Кіріспе. Органикалық химияның теориялық негіздері. Органикалық химия пәні



бет5/10
Дата12.02.2020
өлшемі440.24 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
СН3 –СН–С ≡ С–СН3

|

СН3

4-метилпентин-2

Изомерия. Ацетилен қатарында құрылыстық изомерия және үшілік байланыстың жағдайының изомериясы болуы мүмкін. Құрылыстық изомерия бутиннен (С4Н6) басталады.

2. Өндірісте ацетиленді екі жолмен алады
1) Кальций карбидінен гидролиз арқылы (1862, Велер):

СаС2 + 2Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2

2) Мұнайды және тас көмірді қайта өңдеудің газдарынан пиролиз арқылы:


Ацетилен көмірсутектерін синтездеу жолдары

1) Олефиндерден



1) Кетондардан



3) Иоцич реактивін қолданып синтездеу



3. Алкиндердің қасиеттері
Физикалық қасиеттері

Қалыпты жағдайда (С14) – газдар

515) – сұйық заттар

Жоғары алкиндер – қатты заттар


Химиялық қасиеттері

Ацетиленнің үшілік байланысы қос байланысқа қарағанда қысқарақ және реакцияларда беріктірек болып келеді.

Үшілік байланыс бойынша қосып алу екі сатыда жүреді, бұндай реакцияларға

1. гидрлеу С2Н2 → С2Н4→ С2Н6 (алкин – алкен – алкан)

2. галогендеу CН≡СН + Br2→ CНBr = СНBr → CНBr2 – СНBr2

3. гидратация (Кучеров бойынша) С2Н2+ Н2О → СН3 – СОН (альдегид)

4. галогенсутекті қосып алу

5. спирттерді қосып алу

6. сірке қышқылын қосып алу

жатады


Үшілік байланыстың салыстырмалы беріктігі метин сутегінің жылжымалдығы пайда болуына келтіреді. Осы себептен ацетилен және метин сутегі бар ацетиленнің гомологтары әлсіз қышқылдық қасиеттерді көрсетеді.

Бұл қасиеттерді келесі реакциялар көрсетеді

1. күміс ацетиленидімен әрекеттесу

2. Гриньяр реактивімен әрекеттесу

3. Иоцич реактивімен әрекеттесу

Тотығу реакциялары

CН≡СН + [О]→ НООC – СООН → НCООН + СО2

Дәріс 7.

Көмірсутектердің галогентуындылары




  1. Құрылысы, номенклатурасы

  2. Алу және синтездеу әдістері

  3. Физикалық және химиялық қасиеттері

  4. Маңызды жеке өкілдері

1. Алкандардың құрамында бір немесе бірнеше сутегі атомдары сәйкесінше бір немесе бірнеше галоген атомдарына (F, CI, Br, I) алмастырылғанда пайда болатын қосылыстар галогеналкандар немесе алкандардың галогентуындылары деп аталады.

Номенклатура



Формула

Тривиалды атауы

Рационалды атауы

Жүйелік атауы

СН3СІ

-

хлорлы метил

хлорметан

СН2СІ2

-

хлорлы метилен

дихлорметан

СНСІ3

хлороформ

хлорлы метин

трихлорметан

ССІ4

-

төртхлорлы көміртегі

тетрахлорметан

СН3-СН2СІ

-

хлорлы этил

хлорэтан

СН3-СНСІ2

-

хлорлы этилиден

1,1-дихлорэтан

СІСН2-СН2СІ

-

хлорлы этилен

1,2-дихлорэтан

ССІ3-ССІ 3


гексахлоэтан

гексахлоэтан

гексахлоэтан



-

-

2-хлорметил-2,4,4-триметил-1-фтор-3-хлорпентан

  1. Алу және синтездеу әдістері

Фтортуындылар. 1940 жылдан бастап фтортуындылар химиясы дами бастады. Бос фтормент фторлау көмірсутек молекуласының толық деструкциясына әкеледі:

CnH2n+2 + (6n+2)F2 → nCF4 + (2n+2) HF

Сондықтан фторды алкан молекуласына фторлайтын реагенттерді қолданып еңгізеді.

R R


C=O + SF4 → CF2 + SOF2

R R
RCOOH + 2SF4 → RCF3 + 2SOF2 + HF

Хлор- және бромтуындылар

Тура галогендеумен алынады

Сl • + CnH2n+2 → HCI + CnH2n+1

CnH2n+1 • + Cl2 → CnH2n+1Cl + Сl •



Иодтуындылар. Алкандарды иодтау мүмкін емес. Бір атомды иодтуындыларды (иодты алкилдер немесе моноиодалкандар) сәйкес хлортуындылар мен ацетон ерітіндісіндегі натрий иодының алмасу реакциясы арқылы алған тиімді болып табылады.(Финкельштейн):

RCl + NaI → RI + NaCl

Натрий иоды ацетонда жақсы ериді, ал натрий хлор –ерімейді.


Галогентуындылар синтезінің басқа әдістері.

      1. Спирттерден синтезі:

ROH + HR → RX + H2O

3ROH + PBr3 (немесе PI3) → 3RBr + P(OH)3

ROH + PCl5 (немесе PBr5) → RCI + HCl + POCl3

мұндағы R = радикал CnH2n+1; X = Cl, Br, I.


2. Оксоқосылыстардан синтезі (альдегидтер мен кетондар):

O Cl Cl


‌ ‌

R–C–R' + PCl5 → R–C–R' + POCl3

мұндағы R' = H немесе алкил.
3. Олефиндерден синтезі:

CnH2n + HX → CnH2n+1 X CnH2n + X2 → CnH2nX


4. Карбон қышқылдардан синтезі:

O

R–C–OAg + Br2 → RBr + CO2 + AgBr



3. Физикалық және химиялық қасиеттері

Төменгі фтортуындылары көбінесе газ тәрізді заттар болып келеді (фторметан, фторэтан, фтопропан, фтороформ ж/е т.б).

Хлор- және бромтуындылары әдетте сұйық заттар (хлорметан және бромметаннан басқа).

Иодтуындылары көбінесе қатты және тығыз заттар болып келеді.


Галогеналкандар алкандырдың құрылысын сақтап қалғасын, олар да орынбасу реакцияларға бейім болып келеді. Бұл реакциялар органикалық синтезде жаңа заттарды алу үшін кеңінен қолданылады.

      1. Иодтуындыларды алу

C2H5Cl + NaI → C2H5I + NaCl

KCl + NaCl → KI + NaCl




      1. Спирттерді алу

RX + H2O → ROH + HX

2RX + Ag2O + H2O → 2ROH + 2AgX

ClCH2−CH2Cl + Ag2O + H2O → HOCH2−CH2OH + 2AgCl

→ CnH2n+1OH + NaX

CnH2n+1X + NaOH

→ CnH2n + NaX + H2O



      1. Нитрилдерді алу

RX + NaCN → R–C≡N + NaX

НИТРИЛ


4. Күрделі эфирлерді алу
O O

RX + NaO–C–CH3 → R−O–C–CH3 + NaX

КҮРДЕЛІ ЭФИР

5. RX + NaSH → RSH + NaX

МЕРКАПТАН

6. 2RX + Na2S → R2S + 2NaX

СУЛЬФИД
7. RX + 2NH3 → RNH2 + NH4X

АМИН


8. RX + 2Li → RLi + LiX

9. ClCH2−CH2Cl + 2KCN → N≡C−CH2−CH2−C≡N + 2KCl

O

K2 CO3 ‌ ‌



R−CCl2–R' + H2O → R–C–R' + 2HCl
O

H2 SO4 ‌ ‌

R−CCl3 + 2H2O → R–C–OH+ 3HCl
O

R−CCl3 + 4NaOH → R–C–ONa+ 3NaCl + 2H2O

O

‌ ‌ HCCl3 + 4NaOH → R–C–ONa+ 3NaCl + 2H2O



CH2Cl2 + C4H9Li → LiCHCl2 + C4H10
CHCl3 + C4H9Li → LiCHCl3 + C4H10

Дәріс 8.

Металлорганикалық қосылыстар



  1. Металлорганикалық қосылысар туралы жалпы түсінік

  2. Қасиеттері және маңызы

1. Молекулаларында металл атомы (Ме) бір немесе бірнеше көміртегі атомдарымен (С) тікелей байланысқан органикалық қосылыстарды металлоорганикалық қосылыстар деп атайды.

Периодтық жүйенің металдарының көбі С-Ме коваленттік байланысты құрайды. s- және p-металдар бұндай байланысты жеңіл түзеді және бұндай байланыстар әдетте берік болады. d-металдар ондай коваленттік байланыстарды өте қиын түзеді немесе мүлдем түзбейді (мысалы платина металдары). Бұл металдар (d-металдар) көміртегі атомымен көбінесе комплексті σ- және π- байланыстар түзеді.

С-Ме байланысын түзетін элементтердің ішінде шын металдар және амфотерлік элементтер де бар (B, Si, Ge, As, Se, Te). Бұндай элементтердің көміртегі атомымен органикалық қосылыстарын әдетте элементорганикалық қосылыстар деп атайды.

Элементорганикалық қосылыстардың ішінде өте көп комплексті қосылыстар бар: көптүрлі карборандар



, жалпы формуласы (С5Н5)2М сандвич типті металдардың циклопентадиенилдер және т.б.

Элементорганикалық қосылыстар, олардың ішінде металлоорганикалық қосылыстар да, теориялық, синтетикалық химияда және химиялық технологияда өте маңызды роль атқарады. Олардың көбі активті реагенттер, талғағыш катализаторлар және эффективті биологиялық активті заттар болып келеді.

2. Элементорганикалық қосылыстарды периодтық жүйенің топтары бойынша қарастыру жөн.

Бірінші топ. Ag, Cu, Au металлорганикалық қосылыстарды өте қиын түзеді. Ал сілтілік металдар бұндай қосылыстарды өте жеңіл түзеді. Олардың ішінде Литий және натрийдің органикалық қосылыстары ең көп зерттелген. Литийдің органикалық қосылыстары Li-R және Li-Ar қосылыстары кең қолдануды табады. СН3-Li – метиллитий, С2Н5-Li – этиллитий және Ar-Li – ариллитийлер қатты заттар болып келеді. Басқа алкиллитий қосылыстары – сұйық заттар. Олар органикалық еріткіштерде (алкандар, циклоалкандар, бензол, эфирлер) тұрақты.

Алкиллитийлер алкилгалогенидтерге литиймен тура әсер етіп:

С2Н5СІ + 2Li  LiСІ + С2Н5Li

сынапалкилдерге әсер етіп:

Hg(C3H7)2 + 2Li  Hg + 2C3H7Li

немесе орыналмасу реакциясы арқылы:

C6H5Br + CH3Li  CH3Br + C6H5Li

aлынады.
R-Li қосылыстардың барлығы да ауада өздігінен жанады су және спирттың әсерінен жеңіл ыдырайды:



Н2О

CH3Li  CH4 + LiОН


CH3ОН

С2Н5Li  С2Н6 + CH3ОLi


Күрделі литийорганикалық қосылыстар қосарланған диендердің қос байланыстарына жай R-Li қосылыстарын қосу арқылы алынады.

Алкениллитий изопреннің жаңа молекуласына қосылып тізбек жалғаса береді. Осындай қайта-қайта қосылудың нәтижесінде жоғарымолекулалық қосылыс – изопрен каучугы – түзіледі. Бұл жерде литий қосып алу реакциясының тек белгілі бір кеңістіктік бағытта жүруіне себеп болады. Сондықтан реакция нәтижесінде алынатын полимер стереоретті болып түзіледі. Литийорганикалық қосылыстары осындай қасиеттері үшін стереоспецификалық органикалық синтездерде қолданылады.



Екінші топ. Бұл топта магний, сынап және мырыштың органикалық қосылыстары маңызды. Органикалық синтезде өте маңызды роль атқаратын магнийорганикалық қосылыстарды (R-Mg-Hal) француз химигы Ф.О. Гриньяр ашты және жан жақты зерттеді. Бұл ашу үшін Гриньяр Нобель премиясын алды (1912) сондықтан R-Mg-Hal қосылыстарын Гриньяр реактивтері деп, ал олар негізіндегі синтездерді Гриньяр синтездері деп атайды.

Магнийорганикалық қосылыстарды магнийді галогеналкилдердің эфирлі ерітінділерінде ерітіп алады:

R2O

R-Hal + Mg  R-Mg-Hal

Бұл реакцияда ең белсенді R-I, ал ең әлсіз R-СІ болып келеді. R-F реакцияға қатыспайды.

Магний толық магнийорганикалық қосылыстарды да түзеді R-Mg-R. Ерітіндіде олар Гриньяр реактивтерімен тепетеңдікте орналасады.

(R-Mg-Hal)2  R-Mg-R + MgHal2

Гриньяр синтездерін сусыз және ауасыз (азоттың немесе инертті газдың) ортада өткізеді. Гриньяр реактивтерінің тұрақтылығы төмен болғаннан, оларды ерітіндіден бөлмейді. Олар өте активті реагенттер және жүздеген әртүрлі реакцияларға қатысады.

І. Ауа компоненттерімен (О2, Н2О, СО2) реакциялар

СH3MgBr + HOH  CH4 + Mg(OH)Br


II. Гриньяр реактивтері альдегидтерге, кетондарға, күрделі эфирлерге, хлорангидридтерге қосылу реакцияларына қатысады.

ІІІ. Жылжымалы сутегі атомы бар барлық реагенттер (ROH, RNH2, NH3, RCONH2, RCOOH, HX, ацетилен көмірсутегі) магнийорганикалық қосылыстарымен әрекеттесіп, алкандарды түзеді.

Цинкорганикалық қосылыстар - ZnR құрамы бар органикалық заттар. Бұл – тұрақсыз, ұшқыш, өздігінен жанатын сұйық заттар.

Үшінші топ. Бор, алюминий, галлий, индий және таллий үш топ изомерлі элементорганикалық қосылыстарды түзеді: RMeX2, R2MeX, R3Me. Осы қосылыстардың ішінде бор және алюминий туындылары практикада өте маңызды болып келеді және ғылыми зерттеулерде және химиялық өндірісте кеңінен қолданылады.

Дәріс 9

Спирттер


  1. Алканолдардың құрылысы, гомологтық қатары, изомериясы, номенклатурасы

  2. Алу және синтездеу жолдары

  3. Физикалық және химиялық қасиеттері

1. Алканолдар – құрамында бір немесе бірнеше сутегі атомдары ОН – топтарының сондай санына алмастырылған қаныққан көмірсутектердің туындылары.


Жалпы формула - R-OH (R – қаныққан көмірсутектің қалдығы)
Функционалды топ – ОН-тобы – гидроксил

- окси-топ

- гидрокси-топ


Формула

Атауы

жүйелік

тарихи

рационалды

СН3ОН

метанол

метил спирті

карбинол

СН3-СН2-ОН

этанол

этил спирті

метилкарбинол

С2Н5-СН2-ОН

пропанол

пропил спирті

этилкарбинол

СН3-СН(СН3)-ОН

пропанол-2

изопропанол

диметилкарбинол

СН3-СН2-СН2- СН2-ОН

бутанол-1

бутил спирті

пропилкарбинол

СН3-(ОН)С(СН3) -СН3

2-метилпропанол-2

изобутил спирті

триметил-карбинол



2. Алканолдарды алу жолдары
1. Галоидтуындыларының гидролизі

Бұл реакция галоидтуындыларды спирттерден және галогенсутектерден алу реакциясына қарама қарсы болып келеді.

t0

RCI + HOH ROH + HCI

Реакция баяу өтеді. Оны жылдамдату үшін дымқыл күміс оксидін қолдануға болады.



RCI + HOH + Ag20 2ROH + 2AgCI

Сілтінің қатысында реакция одан да жылдам өтеді, бірақ, элиминирлеудің нәтижесінде, қосымша олефин түзілу реакциясымен күрделенеді.


2. Көміртегінің монооксидін гидрлеу

t0



СО + Н2 СН3ОН

Түрлі жағдайларда таза метил спирті немесе оның алғашқы гомологтарының қоспасы да (синтол) түзілуі мүмкін. Өндірісте осы реакция бойынша метанолды үлкен мөлшерде алу үшін келесі жағдайларды туғызады: t≈4000С, Р, катализатор –Cr2O3 және ZnO қоспасы.


3. Катализаторлар (Ni, Pt) қатысында оксоқосылыстарды сутегімен тотықсыздандыру.

Альдегидтерден біріншілік спирттер, ал кетондардан екіншілік спирттер пайда болады.

СН3 – С =О + 2Н СН3 – СН2 - ОН

Н

СН3 – С = О СН3 – СН – СН3

Н3С ОН
4. Карбон қышқылдарды және олардың туындыларын тотықсыздандыру. Мысалы, карбон қышқылдардың күрделі эфирлерін қайнаған спирт ерітіндісіндегі натриймен тотықсыздандыру (Буво әдісі)
R – C – OC2H5 + 4Na + 3C2H5OH R – CH2 – OH + 4C2H5ONa

О

5. Гриньяр реактивін альдегидтерге және кетондарға қосу.

Магнийорганикалық қосылыстарының орнына литийорганикалық, цинкорганикалық, натрийорганикалық қосылыстарын қолдануға болады.

Осы әдіспен біріншілік, екіншілік, үшіншілік спирттерді алуға болады.

- Біріншілік спирттерді алу үшін Гриньяр реактивіне формальдегидпен әсер етеді.

H2O

Н-СОН + RMgCI R –СН2 –OMgCI R –СН2 –OH + MgCIOH

Екіншілік спирттерді синтездеу үшін Гриньяр реактивіне альдегидтердің біреуімен (бірақ формальдегидпен емес) әсер етеді.

Үшіншілік спирттерді синтездеу үшін кетондарды қолданады.

СН3-СОСН3 + RMgCI R –С(CH3)2 –OMgCI
H2O

R –С(CH3)2 –OMgCI R (CH3)2СН2 –OH + MgCIOH
6. Қышқылдардың қатысында олефиндерге су қосу (гидратация).

Олефиннің құрылысына байланысты екіншілік және үшіншілік спирттер түзіледі. Біріншілік спирт – этил спирті тек этиленнен түзіледі.

H+

R-CH2=CH2 +HOH R- CH -CH3

OH

Бұл әдіспен өндірістік масштабта этил, втор-пропил және трет-бутил спирттерін алады.


7. Көмірсуларды ашыту

Көмірсуларды ашыту процесінің жалпы теңдеуі:
С6Н12О62Н5ОН + 2СО2


  1. Физикалық және химиялық қасиеттері

Спирттердің физикалық қасиеттері көмірсутектік радикалдың құрылысына және гидроксил тобының жағдайына байланысты. Спирттердің гомологтық қатарының бірінші өкілдері – сұйықтар, жоғарғы спирттер – қатты заттар.

Метанол, этанол және пропанол сумен барлық қатынастарда араласады. Молекулалық масса өскен сайын спирттердің суда ерігіштігі дереу түседі. Гексил спиртінен бастап біратомды спирттер суда ерімейді. Жоғары спирттер де суда ерімейді. Құрылысы тармақталған спирттердің ерігіштігі жоғарырақ, ал тармақталмаған спирттердің ерігіштігі төменірек. Төменгі спирттерге алкоголь иісі тән, ортаншы гомологтарының иістері күшті және жиі қолайсыз болады. Жоғары спирттер – иіссіз. Үшіншілік спирттердің әдейі көгерген иісі бар.

Спирттерге аномальды жоғары қайнау температуралары тән. Бұны сутектік байланыстар пайда болуымен байланысты.

Гидроксил тобының ерекшелігі – оның электрондық құрылысына байланысты болатын сутегі атомының салыстырмалы жылжымалдығы.



Бұндай полярлену ионды диссоциацияны туғызбайды, спирттер электролиттер емес, олар индикаторлардың түсін өзгертпейді, бірақ оларға анық электрлік дипольдік моменті тән.


Ерітіндіде дипольдер электростатикалық тартылып сутектік байланыстар пайда болады.



Химиялық қасиеттері

Спиртердің 4 реакциондық орталығы бар.



  1. Полярлы О-Н байланысы. Реакцияларда байланыс үзіліп протонды босатады. Қышқылды қасиеттер.

  2. Азполярлы С-О байланысы. Реакцияларда осы байланыс үзіліп ОН-тобы орынбасылады. Нуклеофильды орынбасу.

  3. Алкил тобының С-Н байланыстары. Олар тотығу және дегидрлеу реакцияларына түседі.

  4. Оттегі атомының -электронды жұптары. Олар қышқылдармен және металдардың тұздарымен донорлы-акцепторлы байланыстар түзеді.


Активті металдармен әрекеттесу (K, Na, Ca).

Реакция нәтижесінде алкоголяттар пайда болады:

2R – OH + 2Na  2R – ONa + H2

2Н5ОН + 2Na  2С2Н5 – ONa + H2

натрий этилаты

Төменгі спирттер натриймен белсенді әрекеттеседі. Қышқылды қасиеттер кеміген сайын реакцияның белсенділігі азайады. Жоғары спирттер алкоголяттардя тек қыздырғанда ғана түзеді.

Алкоголяттар гидролизге жеңіл ұшырайды:

С2Н5 – ONa + HОН  С2Н5 – ОН + NaОН

Алкоголяттар – суда және сәйкес келетін спиртерде жақсы ерийтін қатты заттар.

Известны алкоголяты и других металлов, кроме щелочных, но они образуются косвенными путями. Так, щелочноземельные металлы непосредственно со спиртами не реагируют. Но алкоголяты щелочноземельных металлов, а также Mg, Zn, Cd, Al и других металлов, образующих реакционноспособные металлоорганические соединения, можно получить действием спирта на металлоорганические соединения.




Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет