Органическая химия для группы ФТ 2-(1)

Органическая химия для группы ФТ 2-(1)
При работе с данными конспектами необходимо пользоваться также учебником. В
тетради должен быть рукописный конспект и на закрепление выполнение вопросы.
Вклеенных распечатанных конспектов быть не должно!
За 1.02.2016
Классификация карбоновых кислот. Номенклатура. Способы получения
монокарбоновых и дикарбоновых кислот.Стр. 177-181 вопросы 11.1
1. Номенклатура и изомерия
Карбоновые кислоты – соединения, содержащие карбоксильную группу –СООН.
Карбоновые кислоты классифицируются также как и альдегиды. Вспомните!
По числу карбоксильных групп: одноосновные (монокарбоновые), двухосновные
(дикарбоновые), трехосновные и т.д.
От строения углеводородного радикала: алифатические, ароматические,
гетероциклические.
В названиях карбоновых кислот используется суффикс –овая кислота, для ароматических
кислот родоначальной структурой является сочетание бензойная кислота. Если
карбоксильная группа не входит в родоначальную структуру, используется сочетание –
карбоновая кислота. Наличие двух и более карбоксильных групп отражают добавлением
умножающей приставкой ди-, три-.
Для кислот до С6 используется тривиальные названия.
Номенклатура учебник с. 179, 176,
Алифатические. Монокарбоновые СnН2nО2
НСООН
метановая (муравьиная) соли формиаты
СН3СООН
этановая (уксусная)
ацетаты
СН3СН2СООН пропановая (пропионовая)
пропионаты
СН3 (СН2)2 СООН бутановая (масляная)
бутираты
СН3 (СН2)3 СООН пентановая (валериановая) валераты
СН2=СНСООН
пропеновая (акриловая)
Дикарбоновые
СnН2nО4
НООС-СООН
этандиовая (щавелевая)
НООС-СН2- СООН
акрилаты
оксалаты
НООС-(СН2)2- СООН
пропандиовая (малоновая) малонаты
бутандиовая (янтарная) сукцинаты
Цис-бутендиовая (малеиновая); транс-бутендиовая (фумаровая)
Ароматические.
С6Н5СООН
бензойная кислота
бензоаты
бензол-1,2-дикарбоновая (фталевая)
Гетероциклические
никотиноваяхинолиновая кислота
(3-пиридинкарбоновая кислота)(2,3-пиридиндикарбоновая к-та)
Назовите по заместительной номенклатуре. Стр. 199 вопрос 11.1
Изомерия:По углеродному скелету, межклассовая изомерия, взаимное расположение
заместителя и карбоксильной группы в циклах.
Покажите изомерию на примере масляной кислоты.
2. Способы получения.Назовите все органические вещества.
А) Получение из первичных спиртов и альдегидов.
Первичные спирты окисляются в карбоновые кислоты легче, чем альдегиды. Окислители:
дихромат калия, перманганат калия, азотная кислота и другие.
СН3СН2 СН2СН2 СН2ОН +2 [О]
СН3СН2 СН2СНО + 2[О]
СН3СН2 СН2СН2 СООН + Н2О
СН3СН2 СН2СООН
Б) Получение из нитрилов – гидролиз нитрилов.
СН3 СН2Вr + КСN
SN
-КВr
СН3 СН2С=N
+2Н2О
СН3 СН2 СООН + NН3
В) Получение из гомологов бензола.
Окисление гомологов бензола перманганатом калия или дихроматом калия, в
промышленности – кислородом воздуха.
С6Н5-СН3
С6Н5-СООН
Г) Получение из алканов.
Алканы окисляются кислородом воздуха в присутствии катализаторов с образованием
смеси карбоновых кислот.
С4Н9СН2- СН2 С4Н9О2
2 С4Н9СООН
декан
3. Отдельные представители
О-1 с. 188;
За 3.02.2016
Химические свойства монокарбоновых и дикарбоновых кислот.
Стр. 181-190 вопросы 11.3, 11.5, 11.6, 11.30
Химические свойства карбоновых кислот определяются наличием карбоксильной
группой. Внутри группы имеется p-π-сопряжение. Карбонильная группа по отношению к
ОН-группе выступает в роли электроакцептора (-М), а гидроксильная группа (+М) – в
роли электродонора. При таком электронном строении связь О-Н оказывается сильно
поляризованной, что создает в карбоксильной группе сильный ОН-кислотный центр.
Атом углерода карбоксильной группы – электрофильный центр.
R–С=О
электрофильный
ОНОН-кислотный центрцентр
Из-за взаимного влияния атомов в карбоксильной группе, усиливаются кислотные
свойства, по сравнению со спиртами и фенолами, и снижается нуклеофильное
взаимодействие.
1. Кислотные свойства
R-СООН
[R-С=О
R-С –О-] = R-С – О
О
О
О
Длина и разветвленность насыщенного алкильного радикала не оказывает
существенного влияния на кислотные свойства карбоновых кислот. Ненасыщенные
алифатические и ароматические кислоты обладают большей кислотностью.
Электродонорные заместители в радикале карбоновых кислот ослабляют кислотные
свойства, электоакцепторные – усиливают.
Дикарбоновые кислоты обладают более сильными кислотными свойствами, чем
монокарбоновые кислоты. Особенно заметно это у щавелевой кислоты.
НООС – СООН
НООС – СОО + Н+
По мере удаления друг от друга карбоксильных групп их взаимное влияние ослабевает
и кислотность падает. Отрыв протона от второй карбоксильной группы происходит
значительно труднее.
1. Взаимодействие с сильными основаниями.
СН3СООН + КОН
СН3СООК + Н2О
Ацетат калия
НООС-СООН + КОН
НООС-СООК + Н2О
Щавелевая кислота
гидроксалат калия (кислая соль)
НООС-СООН + 2КОН
КООС-СООК + 2Н2О
Оксалат калия (средняя соль)
Оксалат кальция – нерастворимая соль – основа некоторых видов почечных
камней.

