Презентация на тему Общие закономерности реакционной способности органических соединений как химическая основа их биологическо

Радикальное замещение у насыщенного атома углерода.

Алифатические углеводороды

Алканы
Алканами называются насыщенные углеводороды, молекулы которых состоят из атомов углерода и водорода, связанных между собой только -связями.
СnН2n+2

Алканы
метан

Алканы

Строение алканов

Алканы
СnН2n+2

Алканы. Номенклатура.
Названия нормальных алканов по заместительной номенклатуре

Алканы. Номенклатура
2,2,4-триметилпентан
Первичный
Вторичный
Третичный
Четвертичный

Алканы. Номенклатура

Алканы. Номенклатура
3,5-диметил-3-этилоктан

Алканы. Номенклатура
Рациональная номенклатура
тетраметилметан
(2,2-диметилпропан)
метилэтилизопропилметан
(2,3-диметилпентан)

Алканы. Номенклатура
Структурная изомерия
Е связи С-С 83 ккал/моль

Алканы. Номенклатура
Структурная изомерия
С4Н10
н-бутан
Ткип= -0,5С
изобутан
Ткип= -11,7С

Алканы. Номенклатура
Число изомеров в ряду алканов

Алканы. Способы получения
Получение из ненасыщенных углеводородов
Получение из галогенопроизводных (Реакция Вюрца)
t

ВЮРЦ (Wurtz), Шарль Адольф
26 ноября 1817 г. – 12 мая 1884 г.
Французский химик-органик и педагог

Алканы. Способы получения
Реакция Ш.А. Вюрца (1854)

Алканы. Способы получения
Получение из солей карбоновых кислот
( сплавление)
(реакция Дюма)
t

Электролиз солей щелочных металлов и карбоновых кислот (реакция Кольбе)
1849 г

Адольф Вильгельм Герман Кольбе Adolph Wilhelm Hermann Kolbe
немецкий
химик-органик.
27 сентября 1818 г. – 25 ноября 1884 г.

Реакция электролиза по Кольбе:
.

Алканы. Способы получения
Получение алканов из альдегидов и кетонов
,t

Химические свойства.
Реакции замещения.
Гомолитическое замещение, SR.

Алканы. Химические свойства
1. Галогенирование

Механизм радикального замещения (SR)
Радикальный цепной механизм - цепь повторяющихся реакций с участием свободно-радикальных частиц.
Цепные реакции – химические реакции, идущие путем последовательного протекания одних и тех же элементарных стадий.

Алканы. Химические свойства
Галогенирование (Механизм реакции)
I. Инициирование
гомолиз

1.Галогенирование начинается только под действием инициатора радикальных реакций :
1)нагреванием до температур 200300 С  термолиз (тепловая энергия)
2) облучением  фотолиз (лучистая энергия, кванты света h)
3) введением веществ, достаточно легко генерирующих свободные радикалы.
Pb(C2H5)4  Pb + C2H5 • ;
Cl • • Cl + C2H5 •  Cl • + C2H5Cl

II. Рост цепи

Алканы. Химические свойства
III. Обрыв цепи

Алканы. Химические свойства
Галогенирование (Механизм реакции)
При реакциях SR с углеводородами, содержащими атомы С с различной степенью замещения, наблюдается региоселективность реакции

Региоселективность реакции - предпочтительное протекание реакции по одному из нескольких возможных реакционных центров молекулы одной природы:

Реакционная способность в ряду галогенов уменьшается слева направо:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
Региоселективность любой органической реакции понижается с увеличением активности реагента

Селективность реакции SR объясняется :
1) различиями в прочности первичных, вторичных и третичных СН связей
(ниже приведены значения энергий диссоциации этих связей):
Едис. 406 кДж/моль 393,5 кДж/моль 381 кДж/моль
(97 ккал/моль) (94 ккал/моль) (91 ккал/моль) .

2. образованием наиболее стабильного промежуточного свободного радикала
Стабильность радикалов:
R3C •  R2CH •  RCH2 •  H3C •

На результат реакции SR оказывают влияние и электронные эффекты тех заместителей, которые имеются в цепи алкана.
при фотохимическом хлорировании 1-хлорбутана при 35 С региоселек-тивность реакции такова:
СН3СН2СН2СН2Cl.
25% 50% 17% 3%

СН2=СНСН3 + Cl•  НCl + СН2=СНСН2• 
Пропен Cl2 •СН2СН=СН2СН2СНСН2•  СН2=СНСН2Cl + Cl•
Реакция Львова
Хлорирование в аллильное положение ,SR
 450 С

При хлорировании толуола :

Избирательное замещение в -положение (аллильное положение) к двойной связи:

Алканы. Химические свойства
2. Нитрование
Реакция М.И. Коновалова
обработка 10 – 20 %-ной азотной кислотой в паровой фазе при температуре не выше 140 °С.

Алканы. Химические свойства
3. Сульфохлорирование
С10H22 + SO2 + Cl2  C10H21SO2Cl + HCl
декан сульфохлорид
декана
C10H21SO2Cl + 2NaOH  C10H21SO3Na + NaCl + H2O
алкилсульфонат
hν
RH + Cl2 + SO2 → RSO2Cl + HCl .
Втор.С > перв.С

Алканы. Химические свойства
Окисление
Сильные окислители (KMnO4, K2Cr2O7 и др.)

Реакция автоокисления (реакция органических соединений с кислородом воздуха в мягких условиях).
1. R3CH + •OO•  R3C• + HOO• ;
R3C• + •OO•  R3COO•
Образование перекисного радикала (малая р/с)
R3COO• + HCR3  R3COOH + R3C•
Рост цепи гидропероксид
Реакции автоокисления региоселективны
Трет.Н < аллил.Н < бензил.Н

Реакция свободных радикалов с веществами, обладающими повышенной электронной плотностью (фенолы, хиноны, иод, дифениламин - ингибиторы цепных реакций:

-токоферол (витамин Е), антиоксидант: