную углеводородную цепь, в которую должны входить все гидроксильные группы, и производят нумерацию так, чтобы первая гидроксильная группа получила наименьший номер.

2. Называют заместители по старшинству, указывая, где они находятся, какие и сколько.

3. Называют углеводородную цепь, прибавляя окончание ол(диол – если две гидроксильные группы или триол – если три и т.д.) и указывая, где она (они) находятся цифрой (ами).

СН₃-СН₂ОН – этанол -1, - этандиол – 1.2

-этандиол–1,1 2_метилпентантриол 1,3,4

- пропантриол – 1,2,3

Альдегиды и кетоны

Альдегидами и кетонами называются такие углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на формильную ( ) или ацильную ( ) группировки.

а) Тривиальная номенклатура

Применима ограниченно. Например: - ацетон, - камфора, - хлораль и т.д.

б) Рациональная номенклатура

Чтобы назвать по этой номенклатуре класс альдегидов, поступают следующим образом:

1. Рассматривают данный альдегид как соединение. При окислении которого получается соответствующая кислота.

Например: - уксусный альдегид (при окислении получается уксусная кислота ), - изомасленный альдегид, - муравьиный альдегид.

Называют данное соединение, рассматривая его как более простое имеющее заместители. Положение заместителя указывают латинскими буквами. Первый атом углерода, начиная от карбонильной группы, называют α – углеродным атомом, второй β – углеродным атомом и т.д.

Например: - α – хлорпропионовый альдегид,

- β - хлорпропионовый альдегид,

- диметилуксусный альдегид и т.д.

Класс кетонов по рациональной номенклатуре называют следующим образом: называют радикалы, окружающие карбонильную группу по старшинству и добавляют слово кетон.

Например, - диметилкетон, - метилэтилкетон, - метилфенилкетон.

в) Систематическая номенклатура

1. Производят нумерацию самой длинной углеводородной цепи так, чтобы карбонильная группа получила наименьший номер.

2. Называют заместителя по старшинству, указывая, где они находятся, какие и сколько.

3. Называют углеводородную цепь (если цепь ненасыщенна, окончание ан изменяют на ен (или ин).

Прибавляют окончание аль (если это альдегид, или диаль, если две альдегидные группы) или он (если это кетон, или дион, если две карбонильные группы), указывая, где находится карбонильная группа цифрой.

Например: - этаналь, - пропанон-2, - 3-бутен-он-2, - 2-метилпропандиаль-1,3, - пентадион-2, 4 и т.д.

Кислоты

Кислоты – это такие углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на карбоксильную группу (СООН).

а) Тривиальная номенклатура

Эта номенклатура широко используется для класса кислот. Например, уксусная кислота , муравьиная кислота , щавелевая кислота и т.д.

б) Рациональная номенклатура

Рассматривают данную кислоту как более простую, имеющую заместители. Для обозначения положения заместителей используют латинские буквы. Например, диметилуксусная кислота (или метилпропионовая кислота), дихлорпропионовая кислота, ортооксибензойная кислота и т.д.

в) Систематическая номенклатура

1. Производят нумерацию самой длинной углеводородной цепи, начиная с атома углерода карбоксильной группы.

2. Называют заместители по старшинству, указывая, где они находятся, какие и сколько.

3. Называют углеводородную цепь (изменяя окончание ан на ен или ин, если цепь ненасыщенная) и прибавляют окончание овая (или диовая, если имеются две карбоксильные группировки).

Например, - этановая кислота, -  - 2, 3 -  диметилбутановая кислота, - пропандиовая кислота и т.д.

Сложные эфиры общей формулы , называют либо как сложный эфир соответствующего спирта и кислоты (например, - метиловый эфир уксусной кислоты), либо называют радикал R' и остаток от кислоты с окончанием ат. Например, - этилацетат, - метилбензоат.

Амины

Амины – такие углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на амино (NH₂) или замещенную амино-группы (NHR, NR₂).

Для данного класса соединений чаще используют рациональную номенклатуру и в последнее время, для соединений сложного состава, систематическую номенклатуру.

а) Рациональная номенклатура

За основу принят аммиак, а остальные соединения рассматривают как его производные. Если в аммиаке на радикал замещен один атом водорода, то это первичный амин, если два – вторичный и три – третичный. Называют радикалы по старшинству и добавляют слово амин. Например, CH₃-NHC₂H₅ - метилэтиламин, (CH₃)₃N – триметиламин, С₆H₅NH₂ – фениламин, CH₃NH₂ – метиламин.

Соли аминов называют аналогично, указывая в названии анион, радикалы по старшинству и добавляют слово аммоний.

Например, [СН₃NH₃]Cl – хлорид метиламмония, [(С₂Н₅)₄N]J – иодид тетраэтиламмония.

Нитросоединения.

Для этого класса соединений обычно используют систематическую номенклатуру.

1. Производят нумерацию самой длинной углеводородной цепи с того конда, где ближе нитрогруппа.

2. называют заместители по старшинству, указывая, где они находятся, какие и сколько.

3. Цифрой указывают местоположение нитрогруппы, называют нитрогруппу (нитро) и название углеводородной цепи.

Например, _{_}3,3_диметил_2_нитрогексан

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ ВЫСОКОНОМЕНКЛАТУРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ВМС)

Изучение начал химии ВМС ставит собой задачу дать представление студентам о полимерах-высокомолекулярных органических соединений, находящих в последние годы всё более интенсивное применение в народном хозяйстве, о путях их синтеза, химических и физических свойствах.

Программа коллоквиума

Понятие о полимерах как о высокомолекулярных соединениях.

Классификация ВМС по составу одной цепи, по структуре макромолекул, по отношения к термическому воздействию. Методы получения ВМС. Полимеризация. Механизм ступенчатой и радикальной (цепной) реакции полимеризации. Цепная катионная и анионная полимеризация. Стереорегулярные полимеры. Блочная и эмульсионная полимеризация. Сополимеризация. Поликонденсация. Деструкция ВМС (деполимеризация).

Теоретические основы химии ВМС

К ВМС относятся вещества, молекулы которых состоят из большого числа элементарных звеньев одинакового состава и структуры. Элементарные звенья образуются простыми органическими веществами (мономерами), способными соединять между собой ковалентными связями в длинные полимерные цепи:

этилен (мономер) полиэтилен (полимер)

Полимеризацию этилена можно представить и следующим уравнением:

где n-величина, указывающая число повторяющихся мономерных звеньев в макромолекулах полимера, характеризует степень полимеризации. Молекулярные массы макромолекул полимеров колеблются в широких пределах-от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч. Основная цепь макромолекул природных органических ВМС состоит из атомов углерода, иногда чередующихся с атомами кислорода, азота, фосфора, серы. Например, целлюлоза (клетчатка) содержит в качестве элементарных звеньев глюкозные звенья, соединённые между собой глюкозным кислородом.

В основную цепь синтетических ВМС кроме этих атомов могут быть введены атомы кремния, титана и других элементов, не содержащихся в природных ВМС.

Например, титанорганические полимерные соединения:

Свойства ВМС изменяются в широких пределах и зависят от состава и строения элементарных звеньев, размеров и формы макромолекул, интенсивности межмолекулярных связей, условий получения, температуры испытания и других факторов. В зависимости от назначения можно получить ВМС с высокоэластическими свойствами или в твёрдом стеклообразном состоянии. Многие ВМС растворимы в различных растворителях и дают ценнейшие для промышленности растворы в виде лаков, клеев и пленкообразователей.

Высокая прочность, стойкость к атмосферному воздействию, кислотам, щёлочам, хорошие диэлектрические свойства обеспечили широкое применение ВМС в строительстве машин и аппаратов, самолётов, автомобилей, судов.

Классификация ВМС

Природных ВМС имеют случайные бессистемные названия, например: целлюлоза, крахмал, лигнин, каучук, казеин, инулин, шелк. Эти названия не отражают строения и свойств веществ.

Синтетические ВМС называют высокополимерами или просто полимерами. Некоторые представители их обычно называют по исходным продуктам, прибавляя приставку поли, например: полиэтилен, полистирол, полипропилен и т.п. Поскольку эти названия не дают представления о строении, свойствах и возможных химических превращениях, сделаны попытки разделить все ВМС на определённые классы и дать им названия рациональные.

Классификация ВМС по составу основной цепи макромолекул

Настоящее время наиболее принята классификация по составу основной цепи макромолекул:

1. Карбоцепные ВМС - основные полимерные цепи построены только из углеродных атомов.

2. Гетероцепные ВМС - основные полимерные цепи содержат, помимо атомов углерода, гетероатомы (кислород, азот, фосфор, серу и др.).

3. Элементоорганические ВМС – основные цепи содержат элементы, не входящие в состав природных органических соединений (кремний, алюминий, титан, бор и др.)

Каждый класс подразделяется на отдельные группы в зависимости от строения цепи, наличия кратных связей, количества и природы заместителей, боковых цепей.

Карбоцепные ВМС можно разделить на следующие группы:

а) Полимеры с насыщенными цепями, например, полиэтилен.

б) Полимеры с ненасыщенными цепями, например, полиизопрен.

в) Галогенозамещенные полимеры

поливинилхлорид

г) Полимерные спирты

поливинил спирт

д) Полимеры производных спиртов

поливинилацетат

е) Полимерные альдегиды и кетоны

полиакролеин

ж) Полимеры карбоновых кислот

полиакриловая кислота

з) Полимерные нитрилы

полиакрилонитрил

и) Полимеры ароматических углеводородов

полистирол

Гетероцепные ВМС подразделяют на следующие типы:

1. ВМС, содержащие в основной цепи атомы кислорода

а) Простые полиэфиры, например, полигликоли

б) Сложные полиэфиры

полиэтиленгликольтерефталат

в) Полимерные перекиси

полимерная перекись стирола

2. Полимеры, содержащие в основной цепи атомы азота

а) Полимерные амины

б) Полимерные амиды (полиамиды)

поли-ε-аминокапроновая кислота

3. ВМС, содержащие в основной цепи одновременно атомы азота и кислорода

Полиуретаны

R= (CH₂)n R^΄= (CH₂)m

4. ВМС, содержащие в основной цепи атомы серы

а) Простые политиоэфиры

б) Политетрасульфиды

5. Полимеры с атомом фосфора в основной цепи

Элементоорганические ВМС подразделяются на следующие группы:

1. Кремнийорганические ВМС

а) Полисилановые –основную цепь образуют только атомы кремния

б) Полисилоксановые ВМС, содержащие в основной цепи и атомы кислорода

в) Поликарбсилановые (в основной цепи атомы кремния разделены цепочками углеродных атомов)

г) Поликарбсилоксановые (в основной цепи силоксановые группы разделены цепочками углеродных атомов)

д) Полиорганометаллсилоксаны (цепи содержат, кроме атомов кремния и кислорода, атомы металлов)

полифенилалюмосилоксан

2. Титаноорганические ВМС

3. Алюминийорганические ВМС