заместителей
Составитель:
Степанова Ирина Петровна, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой химии
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ХИМИИ
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
СОПРЯЖЕНИЕ. АРОМАТИЧНОСТЬ. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ 1. Виды
Содержание
- 1. СОПРЯЖЕНИЕ. АРОМАТИЧНОСТЬ. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ 1. Виды
- 2. ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать
- 3. Сопряжение В молекулах органических соединений
- 4. Сопряжение В сопряженных системах
- 5. Сопряжение Различают 2 основных
- 6. p-π-сопряженная система – это система,
- 7. Сопряженная система бутадиен-1,3 CH2=CH-CH=CH2 В
- 8. p, p-сопряжение в бутадиенеСопряжениеГипотетическая структура молекулыЕдиная 4 -электронная система
- 9. p, p-сопряжение в бутадиенеЕдиная 4 -электронная системаСопряжение
- 10. Почему изолированные двойные связи
- 11. Сопряжение Система сопряжения может
- 12. Сопряжениеπ-π-Сопряжение π-Орбиталь
- 13. Сопряжениеπ-π-Сопряжение π-Орбиталь карбонильной группы
- 14. Сопряжениеπ-π-Сопряжение Единая 4 π-электронная система
- 15. Сопряжение p-π-сопряжение реализуется в молекуле
- 16. π-Орбиталь карбонильной группыСопряжениеp-π-Сопряжение в производных карбонильных соединений
- 17. p-Орбиталь гетероатома X с неподеленной электронной паройСопряжениеp-π-Сопряжение
- 18. Единая 4π-электронная системаСопряжениеp-π-Сопряжение
- 19. Длина связи С-С - 0, 140нмНННННН6 σ
- 20. перекрывающиеся p-электроны единая
- 21. 6 электронов в делокализованной -связи.Ароматичностьπ-π-Сопряжение
- 22. АреныСтроение молекулы бензола
- 23. АреныСтроение молекулы бензола
- 24. ФУРАНТИОФЕНАроматичностьp-π-Сопряжение
- 25. ПУРИНАроматичностьp-π-Сопряжение
- 26. ПОРФИН Ароматичностьp-π-Сопряжение
- 27. Устойчивость cопряженных систем
- 28. Сопряжение Замкнутые сопряженные цепи (ароматические)
- 29. Ароматичность В циклических соединениях при
- 30. Эрих Хюккель1896-1980 Бензол С6Н6 является ароматическим
- 31. Ароматичность Критерии ароматичности (Хюккель, 1931г.):1. Молекула имеет циклическое
- 32. 4n + 2 = 6 π е- n = 1 – натуральное числоАроматичностьБЕНЗОЛ: π-π-сопряжение≡
- 33. Ароматичность Нафталин С10Н8
- 34. ПИРИДИН Ароматичность
- 35. Ароматичность Пиридин отвечает критериям ароматичности: 1.
- 36. По правилу Хюккеля: 4n + 2 =
- 37. ПИРИДИН: π-π-сопряжение Ароматичность
- 38. Ароматичность Атом азота поставляет в
- 39. ПиридинПИРИМИДИНАроматичность :....:::
- 40. По правилу Хюккеля: 4n +
- 41. ПИРРОЛ - p-π-сопряжение Ароматичность≡ По
- 42. В пиррольном атоме азота,
- 43. Ароматичность Такая система называется π-избыточной
- 44. Ароматичность Таким образом в составе
- 45. ФУРАН –p-π-сопряжение ТИОФЕН –p-π-сопряжение АроматичностьПо правилу Хюккеля:
- 46. ПУРИН - p-π-сопряжение АроматичностьПо правилу Хюккеля: 4n
- 47. ПОРФИН- p-π-сопряжение АроматичностьПо правилу Хюккеля: 4n +
- 48. Взаимное влияние атомов в
- 49. Электронные эффекты заместителей Индуктивный
- 50. –I эффект проявляют заместители,
- 51. +I эффект проявляют заместители,
- 52. Мезомерный эффект – смещение
- 53. - М-эффект проявляют заместители, понижающие
- 54. +М-эффектом
- 55. Электронные эффекты заместителей Графически
- 56. Если мезомерный и индуктивный эффекты имеют разные
- 57. -СООН: электроноакцепторный -СНО: электроноакцепторный заместитель
- 58. Для галогенов преобладающим является индуктивный эффект (-I
- 59. Классификация заместителей -NH2, -NHR, -NR2 -OH -OR -NHCOCH3 -C6H5 -R -H -X -CHO, -COR -SO3H -COOH, -COOR -CN -NR3+ -NO2Повышение реактивностиорто/пара ориентантыМета ориентанты
- 60. Электронные эффекты заместителей
- 61. СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!
