Изомерия и номенклатура. 1 страница

Спирты.Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами (ОН), называют предельными спиртами или алкоголями. Общая формула R-OH.

Изомерия спиртов зависит от строения углеводородной цепи и положения гидроксила в цепи. Спирты часто называют по радикально-спиртовой и систематической (ИЮПАК) номенклатуре. При названии спирта по радикально-спиртовой номенклатуре в основе лежит название соответствующего углеводородного радикала, связанного с гидроксилом, с прибавлением окончания – овый спирт. Например: 1) СН₃-ОН – метиловый спирт (древесный); 2) С₂Н₅-ОН – этиловый спирт; 3) н-С₄Н₉ОН – бутиловый спирт;

В основе названия спирта по ИЮПАК лежит наименование углеводорода самой длинной углеводородной цепи, наличие же гидроксильной группы указывается окончанием – ол, с цифрой за ним, указывающей номер атома углерода, при котором стоит гидроксил. При этом углеродная цепь нумеруются таким образом, чтобы гидроксил имел наименьший номер:

1)

– пентанол-2;

2)

– 3,4,4-триметилгексанол-2.

Строение (на примере метанола): кислород в молекуле спирта имеет две неподеленные электронные пары. Кислород в гидроксильной группе, обладая значительной электроотрицательностью, оттягивает электронную плотность связи O—Н в свою сторону. Поэтому такая связь частично поляризована: на атоме кислорода появляется частичный отрицательный, а на водороде — частичный положительный заряды. Однако эта поляризация снижается за счет донорных свойств алкильных радикалов: Таким образом, подвижность атома водорода в гидроксильной группе спирта несколько меньше, чем в воде. Радикалы в молекуле спирта также играют определенную роль в проявлении кислотных свойств. Обычно углеводородные радикалы понижают кислотное свойства. Но если в них содержатся, электроноакцепторные группы, то кислотность спиртов заметно увеличивается.

ПОЛУЧЕНИЕ.

1.Гидролиз моногалогенпроизводных водными растворами щелочей

2.Действие воды на этиленовые углеводороды

3.Восстановление альдегидов и кетонов

4.Сбраживание растительного сырья, содержащего крахмал

С₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH+2CO₂

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ.

I.Реакции, идущие с участием атома водорода гидроксильной группы

1.Взаимодействие со щелочными металлами

C₂H₅OH+2Na C₂H₅ONa+H₂

2.Взаимодействие с карбоновыми кислотами

II.Реакции, идущие с участием гидроксильной группы

1.Взаимодействие с галогеноводородами

C₂H₅OH+HBr C₂H₅Br+HOH

2.Отщепление воды

C₂H₅OH CH₂=CH₂+H₂0

3.Межмолекулярная дегидратация

C₂H₅OH+HOC₂H₅ (C₂H₅)₂O+H₂O Образуется диэтиловый эфир

III.Реакции окисления

1.Отщепление водорода (дегидрирование)

2.Окисление спиртов сильными окислителями [например KMnO₄+H₂SO₄]

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны

3.Реакции горения спиртов

C₂H₅OH+3O₂=2CO₂+3H₂O

Тема: «Кислородсодержащие орг-кие соединения». 9 класс. Цели: добиться усвоения учащимися темы спирты. Нужно сформировать понятие о спиртах: одноатомных, многоатомных; дать понятие функциональной группы – гидроксильной; Познакомить учащихся с особенностями строения спиртов; Продолжить развивать умения сравнивать явления, выделять главное, основное. Развивать логическое мышление, внимание, память, умение анализировать, переносить имеющиеся знания на новое вещество.. Межпредметные связи: биология, физика, экология. Опорные понятия:предельные и непредельные УВ, изомерия, наменклатура и гамология. Новые понятия: гидроксильная функциональная группа, название спиртов по систематической наменклатуре, одно- и многоатомные спирты, первичные и вторичные спирты

33. Фенолы – это гидрокс произв аром УВ,в мол кот функц гр связаны с бензольным ядром.Электр стр-е аминов анал строению аммиака. У ат азота в них имеется неподел пара е-.При взаимод с водой эти в-ва присоед протон по месту своб эл пары,что ведет к накоплению гидроксидионов, их р-ры и проявляют щелочную р-цию:

