Слайд 1
ФармФ
Органическая
химия
АЛКАНЫ
ЦИКЛОАЛКАНЫ
Лекция 6
Слайд 2
ФармФ
Органическая
химия
АЛКАНЫ
Общая формула гомологического ряда алканов:
CnH2n+2
Алканы – это предельные углеводороды,
не содержащие кратных связей.
Слайд 4
ФармФ
Органическая
химия
Способы получения алканов
Источники промышленного получения алканов – природный
газ, нефть.
Синтетические способы -применяются, в основном, в лабораторных условиях для
получения сложных алканов
Слайд 5
ФармФ
Органическая
химия
1. Гидрирование алкенов и алкинов
2. Восстановление галогеналканов
Слайд 6
ФармФ
Органическая
химия
3. Реакция Дюма
4. Реакция Вюрца
5. Реакция Кольбе
Слайд 7
ФармФ
Органическая
химия
МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ
И АКТИВНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Химическая реакция – это,
как правило, многостадийный процесс. Она начинается с разрыва связей в
исходных соединениях, после чего образуются новые связи и новые соединения. В ходе реакции образуются неустойчивые промежуточные частицы. Последовательность всех этих стадий называется механизмом реакции.
Слайд 8
ФармФ
Органическая
химия
Активные частицы – это частицы, обладающие высокой внутренней
энергией и высокой химической активностью, они инициируют реакцию.
ТИПЫ АКТИВНЫХ ЧАСТИЦ
1.
Электрофилы
2. Нуклеофилы
3. Радикалы
Слайд 9
ФармФ
Органическая
химия
Электрофил – это электронодефицитная частица, она атакует в
места с повышенной электронной плотностью.
1.Электрофилы
Общим в электронной структуре электрофилов является
то, что они имеют негибридизованную
р-орбиталь, на которой нет электронов (вакантная орбиталь):
Слайд 10
ФармФ
Органическая
химия
Нуклеофил– это электроноизбыточная частица, она атакует в места
с пониженной электронной плотностью.
2. Нуклеофилы
Общее в электронной структуре нуклеофилов -
это
р-орбиталь, несущая пару электронов с противо-положными спинами (неподеленная пара электронов):
Слайд 11
ФармФ
Органическая
химия
3. Радикалы
Радикалы на негибридизованной р-орбитали имеют один электрон с некомпенсированным
спином (неспаренный электрон):
Наличие неспаренного электрона повышает внутреннюю
энергию радикалов и придает им высокую химическую активность.
Радикалы атакуют и разрывают преимущественно малополярные связи.
Слайд 12
ФармФ
Органическая
химия
Активные частицы образуются в результате разрыва химической связи.
Малополярные связи разрываются гомолитически, и образуются два радикала.
Слайд 13
ФармФ
Органическая
химия
Полярные связи разрываются гетеролитически, и образуются нуклеофил и электрофил.
Слайд 14
ФармФ
Органическая
химия
Химические свойства алканов
Алканы – наиболее инертные в
химическом отношении вещества. Связи С-С и С-Н малополярны и устойчивы
к атаке электрофилов и нуклеофилов, они разрываются под действием радикалов.
Для алканов характерны радикальные реакции.
Слайд 15
ФармФ
Органическая
химия
1. Реакции радикального замещения (SR).
а) Галогенирование:
Mеханизм реакции – цепной радикальный:
Слайд 17
ФармФ
Органическая
химия
Скорость реакции у первичного, вторичного и третичного углеродов
различна:
она увеличивается в ряду: С(1) < С(2) < С(3).
В этом отношении хлорирование мало избира-тельно, бромирование гораздо более избирательно из-за меньшей активности радикала Br.
Слайд 18
ФармФ
Органическая
химия
б) Нитрование:
в паровой фазе при 400-500
жидкофазное – при
110-140 (реакция Коновалова)
о
о
Слайд 19
ФармФ
Органическая
химия
2. Окисление
Алканы – одни из самых трудно окисляемых
веществ. При комнатной температуре на них не действуют даже сильные
окислители.
При горении алканы превращаются в СО2 и Н2О.
Слайд 20
ФармФ
Органическая
химия
Регулируемое окисление кислородом при 200 и
90 атм.
протекает в жидкой фазе с расщеплением
С-С-связей и образованием смеси
карбоновых кислот.
Например, промышленный способ получения уксусной кислоты:
о
Слайд 21
ФармФ
Органическая
химия
3.Термическое расщепление:
Слайд 22
ФармФ
Органическая
химия
4. Крекинг:
Крекинг очень широко применяется при переработке нефти для получения
высокооктанового бензина.
Отдельные представители алканов – см. учебник.
Слайд 23
ФармФ
Органическая
химия
ЦИКЛОАЛКАНЫ
Циклоалканы – это предельные углеводороды с замкнутой цепью.
Циклоалканы
различаются:
- по величине цикла,
- по количеству
циклов,
- по способу соединения циклов.
Слайд 24
ФармФ
Органическая
химия
Моноциклические циклоалканы
Слайд 25
ФармФ
Органическая
химия
Полициклические циклоалканы
а) Конденсированные
(аннелированные):
Слайд 26
ФармФ
Органическая
химия
б) Мостиковые:
Слайд 27
ФармФ
Органическая
химия
в) Спироуглеводороды:
Слайд 28
ФармФ
Органическая
химия
ТЕОРИЯ НАПРЯЖЕНИЙ БАЙЕРА
Отклонение геометрического угла от валентного угла
109 создает напряжение в цикле:
о
Слайд 29
ФармФ
Органическая
химия
ЦИКЛОПРОПАН
Слайд 30
ФармФ
Органическая
химия
"Банановые" связи промежуточные по своему характеру между π-
и σ-связями.
Поэтому малым циклам свойственна ненасыщенность: они
вступают в реакции присоединения с разрывом цикла.
Слайд 31
ФармФ
Органическая
химия
Способы получения циклоалканов
Дегидрирование дигалогеналканов
(вариант реакции Вюрца):
Слайд 32
ФармФ
Органическая
химия
2. Циклоприсоединение:
Слайд 33
ФармФ
Органическая
химия
3. Диеновый синтез (реакция Дильса-Альдера):
Слайд 34
ФармФ
Органическая
химия
Химические свойства циклоалканов
1. Реакции малых циклов:
Слайд 35
ФармФ
Органическая
химия
Гидрирование:
Слайд 36
ФармФ
Органическая
химия
2. Реакции
средних циклов
Практически такие же, как и у ациклических алканов:
Окисление:
Слайд 37
ФармФ
Органическая
химия
Отдельные представители циклоалканов – см. учебник.
ЛИТЕРАТУРА:
Основная
1. Белобородов В.Л.,
Зурабян С.Э., Лузин А.П.,
Тюкавкина Н.А. – Органическая химия (основной курс)
– ДРОФА, М., 2003 г., с. 157-181.