Классификация органических реакций по результату: замещения, присоединения, элиминирования, перегруппировки, ОВР.

 

РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ - одни функциональные группы заменяются на другие.

 

Примеры:

 

C₂H₆ + Cl₂ (на свету)→CH₃CH₂Cl + HCl хлорирование этана

CH₃CH₂Cl + KOH (водн. р-р) → CH₃CH₂OH + KCl щелочной гидролиз хлорэтана

реакции присоединения - реакции, в которых одни химические соединения присоединяются к кратным связям другого химического соединения, при этом другие продукты реакции не образуются:А + В→С

Примеры:

CH₂=CH-CH₃ + Br₂ →CH₂Br-CHBr-CH₃ бромирование пропена

CH₂=CH₂ + H₂O→CH₃CH₂OH гидратация этилена

К реакциям присоединения относятся также реакции полимеризации - это химический процесс соединения множества исходных мономеров в крупные молекулы полимера.

Например, образование полиэтилена: n CH₂=CH₂→(-CH₂-CH₂-) n

Реакции элиминирования - В реакции происходит отрыв атомов или атомных групп от молекулы исходного вещества при сохранении ее углеродного скелета.

Например:

· отщепление воды (при нагревании спирта с серной кислотой)

CH₃-CH₂OH→CH₂=CH₂ + H₂O дегидратация этанола

· отщепление водорода от алкана (в присутствии катализатора)

CH₃-CH₃ →CH₂=CH₂ + H₂ дегидрирование этана

Реакции перегруппировки - В органическом соединении происходит переход отдельных атомов или групп атомов от одного участка молекулы к другому без изменения ее качественного и количественного состава:

Например:

Окислительно-восстановительные реакции - реакции, в ходе которых меняется степень окисления атомов, входящих в молекулу.

пример: CH3-CH2-OH + O2 = CH3-C=O + H2O

4 CH ₃ CH ₂ HOH + 5 O ₂ = 6 H ₂ O + 4 C ₂ H ₄ O ₂

 

_{14) Кислоты и основания по Бренстеду, их классификация.}

 

_{Кислоты Бренстеда - ( протонные кислоты) - нейтральные молекулы или ионы, способные отдавать протон.}

_{4 типа бренстедовских кислот:}

_{S-H к-ты: тиолы.}

_{O-H к-ты: карбоновые, фенолы, спирты.}

_{N-H к-ты: амид, амины, имиды.}

_{C-H к-ты:углеводороды и их производные.}

 

В этом ряду сверху вниз кислотность уменьшается. Сила кислоты определяется стабильностью образующегося аниона. Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота. Стабильность аниона зависит от делока-лизации (распределения) «отрицательного» заряда по всей частице (аниону). Чем больше делокализован «отрицптельный» заряд, тем стабильнее анион и сильнее кислота.

Делокализация заряда зависит:

1) от электроотрицательности (ЭО) гетероатома. Чем больше ЭО гетероатома, тем сильнее соответствующая кислота. Например: R-OH и R-NH2.

Спирты более сильные кислоты, чем амины, т. к. ЭО (0) ? 30(N);

2) от поляризуемости гетероатома. Чем больше поляризуемость гетероатома, тем сильнее соответствующая кислота. Например: R-SH и R-ОН.

Тиолы более сильные кислоты, чем спирты, т. к. атом S более поляризован, чем атом О;

3) от характера заместителя R (его длины, наличия сопряженной системы, делокализации электронной плотности).

_{Основания Бренстеда - нейтральные молекулы или ионы, способные присоединять протон.}

 

При одинаковом структурном окружении для
элементов одного периода с ростом электроотрицательности атома при основном
центре основность соединений уменьшается: аммониевые основания > оксониевые основания

_{n основания - могут быть нейтральными или отрицательно заряженными частицами ( аммониевые )}

_{пи основания - в них центром основность являются пи-связи ( алкины, алкены, диены, арены)}

_{15) Влияние различных факторов на кислотные и основные свойства веществ. Примеры.}

_{Все то, что усиливает кислотные свойства, уменьшает основные.}

1) Сольватация - это совокупность всех процессов, сопровождающих перенос рассматриваемой частицы из состояния, где она максимально изолирована от взаимодействий с другими частицами (идеальный газ), в раствор.

_{2) Влияние заместителей - электронно-донорныйе усиливают свойства, электронно-акцепторные - уменьшают.}

_{3) Влияние растворителя}

_{4) Природа гетероатом в основном центре - сила оснований зависит от Э.О. гетероатом ( чем больше Э.О. атома, тем слабее основные свойства)}

 

_{16) Спирты и фенолы. Многотомные спирты.}

 

_{Однотомные спирты получают}

_{1) Гидратацией алкенов в кислой среде}

_{2) Гидролизом галогенпроизводных}

_{3) Восстановлением карбонильных соединений}

_{4) Взаимодействием первичных админов с азотистой кислотой.}

_{Однотомные фенолы могут быть получены взаимодействием ароматических сульфокислот с гидроксидами щелочных металлов.}

_{Медико-биологическое значение и применение в народном хозяйстве.}

 

_{Этиловый спирт в больших количествах вызывает состояние, близкое к наркозу, используется для приготовления настоек и обеззараживающего средства}

_{Метиловый спирт - сильный яд, в пищеварительном тракте образует формальдегид и муравьиную кислоту}

_{ФЕНОЛЫ применят как дезинфицирующие средства.}

_{ФЕНОЛ или карболовая кислота - первый антисептик введенный в хирургию, может вызвать ожог кожи, широко используется для производства пластмасс, лекарственных средств.}

 

_{Многотомные спирты}

_{Этиленгликоль} C₂H₆O_{2 - токсичная жидкость}

_{Глицерин} C3H8O3 - нетактичная вязкая бесцветная жидкость сладкого вкуса

 

_{Получение многотомных спиртов}

 

1. Каталитическая гидратация оксида этилена (получение этиленгликоля):

2. Взаимодействие дигалогенпроизводных алканов с водными растворами щелочей:

3. Из синтез-газа:

2CO + 3H₂ ^{250°,200МПа,kat} → CH₂(OH)-CH₂(OH)

_{17)Химические свойства спиртов}

_{1)Горение: C2H5OH + 3O2 2CO2 +3H2O + Q}

_{2)Реакции с щелочными и щелочноземельными металлами ("кислотные" свойства):Атомы водорода гидроксильных групп молекул спиртов, также как и атомы водорода в молекулах воды, могут восстанавливаться атомами щелочных и щелочноземельных металлов ("замещаться" на них).}

_{2Na + 2H—O—H 2NaOH + H2}

_{2Na + 2R—O—H 2RONa + H2}

_{3)Реакции с галогеноводородами:}

_{C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O}

_{4)Внутримолекулярная дегидратация (t > 140oС, образуются алкены):}

_{C2H5OH C2H4 + H2O}

_{5)Межмолекулярная дегидратация (t < 140oС, образуются простые эфиры):}

_{2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O}

_{6)Окисление (мягкое, до альдегидов):}

_{CH3CH2OH + CuO CH3—CHO + Cu + H2O}

_{Это качественная реакция на спирты: цвет осадка изменяется с черного на розовый, ощущается своеобразный "фруктовый" запах альдегида).}

_{18) Альдегиды, особенности строения карбонильный группы. Химические свойства альдегидов: образование}

_{ацеталей и полуацеталей, реакция диспропорционирования и альдольной конденсации, ОВР, образование оснований Шифра.}

_{Альдегиды и кислородсодержащие органические соединения, содержа-щие карбонильную группу (-С=О).Общая}

_{формула карбонильных соединений:}

_{В альдегидах Х = Н (исключением является формальдегид (R = Х = H);}

_{Строение карбонильной группы C=O}

_{Свойства альдегидов определяются строением карбонильной группы >C=O.}

_{Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе находятся в состоянии sp2-гибридизации. Углерод своими sp2-гибридными орбиталями образует 3 s-связи (одна из них - связь С–О), которые располагаются в одной плоскости под углом около 120° друг к другу. Одна из трех sp2-орбиталей кислорода участвует в s-связи С–О, две другие содержат неподеленнные электронные пары.}

_{p-Связь образована р-электронами атомов углерода и кислорода.}

_{Связь С=О сильно поляризована. Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные p-электроны, смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд.}

_{Поэтому углерод подвергается атаке нуклеофильными реагентами, а кислород - электрофильными, в том числе и протонами Н+.}

_{В составе альдегидов имеется оксо-группа. В оксо-группе электронная плотность смещена в сторону более электроотрицательного кислорода и на атоме углерода этой группы возникает положительный заряд.Следовательно для альдегидов характерным является способность вступать в химические реакции, протекающие по механизму нуклеофильного присоединения}

_{Альдегиды и кетоны реагируют с первичными аминами с образованием иминов (оснований Шиффа, азометинов).}

 

_{19) Классификация карбоновых кислот: по основности, насыщенности, наличию функциональной группы, числу атомов углерода в цепи.}

_{По основности : одноосновные ( 1 карб. гр.); многоосновные ( 2 и более карб. гр.)}

_{по количеству атомов углерода:}

_{1) низшие - от 1 до 4 атомов углерода}

_{2) Короткоцепочечные от 5 до 10 атомов С}

_{3) Высшие жирные кислоты от 10 и более атомов С}

насыщенные карбоновые кислоты – карбоновые кислоты, в которых насыщенный углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой -COOH.

 

Насыщенные монокарбоновые кислоты (производные алканов и циклоалканов):

C_nH_2n+1COOH ,

б) Ненасыщенные монокарбоновые кислоты (производные алкинов, алкенов, алкадиенов и других ненасыщенных углеводородов,

C_nH_2n-1COOH , C_nH_2n-3COOH и др.

_{По строению радикала:}

_{1) Алифотические ( насыщенные, ненасыщенные)}

_{2) Циклические ( ароматические, гетероциклический)}

_{20) Химические свойства карбоновых кислот с участием карбоксильной группы : декарбоксилирование, образование солей, амидов, ангидридов, галоген-ангидридов, сложных эфиров.}

_{1 )Реакции декарбоксилирования карбоновых кислот – энергетически выгодный процесс, т.к. в результате образуется устойчивая молекула СО2. Декарбоксилирование характерно для кислот у которых в ά-положении имеется электроноакцепторный заместитель. Легче всего декарбоксилируются двухосновные кислоты.}

_{2) Образование солей. Карбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот. Они реагируют с активными метал­лами, основными оксидами, основаниями и солями слабых кис­лот:}

_{2RCOOH + Мg → (RCOO)2Mg + Н2,}

_{2RCOOH + СаО → (RCOO)2Ca + Н2О,}

_{RCOOH + NaOH → RCOONa + Н2О,}

_{RCOOH + NaHCO3→ RCOONa + Н2О + СО2↑.}

_{Карбоновые кислоты — слабые, поэтому сильные минераль­ные кислоты вытесняют их из соответствующих солей:}

_{CH3COONa + HCl → СН3СООН + NaCl.}

_{Соли карбоновых кислот в водных растворах гидролизованы:}

_{СН3СООК + Н2О СН3СООН + КОН.}

_{3)Реакция получения галоген-ангидридов: R - C = O - OH + PCl5 = R - C = O - Cl + POCl3 + HCl}

₄₎

₅₎

 

_{21) ВЖК: классификация, номенклатура, структура и физические свойства. Заменимые и незаменимые ВЖК, витамин F, функции в организме.}

Классификация ВЖК:

· Насыщенные: все свободные атомы С соединены с Н; высокостабильные; прочные; синтезируются в организме из углеводов; содержатся в животном жире и растительных маслах.

· Мононенасыщенные: одна связь С=С; умеренностабильны; содержатся в масла орехов; образуются из насыщенных.

