Физические свойства алкенов

Программа курса "Органическая химия" ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА дисциплины "Органическая химия" для студентов биологических факультетов Специальности: физические свойства алкенов — Биология, 012000 — Физиология, 012100 — Генетика, 012200 — Биофизика, 012300 — Биохимия, 012400 — Микробиология Объем лекционного курса - 78 часов ВВЕДЕНИЕ Предмет органической химии, ее связь с биологией. Основные положения теории химического строения Способы построения названий номенклатура органических соединений: тривиальные, рациональные, систематические названия. Гомология и гомологические ряды. Структурная изомерия изомерия углеродного скелета изомерия, вызванная положением заместителя. Типы химических связей в органических соединениях: ковалентная, электровалентная, семиполярная, координационная и водородная связи. Представление о молекулярных орбиталях, типы гибридизации орбиталей атомов углерода. Пространственная изомерия цис - транс-изомерия и оптическая изомерия. Понятие о конформациях и конформерах. Индуктивный и мезомерный эффекты. Представление о механизмах органических физические свойства алкенов. Понятие о резонансных структурах. Гетеролитический и гомолитический разрыв связей. Электрофильные, нуклеофильные и радикальные физические свойства алкенов. Тип промежуточных частиц: карбокатионы, карбанионы, радикалы. Понятие о переходном состоянии. УГЛЕВОДОРОДЫ Алканы Гомологический ряд. Природа С-С и С-Н-связей. Галогенирование, нитрование, сульфохлорирование, окисление. Понятие о свободных радикалах. Механизм свободно-радикального замещения в алканах энергетика цепных свободнорадикальных реакций галогенирования. Различие в реакционной способности атома водорода при первичном, вторичном и третичном атоме углерода. Крекинг алканов термический и каталитический. Изомерия углеродного скелета, положения двойной связи. Природа двойной углерод-углеродной связи. Геометрия двойной связи цис- транс- и Z- E-номенклатура. Дегидрогалогенирование, дегидратация правило Зайцева. Гидрирование гомогенное и гетерогенное. Электрофильное присоединение к алкенам гидрогалогенирование, галогенирование, гидратация. Понятие об электрофильных агентах. Механизм электрофильного присоединения к ненасыщенным системам - и -комплексы. Правило Марковникова и его современное толкование. Гидридные и алкильные миграции. Стереохимия электрофильного присоединения к алкенам. Присоединение гидридов бора синтез спиртов из алкенов. Окисление алкенов реакция Вагнера, физические свойства алкенов и окислительное озонирование. Присоединение бромистого водорода по Харашу механизм. Понятие о полимеризации алкенов. Природа тройной углерод—углеродной связи. Электрофильное присоединение к алкинам: гидрогалогенирование, галогенирование, гидратация реакция Кучерова. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Присоединение спиртов, физические свойства алкенов водорода. Физические свойства алкенов с участием подвижного ацетиленового атома водорода получение ацетиленидов металлов, конденсация физические свойства алкенов карбонильными соединениями. Ди- три- и тетрамеризация ацетилена. Алкадиены Изомерия, номенклатура, классификация алкадиенов. Промышленные способы получения сопряженных диенов бутадиен, изопрен. Механизм электрофильного 1,2- и 1,4-присоединения, кинетический и термодинамический контроль. Диеновый синтез реакция Дильса-Альдера. Представление о пространственных и линейных полимерах. Понятие о строении терпенов и каротинов, изопреновое правило. Виды изомерии в циклоалканах размер цикла, число и взаимное положение заместителей; стереоизомерия. Напряжение угловое и торсионное. Аксиальные и экваториальные связи в конформации "кресло" циклогексана. Влияние размера цикла на свойства циклоалканов. Характер связей в циклопропане. Сравнение химических свойств циклоалканов, алканов и алкенов. Ароматические углеводороды Бензол электронное и пространственное строение. Энергия стабилизации ароматических систем энергия сопряжения. Физические свойства алкенов изомерия ароматических углеводородов ряда бензола. Химические свойства: нитрование; галогенирование; сульфирование; алкилирование, ацилирование реакция Фриделя-Крафтса. Механизм электрофильного замещения в ароматическом ядре, - и - комплексы, доказательства их существования. Реакционная способность замещенных ароматических соединений. Ориентация вступления новой группы при наличии заместителя в бензольном кольце. Ориентанты I физические свойства алкенов II рода. Согласованная и несогласованная ориентация. Общее представление о механизме нуклеофильного ароматического замещения. Анионные - комплексы Мейзенгеймера. Реакции бензольного кольца с нарушением ароматической системы связей гидрирование, озонирование, хлорирование. Получение гомологов бензола побочные процесы - полиалкилирование, изомеризация алкилириущего агента. Реакции алкилбензолов с участием боковых цепей. Галогенирование, нитрование по Коновалову боковых цепей алкилбензолов. Окисление алкилбензолов до бензойных кислот. Полициклические многоядерные ароматические системы дифенил, нафталин, антрацен, фенантрен. Способы получения галогенирование физические свойства алкенов, присоединение галогенов и галогеноводородов к непредельным соединениям, замещение гидроксильной группы на галоген в спиртах. Понятие о нуклеофильных агентах. Физические свойства алкенов нуклеофильного замещения галогена физические свойства алкенов гидроксильную, алкоксильную, амино - циано-группы и др. Механизм нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода S N1 и S N2. Зависимость механизма нуклеофильного замещения от структуры исходного соединения электронные и пространственные факторынуклеофильности реагента, природы уходящей группы, растворителя. Факторы, определяющие их стабильность. Стереохимия реакций нуклеофильного замещения. Реакции элиминирования Е1 и Е2 механизм. Конкуренция реакций замещения и элиминирования. Реакция алкилгалогенидов с металлическим натрием, с магнием реактив Гриньяра. Природа связи физические свойства алкенов, применение магнийорганических соединений в органическом синтезе реакции с карбонильными соединениями, углекислотой, спиртами, водой. Хлористый метилен, хлороформ, четыреххлористый углерод. Сравнение реакционной способности аллил- винил- и алкилгалогенидов в реакциях нуклеофильного замещения. Получение условия введения галогена в ядро и в боковую цепь. Различие в подвижности галогена в бензил- и фенилгалогенидах сравнить с алкил- винил- и аллилгалогенидами. СПИРТЫ Одноатомные предельные спирты. Методы получения спиртов из алкенов, галогенпроизводных, карбонильных соединений, сложных эфиров и карбоновых кислот. Синтезы с помощью реактива Гриньяра. Ассоциация, водородная связь, кислотность спиртов. Реакции водорода гидроксильной группы с участием связи О-Н спиртов : образование алкоголятов, ацилирование, взаимодействие с реактивом Гриньяра. Реакции гидроксильной группы с участием связи С-ОН спиртов : замещение на галоген под действием галогеноводородов, галогенидов фосфора, хлористого тионилафизические свойства алкенов. Сравнение свойств первичных, вторичных и третичных спиртов. Высшие спирты в природе. Изомеризация винилового спирта в ацетальдегид. Сравнение со свойствами спиртов. ФЕНОЛЫ Номенклатура изомерия. Промышленное получение фенола из кумола механизм. Синтез фенолов из хлорбензола, арилсульфокислот, арилдиазосоединений. Взаимное влияние гидроксильной группы и бензольного кольца. Кислотные свойства фенола, сравнение со спиртами. Влияние заместителей на кислотность фенолов. Получение простых физические свойства алкенов сложных эфиров фенола. Реакции электрофильного замещения в бензольном ядре фенола галогенирование, нитрование, сульфирование. Перегруппировка аллиловых эфиров фенола Кляйзен. Конденсация фенола с карбонильными соединениями. Хиноидная структура как хромофорная группа. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ Номенклатура изомерия. Реакция Вильямсона, межмолекулярная дегидратация спиртов. Химические свойства: образование оксониевых солей, расщепление кислотами. Диэтиловый эфир, окись этилена, диоксан, тетрагидрофуран. ОКСОСОЕДИНЕНИЯ АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ Номенклатура. Способы получения оксосоединений: при окислении спиртов, при гидролизе дигалогенпроизводных, из карбоновых кислот их производных, из ацетиленов физические свойства алкенов реакции Кучерова и при гидроборировании ; синтез кетонов с помощью ацетоуксусного эфира. Строение карбонильной группы, ее полярность и поляризуемость. Кислый и основной катализ. Присоединение воды, бисульфита натрия, синильной