Урок №14

А б

Рис. 4. Проекционные формулы Ньюмена конформаций 1,4-бутилциклогексана: а - «кресло», б - «ванна»

Поэтому в «креслах» несвязные взаимодействия также максимальны при a,a -расположении бутильных групп и минимальны при их e,e -расположении.

По увеличению потенциальной энергии конформации 1,4-дибутилциклогексана можно расположить в ряд:

III < II < I << VI < V < IV

Приложение

1. Систематическая номенклатура органических соединений (номенклатура IUPAC).

Первая попытка создания такой номенклатуры была предпринята в Женеве в 1889 г., а, начиная с 1930 г., Международный союз по общей и прикладной химии (IUPAC) совершенствовал и развивал систематическую номенклатуру органических соединений.

Названия первых четырех членов гомологического ряда алканов тривиальные: метан, этан, пропан, бутан. Начиная с пятого, названия образованы от греческих числительных с добавлением суффикса –ан.

Углеводороды разветвленного строения с точки зрения номенклатуры IUPAC представляют собой линейную углеродную цепь, в которой один или несколько атомов водорода замещены углеводородными фрагментами:

Названия по систематической номенклатуре составляют следующим образом:

· В формуле молекулы углеводорода выбирают главную углеродную цепь. Если углеводород – алкан, то главной цепью является самая длинная, если он содержит в своем составе кратные связи или функциональные группы, то главной цепью будет являться самая длинная из тех, что включает их в себя. Все остальные атомы и группы атомов считаются заместителями атомов водорода в главной цепи.

· Затем эту цепь нумеруют с того конца, к которому ближе расположен заместитель (радикал) – атом или группа атомов, в нее не входящих. Если заместителей несколько, то нумерацию проводят так, чтобы сумма цифр, указывающих их положение в цепи, была наименьшей. При наличии в углеводороде кратных связей или функциональных групп, они определяют начало нумерации главной цепи. Названия заместителей перечисляют по алфавиту.

· Углеводород называют в таком порядке: указывают цифрой положение заместителя, потом называют этот заместитель, т.о. перечисляя все заместители в главной цепи, в конце названия добавляют корень, соответствующий числу атомов углерода в главной цепи и суффикс гомологического ряда.

Если в главной цепи содержится несколько одинаковых заместителей, то их объединяют приставкой, соответствующей греческому числительному, которую ставят перед названием этих заместителей. Приставки ди-, три-, тетра- и т.д. не влияют на алфавитное расположение заместителей в названии.

Названия простых циклоалканов по номенклатуре IUPAC образуются путем добавления приставки цикло- к названиям соответствующих алканов. Заместители нумеруются в соответствии с их положением в цикле таким образом, чтобы сумма номеров была минимальной:

метилциклопропан	циклобутан	1-метил-3-этилциклопентан

Если в молекуле есть несколько сконденсированных циклических фрагментов, то систематические названия соединений этого типа образуют следующим образом.

Для обозначения типа соединения название начинают с приставки, соответствующей числу сконденсированных циклов (например, бицикло-). Затем в квадратных скобках указывают размер каждого из циклов (цифрами, означающими число атомов углерода в каждой из цепей, которые соединяют атомы углерода, являющиеся общими для всех циклов). В качестве С₁ выбирается точка соединения циклов. После этого добавлют корень, соответствующий названию алкана с тем же числом атомов углерода, что и в циклическом соединении.

бицикло-[4,4,0]-декан бицикло- 8-хлорбицикло- спиро[2,4]гептан

(декалин) [3,1,1]-гептан -[3,2,1]-октан

Нумерация атомов углерода производится вдоль наиболее длинной цепи между точками соединения циклов от С₁ до второй точки соединения, затем продолжается вдоль менее длинной цепи и, наконец, вдоль наиболее короткой линии.

Если два цикла имеют один общий углеродный атом, такие соединения составляют класс спироалканов. Название спироалкана образуют из названия соответствующего алкана, цифрами в квадратных скобках указывают, сколько углеродных атомов находится по каждую сторону от общего (узлового) углеродного атома. Нумерацию атомов углерода в спироалканах начинают всегда с меньшего цикла, а узловой атом нумеруют последним.

