ВУЗ: Национальный исследовательский томский политехнический университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Химия
Добавлен: 09.02.2019
Просмотров: 9454
Скачиваний: 56
6
Глава 9. АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АРЕНЫ) ............................. 137
9.1. Классификация и номенклатура ........................................................ 138
9.2. Строение бензола. Ароматичность .................................................... 141
9.4.1. Выделение из природных источников ......................................... 145
9.4.2. Каталитическое дегидрирование циклоалканов
и каталитическая дегидроциклизация алканов........................... 146
9.4.3. Восстановление ароматических кетонов ..................................... 146
9.5.3. Электрофильное замещение ......................................................... 150
9.5.3.1. Нитрование ........................................................................ 151
9.5.3.2. Галогенирование ............................................................... 151
9.5.3.3. Сульфирование ................................................................. 152
9.5.3.4. Алкилирование по Фриделю – Крафтсу ......................... 154
9.5.3.5. Ацилирование по Фриделю – Крафтсу .......................... 156
9.5.4. Радикальное замещение в боковую цепь. Галогенирование ..... 156
9.5.7. Электрофильное замещение ......................................................... 159
9.6. Влияние заместителей на электрофильное замещение
в ароматическом ряду .......................................................................... 160
9.7. Применение ароматических углеводородов .................................... 166
7
Введение
ВКЛАД ТОМСКИХ УЧЕНЫХ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
В РАЗВИТИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Кафедра биотехнологии и органической химии – одна из старей-
ших кафедр Национального исследовательского Томского политехниче-
ского университета. Свою историю она ведет с начала прошлого века,
когда в 1901 г. на химическом отделении Томского технологического
института (ТТИ) открылась кафедра органической химии. Это было по-
истине значимое событие: создался первый учебно-научный центр по
органической химии на огромной территории России – от Урала до
Дальнего Востока. Организовал и возглавил кафедру выдающийся уче-
ный, ученик всемирно известного химика-органика В.В. Марковникова,
Николай Матвеевич Кижнер.
Профессор Н.М. Кижнер заведовал кафедрой с 1901 по 1913 г.
В стенах первоклассной по тому времени лаборатории Н.М. Кижнер
сделал несколько крупнейших открытий, в том числе были открыты две
новые химические реакции, впоследствии названные его именем и во-
шедшие во все учебники органической химии. Курс органической хи-
мии слушали студенты химического и горного отделений ТТИ.
Преемником Н.М. Кижнера по кафедре стал профессор Яков Ива-
нович Михайленко, который возглавлял кафедру с 1913 по 1924 г. Он
одним из первых в России разработал курс лекций и учебник на основе
современных по тем временам электронных представлений в химии. Он
дважды избирался деканом химического отделения и длительное время
выполнял обязанности ректора ТТИ.
С 1924 по 1960 г. кафедрой заведовал один из основателей Сибир-
ской школы химиков-органиков, выдающийся ученый, профессор, За-
служенный деятель науки СССР Борис Владимирович Тронов. Он под-
готовил более 30 докторов и кандидатов наук. В начале 50-х гг.
Б.В. Тронов и его ученик А.Н. Новиков открыли простой и удобный ме-
тод синтеза ароматических иодпроизводных, получивший в научной ли-
тературе название метода Тронова – Новикова. В 1960 г., после отъез-
да Б.В. Тронова из Томска, кафедру возглавил и руководил ею до
1984 г. его ученик, профессор Автономий Николаевич Новиков.
Другим выдающимся учеником Б.В. Тронова, профессором, лау-
реатом Государственной премии Леонидом Петровичем Кулёвым,
8
в 1943 г. была организована кафедра технологии органического синтеза.
Будучи разносторонним и талантливым ученым, Л.П. Кулёв организо-
вал в институте новые научные направления по химии и технологии
биологически активных соединений, химии красителей, коксохимии,
химии полимеров. Два последних направления выделились в кафедру
технологии основного органического синтеза, которую возглавил уче-
ник Л.П. Кулёва профессор В.П. Лопатинский. Л.П. Кулёв заведовал
кафедрой технологии органического синтеза с 1943 по 1962 г. В этот
период на кафедре вначале велись исследования оборонного значения,
а затем активные и успешные работы по синтезу новых лекарственных
веществ. Были созданы эффективные препараты для лечения эпилепсии
Бензонал и Бензобамил. В 1962 г., после смерти Л.П. Кулёва, кафедру
возглавил его ученик, доцент Алексей Григорьевич Печёнкин.