кислоты, магнийорганических соединений. Образование ацеталей и кеталей. Конденсация оксосоединений с ацетиленами С-Н — кислота. Полимеризация альдегидов параформ, паральдегид. Реакция присоединения-отщепления при взаимодействии оксосоединений с физические свойства алкенов оксимыс гидразином и его производными гидразоныс семикарбозидом семикарбазоны механизм. С-Н-кислотные свойства карбонильных соединений - реакции с участием альфа-атомов водорода: галогенирование хлоральальдольная и кротоновая конденсации механизм реакции, кислотный и щелочной катализ. Понятие о карбанионах их стабилизации. Енолизация альдегидов и кетонов. Влияние структуры на положение кето-енольного равновесия. Восстановление альдегидов и кетонов. Реакция Канниццаро диспропорционирование альдегидов. Получение пинаконов и пинаколиновая перегруппировка механизм. Сопряжение карбонильной группы с двойной углерод—углеродной связью. Присоединение галогеноводородов к непредельным карбонильным соединениям. Ароматические альдегиды и кетоны. Получение бензальдегида из толуола. Введение ацильной группы в ароматическое кольцо по Фриделю— Крафтсу. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ Монокарбоновые кислоты. Строение карбоксильной группы и карбоксилат-иона. Влияние заместителей на кислотные свойства. Сравнение кислотности карбоновых и сульфоновых кислот. Способы получения карбоновых кислот: при окислении углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов; при гидролизе функциональных производных кислот; при физические свойства алкенов магнийорганических соединений с диоксидом углерода; на основе малонового и ацетоуксусного эфиров. Химические свойства: галогенирование по Геллю—Фольгардту—Зелинскому механизм ; декарбоксилирование; электролиз по Кольбе; получение различных производных. Соли, галогенангидриды, ангидриды, амиды, сложные эфиры, нитрилы. Образование амидов из оксимов перегруппировка Бекмана, механизм. Ацилирование аминов, спиртов и фенолов хлорангидридами или ангидридами кислот. Этерификация кислот и омыление сложных эфиров механизм. Сложноэфирная конденсация Кляйзена механизм. Муравьиная, уксусная, пальмитиновая, стеариновая кислоты. Особые свойства муравьиной кислоты. Получение из галоген- и окси-кислот. Фумаровая и малеиновая кислоты. Различия по физическим и химическим свойствам. Физические свойства алкенов ангидрид как диенофил в реакции диенового синтеза. Акриловая и метакриловая кислоты. Полимерные материалы на основе производных акриловой и физические свойства алкенов кислот. Особые свойства метиленовой группы малонового эфира как С-Н-кислоты. Синтезы с помощью малонового эфира. Янтарная кислота, ее ангидрид и амид. Бензойная физические свойства алкенов, методы ее получения. Физические свойства алкенов и практическое применение фталевой и терефталевой кислот. Ангидрид и амид фталевой кислоты. Реакция Габриэля получение аминов. ЖИРЫ Аналитические характеристики жиров. ОКСОКИСЛОТЫ Пировиноградная физические свойства алкенов, ее свойства. Получение сложноэфирная конденсация Кляйзена. Кето-енольная таутомерия влияние строения на положение равновесия. Реакции кетонной и енольной форм ацетоуксусного эфира. Алкилирование натриевого производного ацетоуксусного эфира. Кислотное и кетонное расщепление. Использование ацетоуксусного эфира для синтеза органических соединений. Способы получения: при восстановлении кетокислот; при окислении гликолей; через оксинитрилы. Дегидратация - - оксикислот. Гликолевая, молочная и винная кислоты. Оптическая изомерия - вид пространственной изомерии. Асимметрический атом углерода, структурные формулы, проекционные формулы Фишера. Стереохимия соединений с двумя асимметрическими атомами углерода. Антиподы энантиомерырацематы, диастереомеры, мезоформы. Стереохимия молочных и винных кислот. Понятие об асимметрическом синтезе. Абсолютная и относительная конфигурации. Определение старшинства заместителей у физические свойства алкенов атома углерода. Конфигурация и знак вращения. УГЛЕВОДЫ САХАРА Классификация углеводов моно- ди- и полисахариды. Альдопентозы рибоза, дезоксирибоза, арабиноза, ксилоза физические свойства алкенов, альдогексозы глюкоза, манноза, галактозафизические свойства алкенов строение и нахождение в природе. Стереохимия альдоз физические свойства алкенов кетоз. Связь конфигурации сахаров с D- и L - глицериновым альдегидом. Глюкоза, открытая и циклическая полуацетальная формы глюкозы пиранозная, физические свойства алкенов. Кольчато-цепная таутомерия и мутаротация сахаров. Гликозиды циклические ацетали и агликоны. Реакции укорочения и удлинения цепи. Конформация глюкопиранозы форма "кресло", аксиальное и экваториальное расположение гидроксильных групп. Конфигурация циклической формы у рибозы и дезоксирибозы. Фруктоза как пример кетозы. Эпимеризация моносахаридов взаимопревращение глюкозы, маннозы и фруктозы. Сахароза как представитель дисахаридов, ее строение, инверсия оптической активности при гидролизе. Восстанавливающие и невосстанавливающие сахариды. Строение, химическая переработка клетчатки. Физические свойства алкенов, номенклатура изомерия. Способы получения аминов: из галогенпроизводных реакция Гофманапри восстановительном аминировании карбонильных соединений, при восстановлении азотсодержащих производных карбонильных соединений и карбоновых кислот, нитросоединений, из амидов карбоновых кислот перегруппировка Гофманапо реакции Габриэля. Сравнение основных свойств аммиака, первичных, вторичных и третичных аминов, а также амидов. Действие азотистой кислоты на первичные, вторичные и третичные амины. Физические свойства алкенов аммониевые основания их соли. Ароматические амины анилин, толуидин. Получение при восстановлении соответствующих нитросоединений. Взаимное влияние аминогруппы и ароматического кольца. Реакции электрофильного замещения в бензольном кольце ароматических аминов. Сравнение основных свойств алифатических физические свойства алкенов ароматических аминов. Влияние заместителя в кольце на основные свойства аминогруппы. Понятие о сульфамидных препаратах. Диазотирование первичных ароматических аминов азотистой кислотой. Соли диазония, их реакции, протекающие без выделения и с выделением азота. Азосочетание как реакция электрофильного замещения в ароматическом ядре. Амфотерные кислотно-основные свойства аминокислот. Внутренние соли бетаимыизоэлектрическая точка. Реакции аминокислот по карбоксильной и аминогруппам. Сравнение - - и -аминокислот. Дезаминирование и декарбоксилирование аминокислот. Важнейшие представители природных аминокислот глицин, аланин, фенилаланин, валин, лейцин, лизин, треонин, пролин, триптофан. Общее представление о составе, строении, физических и химических свойствах белков. Пептидные спирали и водородная связь. Избирательная защита и активирование амино- и карбоксильной групп карбобензоксигруппа. Общее представление о составе и строении нуклеиновых кислот. Синтетические полиамиды: найлон, капрон. ГЕТЕРОАРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Пятичленные гетероароматические соединения с одним гетероатомом: фуран, физические свойства алкенов, пиррол. Их нахождение в природе. Строение участие p-пары электронов гетероатома в создании ароматического секстета. Изомерия, номенклатура монозамещенных гетероциклов. Электрофильное замещение, ориентация вступления заместителя. Сравнение с реакционной способностью бензола. Пиридин, нахождение в природе, строение, изомерия монозамещенных. Сравнение с реакционной способностью пиррола и бензола. Ориентация при электрофильном замещении. Алкилирование по атому азота, входящему в гетероароматическое физические свойства алкенов. Нуклеофильное замещение атома водорода, связанного с пиридиновым ядром, на аминогруппу реакция Чичибабина. Гетероциклы как структурный элемент природных соединений пуриновые и пиримидиновые основания. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Инфракрасная спектроскопия. Понятие о характеристических групповых частотах для отдельных классов органических соединений. Физические свойства алкенов спектров в УФ- и видимой области. Типы электронных переходов в органических молекулах. Понятие о хромофорных группировках. Спектроскопия протонного магнитного резонанса. Природа ПМР-спектров, их основные характеристики: химический сдвиг, интенсивность, мультиплетность. Спектры ПМР отдельных классов органических соединений. Принцип метода, фрагментация молекул органических веществ под действием электронного удара. Принцип установления строения органических веществ по данным УФ- ИК- ПМР- и масс-спектрометрии. ЛИТЕРАТУРА Основная Грандберг Упражнения и задачи по органической химии. Программу составили: Караханов Э.