w 5 cz1

w 5 cz1, ROK I, Chemia, wykłady
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
CHEMIA ORGANICZNA
WYKŁAD 5/2006-10-27
CHEMIA ORGANICZNA
I. -Wstęp do chemii organicznej
.
II. -Aldehydy i ketony:
III. -Izomeria:
I. Przegląd ( krótkie przypomnienie) głównych rodzajów reakcji
organicznych.
Reakcje:
- addycji;
zachodzą wówczas, gdy dwa substraty reakcji
łączą się
ze sobą,
tworząc jeden nowy produkt:
(
A + B
ã
C
), np. reakcje alkenów z HBr prowadzące do powstawania
halogenków alkilu;
- eliminacji;
zachodzą, gdy pojedynczy substrat
rozszczepia się
na dwa
produkty:
(A
ã
B + C),
np
.
w obecności zasady z bromoetanu powstaje etylen i kwas
(HBr);
- substytucji (podstawienia);
zachodzą, gdy dwa substraty
wymieniaja się
fragmentami swoich cząsteczek, dając dwa nowe produkty:
( A-B + C-D
ã
A-C + B-D )
, np. reakcje alkanów z chlorem w obecności
światła dając w halogenek alkilu ( metan + chlor/hν
ã
chlorometan);
- przegrupowania;
zachodzą wtedy, gdy pojedynczy substrat ulega
reorganizacj
i
wiązań i atomów, dając produkt izomeryczny:
( A
ã
B)
, np. przemiana 1-butenu w jego izomer konstytucyjny 2-buten, co
zachodzi w obecności katalizatora kwasowego.
3. Podział reakcji organicznych ze względu na ich mechanizm
(całkowity opis przebiegu
reakcji, pokazuje co dzieje się z elektronami
walencyjnymi podczas tworzenia się i rozrywania wiązań ).
3a.-Reakcje rodnikowe
, polegają na ruchu pojedynczych elektronów a nie par
elektronowych (tzw. reakcje wolnorodnikowe w sposób symetryczny).
- Homolityczne
rozrywanie wiązania, to znaczy po jednym elektronie zostaje
przy każdej części produktu. np
. A : B → A + B
-Homogeniczne
tworzenie wiązania, to znaczy każdy substrat dostarcza po
jednym elektronie do tego procesu.
Produkty reakcji rodnikowej zawierają nieparzystą liczbę elektronów
walencyjnych, zatem posiadają pojedynczy niesmarowany elektron na jednym ze
swoich orbitali np.
A + B → A : B
-
Reakcje substytucji rodnikowej
przebiegają zazwyczaj w trzech kolejnych
etapach:
- nicjacji (zapoczątkowania), np.: Cl : Cl
światło
→ 2Cl ;
- propagacji (kontynuowania), np.: Cl + CH
4
→ HCl + CH
3
;
- terminacji (zakończenia reakcji), np.: CH
3
+ CH
3
→ CH
3
: CH
3
.
3b.-Reakcje polarne
w których następuje
niesymetryczne rozrywanie lub
tworzenie wiązań
.
W wyniku tego powstaje produkt, który ma parzystą liczbę elektronów
walencyjnych na swoich orbitalach (jedynie pary elektronowe).
Reakcje polarne są bardziej popularnym typem reakcji w chemii organicznej niż
rodnikowe. Polarność wiązania jest konsekwencją niesymetrycznego rozkładu
elektronów w wiązaniu na skutek różnicy elektroujemności wiążących się
atomów.
Podstawową charakterystyczną cechą wszystkich polarnych reakcji
organicznych jest to, że miejsca bogate w elektrony w jednej cząsteczce reagują z
miejscami ubogimi w elektrony w drugiej cząsteczce.
Wiązania chemiczne powstają, gdy reagent bogaty w elektrony dostarcza pary
elektronowej reagentowi ubogiemu w elektrony, a wiązania ulegają rozerwaniu,
gdy jeden z dwóch fragmentów cząsteczki odchodzi z parą elektronów.
A
+
+ :B

→ A : B
Elektrofil ; nukleofil
Nukleofil (bogaty w elektrony)
jest indywiduum molekularnym, które „lubi
jądro” (czyli ładunek dodatni), zatem jest to często (nie zawsze np.-wiązania C=C
w alkenach, RNH
2
, NH
3
, H
2
O, ROH) obojętna cząsteczka łatwo oddająca atom
wodoru oraz ujemne jony np.: OH

, CN

, H

, R
3
C

, RO

, NC

.
Elektrofil (ubogi w elektrony)
, to indywiduum molekularne „lubiące elektrony”,
zatem jest ono często (nie zawsze) naładowane dodatnio oraz dodatnie jony.
Występuje korelacja między elektrofilowością i nukleofilowością a kwasowością
i zasadowością wg. Lewisa. Natomiast główna różnica polega na tym, że
okreslenia elektrofil i nukleofil stosuje się najczęściej wtedy, gdy dotyczy to
wiązania z atomem węgla.
II. ALDEHYDY I KETONY
Grupa karbonylowa (=C=O), występuje w aldehydach, ketonach, kwasach
karboksylowych, estrach i wielu innych klas związków.
W aldehydach karbonylowy atom węgla połączony jest z jednym atomem
wodoru oraz pozostałą grupą może być drugi atom wodoru lub inna grupa
organiczna.
Grupą funkcyjną charakterystyczną dla aldehydów jest więc CHO i nazywana
grupą formylową
albo
aldehydową
.
W ketonach karbonylowy atom węgla polączony jest z dwoma innymi
atomami węgla.
Oba atomy tworzące takie podwójne wiązanie charakteryzują się
hybrydyzacją typu
sp
2
. Przestrzennie te dwa atomy oraz dwa inne atomy
związane bezpośrednio z atomem węgla leżą w jednej płaszczyźnie. Jedno z
wiązań węgiel-tlen jest typu
, realizowane dzięki uwspólnianiu
elektronów niezhybrydyzowanych z orbitali
p
. Poniższy Rys.1. pokazuje
budowę grupy karbonylowej. Należy go rozumieć w ten sposób, że osie
wiązań węgiel-tlen, węgiel-podstawniki oraz osie orbitali zawierających
wolne (tzn. nietworzące wiązań, oznaczane literą
n
) pary elektronowe leżą
w zaznaczonej płaszczyźnie, a chmura elektronowa wiązania
p
p
znajduje się
pod i nad tą płaszczyzną. Rys.1
s
, utworzone przez dwa nakładające się
orbitale
sp
2
, natomiast drugie jest typu
NAZEWNICTWO –aldehydów
Zgodnie z regułami nazewnictwa IUPAC nazwy aldehydów mają końcówkę -al.
W podstawionych aldehydach łańcuch węglowy numeruje się zaczynając od
karbonylowego atomu węgla.
Dla aldehydów cyklicznych stosuje się przyrostek –karboaldehyd.
Dla aldehydów aromatycznych najczęściej stosuje się nazwy zwyczajowe.
Przykłady budowy wybranych aldehydów podaje rys.2.
). Wolne
pary elektronowe przy atomie tlenu mogą tworzyć wiązania wodorowe np. z
grupami OH, dlatego aldehydy o małych cząsteczkach dobrze rozpuszczają się
w wodzie. Ok. 40% roztwór metanalu w wodzie znany jest jako formalina,
stosowana do konserwacji preparatów biologicznych.
Polarność cząsteczek aldehydów powoduje pojawienie się oddziaływań
międzycząsteczkowych dipol-dipol, dlatego aldehydy wykazują znacznie
wyższą temperaturę wrzenia niż alkany czy etery o zbliżonych masach
cząsteczkowych. Oddziaływania dipol-dipol są znacznie słabsze od oddziaływań
poprzez mostki wodorowe, stąd temperatury wrzenia alkoholi są jeszcze wyższe
niż odpowiednich aldehydów.
Obecność grupy -CHO jako przedrostek okresla się jako formylo-.
Metanal (HCHO) jest gazem, a inne aldehydy cieczami albo ciałami
stałymi (etanal ma temp. wrzenia 20
o
C). Grupa aldehydowa jest polarna, z
cząstkowym ładunkiem dodatnim na karbonylowym atomie węgla
(elektroujemny tlen ściąga na siebie elektrony szczególnie wiązania
p
Nazewnictwo ketonów
W nazwach systematycznych ketonów znajduje się końcówka –on.
Łańcuch węglowy ketonu numerowany jest w taki sposób, aby karbonylowy
atom węgla miał jak najniższy numer. Nazwy zwyczajowe ketonów
tworzone są przez dodanie słowa keton do nazw alkilowych lub arylowych
grup połączonych z karbonylowym atomem wegla.
- budowę niektórych ketonów przedstawia rys.3
-
przedrostek okso- stosowany jest , gdy w związku jest grupa majaca
pierwszeństwo w wyborze grupy głównejnp.; kwas 4-okso-1-
cykloheksanokarboksylowy.
WAŻNE aldehydy i ketony:
Formaldehyd
(
tw. –21
o
C) , 37% wodny roztwór zwany jest formaliną.
Aldehyd octowy (tw.20
o
C), produkowany jest głównie w procesie Wackera.
Aceton
(tw.56
o
C, miesza się z wodą w całym zakresie stężeń) otrzymywany
na skalę przemysłową przez utlenianie: propenu, alkoholu izopropylowego
lub izopropylobenzenu.
Chinony
są cyklicznymi sprzężonymi diketonami np.:1,4-benzochinon
powstaje w odwracalnej reakcji utleniania hydrochinonu. Odwracalnośc tej
  [ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • diabelki.xlx.pl
  • Podobne
    Powered by wordpress | Theme: simpletex | © Spojrzeliśmy na siebie szukając słów, które nie istniały.