В 1979 г. кафедра органической химии и кафедра технологии орга-
нического синтеза были объединены и создана кафедра органической
химии и технологии органического синтеза, первым заведующим кото-
рой был д.х.н., профессор А.Н. Новиков. В 1984 г. на этом посту его
сменил профессор, заслуженный химик РФ, Соросовский профессор
Виктор Дмитриевич Филимонов, который является заведующим кафед-
рой по настоящее время. В 2011 г. кафедра получила новое название –
кафедра биотехнологии и органической химии.
Отличительной особенностью кафедры была и остается способ-
ность не только приумножать научные достижения, но сохранять ду-
ховные ценности и развивать традиции российской интеллигенции.
В разное время на кафедре работали замечательные педагоги, которые
делились не только знаниями, но и своим пониманием жизни, событий,
сопереживали и участвовали в становлении своих подопечных. Кафедра
гордится именами своих педагогов: Аристовым Л.И., Васильевой В.П.,
Гиревой Н.Н., Добычиной Н.С., Ковалёвой Л.Ф., Першиной Л.А., Седо-
вым А.М., Степновой Г.М., Тигнибидиной Л.Г., Халфиной И.Л., Шесте-
ровой А.А., Шмидт Е.В.
За прошедшие 110 лет кафедра обеспечивала фундаментальную
подготовку в области органической химии студентов ТПУ. Было подго-
товлено более 1500 инженеров химиков-технологов для химико-
фармацевтической, биохимической и пищевой отраслей промышленно-
сти России и стран ближнего зарубежья. Многие из выпускников зани-
мают руководящие посты на предприятиях страны. За время существо-
вания кафедры подготовлено более 130 кандидатов наук. Многие из них
стали известными учеными и занимают высокие посты во многих вузах
Сибири.
9
Глава 1
КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА
И ИЗОМЕРИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1. Классификация органических соединений
Органические соединения классифицируют по двум основным при-
знакам: строению углеродного скелета и функциональным группам.
По строению углеродного скелета различают ациклические, карбо-
циклические и гетероциклические соединения.
Ациклические соединения содержат открытую цепь атомов угле-
рода.
Карбоциклические соединения содержат замкнутую цепь угле-
родных атомов и подразделяются на алициклические и ароматические.
К алициклическим относятся все карбоциклические соединения, кроме
ароматических. Ароматические соединения содержат циклогексатрие-
новый фрагмент (бензольное ядро).
Гетероциклические соединения содержат циклы, включающие,
наряду с атомами углерода, один или несколько гетероатомов.
По природе функциональных групп органические соединения де-
лят на классы (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Основные классы органических соединений
Функциональная
группа
Класс
соединений
Общая
формула
Отсутствует
Углеводороды
Галоген-
Галогенпроизводные
R-Hal
Ar-Hal
Гидроксильная
Спирты и фенолы
Алкоксильная
Простые эфиры
Амино-
Амины
Нитро-
Нитросоединения
10
Окончание табл. 1.1
Функциональная
группа
Класс
соединений
Общая
формула
Карбонильная
Альдегиды и кетоны
Карбоксильная
Карбоновые кислоты
Алкоксикарбонильная
Сложные эфиры
Карбоксамидная
Амиды карбоновых
кислот
Тиольная
Тиолы
Сульфо-
Сульфокислоты
1.2. Номенклатура органических соединений
В настоящее время в органической химии общепринятой является
систематическая номенклатура, разработанная Международным сою-
зом чистой и прикладной химии (IUPAC). Наряду с ней сохранились
и используются тривиальная и рациональная номенклатуры.
Тривиальная номенклатура состоит из исторически сложивших-
ся названий, которые не отражают состава и строения вещества. Они
являются случайными и отражают один из признаков: природный ис-
точник вещества (молочная кислота, мочевина, кофеин), характерные
свойства (глицерин, гремучая кислота), способ получения (пировино-
градная кислота, серный эфир), имя первооткрывателя (кетон Михлера,
углеводород Чичибабина), область применения (аскорбиновая кислота).
Преимуществом тривиальных названий является их лаконичность, по-
этому употребление некоторых из них разрешено правилами IUPAC.