Основы органической химии

Содержание

Слайд 2

Взаимное влияние атомов Взаимное влияние атомов в молекуле, ионе, радикале осуществляется

Взаимное влияние атомов

Взаимное влияние атомов в молекуле, ионе, радикале осуществляется под

влиянием электронных и пространственных эффектов.
Это позволяет определить реакционную способность органических соединений.

04.03.2016

Слайд 3

Заместители - 04.03.2016 любой атом (кроме водорода), который непосредственно не участвует

Заместители -

04.03.2016

любой атом (кроме водорода), который непосредственно не участвует в

реакции, но оказывает влияние на реагирующую часть молекулы: на положение и активность реагирующего центра.
Слайд 4

Электронные эффекты 04.03.2016 Смещение электронной плотности в молекуле, ионе, радикале под

Электронные эффекты

04.03.2016

Смещение электронной плотности в молекуле, ионе, радикале под влияние заместителей,

подразделяются на:
- электронодонорные;
- электроноакцепторные.
Слайд 5

Электронодонорные заместители атомная группировка (или атом), повышающая электронную плотность на остальной части молекулы 04.03.2016

Электронодонорные заместители

атомная группировка (или атом), повышающая электронную плотность на остальной части

молекулы

04.03.2016

Слайд 6

Электроноакцепторные заместители атомная группировка (или атом), понижающая электронную плотность на связанном с ним углеводородном фрагменте 04.03.2016

Электроноакцепторные заместители

атомная группировка (или атом), понижающая электронную плотность на связанном с

ним углеводородном фрагменте

04.03.2016

Слайд 7

Электроноакцепторные заместители Два вида влияний заместителей: индуктивный эффект (±I); мезомерный эффект

Электроноакцепторные заместители

Два вида влияний заместителей:
индуктивный эффект (±I);
мезомерный эффект (±M).
В зависимости от

смещения плотности различают положительные и отрицательные эффекты.

04.03.2016

Слайд 8

Индуктивный эффект Передача по цепи сигма-связей электронного влияния заместителей, которое обусловлено различиями в электроотрицательности атомов 04.03.2016

Индуктивный эффект

Передача по цепи сигма-связей электронного влияния заместителей, которое обусловлено различиями

в электроотрицательности атомов

04.03.2016

Слайд 9

Индуктивный эффект Направление смещения электронной плотности σ-связей обозначается стрелками и символами

Индуктивный эффект

Направление смещения электронной плотности σ-связей обозначается стрелками и символами частичных

зарядов (δ+ или δ-)

04.03.2016

Слайд 10

Индуктивный эффект Из-за слабой поляризуемости σ-связей I-эффект быстро ослабевает с удалением

Индуктивный эффект

Из-за слабой поляризуемости σ-связей I-эффект быстро ослабевает с удалением заместителя

и через 3-4 связи практически равен нулю.
В зависимости от смещения наблюдают положительные +I-эффекты и отрицательные -I-эффекты.
I-эффект водорода равен нулю.

04.03.2016

Слайд 11

-I-эффект Проявляет заместитель, уменьшающий электронную плотность Заместитель приобретает частичный отрицательный заряд, атом углерода – положительный. 04.03.2016

-I-эффект

Проявляет заместитель, уменьшающий электронную плотность
Заместитель приобретает частичный отрицательный заряд, атом углерода

– положительный.

04.03.2016

Слайд 12

Определение -I-эффекта 04.03.2016

Определение -I-эффекта

04.03.2016

Слайд 13

+I-эффект Проявляет заместитель, увеличива-ющий электронную плотность Заместитель приобретает частичный положительный заряд, атом углерода – отрицательный. 04.03.2016

+I-эффект

Проявляет заместитель, увеличива-ющий электронную плотность
Заместитель приобретает частичный положительный заряд, атом углерода

– отрицательный.

04.03.2016

Слайд 14

Определение +I-эффекта 04.03.2016

Определение +I-эффекта

04.03.2016

Слайд 15

Мезомерный эффект Передача электронного влияния заместителей по сопряжённой π-системе. Благодаря подвижности

Мезомерный эффект

Передача электронного влияния заместителей по сопряжённой π-системе.
Благодаря подвижности π-электронов передаётся

по цепи без затухания

04.03.2016

Слайд 16

Мезомерный эффект Графически изображают изогнутыми стрелками. В зависимости от направления смещения

Мезомерный эффект

Графически изображают изогнутыми стрелками.
В зависимости от направления смещения электронной плотности

различают отрицательный (-М) и положительный (+М) мезомерный эффект.
Величина эффекта определяется рядом правил.

04.03.2016

Слайд 17

Правила определения величины и знака М-эффекта 04.03.2016

Правила определения величины и знака М-эффекта

04.03.2016

Слайд 18

Правило 1. Величина М-эффекта растет с увеличением заряда заместителя. Ионы проявляют наиболее сильный М-эффект: 04.03.2016

Правило 1.