амины взаимод с к-ми,образ соли.Эта р-ция анал р-циям аммиака и также заключ в присоед протона:

при сходстве св-в этих в-в как оснований между ними им-ся и различия. Амины—произв предельныхУВ—оказ более сильными основаниями, чем аммиак. т.к они отлич от аммиака наличием в мол УВ-радикалов, сказывается влияние радикалов на ат азота. В аминах под влиянием радикала — СН₃ эл облако связи С—N смещается несколько к азоту,зн эл плотность на азоте возрастает и он прочнее удерживает присоед ион водорода. ОН гр воды ста­новятся более свободными и щелочные св-ва р-ра уси­лив. Анилин -бесцв маслянистая жидкость,малораств в воде, обычно светло-коричневого цвета вследствие частичного окисления на воздухе,сильно ядовит. Основные св-ва у анилина проявляются слабее, чем у аммиака и аминов предельного ряда.Анилин не изм окраски лакмуса,но при взаимод с к-ми образ соли. Аминогр влияет на бензольное ядро.Бром в водном р-ре,не реаг с бензолом.Если бромную воду прилить к р-ру анилина,образ белый осадок триброманилина:При действии на анилин ок-ей последовательно образ в-ва разнообр окраски. В качестве кон продукта получ черный анилин — прочный краситель.

Пром-ть орган синтеза началась с пр-ва красителей,широкое разв-е произ-ва стало возможным на основе использов р-ции получ ани­лина, изв в химии под названием р-ции Зинина.

Алифатические амины – более сильные основания, чем аммиак, т.к. алкильные радикалы увеличивают электронную плотность на атоме азота за счет + I -эффекта. По этой причине электронная пара атома азота удерживается менее прочно и легче взаимодействует с протоном.

Анилин реагирует с сильными кислотами, образуя соли фениламмония C₆H₅NH₃⁺, которые хорошо растворимы в воде, но не­растворимы в неполярных органических растворителях:

С₆Н₅NН₂ + HCl → С₆Н₅NН₃Сl.

Анилин легко бромируется даже под действием бромной воды, давая белый осадок 2,4,6-триброманилина:

2,4,6-триброманилин

С концентрированной азотной кислотой анилин реагирует со взрывом, поэтому непосредственное нитрование осуществить не удается. При реакции анилина с азотистой кислотой образуются диазосоединения — соли диазония C₆H₅N₂⁺:C₆H₅NH₂ + NaNO₂ + 2HCl → [C₆H₅-N≡N]⁺Cl^- + NaCl + 2H₂O.Диазосоединения можно выделить в виде кристаллических, легко взрывающихся веществ. Благодаря способности диазониевой группы легко замещаться на другие функциональные группы, эти соединения широко используются в органических синтезах. Во многих случаях можно не выделять диазосоединения в кри­сталлическом виде, а использовать их свежеприготовленные рас­творы. Получение: В промышленности анилин получают в две стадии. На первой стадии бензол нитруется смесью концентрированной азотной и серной кислот при температуре 50—60 °C, в результате образуется нитробензол. На втором этапе нитробензол гидрируютпри температуре 200—300 °C в присутствии катализаторов:

Впервые восстановление нитробензола было произведено с помощью железа:

Другим способом получение анилина является восстановление нитросоединений — реакция Зинина:

Тема: «Азотсодержащие орг-кие соединения». 9 класс. Цели изучения темы: образ-ные:знакомство с новой темой амины; прогнозирование химических свойств на основе электронного строения; прогнозирование физических свойств на основе состава; знакомство со способами получения и применения. Воспитательные: формирование естественно-научного мировоззрения, установление причинно-следственных связей между строением в-ва и его св-вами, между св-вами и областями применения; формирование интереса к предмету; воспитание трудолюбия, нравственности, экологическое воспитание. Развивающие: развитие логич-го мышления, памяти, речи. Межпредметные связи: биология, педагогика, экология, физика. Опорные понятия: гомология и изомерия, номенклатура, особенности строения атома углерода. Новые понятия: амины, аминогруппа, фенолы,

34. Альдегиды – это орг в-ва, молекулы кот содержат карбонильную гр, кот связана по крайней мере с одним ат Н и углеводородным радикалом.