- 62. Скачать презентанцию
ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать знания об эффекте сопряжения, критериях ароматичности и электронных эффектах заместителей. РАЗВИВАЮЩАЯ: расширить кругозор обучающихся на основе интеграции знаний, развить логическое мышление. ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ:
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
СОПРЯЖЕНИЕ. АРОМАТИЧНОСТЬ. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ
1. Виды сопряжения
2. Ароматичность
3. Электронные эффекты
заместителей
Степанова Ирина Петровна, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой химии
Слайд 2 ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ
ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать знания об эффекте
сопряжения, критериях ароматичности и электронных эффектах заместителей.
РАЗВИВАЮЩАЯ: расширить
кругозор обучающихся на основе интеграции знаний, развить логическое мышление.ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ: содействовать формированию у обучающихся устойчивого интереса к изучению дисциплины.
Слайд 3Сопряжение
В молекулах органических соединений возникают различные электронные
эффекты, сопровождающиеся перераспределением электронной плотности ковалентных связей.
Сопряжение - явление выравнивания связей и зарядов в реальной молекуле по сравнению с идеальной, но несуществующей структурой.
Слайд 4Сопряжение
В сопряженных системах возникает делокализованная связь, молекулярная
орбиталь которой охватывает более двух атомов.
Сопряжённые системы
бывают с открытой и замкнутой цепью сопряжения.
Сопряжёнными называются системы с чередующимися простыми и кратными связями или системы, в которых у атома соседнего с кратной связью есть p-орбиталь с неподелённой парой электронов.
Слайд 5Сопряжение
Различают 2 основных вида сопряжения:
π-π-сопряжение и p-π-сопряжение.
π-π-сопряженная система – это система с чередующимися одинарными и кратными связями:CH2 = CH – CH = CH2 бутадиен-1,3
Слайд 6
p-π-сопряженная система – это система, в которой рядом
с π-связью имеется гетероатом X с неподеленной электронной парой:
CH2 =
CH – X:Например:
Виды сопряжения
Слайд 7Сопряженная система бутадиен-1,3
CH2=CH-CH=CH2
В молекуле этого соединения
все атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации и расположены в
одной σ-плоскости. Соединяясь между собой σ-связями, они образуют плоский σ-скелет молекулы.Негибридизованные рz-орбитали каждого атома углерода расположены перпендикулярно плоскости σ-скелета и параллельны друг другу. Это создаёт условия для их взаимного перекрывания между всеми атомами цепи. В итоге формируется единая 4 π-электронная система.
Сопряженные системы с открытой цепью сопряжения
Слайд 8p, p-сопряжение в бутадиене
Сопряжение
Гипотетическая
структура
молекулы
Единая 4 -электронная
система
Слайд 10 Почему изолированные двойные связи не находятся в
сопряжении?
p-Связи в данном случае находятся слишком далеко
друг от друга, поэтому их p-орбитали не перекрываются. Например, в пентадиене-1,4:Сопряжение
Слайд 11Сопряжение
Система сопряжения может включать и
гетероатом
(О, N, S).
π-π-Сопряжение c гетероатомом в
цепи осуществляется в карбонильных соединениях, например акролеине: СН2 = СН - СН= О
Цепь сопряжения включает три sp2-гибридизированных атома углерода и атом кислорода, каждый из которых вносит в единую 4 π-электронную систему по одному р-электрону.
Слайд 15Сопряжение
p-π-сопряжение реализуется в молекуле дивинилового эфира.
..
H2C = CH – O – CH = CH2
Электронная пара атома кислорода участвует в образовании единого 6π-электронного облака с четырьмя р-электронами атомов углерода.
Слайд 16 π-Орбиталь карбонильной группы
Сопряжение
p-π-Сопряжение в производных карбонильных соединений
Слайд 19Длина связи С-С - 0, 140нм
Н
Н
Н
Н
Н
Н
6 σ SP2-SP2
6
σ S-SP2
sp2-Гибридные орбитали участвуют в образовании
σ-связей. Сопряжённые системы с замкнутой цепью сопряжения
π-π-сопряжение реализуется в молекуле бензола.
Слайд 20 перекрывающиеся p-электроны единая 6 p-электронная система
Шесть негибридных орбиталей перекрываются с образованием общего p-электронного облака:
Ароматичность
Слайд 27Устойчивость cопряженных систем
О термодинамической устойчивости сопряженной
системы можно судить по величине энергии сопряжения, которая выделяется при
образовании сопряженной системы.Чем выше уровень энергии сопряжения, тем выше термодинамическая устойчивость соединения.
С увеличением длины сопряженной цепи энергия сопряжения возрастает.
Слайд 28Сопряжение
Замкнутые сопряженные цепи (ароматические) более стабильны, чем
открытые.
Есопр. (Бутадиен-1,3)=15 кДж/моль
Есопр. (Бензол)
=150,6 кДж/моль
Слайд 29Ароматичность
В циклических соединениях при определенных условиях может
возникнуть замкнутая сопряженная система.
Примером такого
соединения является молекула бензола.
Ароматическими называют циклические
соединения, имеющие замкнутую сопряженную
систему, единое π-электронное облако в
которых делокализовано на всех атомах цикла.
Слайд 30Эрих Хюккель
1896-1980
Бензол С6Н6 является ароматическим соединением, т.к. отвечает
критериям ароматичности .
ХюккельАроматичность
Слайд 31Ароматичность
Критерии ароматичности (Хюккель, 1931г.):
1. Молекула имеет циклическое строение.
2. Все
атомы цикла находятся в состоянии
sp2-гибридизации, образуя плоский σ-скелет молекулы, перпендикулярно к которому располагаются р-орбитали атомов.3. Существует единая π-электронная система, охватывающая все атомы цикла и содержащая по правилу Хюккеля
(4n+2) - π электрона = 6 π е-,
где n-натуральный ряд чисел (0, 1, 2 и т.д.)
Слайд 35Ароматичность
Пиридин отвечает критериям ароматичности:
1. Молекула имеет циклическое
строение.
2. Все атомы цикла находятся в состоянии
sp2-гибридизации, образуя плоский σ-скелет молекулы, перпендикулярно к которому располагаются р-орбитали атомов.3. Существует единая π-электронная система, охватывающая все атомы цикла и содержащая по правилу Хюккеля
(4n+2) - π электрона = 6 πе-
Слайд 36По правилу Хюккеля: 4n + 2 = 6 π е-
n = 1 – натуральное число
Ароматичность
ПИРИДИН: π-π-сопряжение
≡
N
N
:
:
Слайд 38Ароматичность
Атом азота поставляет в сопряженную цепь один
электрон и сохраняет пару электронов вне сопряженной цепи.
За счет этой электронной пары пиридин проявляет свойства органического основания-протолита, т.к. способен присоединять протон по донорно-акцепторному механизму с образованием пиридиний-катиона.
Слайд 40 По правилу Хюккеля: 4n + 2 = 6
π е-
n = 1 – натуральное число
Пиридин
и пиримидин – π-недостаточные системы.Ароматичность
ПИРИМИДИН: π-π-сопряжение
≡
N
N
:
:
N
N
:
:
Слайд 41ПИРРОЛ - p-π-сопряжение
Ароматичность
≡
По правилу Хюккеля: 4n +
2 = 6 π е-
n = 1 – натуральное
число
Слайд 42 В пиррольном атоме азота, находящемся в
состоянии
sp2-гибридизации три гибридные орбитали
участвуют в образовании σ-связей с двумя
атомами углерода и атомом водорода. Негибридная
рz-орбиталь поставляет пару электронов в
ароматический секстет.
Ароматичность
Слайд 43Ароматичность
Такая система называется π-избыточной или суперароматической.
В молекуле пиррола
6 π-электронное облако образуется за счет p-π-сопряжения и делокализуется на пяти атомах цикла.
Слайд 44Ароматичность
Таким образом в составе ароматических гетероциклических азотсодержащих
структур можно выделить два состояния атома азота:
..Пиридиновый азот [ = N - ], участвующий в
π ,π–сопряжении и определяющий основные свойства вещества.
Пиррольный азот [ - NН- ], участвующий в р,π -сопряжении и определяющий кислотные свойства вещества.
Слайд 45ФУРАН –
p-π-сопряжение
ТИОФЕН –
p-π-сопряжение
Ароматичность
По правилу Хюккеля: 4n + 2
= 6 π е-
n = 1 – натуральное число
Слайд 46ПУРИН - p-π-сопряжение
Ароматичность
По правилу Хюккеля: 4n + 2 =
10 π е-
n = 2 – натуральное число
Слайд 47ПОРФИН- p-π-сопряжение
Ароматичность
По правилу Хюккеля: 4n + 2 =
26 π е-
n = 6 – натуральное число
Слайд 48 Взаимное влияние атомов в молекуле может осуществляться
по системе s-связей (индуктивный эффект), по системе -связей (мезомерный эффект).
Индуктивный эффект (I-эффект) – смещение электронной плотности по цепи s-связей, которое обусловлено различиями в электроотрицательностях атомов.
Электронные эффекты заместителей
Слайд 49Электронные эффекты заместителей
Индуктивный эффект обозначают буквой I
и графически изображают стрелкой, остриё которой направлено в сторону более
ЭО элемента.Действие индуктивного эффекта наиболее сильно проявляется на двух ближайших атомах углерода, а через 3-4 связи он затухает.
Слайд 50 –I эффект проявляют заместители, которые содержат атомы
с большей ЭО, чем у углерода: -F, -Cl, -Br, -OH,
-NH2, -NO2, >C=O, -COOH и др.Это электроноакцепторные заместители (ЭА). Они снижают электронную плотность в углеродной цепи.
Например: -F: (- I ) ЭА
Электронные эффекты заместителей
Слайд 51 +I эффект проявляют заместители, содержащие атомы с
низкой электроотрицательностью: металлы (-Mg, -Li); насыщенные углеводородные радикалы
(-CH3, -C2H5)
и т.п.Это электронодонорные (ЭД) заместители.
Электронные эффекты заместителей
Слайд 52 Мезомерный эффект – смещение электронной плотности по
цепи сопряженных p-связей. Возникает только при наличии сопряжения связей.
Действие мезомерного эффекта заместителей проявляется как в открытых, так и замкнутых системах.Электронные эффекты заместителей
Слайд 53 - М-эффект проявляют заместители, понижающие электронную плотность в
сопряженной системе. Заместители содержат кратные связи: -CHO, -COOH, -NO2, -SO3H,
-CN).Это электроноакцепторные (ЭА) заместители.
Основные положения теории А. М. Бутлерова
Слайд 54 +М-эффектом обладают заместители, повышающие
электронную плотность в сопряженной системе. К ним относятся группы, которые,
как правило, связаны с сопряжённой системой через атом, обладающий орбиталью с неподелённой парой электронов (-OH, -NH2, -OCH3, -O-, -F, -Cl, -Br, -I и др.) или с одним электроном (-CH2∙). Это электронодонорные заместители (ЭД).Основные положения теории А. М. Бутлерова
Слайд 55Электронные эффекты заместителей
Графически действие мезомерного эффекта
изображают изогнутой стрелкой, начало которой показывает какие (π - или
р-электроны) смещаются, а конец – связь или атом, к которым смещается электронная плотность.В молекулах органических соединений индуктивный и мезомерный эффекты заместителей, действуют одновременно, либо однонаправленно.
Слайд 56 Если мезомерный и индуктивный эффекты имеют разные знаки, то мезомерный
эффект в основном значительно преобладает над индуктивным эффектом.
(+M >>
-I) -ОН : электронодонорный -NH2: электронодонорный
заместитель заместитель
Электронные эффекты заместителей
Слайд 57
-СООН: электроноакцепторный -СНО: электроноакцепторный
заместитель
заместитель
Электронные эффекты заместителей
Слайд 58 Для галогенов преобладающим является индуктивный эффект (-I >> +M), поэтому
галогены всегда электроноакцепторные заместители.
винилхлорид
-Сl: ЭА-заместитель
Электронные
эффекты заместителей Таким образом, учитывая перераспределение электронной плотности в молекулах органических соединений, в том числе биологически активных веществ, можно прогнозировать их свойства.
Слайд 59Классификация заместителей
-NH2, -NHR, -NR2
-OH
-OR
-NHCOCH3
-C6H5
-R
-H
-X
-CHO, -COR
-SO3H
-COOH, -COOR
-CN
-NR3+
-NO2
Повышение реактивности
орто/пара ориентанты
Мета ориентанты