Величина М-эффекта растет с увеличением заряда заместителя.
Ионы проявляют наиболее

сильный М-эффект:

04.03.2016

Слайд 19

Правило 2 -М-эффект заместителей тем сильнее, чем больше электроотрицательность имеющихся в заместителе элементов: 04.03.2016

Правило 2

-М-эффект заместителей тем сильнее, чем больше электроотрицательность имеющихся в заместителе

элементов:

04.03.2016

Слайд 20

Правило 3 -М-эффект заместителей тем сильнее, чем меньше их внутренняя мезомерия (делокализация электронов), например: 04.03.2016

Правило 3

-М-эффект заместителей тем сильнее, чем меньше их внутренняя мезомерия (делокализация

электронов), например:

04.03.2016

Слайд 21

Правило 3 Группа С=О в этом случае связана с группировками, +М-эффект

Правило 3

Группа С=О в этом случае связана с группировками, +М-эффект которых

в ряду O-, NH2, OH, OR уменьшается и, наконец, для CH3 и Н – равен нулю.

04.03.2016

Слайд 22

Правило 3 В хлорацильной группе -С(О)Cl атом хлора проявляет +М-эффект, однако

Правило 3

В хлорацильной группе -С(О)Cl атом хлора проявляет +М-эффект, однако он

значительно слабее -I-эффекта
мезомерное взаимодействие невелико вследствие относительно малой степени перекрывания существенно различаю-щихся орбиталей – 2р-АО sp2-гибридизованного атома углерода и 3р-АО хлора

04.03.2016

Слайд 23

Правило 4 +М-эффект заместителя тем сильнее, чем меньше электроотрицательность гетероатома, входящего в его состав: 04.03.2016

Правило 4

+М-эффект заместителя тем сильнее, чем меньше электроотрицательность гетероатома, входящего в

его состав:

04.03.2016

Слайд 24

Правило 4 Исключение составляют галогены: 04.03.2016

Правило 4

Исключение составляют галогены:

04.03.2016

Слайд 25

Правило 4 Причина этого явления заключается в том, что эффективность перекрывания

Правило 4

Причина этого явления заключается в том, что эффективность перекрывания 2р-АО

sp2-гибридизованного атома углерода с р-орбиталями галогенов уменьшается с увеличением их различий в энергетических уровнях:

04.03.2016

Слайд 26

+М-эффект Характерен для групп:-OH, -NH2, -OR. В молекуле фенола C6H5-OH группа

+М-эффект

Характерен для групп:-OH, -NH2, -OR.
В молекуле фенола C6H5-OH группа ОН проявляет

+М-эффект за счёт неподелённых пар кислорода:

04.03.2016

Слайд 27

-М-эффект Характерен для групп СOH, СООН, NО2. В молекуле фенола C6H5-СOH пи-орбиталь расположена перпендикулярно 04.03.2016

-М-эффект

Характерен для групп СOH, СООН, NО2.
В молекуле фенола C6H5-СOH пи-орбиталь расположена

перпендикулярно

04.03.2016

Слайд 28

Суммарный электронный эффект В случае противоположной направленности индуктивного и мезомерного эффектов

Суммарный электронный эффект

В случае противоположной направленности индуктивного и мезомерного эффектов общее

действие заместителя определяется более сильным эффектом.

04.03.2016

Слайд 29

Суммарный электронный эффект в молекуле анилина аминогруппа NH2 одновременно проявляет -I-эффект

Суммарный электронный эффект

в молекуле анилина аминогруппа NH2 одновременно проявляет -I-эффект (за

счет большей электроотрицательности атома азота по сравнению с углеродом) и +М-эффект (за счет участия неподеленной пары электронов в системе p-сопряжения):

04.03.2016

Слайд 30

Суммарный электронный эффект аминогруппа является электроно-донорным заместителем, т.к. преобладает более сильный

Суммарный электронный эффект

аминогруппа является электроно-донорным заместителем, т.к. преобладает более сильный +М-эффект.


отрицательный I-эффект относительно слаб:

04.03.2016

Слайд 31

Суммарный электронный эффект Аналогичная ситуация (+М > -I) характерна для групп:

Суммарный электронный эффект

Аналогичная ситуация (+М > -I) характерна для групп:
-NHR,

-NR2, -OH, -OR, связанных с sp2- или sp-атомом сопряженной системы.

04.03.2016

Слайд 32

Суммарный электронный эффект В случае галогенов, напротив, преобладает -I-эффект, поскольку, кроме

Суммарный электронный эффект

В случае галогенов, напротив, преобладает -I-эффект, поскольку, кроме максимально

электроотрицательного фтора (очень сильный -I-эффект), р-АО других атомов этой группы не способны к эффективному взаимодействию с р-АО углерода.

04.03.2016

Слайд 33

Суммарный электронный эффект 04.03.2016

Суммарный электронный эффект

04.03.2016

Слайд 34

Пространственные эффекты (стерические) эффекты определяют доступность реакционных центров в молекуле. Объёмные

Пространственные эффекты

(стерические) эффекты определяют доступность реакционных центров в молекуле.
Объёмные группы могут

блокировать центры в молекуле и снижать её реакционную способность.

04.03.2016

Слайд 35

Пространственные эффекты Скорость реакции присоединения по С=О-группе снижается в ряду: 04.03.2016

Пространственные эффекты

Скорость реакции присоединения по С=О-группе снижается в ряду:

04.03.2016

Слайд 36

Эффект сверхсопряжения Группа метил CH3 (в меньшей степени, CH2R и СHR2),

Эффект сверхсопряжения

Группа метил CH3 (в меньшей степени, CH2R и СHR2), связанная

с sp2 или sp-атомом, проявляет слабый эффект электронной делокализации, называемый эффектом сверхсопряжения (или гиперконъюгации).
Этот эффект обусловлен перекрыванием s-молекулярной орбитали связи С-Н .

04.03.2016

Слайд 37

Эффект сверхсопряжения с π-молекулярной орбиталью кратной связи (σ, π-сопряжение): 04.03.2016

Эффект сверхсопряжения

с π-молекулярной орбиталью кратной связи (σ, π-сопряжение):

04.03.2016

Слайд 38

Эффект сверхсопряжения с р-атомной орбиталью (σ, р-сопряжение): 04.03.2016

Эффект сверхсопряжения

с р-атомной орбиталью (σ, р-сопряжение):

04.03.2016

Слайд 39

Эффект сверхсопряжения Графически эффект сверхсопряжения обозначается изогнутой стрелкой, охватывающей С-Н связи

Эффект сверхсопряжения

Графически эффект сверхсопряжения обозначается изогнутой стрелкой, охватывающей С-Н связи и

направленной в сторону π-связи или к атому с р-АО:

04.03.2016

Слайд 40

Эффект сверхсопряжения Направление стрелки показывает смещение σ-электронов связи С-Н в сторону

Эффект сверхсопряжения

Направление стрелки показывает смещение σ-электронов связи С-Н в сторону кратной

связи или р-АО.
метильная группа при sp2- (или sp-) атоме проявляет электронодонорные свойства не только за счет +I-эффекта, но и в результате сверхсопряжения.

04.03.2016

Слайд 41

Эффект сверхсопряжения сверхсопряжение является слабым эффектом, но его роль в стабилизации

Эффект сверхсопряжения

сверхсопряжение является слабым эффектом,
но его роль в стабилизации вторичных

и, тем более, третичных свободных радикалов и катионов вследствие делокализации электронов весьма значительна.

04.03.2016

Слайд 42

Эффект сверхсопряжения Именно этим фактором, в частности, объясняется увеличение устойчивости свободных радикалов в ряду: 04.03.2016

Эффект сверхсопряжения

Именно этим фактором, в частности, объясняется увеличение устойчивости свободных радикалов

в ряду:

04.03.2016

Слайд 43

Эффект сверхсопряжения В той же последовательности возрастает устойчивость карбокатионов, которая обусловлена

Эффект сверхсопряжения

В той же последовательности возрастает устойчивость карбокатионов, которая обусловлена как

+I-эффектом алкильных групп, так и эффектом сверхсопряжения:

04.03.2016

Слайд 44

Эффект сверхсопряжения Наибольшая стабильность трет-бутил-катиона +C(CH3)3 объясняется не только действием +I-эффекта,

Эффект сверхсопряжения

Наибольшая стабильность трет-бутил-катиона +C(CH3)3 объясняется не только действием +I-эффекта, но

и делокализацией положительного заряда в результате сверхсопряжения:

04.03.2016

Слайд 45

1.Контрольная работа 04.03.2016

1.Контрольная работа

04.03.2016

Слайд 46

2. Контрольная работа 04.03.2016 1 2 3 4

2. Контрольная работа

04.03.2016

1 2 3 4

Слайд 47

3.Контрольная работа 04.03.2016

3.Контрольная работа

04.03.2016

Слайд 48

4. Контрольная работа 04.03.2016

4. Контрольная работа

04.03.2016

Слайд 49

5. Контрольная работа К какому типу органических соединений относится хлоропрен (вещество

5. Контрольная работа

К какому типу органических соединений относится хлоропрен (вещество для

получения синтетического каучука):

04.03.2016

Ответ 1: к непредельным алициклическим Ответ 2: к непредельным ациклическим Ответ 3: к предельным алифатическим Ответ 4: к непредельным гетероциклическим

Слайд 50

6. Контрольная работа Функциональной группой фенолов является . . . 04.03.2016

6. Контрольная работа

Функциональной группой фенолов является . . .

04.03.2016

Ответ 1: группа

-NH2 Ответ 2: группа -COOH Ответ 3: группа -OH Ответ 4: группа -NO2