Общ.формула:RCOH. Классификация: предельные(CnH2n+1CHO); непредельные(СН2СНСНО); ароматические(С6Н5СНО). Изомерия: углеродного скелета,начиная с С4(бутаналь-СН3СН2СН2СОН и 2 метил пропаналь- СН3 СНСН3СОН); межклассовая с кетонами,начиная с С3(пропаналь-СН3СН2СОН и пропанон(ацетон)- СН3СОСН3); с циклическими оксидами,нач с С2(этаналь и эпоксид-СН2-СН2,внизу О); с непредельными спиртами и эфирами(пропаналь-СН3СН2ОН и аллиловый спирт-СН2СНСН2ОН)

Кетонами наз-ся карбонилсодержащие соед, в кот С карбонильной гр связан с двумя углеродными радикалами. Общая формула кетонов —

Общю фромула: RCOR1. Изомерия: углеродного скелета,нач с С5(пентанон-СН3СН2СН2СОСН3 и 3метилбутанон 2-СН3СНСН3СОСН3); положение карбонильной гр.(пентанон 2 и 3); межклассовая изомерия. Номенклатура альдегидов и кетонов

Систематические названия альдегидов строят по названию соответств С с доб суффикса -аль. Нумерацию цепи начинают с карбонильного атома углерода.Тривиальные названия производят от тривиальных названий тех к-т, в кот альдегиды превращаются при окислении.Свойства альдегидов и кетонов определяются строением карбонильной группы >C=O.

Атомы С и О в карбонильной гр нах-ся в состоянии sp^2-гибридиз.С своими sp^2-гибридными орбиталями образ 3δ-связи,кот располаг в одной плоскости под углом ок 120° друг к другу. Одна из трех sp^2-орбиталей ат О участвует в δ -связи С–О,две др сод неподеленнные электр пары.

Реакции нуклеофильного присоединения. Альдегиды и кетоны легко присоед нуклеофильные реагенты по С=О связи. Процесс начинается с атаки нуклеофила по карбонильному ат С.образ-ся на 1 стадии тетраэдрич интермедиат присоед протон и дает продукт присоед:

Активность карбонильных соединений повышается в присутствии кислотных катализаторов, которые увеличивают положительный заряд на карбонильном атоме углерода:

Альдегиды и кетоны присоед воду, спирты, тиолы, синильную кислоту, гидросульфит натрия.Все р-ции присоед идут быстро,в мягких усл, однако образ-ся продукты,термодинам не устойчивы.Образ на 1 стадии продукт присоед не устойчив и легко отщепляет воду.

Реакции конденсации. В присутствии каталитических кол-в к-т или щелочей карбонильные соед,соде водородные ат,ретерпевают конденсацию с образованием b -гидроксикарбонильных соед.

Восстановление Карбонильные соед вос-ся до спиртов в рез-те каталитического гидрирования или под действием вос-ей,кот явл-ся донорами гидрид-анионов.

Окисление. Альдегиды ок-ся очень легко практически любыми ок-ми, даже такими слабыми,как О2 воздуха и соед серебра (I) и меди (II).

Кетоны устойчивы к действию ок-ей в нейтр среде.Расщепление углер скелета происх по двойной углерод-углеродной связи енольных форм карбонильного соеди,подобно ок-ю дв связей в алкенах.образ-ся смесь продуктов,сод карб к-ты или карб к-ты и кетоны.

11 класс. Цели изучения темы: образ-ные:знакомство с новой темой; прогнозирование химических свойств на основе электронного строения; прогнозирование физических свойств на основе состава; знакомство со способами получения и применения. Воспитательные: формирование естественно-научного мировоззрения, установление причинно-следственных связей между строением в-ва и его св-вами, между св-вами и областями применения; формирование интереса к предмету; воспитание трудолюбия, нравственности, экологическое воспитание. Развивающие: развитие логич-го мышления, памяти, речи. Межпредметные связи: биология, педагогика, экология, физика. Новые понятия: карбонильная или оксо группа, альдегиды, кетоны, альдольная конденсация. Опорные понятия: гомология и изомерия, номенклотура, сп2-гибридизация, сигма-связь.

35. Одноосновные карбоновые кислоты (монокарбоновые кислоты) – это карб к-ты,сод ровно одну COOH гр. Дикарб к-ты-производные УВ, сод в своем с-ве две СООН гр. для карб к-т не хар-ны ни альдегидные, ни спиртовые свойства.СООН явл-ся самост функц гр,хар-ной для кл карб к-т.объясняется эл стр-ем и взаимным влиянием функц гр и радикала.Поляризация связи С=0 резко возрастает за счет доп-го стягивания неподел пары е- ат О ОН-гр.Вследствие смещения эл плотности связь О—Н в ОН ослабляя гр. Ат Н легко отщепляется в виде иона Н^-.Поэтому именно ОН гр уч-ет почти во всех р-циях:она или замещается,или диссоциирует по кислотному типу.В отличие от альдегидов,для СООН гр не хар-на карбонильная акт-сть.Т к влияние ат взаимно,СООН гр оказывает влияние на радикал.В результате ат Н соседнего с функц гр отличаются большей подвижностью от др ат Н радикала и могут замещаться.Общая формула одноосновных карбоновых кислот R—COOH. Пример двухосновной кислоты - щавелевая кислота HOOC—COOH. По типу радикала карбоновые кислоты делятся на предельные (например, уксусная кислота CH₃COOH), непредельные [например, акриловая кислота CH₂=CH—COOH, олеиноваяCH₃—(CH₂)₇—CH=CH—(CH₂)₇—COOH] и ароматические (например, бензойная C₆H₅—COOH) Химические свойства кислот. Горение:

CH₃COOH + 2O₂ 2CO₂ + 2H₂O

Все карбоновые кислоты - слабые электролиты. С увеличением числа атомов углерода сила кислот убывает; напротив, введение атомов галогена в углеводородный радикал приводит к возрастанию силы кислоты. Так, в ряду

HCOOH CH₃COOH C₂H₅COOH

сила кислот снижается. Карбоновые кислоты проявляют все свойства, присущие слабым кислотам:

Mg + 2CH₃COOH (CH₃COO)₂Mg + H₂
CaO + 2CH₃COOH (CH₃COO)₂Ca + H₂O

Этерификация (реакция карбоновых кислот со спиртами, приводящая к образованию сложного эфира):

+ H2O

В реакцию этерификации могут вступать и многоатомные спирты, например, глицерин.

	+				+ 3H2O
глицерин		карбоновые кислоты		триглицерид

Замещение в углеводородном радикале:

CH3—CH2—COOH	+ Cl2		CH3—CHCl—COOH	+ HCl
пропионовая кислота		-хлорпропионовая кислота

Тема» Кислородсодержащие органические соединения». 9 класс. Цели изучения темы: образ-ные:знакомство с новой темой карбоновые кислоты; прогнозирование химических свойств на основе электронного строения; прогнозирование физических свойств на основе состава; знакомство со способами получения и применения. Воспитательные: формирование естественно-научного мировоззрения, установление причинно-следственных связей между строением в-ва и его св-вами, между св-вами и областями применения; формирование интереса к предмету; воспитание трудолюбия, нравственности, экологическое воспитание. Развивающие: развитие логич-го мышления, памяти, речи. Межпредметные связи: биология, педагогика, экология, физика. Опорные понятия: изомерия, наменклатура, гамология, предельные и непредельные УВ. Новые понятия: карбоновые кислоты, карбоксильная группа.