2. Реакции нуклеофильного замещения ЅN.
Реакция этерификации – образование сложных эфиров при взаимодействии
карбоновых кислот со спиртами.Механизм:
Примеры уравнений:
СН3СООН + С2Н5ОН Н2ЅО4СН3СОО С2Н5+ Н2О
Этилацетат
НООС-СООН+ С2Н5ОН
НООС-СОО С2Н5+ Н2О
Этилгидроксалат
НООС-СООН+ 2С2Н5ОН
С2Н5 ООС-СОО С2Н5 + 2Н2О
Диэтилоксалат

Образование амидов при взаимодействии с аммиаком.
СН3СООН + NН3
СН3СОО- NН4+ t
СН3СОNН2 + Н2О
Ацетат аммония
ацетамид
С первичными и вторичными аминами образуются N-замещенные амиды.
НСООН + СН3 NН2
НСО- NН- СН3+ Н2О
N-метилформамид

Образование галогенангидридов. Взаимодействие с хлоридами фосфора (III) и (V),
тионилхлоридом.
С6Н5СООН + РСl5
С6Н5СОСl + РОСl3 + НСl
Бензойная кислота
бензоилхлоридфосфорилхлорид
СН3СООН +ЅОСl2
СН3СОСl + ЅО2 +НСl
Тионилхлоридацетилхлорид

