Xreferat.com » Рефераты по химии » Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

1. Галогенпроизводные предельных углеводородов


С галогенпроизводных углеводородов начинается изучение функциональных замещенных.

Большинство органических соединений состоит из различных группировок атомов, связанных с помощью ковалентной связи с основой из атомов углерода (наз. Углеродным скелетом).


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Эти группировки атомов являются функциональными группами и они участвуют в большинстве химических реакций.

Наиболее распростроненные функциональные группы органических соединений


Группа Структура Класс
Галоид- бром, хлор

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Окси-

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Эфирная

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Перокси-

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Карбонильная

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Альдегидная

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Карбоксильная

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Амино

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Нитро

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Азо-

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Нитрозо-

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Диазо-

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений



2. Изомерия


Изомерия галогенпроизводных зависит от строения углеводородного скелета и положения атома галогена в цепи СnH2n+1Hlg.

Номенклатура:


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


3. Характер связи С-Hlg


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений



Длина Энергия Поляризуемость, см2
C-Br 0,194 276 9,4
C-Cl 0,176 330 6,5
C-F 0,140 485 1,6

4. Методы получения


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Промышленные способы:

Галогенирование алканов

Присоединение к алкенам

Замещение гидроксильной группы в спиртах


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Реакция обратимая. Относится к реакциям SN. Ранее мы познакомились с реакциями SR (химические свойства алканов), SE (химические свойства ароматических углеводородов).

Для замещения гидроксильной группы используют галогениды фосфора (PCl3, PCl5) и галогениды серы (SOCl2).

Эти методы чаще используются в лабораторной практике:


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


5. Химические свойства


Химические свойства определяются характером связи С-Hlg. Это реакции замещения, но ионного нуклеофильного замещения SN. Замещение может сопровождаться отщеплением Е.


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Без сольватации нет диссоциации, нет взаимодействия. Растворители - ацетон, спирты, вода, диоксан, аммиак (ж.), ДМСО, ДМФА.


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Примеры:


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


6. Механизм реакции SN

Существует два основных типа реакций ионного замещения алифатических соединений: SN2 и SN1.


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Нуклеофилом называется атом (или частица), который может отдать пару электронов любому элементу, иному чем водород. Hlg, который вытесняется (замещается) уходящей группой.

Реакция SN2


Энергетический профиль SN2-замещения

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Частичное связывание между нуклеофилом, уходящей группой и атакуемым атомом обозначается пунктирной линией. Вцелом реакция проходит с обращением относительной конфигурации, это обращение называется вальденовским (Вальден, 1893).

В реакции принимают участие 2 частицы и скорость реакции определяется концентрацией как галоид алкила так и нуклеофила.

Влияние алкильных заместителей на скорость реакции.

По сравнению с другими гидридными состояниями углерода реакции SN2 наиболее легко протекают у sp3-гибридизованного атома.

Алкильная группа Относительная скорость замещения

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

30

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

1

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

0,03

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

0

Влияние растворителя

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


При увеличении полярности растворителя исходное соединение стабилизируется в большей степени, чем активированный комплекс, а стало быть, и энергия активации.

Порядок реакционноспособности нуклеофилов в протонных растворителях следующий:


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Ряд нуклеофильности галогенов:


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Ряд уменьшения способности быть уходящей группой:

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Реакция SN1

Характерна для третичных и вторичных алкилгалогенидов. SN1-реакция не является согласованным процессом и состоит из двух отдельных стадий:


Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Скорость реакции зависит от концентрации бромистого алкила.

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


О стабильности карбкатионов, с которыми уже встречались при дегидратации спиртов:

Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений


Действие хлора на углеродсодержащие вещества уже давно привлекало внимание многих химиков. Известно, что еще в 1815 г. Гей-Люсссак, обработав цианистоводородную кислоту хлором, обнаружил, что она превращается в хлорциан Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений. Позже он же обратил внимание на то, что при отбеливании воска хлором последний поглощается воском, который при этом теряет равный хлору объем водорода.

В 1821 г. Фарадеем было показано, что масло голландских химиков (дихлорэтан) при продолжительном действии на него хлора превращается в новый продукт — шестихлористый углерод Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений, известный в настоящее время под названием гексахлорэтана. В этом случае было также обращено внимание на замену водорода равным объемом хлора.

Исследуя бензольные соединения, Велер и Либих (1822 г.) установили, что хлор превращает соединение Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений, называвшееся в то время гидридом бензоила в хлористый бензоил: Функциональные замещенные алициклических и ароматических соединений, с замещением одного атома водорода хлором и выделением эквивалентного количества хлористого водород.

Таким образом, уже в начале XIX столетия ученые располагали фактами, доказывающими способность водорода в органических соединениях замещаться хлором с выделением хлористого водорода и одновременным образованием соответствующих хлорорганических продуктов. Однако эти отдельные факты не были использованы для каких-либо обобщающих выводов.

В 1834 г. знаменитый французский химик Дюма обратил внимание на выделение хлористого водорода при горении свечей, сделанных из воска, предварительно обрабатывавшегося в те времена хлором для отбеливания. Сопоставляя наблюдаемое им явление с указанными выше фактами, открытыми до него другими химиками, Дюма впервые пытается обобщить эти явления и установить характеризующие их общие закономерности. Он приходит к формулировке эмпирического закона замещения, согласно которому «если тело, содержащее водород, подвергается дегидрирующему действию хлора (или другого галоида или кислорода), то на каждый потерянный атом водорода оно (тело) присоединяет один атом галоида (или половину атома кислорода)».

Положения, высказанные Дюма, несомненно, способствовали появлению многих последующих теоретических и экспериментальных исследований по реакции замещения вообще и по хлорированию в частности.

Глава русской химической школы органиков А.М. Бутлеров, создавая теорию строения органических соединений и рассматривая разносторонние химические превращения их, большое внимание уделял реакциям галоидирования, в том числе хлорирования углеводородов и их производных.

Капитальным вкладом в разработку теоретических основ реакций хлорирования парафиновых углеводородов явились известные исследования В.В. Марковникова по теории взаимного влияния атомов в молекулах химических соединений. Пользуясь большим экспериментальным материалом, В.В. Марковников сформулировал ряд частных и общих закономерностей, скромно названных им «Правилами». Прежде всего, он обращает внимание на процессы замещения водорода в углеводородах хлором и кислородом.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: