Опорний конспект лекцій із курсу "Органічна хімія". Частина 2.

 

 

К65   Коптєва, С.Д. Опорний конспект лекцій із курсу «Органічна хімія» / С.Д.Коптєва, Л.В. Дмітрікова. –Д.: ДНУ, 2016. –39с.

Уміщено опорний конспект лекцій  до другої частини курсу органічної хімії, розрахований на студентів, які продовжують  вивчати дану дисципліну на основі знань, отриманих у середній школі, та при вивченні першої частини курсу органічної хімії . Такі класи органічних сполук,  як спирти, карбонільні сполуки, моно- та дикарбонові кислоти та їх похідні, гліцериди, аміни та по- ліфункціональні сполуки  розглянуто у взаємозв’язку будова – реакційна зда- тність, що полегшить розуміння генетичного зв’язку між класами органічних сполук.

Матеріал наведено в стислій формі  у вигляді схем, що дає можливість використовувати його як на лекції, так і під час виконання індивідуальних завдань та підготовки до семестрового контролю знань.

Для студентів ДНУ, які навчаються за спеціальностями  «Біологія», «Бі- отехнологія», «Харчові технології»  та студентів, які  засвоюють дисципліну

«Органічна хімія».

 

 

 

 

 

При побудові назви альдегіду до назви відповідного алкану додають суфікс -аль, а у випадку кетонів  суфікс он та вказують цифрою положення кето-групи.

За просторовою будовою карбонільні сполуки близькі до алкенів, атом карбону знаходиться у sp2 гібридному стані:

Значна різниця в електронегативності між атомами Карбону та Оксигену а також рухливість π-зв’язку карбонільної групи призводить до її значної полярності (дипо- льний момент становить 2,5-2,8 D).

Альдегіди проявляють більшу хімічну активність у порівнянні з  кето- нами що зумовлено стеричними та електронними чинниками : наявність другого вуглеводневого радикалу (R') у молекулі кетонів зумовлює стеричні перешкоди при атаці нуклеофілом карбонільної групи, а також +І ефект замісника R' зменшує δ+ на атомі Карбону карбонільної групи і збільшує δ- на атомі Оксигену. Наслідком такого впливу є ослаблення здатності карбонільної групи до реакцій з нуклеофільними реагентами.

Електроноакцепторні замісники у вуглеводневому радикалі збільшують частко- вий позитивний заряд на атомі Карбону карбонільної групи, що підвищує її реакційну здатність. Натомість електронодонорні замісники знижують реакційну здатність карбонільної групи.

Група СН3 є донором електронної густини, група CCl3 є акцептором електронної густини.  В наведеному ряду реакційна здатність карбонільних сполук зростає зліва направо. 

Методи одержання: 

1.  Каталітичне окиснення:

2.  Оксосинтез (гіроформілювання алкенів у прису- тності Со, тиск 10-30мПа ) 

3.  Гідроліз гемінальних дигалогенпохідних: 

4.  Гідратація алкінів, реакція Кучерова: 

5.  Піроліз солей карбонових кислот:

6.  Взаємодія з реактивами Гріньяра

7.  Відновлення галогенангідридів карбонових кислот 

 

Реакції альдольно-кротонової конденсації

Для карбонільних сполук характерні реакції альдольної та кротонової  конденсації, які призводять до утворення С – С або С=С зв’язку. Атоми гідрогену які знахо- дяться в α-положенні до карбонільної групи проявляють підвищену кислотність, що зумовлено акцепторним впливом карбонільної групи. Тому карбонільні сполуки здатні до енолізації:

Реакції конденсації здебільшого проходять за умов кислотного або  основного каталізу. За характером взаємодії сполуки поділяють на метиленову та карбонільну компоненти.

Карбонільна компонента – сполука, що містить карбонільну групу.

Метиленова компонента  – сполука яка містить рухливі атоми гідрогену в α-

положенні до електроноакцепторної групи.

Одними з прикладів реакцій конденсації карбонільних сполук є альдольно- кротонова конденсація, умовою перебігу якої є наявність атомів гідрогену в α- положенні до карбонільної групи.

Альдольно-кротонова конденсація: Схема:

Реакції диспропорціювання

Карбонільні сполуки які не містять атома гідрогену в α-положенні до карбонільної групи не можуть виступати метиленовими компонентами в альдольно-кротоновій конденсації, тому за відсутності інших метиленових компонент в лужному середовищі вступають в реакцію диспропорціювання, або реакцію Канніццаро:

Реакції заміщення в α-положення

Карбонільні сполуки здатні вступати в реакції заміщення гідрогену розташованого біля  α-карбонового атома, у багатьох випадках швидкість таких реакцій контро- люється швидкістю енолізації й не залежить від концентрації реагенту. До таких реакцій можна віднести реакції галогенування, які перебігають у кислому або лужному се- редовищі:

 

Галоформна реакція

Для карбонільних сполук до складу яких входить метильна група за умови над- лишку галогену в лужному середовищі можуть заміщуватися всі атоми гідрогену групи СН3 на галоген, з подальшим розщепленням з утворенням галоформу СHHal3. Якщо в цій реакції використовують йод, то спостерігають утворення жовтого осаду йодофо- рму:

Кетони більш стійкі до окиснення у порівнянні з альдегідами, тому що процес окиснення пов’язаний з розривом С-С зв’язку. Окиснення проводять жорсткими окис- никами (лужний розчин перманганату калію), несиметричні кетони утворюють суміш

4 карбонових кислот:

Домашнє завдання:

Реферат на тему: «Застосування карбонільних сполук у харчовій промисловості».

Записати реакції відновлення карбонільних сполук.

 

 

Монокарбонові кислоти

Кислотні властивості карбонових кислот зумовлені електроноакцепторним впливом двох атомів оксигену, а також значною стійкістю карбоксилат аніону в якому негативний заряд делокалізований між атомами оксигену :

Карбонові кислоти існують у вигляді димерів або лінійних олігомерів, що зумовлює їх високі температури плавлення та кипіння.