5. Определяют название заместителей, обозначают их приставками в алфавитном порядке. Если имеется несколько одинаковых заместителей, то перед соответствующим обозначением ставится приставка ди, три, тетра.

Общее название соединения составляют по схеме:

Префикс	Родоначальная структура		Окончание
	корень	суффикс
Все заместители с указанием номера атома углерода цифрой перед приставкой	Название предельного углеводорода, соответствующему числу атомов углерода	Одинарная связь – ан, двойная связь – ен, две двойные связи – диен, тройная связь –ин.	Старшая характеристическая группа

3–бром–1–иод –2–метил –5–хлорпентан.

10. Пространственное строение органических соединений

Свойства органических веществ зависят не только от их состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле. Это явление было открыто А.М. Бутлеровым и названо – изомерией, а различные вещества с одинаковым составом – изомерами. Изомерами называются вещества, имеющие одинаковый состав и одинаковую молекулярную массу, но различными сВиды изомерии представлены в виде графологической структуры (схема 2).

ИЗОМЕРИЯ

СТРУКТУРНАЯ

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ

СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ

Изомерия -углеродного скелета

Изомерия положения

кратность связи, функциональных групп и т.д.

энантиомерия

диастереомерия

Схема 2. Графологическая структура изомерии.

10.1. Структурная изомерия

Структурная изомерия возникает в результате различий в химическом строении. К этому типу относят:

1. Изомерия углеводородной цепи (углеродного скелета).

Изомерия углеродного скелета, обусловленная различным порядком связи атомов углерода. Простейший пример — бутан СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ и 2-метилпропан (изобутан) (СН₃)₂СН-СН₃.

2. Изомерия функциональной группы.

Различается характером функциональной группы; например, этанол (CH₃-CH₂-OH) и диметиловый эфир (CH₃-O-CH₃).

3. Изомерия положения:

а) кратных связей. Тип структурной изомерии, характеризующийся различием положения двойных и тройных связей при одинаковом углеродном скелете. Например, бутен-1 и бутен-2.

б) функциональных групп. Тип структурной изомерии, характеризующийся различием положения одинаковых функциональных групп.

CI

10.2. Стереоизомерия. Хиральные молекулы. Энантиомеры молекул с одним и более хиральными центрами

Стереоизомерами называются изомеры, различающиеся только расположением атомов и групп атомов в пространстве. Имеются органические молекулы, не обладающие плоскостью симметрии, и такие молекулы оказывается совместимыми со своим зеркальным изображением. Это свойство называется хиральностью, а сами молекулы хиральными («хирос» - рука). Среди органических соединений наибольшее значение имеют соединения с хиральным атомом углерода. В связи с тем, что у такого атома отсутствует ось симметрии, его также называют асимметрический. Стереоизомеры делятся на два вида: 1) энантиомеры; 2) диастереомеры. Энантиомеры – это стереоизомеры, обладающие одинаковыми физическими (кроме знака вращения) и химическими свойствами и относящиеся друг к другу как предмет к своему зеркальному отражению. Диастереомеры – это стереоизомеры, не являющиеся зеркальным отражением друг друга и имеющие различные физические и химические свойства. Энантиомеры способны вращать плоскость поляризации света, т.е. обладают оптической активностью. Отсюда и название - оптическая изомерия. Величину и знак угла вращения нельзя предсказать; они определяются экспериментально с помощью прибора – поляриметра. Примером природной пары энантиомеров с одним центром хиральности служит глицериновый альдегид, который является конфигурационным стандартом.

---

H - C = O H - С = O

Н - С* - ОН НО - С* - Н

СН₂ОН СН₂ОН

D (+) – глицериновый альдегид. L (-) – глицериновый альдегид

В молекуле этого соединения содержится один ассиметрический атом углевода. Когда хотят обозначить не только конфигурацию, но и вращение, при наименовании веществ ставят не только букву D- или L-, но и знак (+) или (-), обозначающий, соответственно, правое и левое вращение. Многие биологически важные вещества содержат в молекуле более одного центра хиральности. Представителем соединения с несколькими хиральными центрами являются глюкоза. Глюкоза содержит четыре асимметрических атомов углевода, следовательно, она может существовать в виде 16 изомеров (8 энантиомеров и 8 диастереомеров).

10.3. Диастереомерия

Диастереомерия делится на ω- диастереомерию и π-диастереомерию. ω-Диастереомеры имеет несколько хиральных центров. Соединения с несколькими асимметрическими атомами обладают важными особенностями, отличающими их от рассмотренных ранее более простых оптически активных веществ с одним центром хиральности.

ω-Диастереомеры отличаются друг от друга не только оптическим вращением, но и всеми другими физическими константами: у них разные температуры плавления и кипения, разные растворимости и др. Различия в свойствах диастереомеров зачастую ничуть не меньше, чем различия в свойствах между структурными изомерами. Примером соединения рассматриваемого типа может служить хлоряблочная кислота, которая имеет два хиральных центра. Число пространственных изомеров определяется формулой N = 2ⁿ, где n - число асимметрических центров. Следовательно, хлоряблочная кислота имеет 4 стереоизомера.

Ее стереоизомерные формы имеют следующие проекционные формулы:

π-Диастереомеры – стереомеры, содержащие пи-связь. Этот вид диастереомерии, в частности, характерен для алкенов. Относительно плоскости пи-связи одинаковые заместители у двух атомов углерода могут располагаться по одну (цис-) или по разные (транс-) стороны. Это приводит к существованию стереоизомеров, известных также по названиям цис- и транс-изомеров. Основная причина существования цис- и транс-изомеров заключается в невозможности вращения вокруг пи-связи без ее нарушения.

Цис- и транс-изомеры имеют одинаковую последовательность связей атомов, но отличаются друг от друга пространственным расположением заместителей и поэтому являются стереоизомерами. Например: бутен-2 имеет два π-диастереомера – цис- и транс-изомер.

К биологически активным π-диастереомерам можно отнести фумаровую и малеиновую кислоты, которые являются цис- и транс-изомерами бутен-2-диовой кислоты, природной ненасыщенной жирной кислотой, имеющей цис- конфигурацию двойной связи. Они обладают большим запасом внутренней энергии, и, следовательно, по сравнению с транс- изомерами, биологически более активны.

---

11. Амины

Амины - производные аммиака, полученные замещением атомов водорода на углеводородные радикалы.

По числу замещённых атомов водорода различают соответственно первичные, вторичные и третичные амины:

первичные (R–NH₂),вторичные (R–NH–R') и третичные (R–N–R") амины.

I

R'

Четвертичная аммониевая соль вида [R₄N]⁺Cl^- является органическим аналогом аммониевой соли.

По характеру органического радикала R амины подразделяют на алифатические (насыщенные, ненасыщенные) и ароматические амины.

По числу NH₂-групп в молекуле амины делят на моноамины, диамины, триамины и т. д.

Номенклатура.

Построение названий аминов производится прибавлением приставки амино- к названию соответствующего углеводорода (первичные амины) или окончания -амин к перечисленным названиям радикалов, связанных с атомом азота (для любых аминов).

Химические свойства

Амины, являясь производными аммиака, имеют сходное с ним строение и проявляют подобные ему свойства. Амины, как и аммиак, обладают основными свойствами, а значит, способны взаимодействовать с кислотами с образованием соответствующих аммониевых солей.

Аммониевые соли хорошо растворимы в воде, но плохо растворяются в органических растворителях. Водные растворы аминов обладают щелочной реакцией:

Амины вступают в реакции алкилирования с галогеналканами с образованием вторичных и третичных аминов. Алкилирование – это реакция введения в молекулу R- алкильного радикала.

CH₃-NH₂ + C₂H₅Br = CH₃-NH-C₂H₅ +НBr (метилэтиламин)

При нагревании амины вступают в реакции ацилирования с карбоновыми кислотами и их ангидридами с образованием N-замещенных амидов. Ацилирование – это реакция введения в молекулу ацильного радикала (R-C=O)

Качественной реакцией на амины является реакция с азотистой кислотой с выделением газа азота и спирта.

C₂H₅NH₂ + HNO₂ → C₂H₅OH + N₂↑+H₂O

В ароматических аминах аминогруппа ориентирует другие заместители в орто- и пара-положения бензольного кольца. Поэтому галогенирование анилина происходит быстро и в отсутствие катализаторов, причем замещаются сразу три атома водорода бензольного кольца, и выпадает белый осадок 2,4,6-триброманилина (о,о,п-триброманилина):

Эта реакция бромной водой используется как качественная реакция на анилин.

12. Спирты. Фенолы

Спиртами называют соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп, непосредственно связанных с углеводородным радикалом.

Классификация спиртов разнообразна и зависит от того, какой признак строения взят за основу.

1. В зависимости от количества гидроксильных групп в молекуле спирты делят на: а) одноатомные (содержат одну гидроксильную ОН-группу), например, метанол СН₃ОН, этанол С₂Н₅ОН, пропанол С₃Н₇ОН; б) двухатомные, например, этиленгликоль HO–СH₂–CH₂–OH; в) трехатомные - глицерин HO–СH₂–СН(ОН)–CH₂–OH и т.д..

---

2. По типу атома углерода, с которым связана группа ОН, спирты делят на:

а) первичные, у которых ОН-группа связана с первичным атомом углерода. Первичным называют атом углерода, связанный всего с одним углеродным атомом. Примеры первичных спиртов – этанол СH₃–CH₂–OH, пропанол СH₃–CH₂–CH₂–OH.

б) вторичные, у которых ОН-группа связана с вторичным атомом углерода. Вторичный атом углерода связан одновременно с двумя атомами углерода, например, вторичный пропанол, вторичный бутанол.

в) третичные, у которых ОН-группа связана с третичным атомом углерода. Третичный углеродный атом связан одновременно с тремя соседними атомами углерода, например, третичный бутанол и пентанол.

