Химия Нефти и Газа. Методичка по органической химии-1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Пример 2.

3-бром-6-гидроксициклогексен-2-карбоновая кислота

Пример 3.

2-аминоимидазо[4,5-e]пиримидинол-6

Пример 4.

8-хлоро-2-оксабицикло[3.2.1]октен-4-аин-7

Локанты конденсирования двух систем и более заключаются в квадратные скобки; они относятся к исходным компонентам (в примере 3 [4,5-е]), а не к конечной конденсированной системе. Цифры в квадратных скобках в названиях спиранов, бициклических и полициклических соединений не являются локантами, так как они указывают на

21

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

число атомов в определенном звене (в примере 4 [3.2.1]), а не на их номера.

Если у одного и того же или у разных атомов родоначальной структуры имеется несколько одинаковых заместителей, то, собирая их вместе, используют умножающие префиксы, например: 2,3,3-триметил-2,4-диокси-..., 2,3-диоксо- 1,5-дихлоро-..., ...~диа-мин-1,3, ...-триол-1,3,4, ...-дикарбоновая-

1,4 кислота. Префиксные обозначения заместителей перечисляются в названии соединения в алфавитном порядке, но множительные префиксы не учитываются: СН3С(СН3)2СН(СН3)СН(Сl)СН(Сl)СООН - 4,5,5-триметил-2,3- дихлорогексановая кислота.

Если в углеводородной цепи находится, несколько различных заместителей (например, углеводородные радикалы и галогены), то перечисление заместителей производится либо в алфавитном порядке, либо в порядке возрастания сложности (фтор, хлор, бром, йод):

а) алфавитный порядок 3–бром–1–иод –2–метил –5–хлорпентан; б) порядок возрастания сложности: 5–хлор–3–бром–1–иод–2– метилпентан.

ИЗОМЕРИЯ

Понятие «изомеры» введено Берцелиусом в 1830 г. Он определил «изомеры» как вещества, имеющие одинаковый состав (молекулярную формулу), но различные свойства.

22

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Представление об изомерах Берцелиус ввел после того как установил, что циановая кислота НОСN идентична по составу гремучей или изоциановой кислоте О=С=NН.

Различают два основных вида изомерии: структурную и пространственную (стереоизомерию).

Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связей между атомами в молекуле; стереоизомеры — расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.

СТРУКТУРНАЯ ИЗОМЕРИЯ

Структурная изомерия подразделяется на несколько разновидностей.

Изомерия углеродного скелета обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Так, может существовать только один нециклический насыщенный углеводород с тремя атомами С — пропан (I). Углеводородов такого же типа с четырьмя атомами С может быть уже два: н-бутан (II) и изобутан (III), а с пятью атомами С

— три: н-пентан (IV), изопентан (V) и неопентан (VI):

23

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

положением ненасыщенной связи и характеристических групп в родоначальной структуре.

Так, пропану соответствуют два изомерных спирта: н- пропиловый и изопропиловый:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Важную роль играет изомерия положения у соединений ароматического ряда, так как положение заместителей в бензольном ядре определяет и их реакционную способность. Например, 1,2-динитробензол и 1,4-динитробензолы легко реагируют с аммиаком, тогда как 1,3-динитробензол в реакцию с NH3 не вступает.

В ряду алифатических простых эфиров, сульфидов и аминов существует специальный вид изомерии — метамерия, обусловленная различным положением гетероатома в углеродной цепи. Метамерами являются, например, метилпропиловый и диэтиловый эфиры:

Изомерия непредельных соединений может быть вызвана различным положением кратной связи, как, например, в бутене-1 и бутене-2, в винилуксусной и кротоновой кислотах:

Особым видом структурной изомерии является таутомерия (равновесная динамическая изомерия) — существование вещества в двух или более изомерных формах, легко переходящих друг в друга. Так, ацетоуксусный эфир существует в виде равновесной смеси кетонной и енольной форм:

25

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для перевода одного изомера в другой необходимо разорвать двойную связь или цикл. Это происходит или при УФ-облучении или при нагревании.

Геометрические изомеры превращаются друг в друга вращением вокруг связи после разрыва двойной связи.

ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ

Она была открыта еще задолго до теории химического строения, т.е. в начале 19 столетия. Было найдено, что при пропускании поляризованного света через некоторые вещества, они вращают (отклоняют) плоскость поляризации плоскополяризованного света на некоторый угол. Причем находятся всегда два изомера, которые отклоняют на одну и ту же величину угла, но в разные стороны. Такая способность получила название оптической активности, а вещества, обладающие такими свойствами, стали называть оптически активными.

Начнем с того, что дело имеют с плоскополяризованным светом. В поляризованном свете поперечное колебание совершается только в одной плоскости, перпендикулярной направлению распространения светового луча. Плоскость поляризации – плоскость перпендикулярная к плоскости поперечных колебаний.

Явление оптической изомерии обнаруживают с помощью прибора поляриметра.

28

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Явление вращения плоскости поляризации схематически показано на рисунке 1. Как видно из рисунка, ориентация плоскости колебаний вектора E после прохождения оптически активного вещества изменяется на угол Dj. В этом случае говорят, что произошел поворот плоскости поляризации на угол

Dj.

Рисунок 1- Явление вращения плоскости поляризации.

На рис. 2 приведена блок-схема модифицированного поляриметра СМ-3

Рисунок 2 - Блок-схема экспериментальной установки:

1- источник излучения (светодиод), 2-поляризатор, 3- гнездо для кюветы с раствором оптически активного вещества, 4-анализатор, 5-шкала поворота поляризатора, 6- телескопическая система

В чем причина проявления оптической активности? Главная причина – общая асимметрия молекулы. Также

асимметричные молекулы могут существовать в виде двух ассиметричных форм, которые при любом вращении не совмещаются друг с другом. В таких молекулах обычно присутствует асимметричный атом, в частности асимметричный

29

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

углеродный атом. Это такой атом, который имеет разные заместители, в случае углерода четыре разных заместителя.

Для такой молекулы можно построить две модели, которые асимметричны (не имеют элементов симметрии).

Пример: молочная кислота

+ 3.82 -3.82°

Оптические изомеры отличаются друг от друга порядком расположения четырех разных заместителей вокруг асимметричного центра. Этот порядок расположения называется конфигурацией.

Энантиомеры – пространственные изомеры, молекулы которых относятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

Диастереомеры – пространственные изомеры, молекулы которых не относятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение. Например, цис- и транс- изомеры (пример -диастереомерии), галактоза и глюкоза (пример - диастереомерии).

Вместо моделей, особенно когда число асимметричных центров больше единицы, пользуются проекционным формулами, которые впервые были предложены Э.Фишером. Они так и называются – проекционные формулы Фишера. Чтобы получить проекционные формулы, модель определенным образом ориентируем относительно плоскости проекции: главную цепочку расположим вертикально, самую окисленную функцию - наверху, а изгиб выпуклостью направляем на наблюдателя.

30