36. АК–производные карб к-т,в мол кот ат Н у С, стоящего в альфа-положении,замещен аминогр. Общая формула L-изомеров АК: Отлич-ся АК между собой функц гр в боковой цепи (R).Каждая АК имеет тривиальное,рациональное и сокращенное трех- или однобуквенное обозначение:глицин,аминоуксусная,гли.Тривиальное назв-е чаще всего связано с ист-ом выдел или св-ми АК:серин входит в с-в фиброина шелка,тирозин впервые выделен из сыра,глутамин выделен из клейковины злаковых.Рациональное назв-е складывается исходя из того, что каждая АК явл-ся производной соответств карб к-ты.Сокращенное обозначение исп для написания АК с-ва и последовательности АК в цепи. В биохимии чаще применяют тривиальное и сокращенное обозначение. Классификация: По радикалу: Неполярные: аланин, валин, изолейцин, лейцин, пролин, метионин, фенилаланин, триптофан. Полярные незаряженные (заряды скомпенсированы)приpH=7: глицин,серин,треонин,цистеин,аспарагин,глутамин, тирозин. Полярные заряженные отриц при pH=7:аспартат,глутамат. Полярные заряженные полож при pH=7:лизин,аргинин,гистидин По функциональным группам: Алифатические. Моноаминомонокарбоновые: глицин,аланин,валин,изолейцин,лейцин. Оксимоноаминокарбоновые: серин, треонин. Моноаминодикарбоновые: аспартат, глутамат,за счёт второй СООН гр несут в р-ре отриц заряд. Амиды моноаминодикарбоновых:аспарагин,глутамин. Диаминомонокарбоновые:лизин, аргинин,несут в р-ре положит заряд. Серосодержащие:цистеин,метионин. Ароматические:фенилаланин,тирозин,триптофан,(гистидин). Гетероциклические:триптофан,гистидин,пролин. Иминокислоты: пролин По классам аминоацил-тРНК-синтетаз:

· КлассI: валин, изолейцин, лейцин, цистеин, метионин, глутамат, глутамин, аргинин, тирозин, триптофан.КлассII: глицин, аланин, пролин, серин, треонин, аспартат, аспарагин, гистидин, фенилаланин

По способности организма синтезировать из предшественников:

· Незаменимые:Для боль-ва жив и ч-ка незаменимыми АК явл-ся:валин,изолейцин,лейцин,треонин,метионин,лизин,фенилаланин,триптофанЗаменимые:Для боль-ва жив и ч-ка заменимыми АК явл-ся:глицин,аланин,пролин,серин,цистеин,аспартат, По характеру катаболизма у животных:По хар-ру продуктов катаболизма у жив протеиногенные АК делят на три группы:Глюкогенные — при распаде дают метаболиты,не повыш уровень кетоновых тел,спос-е относит легко становиться субстратом дляглюконеогенеза: пируват, α-кетоглутарат, сукцинил-KoA, фумарат, оксалоацетат;Кетогенные — распад-ся до ацетил-KoA и ацетоацетил-KoA,повыш уровень кетоновых тел в крови жив и ч-ка и преобраз в первую очередь в липиды.Глюко-кетогенные — при распаде образ метаболиты обоих типов.АК:Глюкогенные: глицин, аланин, валин, пролин, серин, треонин, цистеин, метионин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, аргинин, гистидин.Кетогенные: лейцин, лизин.Глюко-кетогенные (смешанные): изолейцин, фенилаланин, тирозин, триптофан. Номенклатура ак. По системат номенклатуре названия АК образ из названий соответств к-т прибавлением приставки амино и указанием места располож аминогр по отнош к карбоксильной гр.Для α-ак,кот играют важную роль в процессах жд жив и раст,примен тривиальные названия. Некоторые важнейшие α-аминокислоты общей формулы
Если в мол ак сод две аминогр,то в ее названии исп-ся приставка диамино, три гр NH₂ – триамино и т.д. Хим св-ва. АК дают р-ции,хар-е для карбоксильной и аминогр, и проявляют специфич св-ва, кот опред-ся наличием двух функц гр и их взаимным располож. Кислотно-основные св-ва. АК сод к-ный и основный центры и явл-ся амфотерными соед.Форма существования АК в водных р-рах зависит от рН.В кислых р-рах АК присоед протон и существуют в виде катионов. В щелочной среде бипол ион отдает протон и превращается в анион.При нек рН, строго определ для каждой АК, она существ преимущественно в виде бипол иона.Это рН наз изоэлектрической точкой (рI ). В ИЭТ АК не имеет заряда и обладает наим раств-ю в воде.Катионная форма АК сод 2 кислотных центра (COOH и NH₃⁺) и хар-ся двумя константами диссоциации рК_а1 и рК_а2. Значение рI определяется по уравнению:

Р-ции по аминогр. Дезаминирование. АК сод первичную аминогр и подобно первичным аминам взаимод с азотистой к-той с выд азота. происх замещение аминогр на гидроксильную.RCH(NH₂)COOH + HNO₂ = RCH(OH)COOH + N₂ ­ + H₂O Алкилирование. При взаимод ак с изб алкилгалогенида происх исчерпывающее алкилирование аминогг и образ внутренние соли.

