1. Циклоалканы

Потапов Андрей Сергеевич,
д.х.н., проф. каф. БиОХ
ауд. 2-313
1. Циклоалканы
2. Алкены (новые разделы)
3. Диены
4. Галогенпроизводные
5. Фенолы
6. Карбонильные соединения (новые разделы)
7. Карбоновые кислоты (новые разделы)
8. Нитросоединения, амины
9. Азосоединения и соли диазония
10. Гетероциклические соединения
11. Стереохимия
12. Аминокислоты и оксикислоты
13. Металлорганические соединения
Контрольные работы:
1. Алифатические и ароматические галогениды
2. Карбоновые кислоты
3. Азотсодержащие соединения
Лабораторные работы:
1. Синтез п-нитробромбензола
2. Иодоформная реакция
3. Синтез сложного эфира
4. Синтез азокрасителя
Индивидуальные задания:
1. Циклоалканы
2. Диеновые углеводороды
3. Органические галогениды
4. Карбоновые кислоты
5. Гетероциклические соединения
ЭКЗАМЕН: решение задач по всем изученным разделам
Циклоалканы – это циклические углеводороды, содержащие в цикле только
атомы углерода в состоянии sp3-гибридизации. Общая формула (CH2)n
Другие названия: нафтены, цикланы, циклопарафины
Существуют также циклоалкены, циклоалкины
Номенклатура
Геометрическая изомерия
Если заместители находятся по одну сторону от плоскости цикла, то изомер
является цис-изомером
Если заместители находятся по разные стороны плоскости цикла, то изомер
является транс-изомером
Геометрическое строение
Молекула циклопропана является плоской, циклобутан – почти плоская молекула
60°
~90°
циклы являются напряженными
чем больше отклонение угла между C-С связями от
номинального, тем выше напряжение (угловое
напряжение или напряжение Байера, 1885)
Адольф фон Байер
Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer
1835-1917
Геометрическое строение
Молекула циклопропана является плоской, циклобутан – почти плоская молекула
60°
~90°
циклы являются напряженными
чем больше отклонение угла между C-С связями от
номинального, тем выше напряжение (угловое
напряжение или напряжение Байера, 1885)
Адольф фон Байер
Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer
1835-1917
Характер связей в молекуле циклопропана отличается от характера связей в
алканах
Атомные орбитали направлены не
вдоль линии связи, а под углом
t-связь, банановые связи – менее
прочные, чем -связи
Молекула циклопентана имеет конформацию «конверта»
Конформация пространственное
расположение атомов в
молекуле, обусловленное
поворотом вокруг одной
или нескольких
одинарных сигма-связей
104,5°
Угловое напряжение практически отсутствует
Все пять конформеров
циклопентана имеют одинаковую
энергию и находятся в равновесии
(псевдовращение)
Устойчивые
конформации одной и той
же молекулы называют
конформерами
энергия
Молекула циклогексана имеет основные конформации – кресло, твист и ванна
Конформерами являются кресло и твист
Наиболее устойчивый конформер – кресло (99,99% молекул циклогексана при 20°С)
Энергетическая диаграмма конформационных переходов в циклогексане,
Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. —Органическая химия. 3 ч., 2014.
Циклогексан, циклопентан, метилциклопентан получают при перегонке нефти
1. Гидрирование циклических ненасыщенных углеводородов
2. Внутримолекулярная реакция Вюрца
3. Малоновый синтез
4. Циклоприсоединение диазометана к двойной связи
5. Присоединение карбенов к двойной связи (циклопропанирование)
Карбены – нестабильные частицы с двухвалентым атомом углерода
5. Присоединение карбенов к двойной связи (циклопропанирование)
Синглетные карбены присоединяются к двойной связи стереоспецифично,
т.е. с сохранением геометрии двойной связи
1. Реакции с раскрытием цикла – характерны для малых циклов,
сходство с алкенами
2. Реакции радикального замещения (SR) – характерны для больших
циклов, сходство с алканами
3. Реакции перегруппировки (изомеризации)
4. Окисление циклогексана
Области применения
Циклопропан используется для наркоза
Циклобутан – для производства хладагентов (октафторциклобутан)
Циклопентан – для получения присадок к топливу и как вспениватель
полимеров
Циклогексан – как растворитель, для получения капролактама и адипиновой
кислоты
Природные конденсированные циклоалканы
12
13
11
1
C
9
10
2
A
3
B
16
холестерин
HO
OH
15
OH
7
5
4
D
14
8
17
6
Обозначение стероидных
колец и нумерация
HO
O
тестостерон
эстрадиол