· Полиненасыщенные: 2 и более С=С; линолевая, линоленоваякислоты; незаменимые.

Для названия Ненасыщенных жирных кислот наиболее удобна ω-номенклатура, в соответствии с которой структура любой ненасыщенной жирной кислоты может быть выражена тремя цифрами : длиной цепи (количеством углеродных атомов), количеством двойных связей и количеством углеродных атомов между двойной связью и метильной группой (ω-углеродом). Наличие двойной связи может быть также обозначено цифрой, указывающей начало двойной связи, считая с карбоксильного конца молекулы.

Структура:

1) практически все содержат четное число атомов С

2) Практически все содержат неразветвленный радикал

3) Все ненасыщенные Ж.К. являются цис-изомерами

Физические свойства: Физико-химические свойства. Насыщенные ВЖК фракции С₁₀-С₁₃ – жидкости, С₁₄ и более – твердые вещества от белого до светло-желтого цвета. Насыщенные ВЖК имеют низкие Т.пл. и поэтому, как правило – жидкие вещества. Обладают неприятным запахом. Все практически нерастворимы в воде. Растворяются в спирте, эфире. Т.вспл. С₁₀-С₁₆ – 176⁰, С₁₇-С₂₀ – 197⁰. Т.свспл. – 330⁰ и 343⁰соответственно.

Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа атомов углерода (С4-24, включая карбоксильный углерод) и могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными.

Заменимые ЖК - это те, которые могут самостоятельно синтезироваться в организме из других жиров и элементов, а незаменимые - нет. Поэтому незаменимые жиры обязательно должны поступать к нам извне, с пищей. К незаменимым жирным кислотам относятся всего две жирных кислоты: линолевая и линоленовая, из которых в нашем организме синтезируются ещё три. Из линолевой – арахидоновая кислота, а из линоленовой – эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты, которые обладают очень сильными и многообразными биологическими свойствами. Незаменимые жирные кислоты: линолевая и линоленовая, вместе с арахидоновой, относящиеся к классам омега-3 и омега-6 еще называют витаминомF (1%).

Витамин F - комплекс линолевой, ланолиновой и арахедоновой кислот.

Функции витамина F в организме:

·              принимает участие в синтезе жиров, обмене холестерина, способствует "сжиганию" насыщенных жиров;

·              предотвращает отложение холестерина в сосудах и артериях;

·              обеспечивает здоровье волос и кожи;

·              препятствует развитию патологий сердца;

·              обладает противовоспалительным и антигистаминным эффектом;

·              стимулирует иммунную защиту организма, способствует заживлению ран;

·              влияет на процесс сперматогенеза;

·              участвует в образование простагландинов;

·              во взаимосвязи с витамином D содействует усвоению фосфора и кальция, которые необходимы для костной ткани;

·              содействует общему росту.

 

_{22) Дикарбоновые кислоты: щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая, фумаровая. Их роль в организме.}

_{Щавелевая - может образовываться в организме человека при распаде витамина С и др. соединений. ЕЕ соли аксалаты - нерастворимы в воде, они могут выпадать в осадок в почках, образовывая камни.}

_{Глутаровая - ( петадиовая) может образовываться в морг.чел-ка из лизина. В высоких концентрациях эта кислоты начинает действовать на подкорковые центры.}

_{Малоновая - В организме чел-ка в виде соединений с КоА малонинКоА. При синтезе ВЖК в свободном виде может появляться действие радиации на чел-ка. Это соединение является ингибитором для фермента субционат. дегидрогеназы и тогда не получается энергия из янтарной кислоты.}

_{Янтарная - приходит в митохондрии и используется для получения энергии. Для лечения обменных процессов. ( рак яичника лечится до 80 процентов)}

_{Фумаровая -} Фумаровая кислота участвует в обменных процессах, протекающих в организме. содержится во многих растениях, но особенно много ее в грибах. В человеческом организме она участвует в метаболизме и, присоединяя воду по кратной связи, образует яблочную кислоту в цикле Кребса.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: