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
Весь смысл жизни заключается в бесконечном завоевании неизвестного, в вечном
Содержание
- 1. Весь смысл жизни заключается в бесконечном завоевании неизвестного, в вечном
- 2. Лекция №2
- 3. Факторы, определяющие оптимальный синтез
- 4. Многостадийный синтез"Болевая точка" многостадийного синтеза - низкий
- 5. Многостадийный синтезПоэтому важно при планировании сложного синтеза
- 6. Синтетический методВажные характеристики эффективного синтетического метода -
- 7. Многостадийный синтезДругой путь повышения общего выхода - использование так называемых конвергентных схем синтеза
- 8. Многостадийный синтезПри традиционном подходе сборка сложной молекулы
- 9. Многостадийный синтезКонвергентные схемы синтеза предполагают параллельную сборку
- 10. Многостадийный синтезКонвергентная схема обусловливает значительно более слабую
- 11. Многостадийный синтезПреимущества конвергентных схем: возможность разобщения сходных
- 12. Многостадийный синтезИспользование реакций, обеспечивающих возможность сборки молекул
- 13. Органический синтезКритерии оптимального синтеза: доступность исходных
- 14. Исходные соединения Субстрат и реагент - это
- 15. Исходные соединения метилциклогексанон является субстратом, а пирролидин и иодистый метил − реагентами
- 16. Условия реакцийЭкологические аспекты органического синтезаРегиоселективностьРегиоспецифичность
- 17. Региоселективность реакцииРеакция протекает преимущественно по одному из двух (или более) положений субстрата
- 18. Региоселективность реакцииПрисоединение бромистого водорода к олефинам по правилу Марковникова или против (реакция Хараша)
- 19. Региоселективность реакцииПримеры
- 20. Региоспецифичность реакцииРеакция осуществляется региоспецифично, если образуется только
- 21. Стереохимия реакцииСтереоизомерные исходные вещества в одних и тех же условиях реакции дают стереоизомерные продукты
- 22. Стереоселективность реакцииОдин реагент обладает способностью образовывать в
- 23. Стереоселективность реакции Количественная оценка СС =
- 24. Стереоспецифичность реакцииПротекание реакции исключительно по одному пространственному пути из нескольких возможных
- 25. Направление реакцииОпределяется наибольшей энергетической выгодностью и принципом
- 26. Участие катализатора Гомогенные катализаторы - кислоты или
- 27. Гомогенный катализ
- 28. Гетерогенный катализ1) адсорбция А и В на
- 29. Межфазный катализНуклеофильное замещение хлора
- 30. Межфазный катализ
- 31. Растворители Большинство химических реакций проводится в растворахВ
- 32. Растворители Для проведения реакции при высокой температуре
- 33. РастворителиВ большинстве случаев между растворителем и растворенным
- 34. РастворителиВзаимодействие вещества с растворителем приводит к разрушению ассоциатов молекул за счет их сольватации
- 35. Растворители
- 36. Полярность растворителяКоличественные характеристики - значения диэлектрической проницаемости (ε) и дипольного момента (μ)
- 37. Полярность растворителяАпротонные растворители называют неполярными, если они
- 38. Полярность растворителяПолярные апротонные растворители характеризуются значением диэлектрической
- 39. Полярность растворителяПолярные апротонные растворители обладают значительной основностью
- 40. Полярность растворителяПолярные протонные растворители − это вода,
- 41. Кислотные или основные свойства растворителяВода, карбоновые кислоты,
- 42. Кислотные или основные свойства растворителяРастворители, которые обладают
- 43. Кислотные или основные свойства растворителяЧтобы выяснить, какая
- 44. Кислотные или основные свойства растворителяКислоты характеризуются величиной
- 45. Кислотные или основные свойства растворителяЭффективность протонирования субстрата Х кислотой НА зависит от основности растворителя (Sol)
- 46. Кислотные или основные свойства растворителяТрет-бутилат калия в
- 47. Суперкислоты Очень большой протонирующей способностью обладают жидкий
- 48. СуперкислотыСмесь фторсульфоновой кислоты с пентафторидом сурьмы (FSO3H
- 49. СуперкислотыОбразуется катион метония Превращение простых эфиров в сложные
- 50. СуперкислотыМогут выступать в роли катализатора
- 51. Сильные основания Депротонирование углеводорода Сильные основания
- 52. Сильные основанияРаствор трет-бутилата калия в ДМСО называют поэтому супероснованием
- 53. Сильные основанияСмесь н-бутиллития с трет-бутилатом калия (смесь LICKOR)Бутиллитий не реагирует с 2-метилпропеном
- 54. Флюиды как растворители Суперкритические жидкости При нагревании
- 55. Флюиды как растворителиПри температуре и давлении, превышающих
- 56. Флюиды как растворителиРастворимость органических и неорганических веществ
- 57. Флюиды как растворителиРастворы многих органических веществ в
- 58. Флюиды как растворителиПромышленное применение находит суперкритический диоксид
- 59. Флюиды как растворителиВ суперкритических средах кислотность углеводородов
- 60. Флюиды как растворителиО синтезах в суперкритических «жидкостях»
- 61. Ионные жидкостиНовый интересный класс растворителейОсобый тип материаловСоли с температурой плавления ниже температуры кипения водыСостоят из ионов
- 62. Катионы ионных жидкостей
- 63. Свойства ионных жидкостейИзменяя природу ионов можно изменять
- 64. Свойства ионных жидкостейРастворимость органических веществ и солей
- 65. Реакции в ИЖ
- 66. Реакции циклизации
- 67. Реакции в ИЖ
- 68. Микроволновая активация Применяется в органическом синтезе с
- 69. Микроволновая активация Эффект микроволновой активации не сводится
- 70. Контрольное задание №2Предложите "линейную" и конвергентную схемы синтеза «диамина R» исходя из бензола
- 71. Скачать презентанцию
Лекция №2
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Весь смысл жизни заключается в бесконечном завоевании неизвестного, в вечном
усилии познать больше
Эмиль Золя
Слайд 4Многостадийный синтез
"Болевая точка" многостадийного синтеза - низкий выход целевого продукта
При
среднем выходе на стадию Y общий выход на п стадий
составляет YnПример: 5 стадий с Y = 0.8 (80% ) 0.85 = 0.33 (33%)
Слайд 5Многостадийный синтез
Поэтому важно при планировании сложного синтеза минимизировать число стадий
и выбирать наиболее эффективные синтетические методы для его осуществления
Слайд 6Синтетический метод
Важные характеристики эффективного синтетического метода - общность (слабая зависимость
результата от конкретных особенностей структуры исходных соединений), селективность (участие в
реакции лишь определенных функциональных групп) и высокие выходы продуктов
Слайд 7Многостадийный синтез
Другой путь повышения общего выхода - использование так называемых
конвергентных схем синтеза
Слайд 8Многостадийный синтез
При традиционном подходе сборка сложной молекулы из фрагментов Аi
осуществляется путем последовательного усложнения исходного субстрата в соответствии с "линейной"
схемой
Слайд 9Многостадийный синтез
Конвергентные схемы синтеза предполагают параллельную сборку укрупняющихся молекулярных блоков
и заключительную сборку целевой молекулы из двух крупных блоков
Слайд 10Многостадийный синтез
Конвергентная схема обусловливает значительно более слабую зависимость общего выхода
от числа стадий
Схема синтеза Число стадий
8 16 32 64 80
Линейная
Выход,% 17 2.8 0.08 6•10-5 2•10-6
Конвергентная
Выход,% 51 41 33 26 24
Слайд 11Многостадийный синтез
Преимущества конвергентных схем: возможность разобщения сходных функциональных групп по
разным ветвям схемы (упрощаются задачи обеспечения селективности реакций) возможность одновременной
проработки различных ветвей схемы, а также внесения необходимых изменений в те или иные участки схемы без нарушения общего стратегического замысла
Слайд 12Многостадийный синтез
Использование реакций, обеспечивающих возможность сборки молекул из крупных блоков,
наряду с синтонным подходом, обусловило успехи органического синтеза (синтез хлорофилла,
витамина В12, полинуклеотидов и др.) и перевод многих чисто препаративных синтезов в промышленные (синтез стереоидных гормонов и простагландинов)
Слайд 13Органический синтез
Критерии оптимального синтеза:
доступность исходных соединений; их устойчивость, токсичность,
пожаро- и взрывоопасность
Слайд 14Исходные соединения
Субстрат и реагент - это два равноправных участника
реакции
Углеродный скелет субстрата включается в структуру продукта, становясь его основой
Структура реагента является элементом, дополнительным к структуре субстратаСубстрат выбирают, руководствуясь целью синтеза, а реагент − методом достижения цели
Слайд 15Исходные соединения
метилциклогексанон является субстратом, а пирролидин и
иодистый метил − реагентами
Слайд 16Условия реакций
Экологические аспекты органического синтеза
Региоселективность
Региоспецифичность
Слайд 17Региоселективность реакции
Реакция протекает преимущественно по одному из двух (или более)
положений субстрата
Слайд 18Региоселективность реакции
Присоединение бромистого водорода к олефинам по правилу Марковникова или
против (реакция Хараша)
Слайд 20Региоспецифичность реакции
Реакция осуществляется региоспецифично, если образуется только один из двух
и более возможных продуктов
C6H5CH=CH2 + HBr C6H5CHBr-CH3
Слайд 21Стереохимия реакции
Стереоизомерные исходные вещества в одних и тех же условиях
реакции дают стереоизомерные продукты
Слайд 22Стереоселективность реакции
Один реагент обладает способностью образовывать в реакции два и
более стереоизомерных продукта, но один из продуктов образуется преимущественно
Слайд 23Стереоселективность реакции
Количественная оценка
СС = (А — Б)/(А +
Б)
Высочайшая стереоселективность наблюдается в реакциях, катализируемых ферментами
Слайд 24Стереоспецифичность реакции
Протекание реакции исключительно по одному пространственному пути из нескольких
возможных
Слайд 25Направление реакции
Определяется наибольшей энергетической выгодностью и принципом наименьшего движения (минимумом
изменений положений атомов и исходной электронной конфигурации, включая сохранение орбитальной
симметрии) - правила Вудворда-Хофмана
Слайд 26Участие катализатора
Гомогенные катализаторы - кислоты или основания, комплексы переходных
металлов Гетерогенные катализаторы - металлы и оксиды металлов Межфазный катализатор
выполняет функцию переноса иона из одной фазы в другую
Слайд 28Гетерогенный катализ
1) адсорбция А и В на катализаторе
2) “A” +
“B” = “AB”
3) десорбция “AB” = AB
Слайд 31Растворители
Большинство химических реакций проводится в растворах
В качестве растворителя может
использоваться любое соединение в жидком состоянии, в том числе сжиженные
газы (например, аммиак), а также расплавы твердых веществВещества в сверхкритическом состоянии, ионные жидкости
Слайд 32Растворители
Для проведения реакции при высокой температуре используется эвтектическая смесь,
состоящая из бифенила (26,5%) и дифенилового эфира (73,5%), известная под
названием «даутерм А» (dowtherm A) - температура кипения этой смеси равна 258о С
Слайд 33Растворители
В большинстве случаев между растворителем и растворенным веществом имеется взаимодействие
При
отсутствии растворителя вещество представляет собой совокупность ассоциатов молекул
Слайд 34Растворители
Взаимодействие вещества с растворителем приводит к разрушению ассоциатов молекул за
счет их сольватации
Слайд 36Полярность растворителя
Количественные характеристики - значения диэлектрической проницаемости (ε) и дипольного
момента (μ)
Слайд 37Полярность растворителя
Апротонные растворители называют неполярными, если они имеют величину ε
меньше 15, а μ − меньше 2D (углеводороды, галогенопроизводные, простые
эфиры, третичные амины )Взаимодействие неполярных апротонных растворителей с веществом обусловлено слабыми силами Ван-дер-Ваальса
Слайд 38Полярность растворителя
Полярные апротонные растворители характеризуются значением диэлектрической проницаемости больше 15
и дипольным моментом более 2D (ДМФА, ДМСО, гексаметилфосфортриамид - ГМФТА,
ацетонитрил)
Слайд 39Полярность растворителя
Полярные апротонные растворители обладают значительной основностью (по Льюису)
Они
довольно хорошо сольватируют катионы, но плохо сольватируют анионы
Слайд 40Полярность растворителя
Полярные протонные растворители − это вода, спирты, первичные и
вторичные амины, жидкий аммиак, карбоновые кислоты
Они способны сольватировать как катионы,
так и анионы (энергия сольватации анионов за счет образования водородных связей обычно в несколько раз больше, чем энергия сольватации катионов) 
Слайд 41Кислотные или основные свойства растворителя
Вода, карбоновые кислоты, спирты, аммиак при
действии основания могут отщеплять протон (акцептором протона могут выступать молекулы
самого диссоциирующего вещества)
Слайд 42Кислотные или основные свойства растворителя
Растворители, которые обладают как кислотными, так
и основными свойствами с собственной ионизацией, называются амфипротонными
Слайд 43Кислотные или основные свойства растворителя
Чтобы выяснить, какая кислота является более
сильной, надо использовать растворитель, у которого основность мала (дифференцирующий)
В метаноле
HNO3 диссоциирует частично, а HCl нацело
В уксусной кислоте HCl диссоциирует частично, а H2SO4 полностью
В ацетоне все кислоты, кроме HСlO4, являются слабыми электролитами 
Слайд 44Кислотные или основные свойства растворителя
Кислоты характеризуются величиной pK
Для диссоциации уксусной
кислоты в воде рК = 4.75
Константы автопротолиза
Слайд 45Кислотные или основные свойства растворителя
Эффективность протонирования субстрата Х кислотой НА
зависит от основности растворителя (Sol)
Слайд 46Кислотные или основные свойства растворителя
Трет-бутилат калия в ДМСО является очень
сильным основанием (ДМСО не обладает выраженными кислотными свойствами)
В воде трет-бутилат
калия практически полностью гидролизуется с образованием гораздо менее основной щелочи 
Слайд 47Суперкислоты
Очень большой протонирующей способностью обладают жидкий фтористый водород и
96-100%-ная серная кислота
Кислоты с еще большей протонирующей способностью принято называть
суперкислотами (фторсульфоновая кислота) 
Слайд 48Суперкислоты
Смесь фторсульфоновой кислоты с пентафторидом сурьмы (FSO3H + SbF5) способна
протонировать алканы - ее назвали «магической кислотой»
В суперкислой среде молекула
воды оказывается дважды протонированной 
Слайд 53Сильные основания
Смесь н-бутиллития с трет-бутилатом калия (смесь LICKOR)
Бутиллитий не реагирует
с 2-метилпропеном
Слайд 54Флюиды как растворители
Суперкритические жидкости
При нагревании жидкости в замкнутом
сосуде она будет расширяться, а ее плотность - уменьшаться (плотность
пара над поверхностью жидкости будет увеличиваться)При некоторых критических значениях температуры (tкрит) и давления (Ркрит) плотности жидкости и пара сравняются, и граница раздела фаз исчезнет
Слайд 55Флюиды как растворители
При температуре и давлении, превышающих tкрит и Ркрит,
состояние вещества называется суперкритическим, а само вещество, приобретающее новые и
необычные свойства – флюидомПлотность водяного флюида при 400°С и 250 атм составляет 0,16 г/см3
Слайд 56Флюиды как растворители
Растворимость органических и неорганических веществ во флюидах намного
повышается
СО2 (tкрит = 31°С, Ркрит = 74 атм) способен
растворять многие полярные органические веществаВода (tкрит = 374°С и Ркрит = 220 атм) становится менее полярной и способна растворять большое число неполярных соединений
Слайд 57Флюиды как растворители
Растворы многих органических веществ в суперкритической воде легко
реагируют с кислородом, давая продукты полного окисления: CO2, H2O, N2
и т.д. (можно утилизировать многие ядовитые отходы, превращая их в безопасные продукты)
Слайд 58Флюиды как растворители
Промышленное применение находит суперкритический диоксид углерода:
с его
помощью извлекают кофеин из зерен кофе и розовое масло из
лепестков розыЛегко гидрируется с образованием муравьиной кислоты
Слайд 59Флюиды как растворители
В суперкритических средах кислотность углеводородов возрастает
Бензол является
очень слабой CH-кислотой (pK 43), в суперкритической воде его величина
pK понижается до 19
Слайд 60Флюиды как растворители
О синтезах в суперкритических «жидкостях» говорят как о
«синтезах с помощью гаечного ключа» - для их выполнения требуется
особая техника с использованием высокого давленияУ этих процессов большое будущее
Слайд 61Ионные жидкости
Новый интересный класс растворителей
Особый тип материалов
Соли с температурой плавления
ниже температуры кипения воды
Состоят из ионов
Слайд 63Свойства ионных жидкостей
Изменяя природу ионов можно изменять свойства ИЖ
Хлорид-анион –
хороший акцептор водородных связей, [PtF6]- - плохой
![Свойства ионных жидкостейИзменяя природу ионов можно изменять свойства ИЖХлорид-анион – хороший акцептор водородных связей, [PtF6]- - плохой](/img/thumbs/91ab9ac54a118a83263d0cea4c2af6b0-800x.jpg "Весь смысл жизни заключается в бесконечном завоевании неизвестного, в вечном Свойства ионных жидкостейИзменяя природу ионов можно изменять свойства ИЖХлорид-анион – хороший")
Слайд 64Свойства ионных жидкостей
Растворимость органических веществ и солей металлов в ИЖ
позволяет проводить реакции катализа в гомогенных условиях
Различие в растворимости в
ИЖ реагентов и продуктов позволяет выделять последние
Слайд 68Микроволновая активация
Применяется в органическом синтезе с 1980-х годов
Позволяет
сократить время синтеза и увеличить выход целевых продуктов
Слайд 69Микроволновая активация
Эффект микроволновой активации не сводится к простому нагреву
реакционной смеси
Волны могут непосредственно взаимодействовать с участниками реакции
Микроволновое излучение
позволяет осуществлять реакции с такой эффективностью, которой нельзя достичь с помощью обычного нагревания 
Слайд 70Контрольное задание №2
Предложите "линейную" и конвергентную схемы синтеза «диамина R»
исходя из бензола