Ацилирование. АК взаимод с ангидридами и хлорангидридами с образ N-ацильных производных.

Р-ции по СООН гр. Декарбоксилирование. При сухой перегонке в присутствии Ва(ОН)2 ак декарбоксилируются с образ аминов. Этерификация. АК взаимод со спиртами в присутствии газообра HCl как катализатора с образ сл эфиров.

Получение галогенангидридов и ангидридов При действии на защищенные по аминогр АК галогенидов фосфора или серы образ хлорангидриды.

Специфич р-ции ак. Р-ции с одноврем участием СООН и аминогр идут, с образ продуктов,сод термодин устойчивые 5-ти- и 6-тичл гетероциклы.. Комплексообразование. α -АК образ прочные хелатные комплексы с ионами перех мет (Cu, Ni, Co, Cr и др.).

Отношение ак к нагреванию Превращения ак при нагрев зависят от взаимного располож СООН и аминогр и опред возможностью образ термод стабильных 5-ти- 6-тичл циклов.α -АК вступают в р-цию межмолек самоацилирования.образуются циклические амиды – дикетопиперазины.

37. Углеводы – в-ва состава СmН_2nОn. разделяют на две гр: простые и сложные.Простыми(моносахаридами) -углеводы, кот не способны гидролизоваться с образ более простых углеводов, у них число ат С = числу ат О СnН2nОn.Сложные(полисахаридами)-углеводы,кот способны гидролизоваться с образ простых углеводов и у них число ат С не равно числу ат О СmН2nОn. по способности гидролизоваться можно разделить на 3 гр:моно-,ди- и полисахариды.Моносахариды—не гидролизуются.в зав-ти от числа ат С подраздел на триозы(мол кот содержат 3 ат С),тетрозы (4С), пентозы (пять), гексозы (шесть) и т. д.В природе предст-ны преим пентозами и гексозами.К пентозам относ рибоза — С5Н10О5 и дезоксирибоза — С5Н10О4.К гексозам-глюкоза, фруктоза, галактоза. Дисахариды — гидролизуются с образ двух молекул моносахаридов(гексоз). Общ фор-ла— С12Н22О11. можно записать общ ур-ние гидролиза:С12Н22O11 + Н2O -> 2С6Н12O6.пример: сахароза, мальтоза, лактоза.Полисахариды — крахмал, гликоген, декстрины, целлюлоза... —гидролизуются с образ множества мол моносах,чаще-глюкозы. Формула (С6Н10О5)n. Глюкоза С6Н12О6.В орг-зме ч-ка глюкоза сод в мышцах,крови и в неб кол-вах во всех кл. Много глюкозы нах во фруктах, ягодах, нектаре цветов, особенно много в винограде. В природе глюкоза образ в раст в рез-те фотосинтеза в присутствии зелёного в-ва - хлорофилла, сод ат магния.6СО2 + 6Н2О ----------- С6Н12О6 + 6О2. Различ след стр-ные формулы глюкозы:- с открытой цепью. – циклическая имеет разл пр-ное стр-ние. Таутомерия. В тв сост-нии моносах нах-ся в цикличе форме.В зависимости от р-ля была перекристаллизована D – глюкоза, она получ либо в виде α – D – глюкопиранозы либо в виде β – D – глюкопиранозы. В кристал состоянии моносах имеют стр-ние внутр циклических полуацеталей. В р-ре под влиянием расв-ля часть из них изменяет свою стр-ру и переходит из циклич стр-ры в открытую.процесс явл-ся обратным процессу образ цикла. В р-ре переход одной формы в др (таутомерия) происх непрерывно до установления динамич равновесия:кол-во всех форм остается постоянным.Глюкоза может быть в циклической и открытой форме. Как многоат спирт глюкоза реаг с меди (II) гидроксидом, образ р-р синего цвета. Как альдегид глюкоза ок-ся до глюконовой к-ты.

Дата добавления: 2015-06-28