Основные положения органической химии
- 1. Лекция № 1
- 2. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Теория А.М. Бутлерова 2. Особенности углерода в органических соединениях 3. Классификация органических веществ 4. Типы и механизмы химических реакций
- 3. 1. Теория А.М. Бутлерова (теория строения химических соединений) Бутлеров Александр Михайлович (1828-1886) Теория химического строения органических соединений, выдвинутая А. М. Бутлеровым во второй половине прошлого века (1861 г.), была подтверждена работами многих ученых. На ее основе объясняют многие явления, до той поры не имевшие толкования: изомерию, гомологию, проявление атомами углерода четырехвалентности в органических веществах. Теория выполнила и свою прогностическую функцию: на ее основе ученые предсказывали существование неизвестных еще соединений, описывали свойства и открывали их.
- 4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ АТОМОВ В МОЛЕКУЛЕ, ПОРЯДОК ИХ ВЗАИМОСВЯЗИ И ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ ИХ ДРУГ НА ДРУГА. ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ -
- 5. Первое положение Атомы в молекулах соединяются в определенном порядке в соответствии с их валентностью. Валентность углерода – 4 Водорода - 1 К углероду присоединяется водород
- 6. Второе положение Свойства веществ зависят от их химического строения Третье положение По свойствам вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы – свойства. Четвертое положение Атомы и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга.
- 7. 2. Особенности углерода в органических соединениях 1. Углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен 2. Углерод в ОС способен образовывать цепи, циклы, кратные (двойные, тройные) связи 3. Атомы углерода связаны между собой, а также с другими атомами ковалентной связью, осуществляемой путем обобщения пары электронов 4. Для атома углерода возможны три валентных состояния с различным типом гибридизации: Sp3-, Sp2-, Sp-гибридизации, 1-е, 2-е, и 3-е валентное состояние.
- 8. Гибридизация – процесс выравнивания электронных орбиталей по форме и энергии. Лайнус Полинг (1931 г)
- 9. I валентное состояние атома углерода sp3 гибридизация (читается эс-пэ-три) 1s 3p 4sp3 109О28’ ⁄ 109O28’ α (C-C) = 0.154 нм Валентные состояния атома углерода
- 10. II валентное состояние атома углерода sp2 гибридизация (читается эс-пэ-два) 1s+2p 3sp2 1s 2p 3sp2 120О ⁄ 120O α (C=C) = 0.134 нм Негибридизированая p-орбиталь
- 11. sp-гибридизация (читается эс-пэ) III валентное состояние атома углерода 1s 1p 2sp2 180O ⁄ 180O α (C=C) = 0.120 нм Две негибридизованные p-орбитали
- 12. Химическая связь - взаимодействие атомов, которое связывает их в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы. Для О.С. Характерна ковалентная связь. Ковалентная связь неполярная полярная КНС образуют атомы одного и того же химического элемента. Например, H2 H . + H . H : H H - H H2 Атом неМе отдает в общее пользование наружные неспаренные электроны. При этом образуется общая электронная пара. КПС образуют атомы с разной электроотрицательностью. Например, HCl Hx + Cl. . . . . : H x . Cl . . . . : Hδ+ Clδ- Атом неМе отдает в общее пользование по одному неспаренному электрону. Образуется общая электронная пара.
- 13. Типы связи σ-связь π-связь Связи, осуществляемые перекрыванием орбиталей по линиям, соединяющим центры атомов Связи, осуществляемые путем бокового перекрывания орбиталей π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р-АО прочная связь Образование ковалентной связи
- 14. 1 σ-связь 1 σ-связь + 1π связь 1 σ-связь + 2π связь Sp3- гибридизация Sp2–гибридизация Sp–гибридизация 1-е валентное состояние углерода 2-е валентное состояние углерода 3-е валентное состояние углерода Кратные связи Одинарная Связи двойная тройная
- 18. 3. Классификация органических соединений 1. в зависимости от строения углеродного скелета О.С. Ациклические (алифатические) циклические - C - C - C - C - - C - C - C - C - í åðàçâåò âëåí í î å ðàçâåò âëåí í î å C C C C C C C C C C C C O C карбоциклическое гетероциклическое карбоциклические Алифатические циклические (алициклические) áåí çî ë í àô ò àëèí ароматические
- 21. 2. в зависимости от характера связи между углеродными атомами О.С. предельные непредельные σ-связь Кратные связи
- 22. 3. в зависимости от функциональных групп Функциональная группа – структурный элемент органической молекулы.
- 24. Задача №1 Охарактеризуйте соединение: CH3 - CH = CH2 Решение: Это соединение ациклическое, неразветвленное, непредельное (ненасыщенное), относится к классу углеводородов.
- 25. Задача № 2 Охарактеризуйте соединение: Cl Решение: Это галогенопроизводное, циклическое, ароматическое, непредельное (ненасыщенное).
- 26. 4. Типы химических реакций Химическая реакция - процесс превращения веществ, сопровождающийся изменением их состава и (или) строения. Суть этого процесса заключается в разрыве химических связей в исходных веществах и образовании новых связей в продуктах реакции. H2 + Cl2 исходные вещества 2HCl продукт реакции Реакция считается законченной, если вещественный состав реакционной смеси больше не изменяется.
- 27. Типы органических реакций замещение присоединение отщепление одинарные связи образуются и разрываются у углеродного атома и новая группа замещает уходящую: характерны для предельных соединений. по крайней мере, два заместителя присоединяются к ненасыщенной молекуле и при этом процессе π–связь превращается в две σ-связи: характерны для непредельных соединений реакции, обратные присоединению, поскольку две σ-связи превращаются в π-связь: характерны для предельных соединений, содержащих функциональные группы. Например, для галогенпроизводных, спиртов.
- 28. 5. Механизмы химических реакций Механизм реакции зависит от типа разрыва ковалентной связи, который может быть гомолитическим и гетеролитическим. A : B A + B гомолитический разрыв .. Разрыв связи, при котором каждый атом получает по одному электрону из общей пары, называется гомолитическим H : C : H H H . . . . H : C H H . . . . . + H. Радикал метил Радикал водород Образуются радикалы (радикальный механизм) A (: B А + + В - гетеролитический разрыв, Если при разрыве связи общая электронная пара остается у одного атома, то такой разрыв называется гетеролитическим H : C : Cl H H . . . . H : C H H . . . . + Cl: Метил катион Хлорид анион - + Образуются ионы (ионный механизм)