Образование ангидридов кислот.
2СН3СООН + Р2О5
Уксусная кислота
+ 2НРО3
Уксусный ангидрид
СН3СОСl + NаООС- СН3
+ NаСl
Ацетилхлорид(нуклеофил)
уксусный ангидридиспользуется для получения
искусственны волокн, б/ц жидкость с резким запахом, не смешивается с водой.
3. Декарбоксилирование
СН3СООNа +NаОНt
СН4 + Nа2СО3
Ди – и трикарбоновые кислоты декарбоксилируются легче, с образованием
монокарбоновых кислот и углекислого газа. Реакции многих биохимических
процессов.
НООС-СООН 200 С Н-СООН + СО2 (лаб способ получения муравьиной кислоты)
Щавелевая кислота
НООС-СН2-СООН
муравьиная кислота
150 С
малоновая кислота
СН3СООН + СО2
уксусная кислота
По мере удлинения углеродной цепи и удаления карбоксильных групп ослабевает их
взаимное влияние , т.к. затухает –I-эффект. Поэтому следующие две кислоты не
декарбоксилируются, а отщепляют молекулу воды с образованием циклических
ангидридов.
НООС-СН2-СН2-СООН220 С
янтарный ангидрид
+
Н2О
4. Галогенирование насыщенных алифатических кислот.
Замещение водорода идет по α-атому углерода.
СН3-СН(СН3)-СН2-СООН + Вr2Р красный СН3-СН(СН3)-СНВr –СООН + НВr
Изовалериановая кислота
2-бромо-3метилбутановая кислота
На закрепление выполните вопросы после параграфа: уравнения на химические свойства
кислот и их получение, а также цепочка превращения. Не забывайте называть вещества,
указывать условия реакции и тип, механизм реакции.
За 3.02.2016.
Сложные эфиры. Амиды кислот. Свойства. Представители.
Стр. 190-199 вопросы 11.8-11.11, 11.31, 11.32
1. Общие сведения.
Функциональными производными называют производные карбоновых кислот, у
которых ОН- группа замещена нуклеофильной частицей Х.
Общая формула R-СО-Х
R-СО-Сl(R-С=О)2О
R-СОО- R1
R-СО-NН2
Хлороангидридыангидриды
сложные эфиры
амиды
Производные карбоновых кислот, как и сами кислоты, вступают в реакции
нуклеофильного замещения с образованием других функциональных производных.
Нуклеофильное замещение проходит у sp2 –гибридного атома углерода.
Часть молекулы карбоновый кислоты без гидроксильной группы называется
ацильным остатком. В систематической номенклатуре название ацильных остатков
сочетание –овая кислота заменяется суффиксом –оил. Тривиальные названия
связаны с латинским названием соответствующих кислот
R-СО- ацил
СН3-СО- ацетилН-СО- формил С6Н5-СО- бензоил
В результате взаимодействия карбоновых кислот или их функциональных
производных с другими органическими соединениями (спиртами, аминами,
аммиаком ит.д), в молекулы этих соединений вводятся ацильные остатки – реакции
ацилированияЅN.
СН3-СООН + СН3ОН
СН3-СО СН3 + Н2О (этерификация,
ацилированиеспиртов)метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты)
СН3-СООН + NН2СН3
СН3-СО -NН -СН3 + Н2О (ацилирование аминов)
N-метилацетамид (N-метилэтанамид;N-метиламид уксусной к.)
СН3-СОСl + 2NН3
СН3-СО NН2 + NН4Сl
(ацилирование аммиака)
Ацетамид (этанамид; амид уксусной кислоты)