У многоатомных спиртов, содержащих две или более ОН-групп, могут присутствовать одновременно как первичные, так и вторичные НО-группы, например, в глицерине или ксилите (рис. 3).

В зависимости от характера углеводородного радикала спирты делятся на алифатические, алициклические и ароматические, причем, у последних гидроксильная группа не связана с атомом углерода бензольного кольца. Спирты, у которых гидроксильная группа связана с ароматическим кольцом, называются фенолами.

По систематической номенклатуре названия спиртов образуют, добавляя суффикс -ол к названию углеводорода с самой длинной углеродной цепью, включающей гидроксильную группу. Нумерацию цепи начинают с того края, ближе к которому расположена гидроксильная группа. Также часто встречаются тривиальные названия:

СН₃–ОН – метанол, метиловый спирт;

СН₃–СН₂–ОН – этанол, этиловый спирт;

СН₃–СН–СН₃ – пропанол-2, изопропиловый спирт.

I

OH

Физические свойства спиртов зависят от строения углеводородного радикала, количества гидроксильных групп и их положения. Первые представители гомологического ряда спиртов — жидкости, высшие — твердые вещества. Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает. Высшие спирты практически нерастворимы в воде. Спирты обладают аномально высокими температурами кипения по сравнению с углеводородами, что объясняется сильной ассоциацией молекул спирта в жидком состоянии за счет образования достаточно прочных водородных связей:

Этим объясняется то, что уже первые члены гомологического ряда спиртов — жидкости, которые имеют сравнительно высокие температуры кипения. Образованием водородных связей между молекулами спирта и воды объясняется их хорошая растворимость в воде. Уменьшение же растворимости у последующих членов гомологического ряда вызывается увеличением числа атомов углерода в углеводородном радикале. Водородные связи — непрочные (17-22 кДж/моль) и при испарении спиртов легко разрываются.

Химические свойства спиртов

Диссоциация спиртов на ионы происходит в незначительной степени, поэтому спирты дают нейтральную реакцию — в их присутствии не изменяется окраска лакмуса или фенолфталеина.

---

Кислотные свойства спиртов выражены очень слабо. Низшие спирты бурно реагируют с щелочными металлами с образованием алкоголятов (в данном примере – этилалкоголята калия):

Спирты вступают в реакции замещения с галогеноводородами:

С кислотами (органическими или неорганическими) спирты вступают в реакцию этерификации в присутствии серной кислоты с образованием сложных эфиров:

O O

// H⁺ //

H₃C—С—OH + HO—C₂H₅ → H₃C—C—O—C₂H₅ + H₂O

уксусная этиловый эфир

кислота уксусной кислоты

(этилацетат)

При нагревании спирта в присутствии сильной кислоты происходит отщепление молекулы воды от двух молекул спирта в результате межмолекулярной дегидратации и образуется простой эфир (в данном примере – диэтиловый эфир):

Диэтиловый или серный эфир — хороший растворитель многих органических веществ, применяется для чистки тканей, а в медицине — при хирургических операциях, так как обладает анестезирующим действием.

Спирты вступают в реакции отщепления воды - элиминирования, или внутримолекулярной дегидратации, с образованием непредельных углеводородов. Данная реакция становится преобладающей при использовании больших количеств кислоты:

Спирты ступают в реакции окисления. Окисление – это процесс увеличения числа атомов кислорода в молекулах органических соединений и уменьшения числа атомов водорода. Первичные спирты окисляются в альдегиды, которые, в свою очередь, могут окисляться в карбоновые кислоты:

Вторичные спирты окисляются в кетоны:

Третичные спирты более устойчивы к окислению. При действии на них сильных окислителей может происходить расщепление углеродного скелета молекулы третичного спирта с образованием карбоновых кислот и кетонов с меньшим числом углеродных атомов, чем в молекуле исходного третичного спирта. Окисление обычно проводят дихроматом или перманганатом калия с серной кислотой.

При взаимодействии гидроксида меди (II) с глицерином и другими многоатомными спиртами происходит растворение гидроксида и образуется комплексное соединение синего цвета. Эта реакция используется для обнаружения многоатомных спиртов:

Для многоатомных спиртов характерно образование сложных эфиров. В частности, при реакции глицерина с азотной кислотой в присутствии каталитических количеств серной кислоты образуется тринитрат глицерина (нитроглицерин):

Применение спиртов: Этиленгликоль применяют:

1) в качестве антифриза; 2) для синтеза высокомолекулярных соединений (например, лавсана).

Глицерин применяют:

1) в парфюмерии и в медицине (для изготовления мазей, смягчающих кожу); 2) в кожевенном производстве и в текстильной промышленности;

---

Смотрите также файлы

• OZ_Ekzamen.doc

• Testy_Itog_OZ_MPD_s_02_04_2014.doc

• Patologicheskaya_anatomia_RK-2.doc

• OM_OG_RK_2_raspech3.doc

• Ekonom_rubezh_2.doc