2. Рациональная номенклатура углеводородов.

По рациональной номенклатуре алканы рассматривают как производные простейшего углеводорода – метана, в молекуле которого один или несколько атомов водорода замещены на алкильные заместители. Эти заместители называют в порядке старшинства (от менее сложных к более сложным). Если заместители одинаковые, их объединяют приставками, аналогично тому же принципу номенклатуры IUPAC. В основе названия лежит слово "метан". В рациональной номенклатуре никогда не используют цифры.

тетраметилметан (2,2-диметилпропан)

метилэтилизопропилметан (2,3-диметилпентан)

По рациональной номенклатуре все алкены называют как производные первого члена гомологического ряда – этилена (принцип аналогичен рациональной номенклатуре алканов), а sp²-гибридные атомы углерода обозначают как a- и b-. Буквой a обозначают наиболее замещенный атом углерода.

В молекуле этилена на простые заместители (радикалы) могут быть замещены четыре атома водорода:

a,b-диметил-a-изопропил-b-этилэтилен триметилэтилен

(2,3,4-триметилгексен-3) (2-метилбутен-2)

Алкины по рациональной номенклатуре называют как производные ацетилена:

диметилацетилен метилэтилацетилен

Таблица I

Брутто-формулы различных гомологических рядов углеводородов

Общая формула CnH2n+x	Индекс формальной ненасыщен-ности^а) i =(2-x)/2	Гомологические ряды углеводородов
CnH2n+2		Алканы
CnH2n		Алкены. Циклоалкены
CnH2n-2		Алкины. Алкадиены. Бициклоалканы. Циклоалкены
CnH2n-4		Алкатриены. Алкенины. Бициклоалкены. Дициклоалкилэтилены. Трициклоалканы.Циклоалкадиены
CnH2n-6		Алкадиенины. Алкадиины Алкатетраены.. Бициклоалкадиены. Дициклоалкилаллены.Дициклоалкилацетилены. Тетрациклоалканы. Трициклоалкены.Циклоалкатриены (в том числе арены бензольного ряда)
CnH2n-8		Алкапентаены. Алкатриенины. Алкендиины. Бициклоалкатриены. Бициклоалкенины.. Пентациклоалканы. Тетрациклоалкены. Трициклоалкины.Циклоалкадиенины. Циклоалкадиины. Фенилалкены. Циклоалкатетраены и др.
CnH2n-10		Алкагексаены. Алкадиендиины. Алкатетраенины. Алкатриины. Бициклоалкадиенины Бициклоалкадиины.. Бициклоалкатетраены. Гексациклоалканы. Диалкенилбензолы Пентациклоалкены. Тетрациклоалкадиены. Трициклоалкатриены. Трициклоалкенины. Тетрациклоалкины. Фенилалкадиены. Фенилалкины.. Фенилаллены. Циклоалкапентаены и др.

Окончание табл. I

Общая формула CnH2n+x	Индекс формальной ненасыщен-ности^а) i =(2-x)/2	Гомологические ряды углеводородов
CnH2n-12		Алкагептаены. Алкапентаенины. Алкатриендиины. Алкентриины.Циклоалкатриины. Трициклоалкадиины. Бициклопентаены (в том числе арены нафталинового ряда). Трициклоалкатетраены. Тетрациклоалкатриены. Пентациклоалкадиены. Гексациклоалкены. Трициклоалкадиенины. Тетрациклоалкенины. Пентациклоалкины. Гептациклоалкены. Фенилалкенины. Фенилалкатриены. Алкенилалкинилбензолы и др.
CnH2n-14		Алкагексаенины.. Алкадиентриины. Алкаоктатетраены. Алкатетраендиины. Алкатетраины. Алкенилнафталины. Бициклоалкагексаены. Бициклоалкадиендиины. Бициклоалкатриины. Гексациклоалкадиены. Гексациклоалкины. Гептациклоалкены. Дифенил и его гомологи. Октациклоалканы. Пентациклоалкатриены. Пентациклоалкенины. Тетрациклоалкадиенины. Тетрациклоалкадиины. Тетрациклоалкатетраены. Трициклоалкапентаены. Трициклоалкатриенины. Трициклоалкендиины. Фенилалкадиенины. Фенилалкатетраены. Циклоалкагептаены.Циклоалкентриины и др.

^а) Примечание: величина i равна сумме: число колец в молекуле углеводорода + число формальных p-связей.

Таблица II

Одновалентные углеводородные заместители

№	Эмпири-ческая формула	Структурная формула	Название	Примечание
	CH3		Метил
	C2H		Этинил
	C2H3		Винил
	C2H5		Этил
	C3H3		1-пропинил
	C3H3		2-пропинил
	C3H5		Аллил
	C3H5		Изопропенил
	C3H5		1-пропенил
	C3H5		Циклопропил
	C3H7		н -пропил
	C3H7		Изопропил
	C4H7		1-бутенил
	C4H7		2-бутенил
	C4H7		Циклобутил
	C4H9		Бутил
	C4H9		Вторичный бутил (втор.бутил)
	C4H9		Изобутил
	C4H9		Третичный бутил (трет.бутил)
	С5H5		Циклопентадиенил	Показан 2,4-изомер

Продолжение табл. II

№	Эмпири-ческая формула	Структурная формула	Название	Примечание
	C5H7		Циклопентенил	Показан 2-изомер
	C5H9		Циклопентил
	C5H11		Пентил
	C5H11		Изопентил
	C5H11		Трет. пентил
	C6H5		Фенил
	C6H7		Циклогексадиенил	Показан 2,5-изомер
	C6H9		Циклогексенил	Показан 3-изомер
	C6H11		Циклогексил
	C6H13		Гексил
	C6H13		Изогексил
	C7H7		Бензил
	C7H7		Толил	Показан 4- или п-изомер
	C8H7		Стирил
	C8H9		Фенэтил

Окончание таблицы II

№	Эмпири-ческая формула	Структурная формула	Название	Примечание
	C8H9		a-метилбензил
	C9H11		3-фенилпропил
	C10H7		Нафтил	Показан 1- или a-изомер

Таблица III

Двух- и трехвалентные углеводородные заместители

№	Эмпири-ческая формула	Структурная формула	Название	Примечание
	CH		Метилидин
	CH2		Метилен
	C2		Этинилен
	C2H2		Винилен
	C2H2		Винилиден
	C2H3		Этилидин
	C2H4		Этилен
	C2H4		Этилиден
	C3H4		Аллилиден
	C3H4		Пропенилен
	C3H5		Пропилидин
	C3H6		Пропилен
	C3H6		Пропилиден
	C3H6		Изопропилиден
	C3H6		Триметилен
	C4H6		2-Бутенилен
	C4H7		Бутилидин
	C4H7		Изобутилидин
	C4H8		Бутилиден
	C4H8		Втор. бутилиден
	C4H8		Изобутилиден
	C4H8		Тетраметилен
	C5H8		Циклопентилен	Показан 1,3-изомер
	C5H8		Циклопентилиден
	C5H9		Изопентилидин
	C5H9		Пентилидин
	C5H10		Пентаметилен
	C5H10		Пентилиден
	C5H10		Изопентилиден
	C6H4		Фенилен	Показан 1,4- или п-изомер

Окончание таблицы III

	C6H10		Циклогексилен	Показан 1,4-изомер
	C6H12		Гексилиден
	C6H12		Изогексилиден
	C6H12		Гексаметилен
	C7H5		Бензилидин
	C7H6		Бензилиден
	C10H6		Нафтилен	Показан 1,5-изомер

Таблица IV

Энергии диссоциации и длины связей углерод-углерод в молекулах углеводородов

№	Тип связи	Тип соединения	Энергия, кДж /моль	Длина, нм
		Алканы и циклоалканы		0,154
		Циклоалканы с малыми циклами (С3, С4)	»320	0,153
		Гомологи этилена, циклоалкены		0,153
		Гомологи ацетилена, циклоалкины		0,147
		Этилен, изолировнные алкены		0,133
		Формальные двойные связи в сопряженных диенах		0,135
		Формальные простые связи в сопряженных диенах		0,146
		В бензольных кольцах аренов		0,140
		Ацетилен, изолированные алкины		0,121

Таблица V

Энергии диссоциации и длины связей углерод-водород в молекулах углеводородов

№	Тип связи	Тип соединения	Энергия, кДж /моль	Длина, нм
		В метане		0,112
		С первичным атомом углерода		0,112
		С вторичным атомом углерода		0,112
		С третичным атомом углерода		0,112
		С атомом углерода в аллильном положении		0,112
		С атомом углерода в бензильном положении		0,112
		В алкенах		0,109
		В ароматическом кольце		0,110
		В алкинах		0.106

Список литературы

1. Реутов, О.А. Органическая химия / О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин; – М.: Изд-во МГУ, 1999. Т. 1. 560с., Т. 2. 624с.

2. Реутов, О.А. Органическая химия / О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин; – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. Т. 3., 544с. Т. 4. 726с.

3. Грандберг, И.И. Органическая химия: учебник для бакалавров / И.И. Грандберг, Н.Л. Нам. - М.: Юрайт, 2013. - 608 c.

4. Шабаров, Ю.С. Органическая химия / Ю.С. Шабаров. – СПб.; Лань, 2011, 848с.

5. Березин, Б.Д. Органическая химия / Б.Д. Березин, Д.Б. Березин. – М.: Юрайт, 2012, 768с.

6. Нейланд, О.Я. Органическая химия / О.Я. Нейланд. – М.: Высш. шк, 1990, 752.

7. Травень В.Ф. Органическая химия / В.Ф. Травень. – М.: Академкнига, 2004. Т. 1. 727с., Т. 2. 582с.

8. Несмеянов, А.Н. Начала органической химии / А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. – М.: Химия, 1974. Т. 1. 664с., Т. 2. 824с.

9. Моррисон, Р. Органическая химия / Р. Моррисон, Р. Бойд. – М.: Мир, 1974. - 1132с.

10. Петров, А. А. Органическая химия: учебник для вузов / А. А. Петров,

X. В. Бальян, А. Т. Трощенко. – СПб.; Иван Федоров, 2002. 624с.

11. Днепровский, А.С. Теоретические основы органической химии / А.С. Днепровский, Т.И. Темникова. – Л: Химия, 1991. 560с.

Составители:

Шухто Ольга Владимировна

Андрианов Владимир Геннадьевич

Строение, номенклатура, природа химических связей в молекулах углеводородов

Методические указания

Редактор В.Л. Родичева

Подписано в печать 13.02.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 2,79. Уч-изд. л. 3,10. Тираж 100 экз. Заказ

Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ИГХТУ

153000, г. Иваново, Шереметевский пр., 7

* Было бы точнее учитывать различия в свободных энергиях активации DG^¹ процессов образования радикалов: DG^¹ = DH^¹ - TDS ^¹, где DH^¹ - энтальпия активации, равная приблизительно энергии активации Е_акт, а DS ^¹ - энтропия активации. Однако опыт показывает, что в случае сравнительно простых радикалов некоторые различия в энтропийных составляющих не отражаются существенно на том порядке изменения легкости образования радикалов, который может быть предсказан на основании различий энтальпий (т.е. энергий) активации.

Тема: «Цветные металлы, сплавы, область применения»

Цель: ознакомиться с цветными металлами и сплавами, их свойствами и областью применения.

Изучить теоретический материал на стр.55-57 (учебник Н.И.Макиенко «Основы материаловедения», Высшая школа, М., 1986).

Домашнее задание: ответить на вопросы на стр.57.

Предмет: «Материаловедение»

Дата добавления: 2015-05-26