Функциональные производные кислот способны гидролизоваться в
соответствующие карбоновые кислоты.
R-СО-Х + Н2О
R-СООН + НХ
2. Сложные эфиры.
В систематических названиях сложных эфиров к названию углеводородного
радикала спирта добавляют систематическое название карбоновой кислоты, при этом
сочетание –овая кислота заменяют суффиксом –оат.
СН3СН2СООСН3метилпропаноат (метилпропионат; метиловый эфир пропановой к.)
С6Н5СООСН(СН3)2изопропилбензоат (изопропиловый эфир бензойной кислоты)
(СН3)2СНСН2СООС2Н5этил-3-метилбутаноат (этил-3-метилбутират)
Как можно получить сложные реакции? Реакцией этерификации.
НСООН + С2Н5ОН
НСОО С2Н5 + Н2О
(ЅN)
Этилметаноат (этилформиат)- ацилирующий агент; отдушка для мыла, его
добавляют к некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат;
применяют в производстве витаминов B1, A, E.
НСООН + С6Н5СН2ОН
Бензиловый спирт
НСООСН2С6Н5 + Н2О
бензилформиат - имеет запахжасмина; используется как
растворитель лаков и красителей.
+ СН3ОН
Салициловая кислота
+ Н2О
метилсалицилат – обезболивающие средство (в
настоящее время вытеснен более эффективными средствами)
Реакции ацилирования спиртов хлорангидридами и ангидридами кислот ЅN.
+ С8Н17ОН
СН3-СОО С8Н17 + СН3-СООН
н-октилацетат – имеет запах апельсинов.
Уксусный ангидрид
СН3СН2СН2СОСl + С2Н5ОН
СН3СН2СН2СОО С2Н5 + НСl
бутирилхлоридЭтилбутират – запах ананасов.
(хлорангидрид бутановой кислоты)
Сложные эфиры низших спиртов и карбоновых кислот представляют собой
летучие жидкости плохо растворимы в воде и хорошо – в большинстве
органических растворителях. Многие сложные эфиры имеют приятный запах,
они на ряду с другими веществами обусловливают запах цветов, фруктов и ягод.
В пищевой промышленности на основе сложных эфиров созданы искусственные
ароматизаторы. Многие используются в медицине в качестве лекарственных
средств.
Сложные эфиры хорошо гидролизуются до исходных веществ в кислой и
щелочной среде. Щелочной гидролиз эфиров называется – омылением.
Н+
СН3СООС2Н5 + Н2О
СН3СООС2Н5 + КОН
СН3СООН + С2Н5ОН
СН3СООК + С2Н5ОН
Назовите вещества!
3. Амиды.
Амиды широко распространены в природе. Пептиды, белки содержат
многочисленные амидные группировки. Также используются в медицине
(лекарственные средства)
Амиды – функциональные производные карбоновых кислот, в которых
гидроксильная группа заменена аминогруппой.
Существуют N-замещенные амиды: производные первичных и вторичных
аминов. В систематической номенклатуре к родоначальной структуре добавляют
суффикс –амид. Символ N показывает, что заместитель связан с атомом азота в
амидной группе.
СН3СО-NН2
Ацетамид
СН3СН2СО-NН2
СН3СН2 СН2СО-NН2 С6Н5СО- NН2
пропанамидбутанамидбензамид
СН3СН2 СН2СО-NНСН3
N-метилбутанамид
СН3СН2СО-NНС2Н5 С6Н5- NН-СО С2Н5
N-этилпропанамид N-фенилпропанамид
Получают ацилированием аммиака и аминов ангидридами и хлорангидридами кислот,
а также сложными эфирами.

С6Н5СОСl + 2NН3
С6Н5СО NН2 + NН4Сl
Бензоилхлоридбензамид
+ :NН2СН3
СН3-СОNНСН3 + СН3-СООН
N-метилацетамид
Уксусный ангидрид

СН3СООС2Н5 + NН(СН3)2
Этилацетат
СН3СО N(СН3)2 + С2Н5ОН
диметиламин N, N-диметилацетамид
Большинство амидов – кристаллические соединения с более высокими
температурами плавления и кипения по сравнению с карбоновыми кислотами. Это
объясняется образованием прочных межмолекулярных водородных связей.
Водородные связи такого типа участвуют в формировании вторичной и третичной
структур белков, определяя их пространственное строение.
В амидной группе электронное строение во многом схоже с карбоксильной
группой. За счет сильного +М эффекта аминогруппы, положительный заряд на
карбонильном атоме углерода значительно меньше, чем у других функциональных
производных карбоновых кислот. Поэтому, амиды практически не вступают в
реакции ацилирования, гидролизуются значительно труднее. Гидролиз проводится
в присутствии кислот или оснований.
СН3-СОNНСН3 + Н2О + НСl
СН3-СОNНСН3 + NаОНН2О, t
t
СН3-СООН + СН3NН3Сl
СН3-СООNа + СН3NН2
4. Обобщение.
Из рассмотренных свойств мы видим, что карбоновые кислоты и их производные
обладают разной реакционной способностью в реакциях нуклеофильного замещения
(ацилирования).
Ангидриды и хлорангидриды легко вступают в реакции ацилирования. Из них можно
получить любые производные карбоновых кислот. Сами кислоты и сложные эфиры
значительно менее активные ацилирующие агенты, реакции ЅN с их участием проводятся
в присутствии катализаторов. Амиды - практически не вступают в реакции ацилирования.
Соли карбоновых кислот ацилирующей способностью не обладают.
Все функциональные производные кислот находятся в тесной взаимосвязи друг с другом.
Работа с учебником О-1 с. 197 рис. 11.3;
Угольная кислота и ее производные. Н2СО3
СО2 + Н2О
Фосген (карбонилхлорид) – СОСl2 – полный хлорангидрид угольной кислоты.
СО + Сl2
СОСl2 газ с запахом прелого сена, токсичен, вызывает оттек легких.
Применялся в качестве боевого отравляющего вещества. Образуется из хлороформа при
неправильном его хранении. Используют для получения красителей,, пластмасс,
лекарственных веществ.
Карбаминовая кислота Н2N-СООН не существует в свободном состоянии.
Эфиры карбаминовой кислоты называются уретанами, их систематическое название
-карбаматы.
Н2N-СОСl + С2Н5ОН
Н2N-СОО С2Н5 + НСlэтилкарбамат (уретан)
Н2N-СООСН2-С(СН3)(С3Н7)- СН2ООС- NН2мепротан – снотворное средство
Мочевина (карбамид)- (NН2)2С=О – полный амид угольной кислоты.
Основной конечный продукт распада белков у млекопитающих. Используется в
качестве азотного удобрения.
На закреплениевыполните вопросы после параграфа: уравнения на химические
свойства кислот и их получение, а также цепочка превращения. Не забывайте
называть вещества, указывать условия реакции и тип, механизм реакции.
Задание 11.32 повышенного уровня!
За 5.02.2016
Амины. Строение, номенклатура, изомерия, свойства. Представители.
Стр. 205-211, стр. 217 вопросы 12.1, 12.4, 12.5, 12.8
Амины – органические производные аммиака, в которых один, два или три атома
водорода заменены углеводородными радикалами.
1. Классификация. По числу углеводородных радикалов: первичные, вторичные,
третичные. По природе углеводородных радикалов: алифатические и ароматические.
Номенклатура. По заместительной – название углеводорода + суффикс –амин. По
радикально-функциональной номенклатуре – радикал + амин.

Алифатические первичные.
СН3NН2метанамин (метиламин)
СН3 СН2 NН2этанамин (этиламин)
СН3 СН2СН2 NН2 пропанамин-1 (пропиламин)
СН3 (СН2)3 NН2 бутанамин-1 (бутиламин)С6Н5СН2 NН2бензиламин

Алифатические вторичные.
(СН3)2 NН диметиламин (СН3СН2 )2 NН диэтиламин
СН3 NН СН2 СН3метилэтиламин

Алифатические третичные
(СН3)3 N триметиламин
(СН3СН2 )3 N
триэтиламин
(СН3)( СН3СН2) N СН2СН2 СН3метилпропилэтиламин

Ароматические амины – родоначальная структура - анилин
Первичные: С6Н5 NН2 анилин (фениламин) (СН3)2С6Н3 NН2
Вторичные: С6Н5 NНС6Н5 дифениламин
3,4-диметиланилин
С6Н5 NНСН3N-метиланилин
Третичные: С6Н5 N(СН3)2N, N-диметиланилин
Структурная изомерияЗапишите изомеры для бутитламина

Изомерия углеводородного радикала

Изомерия положения функциональной группы
2. Способы получения.

Восстановление нитросоединений – реакция Н.Н.Зинина.
Для восстановления используются металлы (железо, олово, цинк) в кислой или
щелочной среде, сероводород или сульфиды, водород в присутствии катализатора
(каталитическое гидрирование)
С6Н5NО2 + [Н]
С6Н5N=О
-Н2О
Нитробензол

+[Н]
нитрозобензол
С6Н5NН2
анилин
Расщепление амидов.
Действие галогенов на амиды в щелочной среде с образованием первичных аминов.

СН3СО NН2 + Вr2 + 4NаОН
СН3 NН2 + Nа2СО3 + 2 NаВr + Н2О
Ацетамид
метиламин
Получение из галогеналканов - аммонолиз
С2Н5I + NН3 [С2Н5NН3] I + NН3 С2Н5NН2 + NН4 I
Иодэтан

иодид этиламмонияэтиламин
Восстановление нитрилов[Н] - восстановитель
СН3-СN + 4[Н]
СН3-СН2 NН2
3. Химические свойства. Амины проявляют основные и нуклеофильные свойства.
Основные свойства
Амины, как и аммиак, проявляют основные свойства. Алифатические амины более
сильные основания, чем ароматические. Ароматические амины не изменяют окраску
индикатора. При взаимодействии с кислотами амины превращаются в аммонийные соли
С6Н5 NН2 + НСl [С6Н5 NН3] Сl
Анилин
анилинийхлорид (гидрохлорид анилин)
(С2Н5)2 NН + НВr [(С2Н5)2 NН2] Вr
Диэтиламиндиэтиламмонийбромид
Под действием более сильных оснований аммониевые соли разрушаются с
освобождением исходного амина.
[С6Н5 NН3] Сl+ NаОНС6Н5 NН2+NаСl + Н2О
[(С2Н5)2 NН2] Вr+ КОН
(С2Н5)2 NН + КВr+ Н2О
Задание:составьте уравнение реакции бутиламина с серной кислотой. Будьте
внимательны сульфат-ион двухзарядный!
Реакции нуклеофильного замещения

Алкилирование – реакция А.В.Гофмана. первичные амины превращаются во
вторичные, вторичные – в третичные, третичные – в четвертичные аммониевые соли.
Нуклеофил – амин, атакует α-атом углерода галогеноалканов
R-NН2 + R/-Наl
СН3-NН2 + СН3-Вr
Метиламин
R-NН- R/ + Н Наl
[СН3-NН2 СН3] Вr
СН3-NН-СН3
диметиламмонийбромиддиметиламин
(СН3)2-NН + СН3-Вr
[(СН3)3-NН] Вr
Диметиламинтриметиламмонийбромид
(СН3)3-N + СН3-Вr
(СН3)3-N
триметиламин
[(СН3)4-N] Вr
тетраметиламмонибромид

Ацилирование
R-NН2 + R/-СОСl
R-NН-СО- R/ + НСl
С6Н5 NН2 + СН3СОСl
С6Н5 -NН-СО СН3 + НСl
Анилин
N-фенилацетамид (ацетанилид) – жаропонижающее
ацетилхлорид
Реакции ароматических аминов.
В ароматических аминах аминогруппа за счет положительного мезомерного эффекта
является сильным электродонором по отношению к бензольному кольцу и повышают
его восприимчивость к электрофильной атаке. Аминогруппа направляет
электрофильную атаку в орто- и пара-положения.

Галогенирование – качественная реакция на анилин.
С6Н5 NН2 + 3Вr2
Анилин

С6Н2Вr3 NН2 + 3НВr
2,4,6-триброманилин (белый осадок)
Сульфирование.
С6Н5 NН2 + Н2ЅО4
НО3Ѕ С6Н4 NН2 + Н2О
(п-аминобензолсульфоновая) сульфаниловая кислота
На закреплениевыполните вопросы после параграфа: уравнения на химические
свойства кислот и их получение, а также цепочка превращения. Не забывайте
называть вещества, указывать условия реакции и тип, механизм реакции.