Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika - Hypermarket ng kaalaman. Mga mekanismo ng mga organikong reaksyon - pagpapalit, karagdagan, pag-aalis Pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika

>> Chemistry: Mga uri ng kemikal na reaksyon sa organic chemistry

Ang mga reaksyon ng mga organikong sangkap ay maaaring pormal na nahahati sa apat na pangunahing uri: pagpapalit, karagdagan, pag-aalis (pag-aalis) at muling pagsasaayos (isomerization). Malinaw na ang buong iba't ibang mga reaksyon ng mga organikong compound ay hindi maaaring bawasan sa balangkas ng iminungkahing pag-uuri (halimbawa, mga reaksyon ng pagkasunog). Gayunpaman, ang gayong pag-uuri ay makakatulong upang magtatag ng mga pagkakatulad sa mga pag-uuri ng mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga di-organikong sangkap na pamilyar sa iyo mula sa kurso ng hindi organikong kimika.

Bilang isang patakaran, ang pangunahing organikong tambalan na nakikilahok sa reaksyon ay tinatawag na substrate, at ang iba pang bahagi ng reaksyon ay kondisyon na itinuturing bilang isang reagent.

Mga reaksyon ng pagpapalit

Ang mga reaksyon na nagreresulta sa pagpapalit ng isang atom o grupo ng mga atomo sa orihinal na molekula (substrate) sa iba pang mga atomo o grupo ng mga atomo ay tinatawag na mga reaksyon ng pagpapalit.

Ang mga reaksyon ng pagpapalit ay kinabibilangan ng mga saturated at aromatic compound, gaya ng, halimbawa, mga alkane, cycloalkane o arene.

Magbigay tayo ng mga halimbawa ng gayong mga reaksyon.

Nilalaman ng aralin buod ng aralin suporta frame lesson presentation accelerative methods interactive na mga teknolohiya Magsanay mga gawain at pagsasanay mga workshop sa pagsusuri sa sarili, pagsasanay, kaso, quests homework discussion questions retorikal na mga tanong mula sa mga mag-aaral Mga Ilustrasyon audio, mga video clip at multimedia mga larawan, mga larawang graphics, mga talahanayan, mga scheme ng katatawanan, mga anekdota, mga biro, mga parabula sa komiks, mga kasabihan, mga crossword puzzle, mga quote Mga add-on mga abstract articles chips for inquisitive cheat sheets textbooks basic and additional glossary of terms other Pagpapabuti ng mga aklat-aralin at mga aralinpagwawasto ng mga pagkakamali sa aklat-aralin pag-update ng fragment sa aklat-aralin na mga elemento ng pagbabago sa aralin na pinapalitan ng mga bago ang hindi na ginagamit na kaalaman T para lamang sa mga guro perpektong mga aralin plano sa kalendaryo para sa taon na mga rekomendasyong pamamaraan ng programa ng talakayan Pinagsanib na Aralin

Mayroong iba't ibang mga sistema ng pag-uuri para sa mga organikong reaksyon na batay sa iba't ibang mga tampok. Kabilang sa mga ito ay ang mga sumusunod na klasipikasyon:

sa huling resulta ng reaksyon, iyon ay, isang pagbabago sa istraktura ng substrate;
sa mekanismo ng reaksyon, iyon ay, ayon sa uri ng pagkasira ng bono at ang uri ng mga reagents.

Ang mga sangkap na nakikipag-ugnayan sa isang organikong reaksyon ay nahahati sa reagent at substrate. Sa kasong ito, isinasaalang-alang na ang reagent ay umaatake sa substrate.

DEPINISYON

Reagent- isang substance na kumikilos sa isang bagay - isang substrate - at nagiging sanhi ng pagbabago sa chemical bond sa loob nito. Ang mga reagents ay nahahati sa radical, electrophilic at nucleophilic.

DEPINISYON

Substrate ay karaniwang itinuturing na isang molekula na nagbibigay ng carbon atom para sa isang bagong bono.

CLASSIFICATION OF REACTIONS AYON SA PANGHULING RESULTA (MGA PAGBABAGO SA STRUCTURE NG SUBSTRATE)

Sa organikong kimika, apat na uri ng mga reaksyon ang nakikilala ayon sa pangwakas na resulta at ang pagbabago sa istraktura ng substrate: karagdagan, pagpapalit, paghihiwalay, o pag-aalis(mula sa English. upang maalis- alisin, hatiin), at muling pagsasaayos (isomerizations)). Ang ganitong pag-uuri ay katulad ng pag-uuri ng mga reaksyon sa inorganic na kimika ayon sa bilang ng mga paunang reagents at nabuong mga sangkap, na mayroon o walang pagbabago sa komposisyon. Ang pag-uuri ayon sa huling resulta ay batay sa mga pormal na tampok, dahil ang stoichiometric equation, bilang panuntunan, ay hindi sumasalamin sa mekanismo ng reaksyon. Paghambingin natin ang mga uri ng reaksyon sa inorganic at organic chemistry.

Uri ng reaksyon sa inorganic chemistry	Halimbawa	Uri ng reaksyon sa organikong kimika	Iba't-ibang at halimbawa Mga reaksyon
1. Koneksyon	C l2 + H2 = 2 H C l	Attachment sa pamamagitan ng maramihang mga bono	hydrogenation
			Hydrohalogenation
			Halogenation
			Hydration
2. Pagkabulok	2 H2 O = 2 H2 + O2	pag-aalis	Dehydrogenation
			Dehydrohalogenation
			Dehalogenation
			Dehydration
3. Pagpapalit	Z n + 2 H C l =ZnCl2+H2	pagpapalit
4. Palitan (espesyal na kaso - neutralisasyon)	H2 S O4 + 2 N a O H\u003d N a 2 SO 4 + 2 H 2 O	espesyal na kaso - esterification
5. Allotropization	grapayt ⇔ brilyante Ppula⇔ Pputi Pred⇔P puti Srhombus.⇔ Simbakan ng tubig Srhombus⇔Splast.	Isomerization	Isomerization alkanes

n) nang hindi pinapalitan ang mga ito ng iba.

Depende kung aling mga atomo ang nahahati - kalapit C–C o ihiwalay ng dalawa o tatlo o higit pang carbon atoms - C-C-C- C–, –C-C-C-C- C- maaaring bumuo ng mga tambalang may maramihang mga bono at o cyclic compounds. Ang pag-aalis ng hydrogen halides mula sa alkyl halides o tubig mula sa mga alkohol ay nangyayari ayon sa panuntunan ng Zaitsev.

DEPINISYON

Ang panuntunan ni Zaitsev: ang hydrogen atom H ay nahati mula sa hindi bababa sa hydrogenated carbon atom.

Halimbawa, ang paghahati ng isang molekula ng hydrogen bromide ay nangyayari mula sa mga kalapit na atomo sa pagkakaroon ng alkali, na may pagbuo ng sodium bromide at tubig.

DEPINISYON

muling pagpapangkat- isang kemikal na reaksyon, bilang isang resulta kung saan mayroong isang pagbabago sa magkaparehong pag-aayos ng mga atomo sa isang molekula, ang paggalaw ng maraming mga bono o isang pagbabago sa kanilang multiplicity.

Ang muling pagsasaayos ay maaaring isagawa sa pangangalaga ng atomic na komposisyon ng molekula (isomerization) o sa pagbabago nito.

DEPINISYON

Isomerization- isang espesyal na kaso ng isang muling pagsasaayos ng reaksyon, na humahantong sa pagbabago ng isang kemikal na tambalan sa isang isomer sa pamamagitan ng mga pagbabago sa istruktura sa carbon skeleton.

Ang muling pagsasaayos ay maaari ding isagawa sa pamamagitan ng isang homolytic o heterolytic na mekanismo. Ang mga molekular na muling pagsasaayos ay maaaring uriin ayon sa iba't ibang pamantayan, halimbawa, sa pamamagitan ng saturation ng mga sistema, sa likas na katangian ng pangkat na lumilipat, sa pamamagitan ng stereospecificity, atbp. Maraming mga reaksyon sa muling pagsasaayos ay may mga tiyak na pangalan - Pag-aayos ng Claisen, muling pagsasaayos ng Beckman, atbp.

Ang mga reaksyon ng isomerization ay malawakang ginagamit sa mga prosesong pang-industriya, tulad ng pagdadalisay ng langis upang mapataas ang bilang ng oktano ng gasolina. Ang isang halimbawa ng isomerization ay ang pagbabagong-anyo n-octane hanggang isooctane:

CLASSIFICATION NG ORGANIC REACTIONS AYON SA URI NG REAGENT

PAGTITIWALA

Ang cleavage ng bono sa mga organikong compound ay maaaring homolytic o heterolytic.

DEPINISYON

Pagsira ng homolytic bond- ito ay tulad ng isang puwang, bilang isang resulta kung saan ang bawat atom ay tumatanggap ng isang hindi pares na elektron at dalawang particle ay nabuo na may katulad na elektronikong istraktura - libre mga radikal.

Ang homolytic gap ay katangian ng non-polar o mahinang polar mga bono, halimbawa C–C, Cl–Cl, C–H, at nangangailangan ng malaking halaga ng enerhiya.

Ang mga nagreresultang radical na may hindi magkapares na elektron ay lubos na reaktibo, kaya ang mga kemikal na proseso na nagaganap sa paglahok ng naturang mga particle ay kadalasang may likas na "kadena", mahirap silang kontrolin, at bilang isang resulta ng reaksyon isang hanay ng mga produkto ng pagpapalit ay nakuha. Kaya, sa chlorination ng mitein, ang mga produkto ng pagpapalit ay chloromethane C H3 Cl CH3Cl, dichloromethane C H2 C l2 CH2Cl2, chloroform C H C l3 CHCl3 at carbon tetrachloride C C l4 CCl4. Ang mga reaksyon na kinasasangkutan ng mga libreng radikal ay nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng palitan ng pagbuo ng mga bono ng kemikal.

Ang mga radical na nabuo sa panahon ng pagkasira ng bono ay sanhi radikal na mekanismo ang takbo ng reaksyon. Ang mga radikal na reaksyon ay karaniwang nagaganap sa mataas na temperatura o may radiation (tulad ng liwanag).

Dahil sa kanilang mataas na reaktibiti, ang mga libreng radikal ay maaaring magkaroon ng negatibong epekto sa katawan ng tao, pagsira sa mga lamad ng cell, nakakaapekto sa DNA at nagiging sanhi ng maagang pagtanda. Ang mga prosesong ito ay pangunahing nauugnay sa lipid peroxidation, iyon ay, ang pagkasira ng istraktura ng mga polyunsaturated acid na bumubuo ng taba sa loob ng lamad ng cell.

DEPINISYON

Heterolytic bond breaking- ito ay isang puwang kung saan ang isang pares ng elektron ay nananatili sa isang mas electronegative na atom at dalawang sisingilin na mga particle ay nabuo - ions: isang cation (positibo) at isang anion (negatibo).

Sa mga reaksiyong kemikal, ang mga particle na ito ay gumaganap ng mga function ng " mga nucleophile"(" phil "- mula sa gr. magmahal) at " mga electrophile”, na bumubuo ng isang kemikal na bono sa kasosyo sa reaksyon sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor. Ang mga nucleophilic particle ay nagbibigay ng isang pares ng elektron para sa pagbuo ng isang bagong bono. Sa ibang salita,

DEPINISYON

Nucleophile- isang kemikal na reagent na mayaman sa elektron na may kakayahang makipag-ugnayan sa mga compound na kulang sa elektron.

Ang mga halimbawa ng mga nucleophile ay anumang anion ( C l− , ako− , N O− 3 Cl−,I−,NO3− atbp.), pati na rin ang mga compound na mayroong hindi nakabahaging pares ng elektron ( N H3 , H2 O NH3,H2O).

Kaya, kapag nasira ang isang bono, maaaring mabuo ang mga radical o nucleophile at electrophile. Batay dito, tatlong mekanismo para sa paglitaw ng mga organikong reaksyon ay nakikilala.

MEKANISMO NG ORGANIC REACTIONS

Mekanismo ng libreng radikal: ang reaksyon ay pinasimulan ng mga libreng radikal na nabuo sa panahon homolytic rupture mga bono sa isang molekula.

Ang pinakakaraniwang variant ay ang pagbuo ng mga chlorine o bromine radical sa panahon ng pag-iilaw ng UV.

1. Libreng radical substitution

methane bromine

Pagsisimula ng kadena

paglago ng kadena

pagkaputol ng kadena

2. Libreng radikal na karagdagan

ethene polyethylene

Mekanismo ng electrophilic: ang reaksyon ay nagsisimula sa mga electrophilic particle, na tumatanggap ng positibong singil bilang resulta heterolytic gap mga koneksyon. Ang lahat ng mga electrophile ay mga Lewis acid.

Ang nasabing mga particle ay aktibong nabuo sa ilalim ng impluwensya ng Mga asido ng Lewis, na nagpapataas ng positibong singil ng particle. Ang pinakakaraniwang ginagamit A l C l3 , F e C l3 , F e B r3 , Z n C l2 AlCl3,FeCl3,FeBr3,ZnCl2 kumikilos bilang isang katalista.

Ang lugar ng pag-atake ng particle-electrophile ay ang mga bahagi ng molekula na may mas mataas na density ng elektron, ibig sabihin, isang maramihang bono at isang singsing na benzene.

Ang pangkalahatang anyo ng mga reaksyon ng pagpapalit ng electrophilic ay maaaring ipahayag ng equation:

1. Pagpapalit ng electrophilic

bensina bromobenzene

2. electrophilic na karagdagan

propene 2-bromopropane

propyne 1,2-dichloropropene

Ang attachment sa asymmetric unsaturated hydrocarbons ay nangyayari alinsunod sa panuntunan ni Markovnikov.

DEPINISYON

Ang panuntunan ni Markovnikov: ang pagdaragdag ng mga molekula ng mga kumplikadong sangkap sa mga hindi simetriko alkenes na may conditional na formula na HX (kung saan ang X ay isang halogen atom o isang hydroxyl group na OH–), isang hydrogen atom ay nakakabit sa pinaka hydrogenated (naglalaman ng pinakamaraming hydrogen atoms) na carbon atom na may isang double bond, at X hanggang sa pinakamababang hydrogenated.

Halimbawa, ang pagdaragdag ng hydrogen chloride HCl sa isang molekula ng propene C H3 – C H = C H2 CH3–CH=CH2.

Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng mekanismo ng pagdaragdag ng electrophilic. Dahil sa impluwensya ng donor ng elektron C H3 CH3-mga pangkat, ang density ng elektron sa molekula ng substrate ay inililipat sa gitnang carbon atom (inductive effect), at pagkatapos, kasama ang sistema ng double bonds, sa terminal carbon atom C H2 CH2-mga pangkat (mesomeric effect). Kaya, ang labis na negatibong singil ay eksaktong naisalokal sa atom na ito. Samakatuwid, ang hydrogen proton ay nagsisimula sa pag-atake H+ H+, na isang electrophilic particle. Ang isang positibong sisingilin na carbene ion ay nabuo [ C H3 – C H − C H3 ] + + , kung saan nakakabit ang chlorine anion C l− Cl−.

DEPINISYON

Mga pagbubukod sa panuntunan ni Markovnikov: ang reaksyon ng karagdagan ay nagpapatuloy laban sa panuntunan ng Markovnikov, kung ang mga compound ay pumasok sa reaksyon kung saan ang carbon atom na katabi ng carbon atom ng double bond ay bahagyang nag-aalis ng density ng elektron, iyon ay, sa pagkakaroon ng mga substituent na nagpapakita ng makabuluhang pag-withdraw ng elektron. epekto (– C C l3 , – C N , – C O O H(–CCl3,–CN,–COOH at iba pa.).

Mekanismo ng nucleophilic: ang reaksyon ay sinimulan ng mga nucleophilic na particle na may negatibong singil, na nabuo bilang resulta ng heterolytic gap mga koneksyon. Ang lahat ng mga nucleophile ay pagtatatag ni Lewis.

Sa mga reaksyong nucleophilic, ang reagent (nucleophile) ay may libreng pares ng mga electron sa isa sa mga atomo at isang neutral na molekula o anion ( H a l– , O H– , R O− , R S– , R C O O– , R– , C N – , H2 O , R O H , N H3 , R N H2 Hal–,OH–,RO–,RS–,RCOO–,R–,CN–,H2O,ROH,NH3,RNH2 at iba pa.).

Inaatake ng nucleophile ang atom sa substrate na may pinakamababang density ng elektron (ibig sabihin, na may bahagyang o buong positibong singil). Ang unang hakbang sa reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic ay ang ionization ng substrate upang bumuo ng isang carbocation. Sa kasong ito, ang isang bagong bono ay nabuo dahil sa pares ng elektron ng nucleophile, at ang luma ay sumasailalim sa isang heterolytic cleavage na may kasunod na pag-aalis ng cation. Ang isang halimbawa ng isang nucleophilic reaction ay isang nucleophilic substitution (simbolo SN SN) sa isang saturated carbon atom, halimbawa, alkaline hydrolysis ng bromo derivatives.

1. Pagpapalit ng nucleophilic

2. Pagdaragdag ng nucleophilic

ethanal cyanohydrin

pinagmulan http://foxford.ru/wiki/himiya

Ang mga organikong compound ay maaaring tumugon kapwa sa isa't isa at sa mga di-organikong sangkap - di-metal, metal, acid, base, asin, tubig, atbp. Samakatuwid, ang kanilang mga reaksyon ay lumalabas na napaka-magkakaibang kapwa sa likas na katangian ng mga tumutugon na sangkap at sa uri ng pagbabagong nagaganap. marami naman nakarehistro mga reaksyon na ipinangalan sa mga siyentipiko na nakatuklas sa kanila.

Ang molekula ng isang organic compound na nakikilahok sa isang reaksyon ay tinatawag na substrate.

Ang isang particle ng isang di-organikong sangkap (molekula, ion) sa isang organikong reaksyon ay tinatawag na isang reagent.

Halimbawa:

Maaaring masakop ng pagbabagong kemikal ang buong molekula ng isang organikong tambalan. Sa mga reaksyong ito, ang pagkasunog ay pinakakilala, na humahantong sa pagbabago ng isang sangkap sa isang halo ng mga oxide. Malaki ang kahalagahan ng mga ito sa sektor ng enerhiya, gayundin sa pagkasira ng basura at mga nakakalason na sangkap. Mula sa punto ng view ng parehong kemikal na agham at kasanayan, ang mga reaksyon na humahantong sa pagbabago ng ilang mga organikong sangkap sa iba ay partikular na interes. Ang isang molekula ay laging may isa o higit pang mga reaktibong site kung saan nagaganap ang isa o isa pang pagbabago.

Ang atom o grupo ng mga atomo sa isang molekula kung saan nagaganap ang pagbabagong kemikal ay tinatawag na sentro ng reaksyon.

Sa mga multielement na sangkap, ang mga sentro ng reaksyon ay ang mga functional na grupo at ang mga carbon atom kung saan sila nauugnay. Sa unsaturated hydrocarbons, ang sentro ng reaksyon ay mga carbon atoms na nakagapos ng maraming bono. Sa mga saturated hydrocarbon, ang sentro ng reaksyon ay pangunahin na pangalawa at tertiary carbon atoms.

Ang mga molekula ng mga organikong compound ay kadalasang naglalaman ng ilang mga sentro ng reaksyon na nagpapakita ng iba't ibang aktibidad. Samakatuwid, bilang isang patakaran, mayroong ilang mga parallel na reaksyon na nagbibigay ng iba't ibang mga produkto. Ang pinakamabilis na reaksyon ay tinatawag pangunahing. Ang natitirang mga reaksyon side effects. Ang nagresultang timpla ay naglalaman ng produkto ng pangunahing reaksyon sa pinakamalaking halaga, at ang mga produkto ng mga side reaction ay mga impurities. Pagkatapos ng reaksyon, halos palaging kinakailangan upang linisin ang pangunahing produkto mula sa mga impurities ng mga organikong sangkap. Tandaan na sa inorganic na kimika, ang mga sangkap ay karaniwang kailangang linisin mula sa mga dumi ng mga compound ng iba pang mga elemento ng kemikal.

Napansin na ang mga organikong reaksyon ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mababang mga rate. Samakatuwid, kinakailangan na malawakang gumamit ng iba't ibang paraan ng pagpapabilis ng mga reaksyon - pagpainit, pag-iilaw, catalysis. Ang mga katalista ay may malaking kahalagahan sa organikong kimika. Ang kanilang tungkulin ay hindi limitado sa malaking pagtitipid ng oras sa mga proseso ng kemikal. Sa pamamagitan ng pagpili ng mga katalista na nagpapabilis sa ilang mga uri ng mga reaksyon, ang isa o isa pa sa mga magkakatulad na reaksyon ay maaaring sinasadyang maisagawa at ang mga nais na produkto ay maaaring makuha. Sa panahon ng pag-iral ng industriya ng organic compound, ang pagtuklas ng mga bagong catalyst ay panimula na nagbago ng teknolohiya. Halimbawa, ang ethanol ay nakuha sa loob ng mahabang panahon lamang sa pamamagitan ng pagbuburo ng almirol, at pagkatapos ay lumipat sila sa paggawa nito.

pagdaragdag ng tubig sa ethylene. Upang gawin ito, kinakailangan upang makahanap ng isang mahusay na gumaganang katalista.

Ang mga reaksyon sa organikong kimika ay inuri ayon sa likas na katangian ng pagbabagong-anyo ng substrate:

a) mga reaksyon sa karagdagan (simbolo PERO)- isang maliit na molekula (tubig, halogen, atbp.) ay nakakabit sa isang organikong molekula;

b) mga reaksyon ng pagpapalit (simbolo S) - sa isang organikong molekula, ang isang atom (pangkat ng mga atomo) ay nahahalo sa isa pang atom o pangkat ng mga atomo;

c) mga reaksyon ng cleavage o elimination (simbolo E)- ang isang organikong molekula ay nawawalan ng ilang mga fragment, na bumubuo, bilang isang panuntunan, mga di-organikong sangkap;

d) cracking - ang paghahati ng isang molekula sa dalawa o higit pang mga bahagi, na kumakatawan din sa mga organikong compound;

e) agnas - ang pagbabago ng isang organikong tambalan sa mga simpleng sangkap at hindi organikong compound;

f) isomerization - ang pagbabago ng isang molekula sa isa pang isomer;

g) polymerization - ang pagbuo ng isang high molekular weight compound mula sa isa o higit pang mababang molekular na weight compound;

h) polycondensation - ang pagbuo ng isang high-molecular compound na may sabay-sabay na paglabas ng isang substance na binubuo ng maliliit na molekula (tubig, alkohol).

Sa mga proseso ng pagbabagong-anyo ng mga organikong compound, dalawang uri ng pagkasira ng mga bono ng kemikal ang isinasaalang-alang.

Homolytic bond break. Mula sa pares ng elektron ng isang kemikal na bono, ang bawat atom ay may isang elektron na natitira. Ang mga nagresultang particle na may hindi magkapares na mga electron ay tinatawag mga libreng radical. Ang komposisyon ng naturang particle ay maaaring isang molekula o isang solong atom. Ang reaksyon ay tinatawag na radikal (simbolo R):

Heterolytic cleavage. Sa kasong ito, ang isang atom ay nagpapanatili ng isang pares ng elektron at nagiging isang base. Ang particle na naglalaman ng atom na ito ay tinatawag nucleophile. Ang isa pang atom, na pinagkaitan ng isang pares ng elektron, ay may libreng orbital at nagiging acid. Ang particle na naglalaman ng atom na ito ay tinatawag electrophile:

Ayon sa ganitong uri, ang n-bond ay lalong madaling masira habang pinapanatili

Halimbawa, ang ilang particle A, na umaakit sa isang pares ng n-electron, mismo ay bumubuo ng isang bono na may isang carbon atom:

Ang pakikipag-ugnayang ito ay kinakatawan ng sumusunod na diagram:

Kung ang isang carbon atom sa isang molekula ng isang organikong tambalan ay tumatanggap ng isang pares ng elektron, na pagkatapos ay inilipat ito sa isang reactant, kung gayon ang reaksyon ay tinatawag na electrophilic, at ang reactant ay tinatawag na isang electrophile.

Mga uri ng electrophilic na reaksyon - karagdagan A E at pagpapalit S E .

Ang susunod na yugto ng reaksyon ay ang pagbuo ng isang bono sa pagitan ng C + atom (ito ay may isang libreng orbital) at isa pang atom na mayroong isang pares ng elektron.

Kung ang isang carbon atom sa isang molekula ng isang organic compound ay nawalan ng isang pares ng elektron, at pagkatapos ay tinatanggap ito mula sa isang reactant, kung gayon ang reaksyon ay tinatawag na nucleophilic, at ang reactant ay tinatawag na nucleophile.

Mga uri ng mga reaksyong nucleophilic - karagdagan Ad, at pagpapalit S N .

Ang heterolytic rupture at ang pagbuo ng mga kemikal na bono ay aktwal na isang solong coordinated na proseso: ang unti-unting pagkalagot ng umiiral na bono ay sinamahan ng pagbuo ng isang bagong bono. Sa isang coordinated na proseso, mas mababa ang activation energy.

MGA TANONG AT PAGSASANAY

1. Kapag nasusunog ang 0.105 g ng organikong bagay, nabuo ang 0.154 g ng carbon dioxide, 0.126 g ng tubig at 43.29 ml ng nitrogen (21 ° C, 742 mm Hg). Magmungkahi ng isa sa mga posibleng pormula ng istruktura ng sangkap.

2. Sa molekula ng C 3 H 7 X, ang kabuuang bilang ng mga electron ay 60. Tukuyin ang elementong X at isulat ang mga formula para sa mga posibleng isomer.

3. Para sa 19.8 g ng tambalang C 2 H 4 X 2, mayroong 10 mol ng mga electron. Kilalanin ang elemento X at isulat ang mga formula para sa mga posibleng isomer.

4. Dami ng gas 20 l sa 22" C at 101.7 kPa ay naglalaman ng 2.5 10 I atoms at may density na 1.41 g/l. Gumawa ng mga konklusyon tungkol sa likas na katangian ng gas na ito.

5. Ipahiwatig ang radical na mayroong dalawang isomer: -C 2 H 5 , -C 3 H 7 , -CH 3 .

6. Ipahiwatig ang sangkap na may pinakamataas na punto ng kumukulo: CH 3 OH, C 3 H 7 OH, C 5 H 11 OH.

7. Isulat ang mga pormula ng istruktura ng C 3 H 4 isomer.

8. Isulat ang formula ng 2,3,4-trimethite-4-ethylheptene. Ibigay ang mga istrukturang formula ng dalawang isomer ng sangkap na ito na naglalaman ng isa at dalawang quaternary carbon atoms.

9. Isulat ang formula ng 3,3-dimethylpentane. Ibigay ang formula ng isang cyclic hydrocarbon na walang maraming mga bono na may parehong bilang ng mga carbon atom. Mga isomer ba sila?

10. Isulat ang pormula ng isang apat na elementong organic compound na may istrukturang C 10, kung saan ang mga atom ng karagdagang elemento ay matatagpuan sa 2 at 7 carbon atoms, at ang pangalan ay naglalaman ng ugat na "hepta".

11. Pangalanan ang isang hydrocarbon na may istraktura ng carbon

12. Isulat ang pormula ng istruktura ng tambalan C 2 H X F X Cl X na may iba't ibang mga substituent sa bawat carbon atom.

haydrokarbon

Ang mga hydrocarbon ay kabilang sa pinakamahalagang sangkap na tumutukoy sa paraan ng pamumuhay ng modernong sibilisasyon. Ang mga ito ay nagsisilbing pinagmumulan ng enerhiya (energy carriers) para sa transportasyon sa lupa, hangin at tubig, para sa pagpainit ng mga tahanan. Ito rin ang hilaw na materyal para sa paggawa ng daan-daang kemikal sa bahay, mga materyales sa packaging, atbp. Ang unang pinagmumulan ng lahat ng ito ay langis at natural na gas. Ang kagalingan ng mga estado ay nakasalalay sa pagkakaroon ng kanilang mga reserba. Nagdulot ng mga pandaigdigang krisis ang langis.

Kabilang sa mga pinakakilalang hydrocarbon ay ang methane at propane, na ginagamit sa mga kalan ng sambahayan. Ang methane ay dinadala sa pamamagitan ng mga tubo, habang ang propane ay dinadala at iniimbak sa mga pulang silindro. Ang isa pang hydrocarbon, ang ilo-butane, na puno ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ay makikita sa isang likidong estado sa mga transparent na lighter. Ang mga produktong pagdadalisay ng langis - gasolina, kerosene, diesel fuel - ay mga pinaghalong hydrocarbon ng iba't ibang komposisyon. Ang mga halo ng mas mabibigat na hydrocarbon ay semi-liquid vaseline at solid paraffin. Kasama rin sa mga hydrocarbon ang isang kilalang sangkap na ginagamit upang protektahan ang lana at balahibo mula sa mga moth - naphthalene. Ang mga pangunahing uri ng hydrocarbons sa mga tuntunin ng komposisyon at istraktura ng mga molekula ay saturated hydrocarbons - alkanes, cyclic saturated hydrocarbons - cycloalkanes, unsaturated hydrocarbons, ibig sabihin, naglalaman ng maramihang mga bono - mga alkenes at

alkynes, paikot conjugate mabangong hydrocarbons - mga arena. Ang ilang mga homologous na serye ng mga hydrocarbon ay nailalarawan sa Talahanayan. 15.1.

mesa 15.1. Homologous na serye ng hydrocarbons

Alkanes

Ang Kabanata 14 ay naglalaman na ng data sa istruktura, komposisyon, isomerismo, mga pangalan at ilang katangian ng mga alkane. Alalahanin na sa mga molekula ng alkane, ang mga carbon atom ay bumubuo ng mga tetrahedral na nakadirekta na mga bono na may mga atomo ng hydrogen at mga kalapit na mga atomo ng carbon. Sa unang tambalan ng seryeng ito, ang methane, ang carbon ay nakagapos lamang sa hydrogen. Sa mga molekula ng saturated hydrocarbons, mayroong tuluy-tuloy na panloob na pag-ikot ng mga end group ng CH 3 at mga indibidwal na seksyon ng chain, bilang isang resulta kung saan lumitaw ang iba't ibang mga conformation (p. 429). Ang mga alkane ay nailalarawan sa pamamagitan ng isomerism ng carbon skeleton. Ang mga compound na may mga molekulang walang sanga ay tinatawag

normal, n-alkanes, at may branched - iso alkanes. Ang data sa mga pangalan at ilang pisikal na katangian ng alkanes ay ibinibigay sa Talahanayan. 15.2.

Sa anyo ng mga indibidwal na sangkap, ang unang apat na miyembro ng serye ng alkane - methane, ethane, propane at butane - ay ginagamit sa malalaking dami. Ang ibang mga indibidwal na alkane ay ginagamit sa siyentipikong pananaliksik. Ang mga halo ng alkanes, kadalasang naglalaman ng mga hydrocarbon at iba pang homologous na serye, ay may malaking praktikal na kahalagahan. Ang gasolina ay isa sa gayong timpla. Ito ay nailalarawan punto ng pag-kulo 30-205 ° С. Ang iba pang mga uri ng hydrocarbon fuels ay nailalarawan din sa pamamagitan ng mga agwat ng pagkulo, dahil habang ang mga light hydrocarbon ay sumingaw mula sa kanila, tumataas ang punto ng kumukulo. Ang lahat ng mga alkanes ay halos hindi matutunaw sa tubig.

mesa 15.2. Mga pangalan at kumukulo at natutunaw na punto ng mga normal na alkane

takdang-aralin 15.1. Ipangkat ang mga alkane ayon sa estado ng pagsasama-sama sa 20 ° C at normal na presyon ng atmospera (ayon sa Talahanayan 15.2).

takdang-aralin 15.2. Ang Pentane ay may tatlong isomer na may mga sumusunod na punto ng kumukulo (°C):

Ipaliwanag ang pagbaba ng boiling point sa serye ng mga isomer na ito.

Resibo. Ang langis ay halos walang limitasyong pinagmumulan ng anumang alkanes, ngunit ang paghihiwalay ng mga indibidwal na sangkap mula dito ay isang mahirap na gawain. Ang mga ordinaryong produktong petrolyo ay mga fraction na nakuha sa panahon ng rectification (fractional distillation) ng langis at binubuo ng malaking bilang ng mga hydrocarbon.

Ang isang halo ng mga alkanes ay nakuha sa pamamagitan ng hydrogenating coal sa isang temperatura ng -450 0 C at isang presyon ng 300 atm. Ang pamamaraang ito ay maaaring makagawa ng gasolina, ngunit mas mahal pa rin ito kaysa sa gasolina mula sa langis. Ang methane ay nabuo sa pinaghalong carbon monoxide (P) at hydrogen sa isang nickel catalyst:

Sa parehong halo sa mga catalyst na naglalaman ng kobalt, ang parehong pinaghalong hydrocarbons at indibidwal na hydrocarbons ay nakuha. Maaari itong hindi lamang mga alkanes, kundi pati na rin ang mga cycloalkanes.

Mayroong mga pamamaraan sa laboratoryo para sa pagkuha ng mga indibidwal na alkane. Ang mga carbide ng ilang mga metal sa panahon ng hydrolysis ay nagbibigay ng methane:

Ang mga halogenalkanes ay tumutugon sa isang alkali metal upang bumuo ng mga hydrocarbon na may dalawang beses sa bilang ng mga atomo ng carbon. Ito ang reaksyon ni Wurtz. Dumadaan ito sa isang hemolytic rupture ng bono sa pagitan ng carbon at halogen na may pagbuo ng mga libreng radical:

gawain 15.3. Isulat ang kabuuang equation para sa reaksyong ito.

halimbawa 15.1. Ang potasa ay idinagdag sa pinaghalong 2-bromopropane at 1-bromopropane. Isulat ang mga equation ng mga posibleng reaksyon.

SOLUSYON. Ang mga radical na nabuo sa panahon ng mga reaksyon ng bromoalkanes na may potasa ay maaaring pagsamahin sa bawat isa sa iba't ibang mga kumbinasyon, na nagreresulta sa tatlong hydrocarbons sa pinaghalong. Buod ng mga equation ng reaksyon:

Ang mga sodium salt ng mga organikong acid, kapag pinainit ng alkali, nawawala ang pangkat ng carboxyl (decarboxylate) na may pagbuo ng isang alkane:

Sa panahon ng electrolysis ng parehong mga asing-gamot, ang decarboxylation at ang kumbinasyon ng natitirang mga radical sa isang molekula ay nangyayari:

Ang mga alkane ay nabuo sa panahon ng hydrogenation ng unsaturated hydrocarbons at ang pagbawas ng mga compound na naglalaman ng mga functional na grupo:

Mga katangian ng kemikal. Limitahan ang mga hydrocarbon ay ang hindi gaanong aktibong mga organikong sangkap. Ang kanilang orihinal na pangalan mga paraffin sumasalamin sa mahinang pagkakaugnay (reaktibidad) kaugnay ng iba pang mga sangkap. Ang mga ito ay gumanti, bilang panuntunan, hindi sa mga ordinaryong molekula, ngunit sa mga libreng radikal lamang. Samakatuwid, ang mga reaksyon ng alkanes ay nagpapatuloy sa ilalim ng mga kondisyon ng pagbuo ng mga libreng radikal: sa mataas na temperatura o pag-iilaw. Ang mga alkane ay nasusunog kapag inihalo sa oxygen o hangin at gumaganap ng isang mahalagang papel bilang isang gasolina.

gawain 15.4. Ang init ng pagkasunog ng oktano ay tinutukoy nang may partikular na katumpakan:

Gaano karaming init ang ilalabas sa panahon ng pagkasunog ng 1 litro ng pinaghalong pantay na binubuo ng n-octane at yl-octane (p = = 0.6972 Alkanes react with halogens sa pamamagitan ng radical mechanism (S R). Nagsisimula ang reaksyon sa pagkasira ng molekula ng halogen sa dalawang atomo, o, gaya ng madalas na sinasabi, sa dalawang libreng radikal:

Inaalis ng radical ang isang hydrogen atom mula sa isang alkane, halimbawa, mula sa methane:

Ang bagong molecular radical methyl H 3 C- ay tumutugon sa isang chlorine molecule, na bumubuo ng substitution product at sa parehong oras ay isang bagong chlorine radical:

Pagkatapos ang parehong mga yugto ng chain reaction na ito ay paulit-ulit. Ang bawat radikal ay maaaring magbunga ng isang hanay ng mga pagbabago ng daan-daang libong mga link. Posible rin ang mga banggaan sa pagitan ng mga radikal, na humahantong sa pagwawakas ng kadena:

Ang pangkalahatang chain reaction equation:

gawain 15.5. Sa isang pagbawas sa dami ng sisidlan kung saan nagaganap ang reaksyon ng kadena, bumababa ang bilang ng mga pagbabagong-anyo bawat radikal (haba ng kadena). Bigyan ito ng paliwanag.

Ang produkto ng reaksyon na chloromethane ay kabilang sa klase ng mga halogenated hydrocarbons. Sa halo, habang ang chloromethane ay nabuo, ang reaksyon ng pagpapalit ng pangalawang atom ng hydrogen para sa kloro, pagkatapos ay ang pangatlo, atbp., Magsisimula. Sa ikatlong yugto, ang kilalang sangkap na chloroform CHClg, na ginagamit sa gamot para sa kawalan ng pakiramdam, ay nabuo. Ang produkto ng kumpletong pagpapalit ng hydrogen sa pamamagitan ng chlorine sa methane - carbon tetrachloride CC1 4 - ay inuri bilang parehong organic at inorganic na mga sangkap. Ngunit, kung mahigpit mong susundin ang kahulugan, ito ay isang hindi organikong tambalan. Sa pagsasagawa, ang carbon tetrachloride ay nakuha hindi mula sa mitein, ngunit mula sa carbon disulfide.

Kapag ang methane homologues ay chlorinated, ang pangalawang at tertiary carbon atoms ay mas reaktibo. Mula sa propane, ang isang halo ng 1-chloropropane at 2-chloropropane ay nakuha na may mas malaking proporsyon ng huli. Ang pagpapalit ng pangalawang hydrogen atom ng isang halogen ay nangyayari nang nakararami sa parehong carbon atom:

Ang mga alkane ay tumutugon kapag pinainit na may dilute na nitric acid at nitric oxide (IV), na bumubuo ng nitroalkanes. Nitrasyon sumusunod din sa isang radikal na mekanismo, at samakatuwid ay hindi ito nangangailangan ng puro nitric acid:

Ang mga alkane ay sumasailalim sa iba't ibang pagbabago kapag pinainit sa pagkakaroon ng mga espesyal na catalyst. Ang mga normal na alkane ay isomerize sa zo-alkanes:

Ang pang-industriyang isomerization ng mga alkanes upang mapabuti ang kalidad ng gasolina ng motor ay tinatawag reporma. Ang katalista ay platinum metal na idineposito sa alumina. Mahalaga rin ang pag-crack para sa pagdadalisay ng langis, ibig sabihin, ang paghahati ng molekula ng alkane sa dalawang bahagi - alkane at alkene. Ang cleavage ay nangyayari nakararami sa gitna ng molekula:

Ang mga cracking catalyst ay aluminosilicates.

Alkanes na may anim o higit pang carbon atoms sa chain magbisikleta sa mga oxide catalyst (Cr 2 0 3 / /A1 2 0 3), na bumubuo ng mga cycloalkane na may anim na miyembro na singsing at arene:

Ang reaksyong ito ay tinatawag dehydrocyclization.

Sa pagtaas ng praktikal na kahalagahan functionalization alkanes, ibig sabihin, ang kanilang pagbabago sa mga compound na naglalaman ng mga functional na grupo (karaniwan ay oxygen). Ang butane ay na-oxidized na may acid

lorode na may pakikilahok ng isang espesyal na katalista, na bumubuo ng acetic acid:

Ang mga Cycloalkanes C n H 2n na may lima o higit pang mga carbon atom sa singsing ay halos kapareho sa mga katangian ng kemikal sa mga non-cyclic na alkane. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng pagpapalit S R . Ang Cyclopropane C 3 H 6 at cyclobutane C 4 H 8 ay may hindi gaanong matatag na mga molekula, dahil sa kanila ang mga anggulo sa pagitan ng mga C-C-C na mga bono ay makabuluhang naiiba mula sa normal na anggulo ng tetrahedral na 109.5 ° na katangian ng sp 3 -carbon. Ito ay humahantong sa isang pagbawas sa nagbubuklod na enerhiya. Sa ilalim ng pagkilos ng mga halogens, ang mga cycle ay nasira at nakakabit sa mga dulo ng chain:

Kapag ang hydrogen ay tumutugon sa cyclobutane, ang normal na butane ay nabuo:

GAWAIN 15.6. Posible bang makakuha ng cyclopentane mula sa 1,5-dibromopentane? Kung sa tingin mo ay posible, pagkatapos ay piliin ang naaangkop na reagent at isulat ang equation ng reaksyon.

Alkenes

Ang mga hydrocarbon na naglalaman ng mas kaunting hydrogen kaysa sa mga alkanes, dahil sa pagkakaroon ng maraming mga bono sa kanilang mga molekula, ay tinatawag na walang limitasyon, pati na rin ang hindi puspos. Ang pinakasimpleng homologous series ng unsaturated hydrocarbons ay C n H 2n alkenes na mayroong isang double bond:

Ang iba pang dalawang valencies ng carbon atoms ay ginagamit upang magdagdag ng hydrogen at saturated hydrocarbon radical.

Ang unang miyembro ng serye ng alkene ay ethene (ethylene) C 2 H 4 . Sinusundan ito ng propene (propylene) C 3 H 6, butene (butylene) C 4 H 8, pentene C 5 H 10, atbp. Ang ilang mga radical na may double bond ay may mga espesyal na pangalan: vinyl CH 2 \u003d CH-, allyl CH 2 \u003d CH-CH 2 -.

Ang mga carbon atom na naka-link sa pamamagitan ng double bond ay nasa estado ng sp 2 hybridization. nabuo ang mga hybrid na orbital σ bond sa pagitan nila, at ang non-hybrid p-orbital - π bono(Larawan 15.1). Ang kabuuang enerhiya ng dobleng bono ay 606 kJ / mol, at ang a-bond ay humigit-kumulang 347 kJ / mol, at π bono- 259 kJ/mol. Ang tumaas na lakas ng double bond ay makikita sa pagbaba ng distansya sa pagitan ng mga carbon atom hanggang 133 pm kumpara sa 154 pm para sa isang C-C bond.

Sa kabila ng pormal na lakas, ito ang dobleng bono sa mga alkenes na lumalabas na pangunahing sentro ng reaksyon. Electronic na pares π -Ang mga bono ay bumubuo ng medyo nakakalat na ulap, medyo malayo sa atomic nuclei, bilang resulta kung saan ito ay mobile at sensitibo sa impluwensya ng iba pang mga atomo (p. 442). π -Ang ulap ay inilipat sa isa sa dalawang carbon atoms, na

kanin. 15.1. Pagbubuo ng maraming bono sa pagitan ng mga carbon atom sp 2

nabibilang ito, sa ilalim ng impluwensya ng mga substituent sa molekula ng alkene o sa ilalim ng pagkilos ng isang umaatakeng molekula. Ito ay humahantong sa mataas na reaktibiti ng mga alkenes kumpara sa mga alkanes. Ang isang halo ng mga gas na alkanes ay hindi tumutugon sa bromine na tubig, ngunit sa pagkakaroon ng isang admixture ng alkenes, ito ay nagiging kupas. Ang sample na ito ay ginagamit upang makita ang mga alkenes.

Ang mga alkenes ay may mga karagdagang uri ng isomerism na wala sa mga alkane: double bond position isomerism at spatial cis-trans isomerism. Ang huling uri ng isomerism ay dahil sa isang espesyal na simetrya π -mga koneksyon. Pinipigilan nito ang panloob na pag-ikot sa molekula at pinapatatag ang pag-aayos ng apat na substituent sa C=C atoms sa isang eroplano. Kung mayroong dalawang pares ng magkakaibang mga substituent, pagkatapos ay sa diagonal na pag-aayos ng mga substituent ng bawat pares, isang trans isomer ay nakuha, at may isang katabing pag-aayos, isang cis isomer. Ang ethene at propene ay walang isomer, ngunit ang butene ay may parehong uri ng isomer:

takdang-aralin 15.7. Ang lahat ng alkenes ay may parehong elementong komposisyon kapwa sa pamamagitan ng masa (85.71% carbon at 14.29% hydrogen) at sa ratio ng bilang ng mga atom n(C): n(H) = 1:2. Maaari bang ituring na isang isomer ang bawat alkene kaugnay ng iba pang mga alkene?

gawain 15.8. Posible ba ang mga spatial isomer sa pagkakaroon ng tatlo at apat na magkakaibang mga substituent sa sp 2 carbon atoms?

gawain 15.9. Iguhit ang mga pormula ng istruktura ng mga isomer ng pentene.

Resibo. Alam na natin na ang mga alkanes ay maaaring ma-convert sa mga unsaturated compound. Ito ay

lumalakad bilang resulta ng pag-alis ng hydrogen (dehydrogenation) at pag-crack. Ang dehydrogenation ng butane ay nagbibigay ng pangunahing butene-2:

gawain 15.10. Isulat ang reaksyon ng cracking malk-

Ang dehydrogenation at pag-crack ay nangangailangan ng medyo mataas na temperatura. Sa ilalim ng normal na kondisyon o banayad na pag-init, ang mga alkenes ay nabuo mula sa mga halogen derivatives. Ang chloro- at bromoalkanes ay tumutugon sa alkali sa isang solusyon sa alkohol, na naghihiwalay ng halogen at hydrogen mula sa dalawang katabing carbon atoms:

Ito ay isang elimination reaction (p. 441). Kung ang isang magkakaibang bilang ng mga atomo ng hydrogen ay nakakabit sa dalawang magkalapit na mga atomo ng carbon, pagkatapos ay magpapatuloy ang pag-aalis ayon sa panuntunan ng Zaitsev.

Sa isang reaksyon ng pag-aalis, ang hydrogen ay higit na nahahati mula sa isang hindi gaanong hydrogenated na carbon atom.

halimbawa 15.2. Isulat ang reaksyon para sa pag-aalis ng 2-chlorobutane.

solusyon. Ayon sa panuntunan ng Zaitsev, ang hydrogen ay nahahati mula sa 3 C atom:

Sa ilalim ng pagkilos ng zinc at magnesium metal sa dihaloalkanes na may kalapit na posisyon ng mga halogens, nabuo din ang mga alkenes:

Mga katangian ng kemikal. Ang mga alkenes ay maaaring parehong mabulok sa mataas na temperatura sa mga simpleng substance, at mag-polymerize, na nagiging mga high-molecular substance. Ang ethylene ay polymerized sa napakataas na presyon (-1500 atm) kasama ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng oxygen bilang isang free radical initiator. Mula sa likidong ethylene sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang isang puting nababaluktot na masa ay nakuha, transparent sa isang manipis na layer, - polyethylene. Ito ay isang kilalang materyal. Ang polimer ay binubuo ng napakahabang mga molekula.

Molekular na timbang 20 OOO-40 OOO. Sa istraktura, ito ay isang saturated hydrocarbon, ngunit ang mga atomo ng oxygen ay matatagpuan sa mga dulo ng mga molekula. Sa isang malaking molekular na timbang, ang proporsyon ng mga end group ay napakaliit at mahirap itatag ang kanilang kalikasan.

gawain 15.11. Ilang molekula ng ethylene ang kasama sa isang molekula ng polyethylene na may molecular weight na 28,000?

Ang ethylene polymerization ay nangyayari din sa mababang presyon sa pagkakaroon ng mga espesyal na Ziegler-Natta catalysts. Ito ay mga mixtures ng TiCl, at organoaluminum compounds AlR x Cl 3-x, kung saan ang R ay alkyl. Ang polyethylene na nakuha sa pamamagitan ng catalytic polymerization ay may mas mahusay na mga mekanikal na katangian, ngunit mas mabilis ang edad, ibig sabihin, ay nawasak ng liwanag at iba pang mga kadahilanan. Ang produksyon ng polyethylene ay nagsimula noong 1955. Ang materyal na ito ay may malaking epekto sa pang-araw-araw na buhay, dahil ang mga packaging bag ay nagsimulang gawin mula dito. Sa iba pang mga polimer ng alkene, ang polypropylene ang pinakamahalaga. Gumagawa ito ng mas matigas at hindi gaanong transparent na pelikula kaysa sa polyethylene. Ang polymerization ng propylene ay isinasagawa gamit ang

Ziegler-Natta talizator. Ang resultang polimer ay may tama isotactic istraktura

Ang mataas na presyon ng polymerization ay nagreresulta sa Atlantiko polypropylene na may random na pag-aayos ng CH 3 radicals. Ito ay isang sangkap na may ganap na magkakaibang mga katangian: isang likido na may temperatura ng solidification na -35 ° C.

Mga reaksyon ng oksihenasyon. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga alkenes ay na-oxidized sa double bond kapag nadikit sa mga solusyon ng potassium permanganate at iba pang mga oxidizing agent. Sa isang mahinang alkalina na kapaligiran, glycols, i.e. diatomic alak:

Sa isang acidic na kapaligiran, kapag pinainit, ang mga alkenes ay na-oxidized na may kumpletong pagkalagot ng molekula kasama ang double bond:

gawain 15.12. Sumulat ng isang equation para sa reaksyong ito.

gawain 15.13. Isulat ang mga equation para sa oksihenasyon ng butene-1 at butene-2 sa potassium permanganate sa isang acidic medium.

Ang ethylene ay na-oxidized na may oxygen sa isang Ag/Al 2 O 3 catalyst upang bumuo ng cyclic oxygen-containing substance na tinatawag na ethylene oxide:

Ito ay isang napakahalagang produkto ng industriya ng kemikal, na ginawa taun-taon sa halagang milyun-milyong tonelada. Ginagamit ito para sa paggawa ng mga polymer at detergent.

Mga reaksyon ng electrophilic na karagdagan. Ang mga molekula ng halogens, hydrogen halides, tubig, at marami pang iba ay nakakabit sa mga alkenes sa double bond. Isaalang-alang natin ang mekanismo ng pagdaragdag gamit ang bromine bilang isang halimbawa. Kapag inatake ng Br 2 molecule ang isa sa mga carbon atoms ng unsaturated center, ang electron pair π - Ang bono ay inilipat sa huli at higit pa sa bromine. Kaya, ang bromine ay kumikilos bilang isang electrophilic reagent:

Ang isang bono sa pagitan ng bromine at carbon ay nabuo, at sa parehong oras ang bono sa pagitan ng mga atomo ng bromine ay nasira:

Ang carbon atom na nawalan ng isang pares ng elektron ay may libreng orbital na natitira. Ang bromine ion ay idinagdag dito sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor:

Ang pagdaragdag ng hydrogen halides ay dumadaan sa yugto ng pag-atake ng proton sa unsaturated carbon. Dagdag pa, tulad ng sa reaksyon sa bromine, isang halogen ion ay idinagdag:

Sa kaso ng pagdaragdag ng tubig, kakaunti ang mga proton (ang tubig ay isang mahinang electrolyte), at ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pagkakaroon ng isang acid bilang isang katalista. Ang karagdagan sa ethylene homologues ay sumusunod sa panuntunan ng Markovnikov.

Sa mga reaksyon ng electrophilic na pagdaragdag ng hydrogen halides at tubig sa mga unsaturated hydrocarbon, ang hydrogen ay nakararami na bumubuo ng isang bono na may pinakamaraming hydrogenated na carbon atom.

halimbawa 15.3. Isulat ang karagdagan na reaksyon ng hydrogen bromide sa propene.

Ang kakanyahan ng panuntunan ni Markovnikov ay ang mga hydrocarbon radical ay hindi gaanong electronegative (mas maraming electron-donate) na mga substituent kaysa sa isang hydrogen atom. Samakatuwid mobile π mga electron ay inilipat sa sp 2 -carbon, hindi nauugnay sa isang radikal o nauugnay sa isang mas maliit na bilang ng mga radikal:

Naturally, inaatake ng hydrogen H + ang isang carbon atom na may negatibong singil. Mas hydrogenated din ito.

Sa mga functional derivatives ng alkenes, ang pagpapalit ay maaaring sumalungat sa panuntunan ni Markovnikov, ngunit kapag isinasaalang-alang ang pagbabago sa density ng elektron sa mga tiyak na molekula, palaging lumalabas na ang hydrogen ay nakakabit sa carbon atom, na may tumaas na density ng elektron. Isaalang-alang natin ang pamamahagi ng singil sa 3-fluoropropene-1. Ang electronegative fluorine atom ay kumikilos bilang isang electron density acceptor. Sa kadena ng mga o-bond, ang mga pares ng elektron ay inililipat sa fluorine atom, at mobile π mga electron paglipat mula sa pinakalabas hanggang sa gitnang carbon atom:

Bilang resulta, ang karagdagan ay labag sa panuntunan ni Markovnikov:

Dito gumagana ang isa sa mga pangunahing mekanismo ng magkaparehong impluwensya ng mga atomo sa mga molekula - inductive effect:

Ang inductive effect (±/) ay ang pag-aalis ng mga pares ng elektron sa kadena ng mga o-bond sa ilalim ng pagkilos ng isang atom (pangkat ng mga atomo) na may tumaas na (-/) o nabawasan (+/) electronegativity na may kaugnayan sa hydrogen:

Ang isang halogen atom ay may ibang epekto kung ito ay matatagpuan sa isang carbon atom sp2. Dito, ang adjunction ay sumusunod sa panuntunan ng Markovnikov. Sa kasong ito, ang mesomeric Epekto. Ang hindi nakabahaging pares ng electron ng chlorine atom ay inililipat sa carbon atom, na parang pinapataas ang multiplicity ng Cl-C bond. Bilang resulta, ang mga electron ng n-bond ay inililipat sa susunod na carbon atom, na lumilikha ng labis na density ng elektron dito. Sa panahon ng reaksyon, isang proton ang idinagdag dito:

Pagkatapos, tulad ng makikita mula sa diagram, ang chlorine ion ay napupunta sa carbon atom kung saan ang chlorine ay nakatali na. Ang mesomeric effect ay nangyayari lamang kung ang nag-iisang pares ng mga electron conjugated Sa π-bond, ibig sabihin, pinaghihiwalay sila ng isang solong bono. Kapag ang halogen ay inalis mula sa double bond (tulad ng sa 3-fluoropropene-1), ang mesomeric effect ay nawawala. Ang inductive effect ay aktibo sa lahat ng halogen derivatives, ngunit sa kaso ng 2-chloropropene ang mesomeric effect ay mas malakas kaysa sa inductive.

Mesomeric (± M) epekto ay displacement ako-electrons sa chain ng sp 2 -carbon atoms na may posibleng partisipasyon ng unshared electron pair ng functional group.

Ang mesomeric effect ay maaaring parehong positibo (+M) at negatibo (-M). Ang mga atomo ng halogen ay may positibong mesomeric na epekto at sa parehong oras ay may negatibong epekto sa pasaklaw. Ang negatibong mesomeric na epekto ay may mga functional na grupo na may dobleng bono sa mga atomo ng oxygen (tingnan sa ibaba).

gawain 15.14. Isulat ang pormula ng istruktura ng produkto ng reaksyon ng pagdaragdag ng hydrogen chloride sa 1-chlorobutene-1.

Oxosynthesis. Ang malaking kahalagahan sa industriya ay ang reaksyon ng mga alkenes na may carbon monoxide (II) at hydrogen. Isinasagawa ito sa isang mataas na temperatura sa ilalim ng presyon na higit sa 100 atm. Ang katalista ay metallic cobalt, na bumubuo ng mga intermediate compound na may CO. Ang produkto ng reaksyon ay isang oxo compound - isang aldehyde na naglalaman ng isang carbon atom na higit sa orihinal na alkene:

Alkadienes

Ang mga hydrocarbon na may dalawang dobleng bono ay tinatawag alkadienes, at mas maikli din dienes. Ang pangkalahatang pormula ng dienes C n H 2n-2 Mayroong tatlong pangunahing homologous na serye ng diene hydrocarbons:

gawain 15.15. Ipahiwatig kung anong mga hybrid na estado ang mga carbon atom sa diene hydrocarbons na ibinigay sa itaas.

Ang conjugated diene hydrocarbons ay ang pinakamalaking praktikal na kahalagahan, dahil nagsisilbi sila bilang mga hilaw na materyales para sa paggawa ng iba't ibang uri ng goma at goma. Ang non-conjugated dienes ay may mga karaniwang katangian ng alkenes. Ang conjugated dienes ay may apat na magkakasunod na sp 2 carbon atoms. Sila ay nasa parehong eroplano, at ang kanilang mga di-hybrid na p-orbital ay kahanay na nakatuon (Larawan 15.2). Samakatuwid, mayroong isang overlap sa pagitan ng lahat ng mga kalapit na p-orbital, at nabuo π mga bono hindi lamang sa pagitan ng 1 - 2 at 3 - 4, ngunit din sa pagitan ng 2-3 carbon atoms. Kasabay nito, ang mga electron ay dapat bumuo ng dalawang dalawang-elektron na ulap. Mayroong superposition (resonance) ng iba't ibang estado ng n-electrons na may intermediate bond multiplicity sa pagitan ng single at double:

Ang mga koneksyon na ito ay tinatawag conjugated. Ang bono sa pagitan ng 2-3 carbon atoms ay pinaikli kumpara sa karaniwang solong bono, na nagpapatunay sa pagtaas ng multiplicity nito. Sa mababang temperatura, ang conjugated dienes ay pangunahing kumikilos bilang mga compound na may dalawang double bond, at sa mataas na temperatura, bilang mga compound na may conjugated bond.

Ang dalawang pinakamahalagang diene - butadiene-1,3 (divinyl) at 2-methylbutadiene-1,3 (isoprene) - ay nakuha mula sa buta-

kanin. 15.2. Nagpapatong ng mga p-orbital sa isang molekulang diene

bago at pentane mga fraction na mga produkto ng pagproseso ng natural na gas:

Ang butadiene ay nakuha din sa pamamaraan ng S. V. Lebedev mula sa alkohol:

Ang mga reaksiyong pagdaragdag ng electrophilic sa conjugated dienes ay nagpapatuloy sa kakaibang paraan. Ang butadiene, kapag pinalamig hanggang -80 ° C, ay nagdaragdag ng unang molekula ng bromine sa posisyon 1,2:

Ang produktong ito ay nakuha na may ani na 80%. Ang natitirang 20% ay nagmumula sa 1,4-dagdag na produkto:

Ang natitirang double bond ay matatagpuan sa pagitan ng pangalawa at pangatlong carbon atoms. Una, ang bromine ay nakakabit sa terminal na carbon atom, na bumubuo ng carbonatone (isang particle na may positibong singil sa carbon):

Sa proseso ng paggalaw, ang mga n-electron ay nasa posisyon na 2, 3, pagkatapos ay sa posisyon na 3, 4. Sa mababang temperatura, mas madalas nilang sinasakop ang posisyon na 3, 4, at samakatuwid ay ang 1,2- nangingibabaw ang karagdagan produkto. Kung ang bromination ay isinasagawa sa temperatura na 40 °C, kung gayon ang 1,4-dagdag na produkto ang magiging pangunahing isa, ang ani nito ay tumataas sa 80%, at ang natitira ay ang 1,2-dagdag na produkto.

gawain 15.16. Isulat ang mga produkto ng sunud-sunod na pagdaragdag ng bromine at chlorine sa isoprene sa mataas na temperatura.

Ang butadiene at isoprene ay madaling mag-polymerize upang bumuo ng iba't ibang rubbers. Alkali metals, organic compounds ng alkali metals, Ziegler-Natta catalysts ay maaaring magsilbi bilang polymerization catalysts. Ang polimerisasyon ay nagpapatuloy ayon sa uri ng 1,4-dagdag. Ang mga molekula ng goma sa kanilang istraktura ay nabibilang sa mga non-conjugated polyenes, ibig sabihin, sa mga hydrocarbon na may malaking bilang ng mga double bond. Ito ay mga nababaluktot na molekula na maaaring mag-inat at mabaluktot sa mga bola. Sa double bonds sa rubbers arises bilang cis-, at ang trans arrangement ng hydrogen atoms at radicals. Ang pinakamahusay na mga katangian ay cis-butadiene at cis-isoprene (natural) na mga goma. Ang kanilang istraktura ay ipinapakita sa Fig. 15.3. Ang trans-polyisoprene (gutta-percha) ay matatagpuan din sa kalikasan. Sa mga formula sa itaas, kau-

kanin. 15.3. Molecule structure ng ilang rubbers

Ang mga chook sa paligid ng mga link na ipinapakita ng isang tuldok na linya, posible ang panloob na pag-ikot. Ang mga goma, sa mga molekula kung saan, na may dobleng mga bono, mayroong pareho cis-, at thorax configuration ay tinatawag irregular. Sa mga tuntunin ng mga katangian, mas mababa ang mga ito sa mga regular na goma.

gawain 15.17. iguhit ang istraktura trans polybu kanina.

gawain 15.18. Ang isang chloroprene butadiene derivative chloroprene (2-chlorobutadiene-1,3) ay kilala, kung saan nakuha ang chloroprene rubber. Isulat ang pormula ng istruktura ng cis-chloroprene rubber.

Ang goma ay ginawa mula sa goma, ang praktikal na paggamit nito ay hindi karaniwang malawak. Ang pinakamalaking halaga nito ay napupunta sa paggawa ng mga gulong ng gulong. Upang makagawa ng goma, ang goma ay hinahalo sa asupre at pinainit. Ang mga atomo ng sulfur ay nakakabit sa pamamagitan ng dobleng mga bono, na lumilikha ng maraming tulay sa pagitan ng mga molekula ng goma. Ang isang spatial na network ng mga bono ay nabuo, na pinagsasama ang halos lahat ng magagamit na mga molekula ng goma sa isang molekula. Habang ang goma ay natutunaw sa hydrocarbons, ang goma ay maaari lamang bumukol sa pamamagitan ng pagsipsip ng solvent sa mga bakanteng espasyo sa pagitan ng mga hydrocarbon chain at ng sulfur bridges.

Alkynes

Ang isa pang homologous na serye ay alkynes- mga hydrocarbon na may triple bond sa pagitan ng mga carbon atoms:

Ang pangkalahatang formula para sa seryeng ito C n H 2n _ 2 ay kapareho ng para sa homologous na serye ng dienes. Ang unang miyembro ng serye ay C 2 H 2 acetylene, o, ayon sa sistematikong nomenclature, ethyne. Ang mga sumusunod na miyembro ng seryeng propyne C 3 H 4, butine C 4 H 6, pentine C 5 H 8, atbp. Tulad ng mga alkenes at dienes, ang mga ito ay mga unsaturated hydrocarbon din, ngunit sa seryeng ito ang mga carbon atom na nakagapos ng triple

bond, ay nasa estado ng sp-hybridization. Ang kanilang mga hybrid na orbital ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon sa isang anggulo na 180° at lumikha ng isang linear na pagpapangkat, kabilang ang hydrogen o carbon atoms ng mga radical:

gawain 15.19. Isulat ang mga istrukturang formula ng propyne at butyne. Mayroon ba silang isomer?

gawain 15.20. Isaalang-alang ang pamamaraan ng magkakapatong na mga orbital sa molekula ng acetylene (p. 188). Anong mga orbital ang bumubuo ng mga n-bond sa pagitan ng mga atomo ng carbon?

Ang triple bond sa alkenes ay nailalarawan sa pamamagitan ng enerhiya E St = 828 kJ/mol. Ito ay 222 kJ/mol higit pa sa enerhiya ng dobleng bono sa mga alkenes. Ang distansya ng C=C ay binabawasan hanggang 120 pm. Sa kabila ng pagkakaroon ng gayong malakas na bono, ang acetylene ay hindi matatag at maaaring mabulok nang paputok sa methane at karbon:

Ang ari-arian na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang bilang ng mga hindi gaanong matibay na compound ay bumababa sa mga produkto ng agnas. π mga bono, sa halip na nilikha σ-mga bono sa methane at graphite. Ang kawalang-tatag ng acetylene ay nauugnay sa isang malaking pagpapalabas ng enerhiya sa panahon ng pagkasunog nito. Ang temperatura ng apoy ay umabot sa 3150 °C. Ito ay sapat na para sa pagputol at hinang bakal. Ang acetylene ay iniimbak at dinadala sa mga puting silindro, kung saan ito ay nasa solusyon ng acetone sa presyon na -10 atm.

Ang mga alkynes ay nagpapakita ng carbon skeletal isomerism at maramihang mga posisyon ng bono. Spatial cistrans wala ang isomerism.

gawain 15.21. Isulat ang mga pormula sa istruktura ng lahat ng posibleng C 5 H 8 isomer na may triple bond.

Resibo. Ang acetylene ay nabuo sa pamamagitan ng hydrolysis ng calcium carbide:

Ang isa pang praktikal na mahalagang paraan para sa paggawa ng acetylene ay batay sa mabilis na pag-init ng methane sa 1500-1600 °C. Sa kasong ito, ang methane ay nabubulok at sa parehong oras hanggang sa 15% acetylene ay nabuo. Ang pinaghalong mga gas ay mabilis na pinalamig. Ang acetylene ay pinaghihiwalay sa pamamagitan ng pagtunaw sa may presyon ng tubig. Ang volumetric solubility coefficient ng acetylene ay mas malaki kaysa sa iba pang hydrocarbon: K V = 1.15 (15 ° C).

Nabubuo ang mga alkynes kapag doble pag-aalis ng mga derivatives ng dihalogen:

halimbawa 15.4. Paano makakuha ng butyn-2 mula sa butene-1 sa apat na hakbang?

solusyon. Isulat natin ang mga equation ng reaksyon.

Mga katangian ng kemikal. Ang acetylene ay sumasabog sa temperatura na -500 ° C o sa ilalim ng presyon na higit sa 20 atm, na nabubulok sa karbon at hydrogen na may admixture ng methane. Ang mga molekula ng acetylene ay maaari ding pagsamahin sa isa't isa. Sa pagkakaroon ng CuCl, ang dimerization ay nangyayari sa pagbuo ng vinylacetylene:

gawain 15.22. Pangalanan ang vinylacetylene ayon sa sistematikong katawagan.

Kapag naipasa sa pinainit na uling, ang acetylene ay nag-trimerize upang bumuo ng benzene:

Ang potassium permanganate sa isang mahinang alkaline na daluyan ay nag-oxidize ng mga alkynes na may pag-iingat σ-mga bono sa pagitan ng mga carbon atoms:

Sa halimbawang ito, ang produkto ng reaksyon ay potassium oxalate, isang asin ng oxalic acid. Ang oksihenasyon na may potassium permanganate sa isang acidic na kapaligiran ay humahantong sa isang kumpletong cleavage ng triple bond:

TAKDANG ARALIN 15.23. Sumulat ng isang equation para sa oksihenasyon ng butyne-2 na may potassium permanganate sa isang bahagyang alkaline na medium.

Sa kabila ng mataas na unsaturation ng mga molekula, ang mga reaksyon ng electrophilic na karagdagan sa mga alkynes ay mas mahirap (mas mabagal) kaysa sa mga alkenes. Ang mga alkynes ay nagdaragdag ng dalawang halogen na molekula sa serye. Ang pagdaragdag ng hydrogen halides at tubig ay sumusunod sa panuntunan ng Markovnikov. Upang magdagdag ng tubig, kinakailangan ang isang katalista - mercury sulfate sa isang acidic na kapaligiran (reaksyon ni Kucherov):

Hydroxyl group na OH na nauugnay sa sp 2 -yvnepo bahay, hindi matatag. Ang pares ng elektron ay gumagalaw mula sa oxygen patungo sa pinakamalapit na carbon atom, at ang proton ay lumipat sa susunod na carbon atom:

Kaya, ang huling produkto ng reaksyon ng propyne sa tubig ay ang oxo compound acetone.

Reaksyon ng pagpapalit ng hydrogen. Ang carbon sa estado ng sp hybridization ay nailalarawan sa pamamagitan ng bahagyang mas mataas na electronegativity kaysa sa mga estado sp 2 at sp3. Samakatuwid, sa mga alkynes, ang polarity ng C-H bond ay nadagdagan, at ang hydrogen ay nagiging medyo mobile. Ang mga alkynes ay tumutugon sa mga solusyon ng mga asing-gamot ng mabibigat na metal, na bumubuo ng mga produkto ng pagpapalit. Sa kaso ng acetylene, ang mga produktong ito ay tinatawag acetylides:

Ang calcium carbide ay kabilang din sa acetylenides (p. 364). Dapat pansinin na ang mga acetylenides ng alkali at alkaline na mga metal na lupa ay ganap na na-hydrolyzed. Ang acetylides ay tumutugon sa halogen derivatives ng hydrocarbons upang bumuo ng iba't ibang acetylene homologues.

Sa kurso ng isang reaksyon, ang ilang mga kemikal na bono ay nasira sa mga molecule ng mga reacting substance at ang iba ay nabuo. Ang mga organikong reaksyon ay inuri ayon sa uri ng pagkasira ng mga bono ng kemikal sa mga tumutugon na particle. Sa mga ito, dalawang malalaking grupo ng mga reaksyon ang maaaring makilala - radikal at ionic.

Ang mga radikal na reaksyon ay mga proseso na sumasama sa isang homolytic rupture ng isang covalent bond. Sa isang homolytic rupture, ang isang pares ng mga electron na bumubuo ng isang bono ay nahahati sa paraang ang bawat isa sa mga nabuong particle ay tumatanggap ng isang electron. Bilang resulta ng homolytic rupture, nabuo ang mga libreng radical:

Ang isang neutral na atom o particle na may isang hindi pares na elektron ay tinatawag na isang libreng radikal.

Ang mga ionic na reaksyon ay mga prosesong nagaganap sa heterolytic na pagkasira ng mga covalent bond, kapag ang parehong mga bond electron ay nananatili sa isa sa mga dating nakagapos na mga particle:

Bilang resulta ng heterolytic bond cleavage, ang mga sisingilin na particle ay nakuha: nucleophilic at electrophilic.

Ang nucleophilic particle (nucleophile) ay isang particle na mayroong isang pares ng mga electron sa panlabas na antas ng elektroniko. Dahil sa pares ng mga electron, ang nucleophile ay nakakagawa ng bagong covalent bond.

Ang electrophilic particle (electrophile) ay isang particle na may hindi napunong panlabas na electronic level. Ang electrophile ay kumakatawan sa hindi napuno, bakanteng mga orbital para sa pagbuo ng isang covalent bond dahil sa mga electron ng particle kung saan ito nakikipag-ugnayan.

Sa organikong kimika, ang lahat ng mga pagbabago sa istruktura ay itinuturing na may kaugnayan sa carbon atom (o mga atomo) na kasangkot sa reaksyon.

Alinsunod sa nabanggit sa itaas, ang chlorination ng methane sa pamamagitan ng pagkilos ng liwanag ay inuri bilang isang radikal na pagpapalit, ang pagdaragdag ng mga halogens sa alkenes bilang isang electrophilic na karagdagan, at ang hydrolysis ng alkyl halides bilang isang nucleophilic substitution.

Ang mga sumusunod na uri ng mga aksyon ay ang pinakakaraniwan.

Mga pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal

ako. Mga reaksyon ng pagpapalit(pagpapalit ng isa o higit pang hydrogen atoms ng halogen atoms o isang espesyal na grupo) RCH 2 X + Y → RCH 2 Y + X

II. Mga reaksyon sa karagdagan RCH=CH 2 + XY → RCHX−CH 2 Y

III. Mga reaksyon ng cleavage (pag-aalis). RCHX−CH 2 Y → RCH=CH 2 + XY

IV. Mga reaksyon ng isomerization (muling pagsasaayos)

v. Mga reaksyon ng oksihenasyon(pakikipag-ugnayan sa air oxygen o isang oxidizing agent)

Sa mga ganitong uri ng reaksyon na nakalista sa itaas, mayroon din dalubhasa at nakarehistro mga reaksyon.

Dalubhasa:

1) hydrogenation (pakikipag-ugnayan sa hydrogen)

2) dehydrogenation (cleavage mula sa isang molekula ng hydrogen)

3) halogenation (interaksyon sa halogen: F 2, Cl 2, Br 2, I 2)

4) dehalogenation (cleavage mula sa isang halogen molecule)

5) hydrohalogenation (pakikipag-ugnayan sa hydrogen halide)

6) dehydrohalogenation (cleavage mula sa isang molekula ng hydrogen halide)

7) hydration (pakikipag-ugnayan sa tubig sa isang hindi maibabalik na reaksyon)

8) dehydration (cleavage mula sa isang molekula ng tubig)

9) hydrolysis (pakikipag-ugnayan sa tubig sa isang reversible reaction)

10) polymerization (pagkuha ng maramihang pinalaki na carbon skeleton mula sa magkatulad na simpleng compound)

11) polycondensation (pagkuha ng maramihang pinalaki na carbon skeleton mula sa dalawang magkaibang compound)

12) sulfonation (pakikipag-ugnayan sa sulfuric acid)

13) nitration (pakikipag-ugnayan sa nitric acid)

14) pag-crack (pagbawas ng carbon skeleton)

15) pyrolysis (pagkabulok ng mga kumplikadong organikong sangkap sa mas simple sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura)

16) reaksyon ng alkylation (pagpapakilala ng isang radikal na alkane sa formula)

17) reaksyon ng acylation (pagpapakilala ng -C (CH 3) O group sa formula)

18) reaksyon ng aromatization (pagbuo ng isang hydrocarbon ng isang serye ng mga arene)

19) reaksyon ng decarboxylation (cleavage mula sa molecule ng carboxyl group -COOH)

20) reaksyon ng esterification (reaksyon ng alkohol na may acid, o pagkuha ng ester mula sa alkohol o carboxylic acid)

21) ang reaksyon ng "salamin na pilak" (pakikipag-ugnayan sa isang ammonia solution ng silver oxide (I))

Mga nominal na reaksyon:

1) Wurtz reaction (pagpahaba ng carbon skeleton sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng halogenated hydrocarbon na may aktibong metal)

2) Reaksyon ng Kucherov (pagkuha ng aldehyde sa pamamagitan ng pagtugon sa acetylene sa tubig)

3) Reaksyon ng Konovalov (reaksyon ng isang alkane na may dilute na nitric acid)

4) Reaksyon ng Wagner (oxidation ng hydrocarbons na may double bond ng oxygen ng isang oxidizing agent sa mahinang alkaline o neutral na medium sa ilalim ng normal na kondisyon)

5) Reaksyon ng Lebedev (dehydrogenation at dehydration ng mga alkohol sa paggawa ng alkadienes)

6) Friedel-Crafts reaction (alkylation reaction ng arene na may chloroalkane para makakuha ng benzene homologues)

7) Zelinsky reaction (pagkuha ng benzene mula sa cyclohexane sa pamamagitan ng dehydrogenation)

8) Kirchhoff reaction (pag-convert ng starch sa glucose sa ilalim ng catalytic action ng sulfuric acid)

Paksa ng aralin: Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika.

Uri ng aralin: aralin ng pag-aaral at pangunahing pagsasama-sama ng bagong materyal.

Layunin ng Aralin: lumikha ng mga kondisyon para sa pagbuo ng kaalaman tungkol sa mga tampok ng daloy ng mga reaksiyong kemikal na kinasasangkutan ng mga organikong sangkap kapag nakikilala ang kanilang pag-uuri, pagsamahin ang kakayahang magsulat ng mga equation ng reaksyon.

Mga layunin ng aralin:

Pagtuturo: pag-aralan ang mga uri ng reaksyon sa organic chemistry, batay sa kaalaman ng mga mag-aaral tungkol sa mga uri ng reaksyon sa inorganic chemistry at ang kanilang paghahambing sa mga uri ng reaksyon sa organic chemistry.

Pagbuo: upang itaguyod ang pag-unlad ng lohikal na pag-iisip at mga kasanayan sa intelektwal (pag-aralan, ihambing, magtatag ng mga ugnayang sanhi-at-bunga).

Pang-edukasyon: upang ipagpatuloy ang pagbuo ng isang kultura ng gawaing pangkaisipan; mga kasanayan sa komunikasyon: makinig sa mga opinyon ng ibang tao, patunayan ang kanilang pananaw, maghanap ng mga kompromiso.

Mga pamamaraan ng pagtuturo:berbal (kuwento, paliwanag, pahayag ng problema); visual (multimedia visual aid); heuristic (nakasulat at oral na pagsasanay, paglutas ng problema, mga gawain sa pagsubok).

Paraan ng edukasyon:pagpapatupad ng mga intra- at interdisciplinary na koneksyon, multimedia visual aid (pagtatanghal), symbolic-graphic na talahanayan.

Teknolohiya: mga elemento ng cooperation pedagogy, student-centered learning (competence-based learning, humane-personal na teknolohiya, indibidwal at differentiated approach), information and communication technology, health-saving educational technologies (organizational at pedagogical technology).

Maikling paglalarawan ng kurso ng aralin.

I. Yugto ng organisasyon: mutual na pagbati ng guro at mga mag-aaral; pagsuri sa kahandaan ng mga mag-aaral para sa aralin; organisasyon ng atensyon at mood para sa aralin.

Sinusuri ang takdang-aralin.Mga tanong para sa pagpapatunay: 1. Tapusin ang mga pangungusap: a) Ang mga isomer ay ... b) Ang functional group ay ... 2. Uriin ang mga ipinahiwatig na formula ng mga sangkap (ang mga formula ay inaalok sa mga card) at pangalanan ang mga klase ng mga compound sa kung saan sila nabibilang. 3. Gawing posible ang mga pinaikling pormula ng istruktura ng mga isomer na tumutugma sa mga molecular formula (halimbawa: C 6 H 14, C 3 H 6 O)

Pag-uulat ng paksa at mga gawain ng pag-aaral ng bagong materyal; nagpapakita ng praktikal na kahalagahan nito.

II. Pag-aaral ng bagong materyal:

Pag-update ng kaalaman.(Ang kwento ng guro ay batay sa mga slide scheme na inililipat ng mga mag-aaral sa mga kuwaderno bilang reference note)

Ang mga reaksiyong kemikal ay ang pangunahing bagay ng agham ng kimika. (Slide 2)

Sa proseso ng mga reaksiyong kemikal, ang isang sangkap ay nababago sa isa pa.

Reagent 1 + Reagent 2 = Mga Produkto (inorganic chemistry)

Substrate + Attack Reagent = Mga Produkto (Organic Chemistry)

Sa maraming mga organikong reaksyon, hindi lahat ng mga molekula ay sumasailalim sa isang pagbabago, ngunit ang kanilang mga bahagi ng reaksyon (mga functional na grupo, ang kanilang mga indibidwal na atomo, atbp.), Na tinatawag na mga sentro ng reaksyon. Ang substrate ay ang sangkap kung saan nasira ang lumang carbon atom at nabuo ang isang bagong bono, at ang tambalang kumikilos dito o ang reaktibong particle nito ay tinatawag na reagent.

Ang mga inorganic na reaksyon ay inuri ayon sa ilang pamantayan: ayon sa bilang at komposisyon ng mga panimulang materyales at produkto (mga compound, agnas, pagpapalit, palitan), ayon sa thermal effect (exo- at endothermic), ayon sa pagbabago sa oksihenasyon estado ng mga atomo, ayon sa reversibility ng proseso, ayon sa phase (homo- at heterogenous), sa pamamagitan ng paggamit ng catalyst (catalytic at non-catalytic). (Mga Slide 3,4)

Ang resulta ng yugto ng aralin ay ang katuparan ng mga mag-aaral sa gawain (slide 5), na nagbibigay-daan sa iyo upang subukan ang iyong mga kasanayan sa pagsulat ng mga equation ng mga reaksiyong kemikal, pag-aayos ng mga stoichiometric coefficient, at pag-uuri ng mga di-organikong reaksyon. (Ang mga takdang-aralin ay inaalok sa iba't ibang antas)

(Ang ehersisyo ng "utak" na himnastiko para sa pagbuo ng mga proseso ng pag-iisip at kaisipan - "Owl": nagpapabuti ng visual na memorya, atensyon at pinapawi ang stress na nabubuo sa matagal na pag-upo.)Hawakan ang iyong kaliwang balikat gamit ang iyong kanang kamay at pisilin ito, lumiko sa kaliwa upang tumingin ka pabalik, huminga ng malalim at itulak ang iyong mga balikat pabalik. Nakatingin ngayon sa kabilang balikat mo, ibaba ang iyong baba sa iyong dibdib at huminga ng malalim, hayaang magpahinga ang iyong mga kalamnan..

Pagtatanghal ng bagong materyal.(Sa panahon ng pagtatanghal ng materyal, ang mga mag-aaral ay gumagawa ng mga tala sa mga kuwaderno kung saan nakatuon ang pansin ng guro - impormasyon sa slide)

Ang mga reaksyong kinasasangkutan ng mga organikong compound ay sumusunod sa parehong mga batas (ang batas ng konserbasyon ng masa at enerhiya, ang batas ng mass action, ang batas ni Hess, atbp.) at nagpapakita ng parehong mga pattern (stoichiometric, enerhiya, kinetic) gaya ng mga reaksyon ng mga di-organikong sangkap. (Slide 6)

Ang mga organikong reaksyon ay karaniwang inuri ayon sa mga mekanismo ng paglitaw, direksyon at mga huling produkto ng reaksyon. (Slide 7)

Ang paraan kung saan nasira ang mga covalent bond ay tumutukoy sa uri ng mekanismo ng reaksyon. Sa ilalim ng mekanismo ng reaksyon, maunawaan ang pagkakasunud-sunod ng mga yugto ng reaksyon na may indikasyon ng mga intermediate na particle na nabuo sa bawat isa sa mga yugtong ito. (Inilalarawan ng mekanismo ng reaksyon ang landas nito, i.e. ang pagkakasunud-sunod ng mga elementarya na pagkilos ng pakikipag-ugnayan ng mga reagents kung saan ito dumadaloy.)

Sa organikong kimika, dalawang pangunahing uri ng mekanismo ng reaksyon ang nakikilala: radical (homolytic) at ionic (heterolytic). (Slide 8)

Sa isang homolytic rupture, ang isang pares ng mga electron na bumubuo ng isang bono ay nahahati sa paraang ang bawat isa sa mga nabuong particle ay tumatanggap ng isang electron. Bilang resulta ng homolytic rupture, nabuo ang mga libreng radical:

X:Y → X . + . Y

Ang isang neutral na atom o particle na may isang hindi pares na elektron ay tinatawag na isang libreng radikal.

Bilang resulta ng heterolytic bond cleavage, ang mga sisingilin na particle ay nakuha: nucleophilic at electrophilic.

X:Y → X ++ :Y -

Ang electrophilic particle (electrophile) ay isang particle na may libreng orbital sa panlabas na electronic level. Ang electrophile ay kumakatawan sa hindi napuno, bakanteng mga orbital para sa pagbuo ng isang covalent bond dahil sa mga electron ng particle kung saan ito nakikipag-ugnayan.

Ang mga radikal na reaksyon ay may katangian na mekanismo ng kadena na kinabibilangan ng tatlong yugto: nucleation (pagsisimula), pag-unlad (paglago), at pagwawakas ng kadena. (Slide 9)

Nagaganap ang mga ionic na reaksyon nang hindi sinisira ang mga pares ng elektron na bumubuo ng mga kemikal na bono: ang parehong mga electron ay pumupunta sa orbital ng isa sa mga atomo ng produkto ng reaksyon na may pagbuo ng isang anion. (Slide 10) Ang heterolytic decay ng isang covalent polar bond ay humahantong sa pagbuo ng mga nucleophile (anion) at electrophile (cations). Depende sa likas na katangian ng umaatakeng reagent, ang mga reaksyon ay maaaring nucleophilic o electrophilic.

Ayon sa direksyon at huling resulta ng pagbabagong-anyo ng kemikal, ang mga organikong reaksyon ay nahahati sa mga sumusunod na uri: pagpapalit, karagdagan, pag-aalis (pag-aalis), muling pagsasaayos (isomerization), oksihenasyon at pagbabawas. (Slide 11)

Ang pagpapalit ay nauunawaan bilang ang pagpapalit ng isang atom o pangkat ng mga atomo ng isa pang atom o pangkat ng mga atomo. Bilang resulta ng reaksyon ng pagpapalit, dalawang magkaibang produkto ang nabuo.

R-CH 2 X + Y → R-CH 2 Y + X

Ang reaksyon ng karagdagan ay nauunawaan bilang ang pagpapakilala ng isang atom o isang pangkat ng mga atomo sa molekula ng isang unsaturated compound, na sinasamahan ng break sa tambalang ito ng mga π bond. Sa panahon ng pakikipag-ugnayan, ang mga dobleng bono ay kino-convert sa mga solong bono, at ang mga triple na bono ay ginagawang doble o solong mga bono.

R-CH=CH 2 + XY → RCHX-CH 2 Y

Problema: Anong uri ng reaksyon ang maaari nating uriin bilang reaksyon ng polimerisasyon? Patunayan na ito ay kabilang sa isang tiyak na uri ng mga reaksyon at magbigay ng isang halimbawa.

Kasama rin sa mga reaksyon ng karagdagan ang mga reaksyong polimerisasyon (halimbawa: pagkuha ng polyethylene mula sa ethylene).

n(CH 2 \u003d CH 2) → (-CH 2 -CH 2 -) n

Ang mga reaksiyong eliminasyon, o cleavage, ay mga reaksyon kung saan ang mga atomo o ang kanilang mga grupo ay nahati mula sa isang organikong molekula upang bumuo ng maraming bono.

R-CHX-CH 2 Y → R-CH=CH 2 + XY

Mga reaksyon sa muling pagsasaayos (isomerization). Sa ganitong uri ng reaksyon, nagaganap ang muling pagsasaayos ng mga atomo at ang kanilang mga grupo sa molekula.

Ang mga reaksyon ng polycondensation ay mga reaksyon ng pagpapalit, ngunit madalas silang nakikilala bilang isang espesyal na uri ng mga organikong reaksyon na may mga tiyak na tampok at malaking praktikal na kahalagahan.

Ang mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon ay sinamahan ng pagbabago sa antas ng oksihenasyon ng carbon atom sa mga compound, kung saan ang carbon atom ang sentro ng reaksyon.

Ang oksihenasyon ay isang reaksyon kung saan, sa ilalim ng pagkilos ng isang oxidizing reagent, ang isang sangkap ay pinagsama sa oxygen (o isa pang electronegative na elemento, tulad ng halogen) o nawawala ang hydrogen (sa anyo ng tubig o molekular na hydrogen). Ang pagkilos ng isang oxidizing reagent (oxidation) ay ipinahiwatig sa scheme ng reaksyon ng simbolo [O].

[o]

CH 3 CHO → CH 3 COOH

Ang pagbawi ay ang kabaligtaran na reaksyon ng oksihenasyon. Sa ilalim ng pagkilos ng isang nagpapababang reagent, ang tambalan ay tumatanggap ng mga atomo ng hydrogen o nawawala ang mga atomo ng oxygen: ang pagkilos ng isang nagpapababang reagent (pagbawas) ay ipinahiwatig ng simbolo [H].

[H]

CH 3 COCH 3 → CH 3 CH(OH)CH 3

Ang hydrogenation ay isang reaksyon na isang espesyal na kaso ng pagbabawas. Ang hydrogen ay idinagdag sa isang maramihang bono o aromatic nucleus sa pagkakaroon ng isang katalista.

Upang pagsama-samahin ang pinag-aralan na materyal, ang mga mag-aaral ay nagsasagawa ng isang gawain sa pagsusulit: mga slide 12.13.

III. Takdang-Aralin: § 8 (pagsasanay 2), 9

IV. Pagbubuod

Mga Konklusyon: (Slide 14)

Ang mga organikong reaksyon ay sumusunod sa mga pangkalahatang batas (ang batas ng konserbasyon ng masa at enerhiya) at mga pangkalahatang batas ng kanilang kurso (enerhiya, kinetic - inilalantad ang impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan sa rate ng reaksyon).

Mayroon silang mga karaniwang katangian para sa lahat ng mga reaksyon, ngunit mayroon din silang sariling mga tampok na katangian.

Ayon sa mekanismo ng reaksyon, nahahati sila sa homolytic (free radical) at heterolytic (electrophilic-nucleophilic).

Ayon sa direksyon at huling resulta ng isang pagbabagong kemikal, ang mga reaksyon ay nakikilala: pagpapalit, karagdagan, pag-aalis (pag-aalis), muling pagsasaayos (isomerization), polycondensation, oksihenasyon at pagbabawas.

Mga Ginamit na Aklat:UMK: O.S. Gabrielyan et al. Chemistry 10 M. Bustard 2013

Preview:

Upang gamitin ang preview ng mga presentasyon, lumikha ng Google account (account) at mag-sign in: https://accounts.google.com

Mga slide caption:

Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika.

Ang isang kemikal na reaksyon ay ang pagbabago ng isang sangkap sa isa pa. Ang mga sangkap na nakuha bilang isang resulta ng reaksyon ay naiiba mula sa mga panimulang sangkap sa komposisyon, istraktura at mga katangian. Reagent 1 + Reagent 2 = Mga Produktong Substrate + Attacker = Mga Produktong Reagent

Mga palatandaan ng pag-uuri ng mga reaksiyong kemikal sa inorganic na kimika ayon sa bilang at komposisyon ng mga panimulang sangkap at produkto ayon sa thermal effect ayon sa pagbabago sa antas ng oksihenasyon ng mga atomo ayon sa reversibility ng proseso ayon sa phase ayon sa sa paggamit ng isang katalista

Pag-uuri ayon sa bilang at komposisyon ng mga nagsisimula at nagreresultang mga sangkap: Mga reaksyon ng koneksyon: A + B = AB Zn + Cl 2 = ZnCl 2 CaO + CO 2 = CaCO 3 Mga reaksyon ng pagkabulok: AB = A + B 2H 2 O = 2H 2 + O 2 Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O Mga reaksyon sa pagpapalit: AB + C \u003d A + CB CuSO 4 + Fe \u003d Cu + FeSO 4 Cr 2 O 3 + 2Al \u003d 2Cr + Al 2 O 3 Mga reaksyon sa pagpapalitan: AB + CD \u003d AD + CB CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O NaOH + HCl = NaCl + H 2 O

Ang mga scheme ng reaksyon ay ibinigay: 1. Copper(II) hydroxide → copper(II) oxide + tubig 2. Barium chloride + sodium sulfate → ... 3. Hydrochloric acid + zinc → zinc chloride + hydrogen 4. Phosphorus(V) oxide + tubig → ... Antas I: Ipahiwatig ang mga uri ng reaksyon, isulat ang isa sa mga equation (opsyonal). Antas II: Ipahiwatig ang mga uri ng mga reaksyon, isulat ang isa sa mga equation kung saan ang mga produkto ay hindi ipinahiwatig (opsyonal). Antas III: Ipahiwatig ang mga uri ng mga reaksyon at isulat ang lahat ng mga equation.

Ang mga organikong reaksyon ay karaniwang inuuri ayon sa mga mekanismo ng kurso. Ang mekanismo ng reaksyon ay nauunawaan bilang ang pagkakasunud-sunod ng mga indibidwal na yugto ng reaksyon, na nagpapahiwatig ng mga intermediate na particle na nabuo sa bawat isa sa mga yugtong ito. sa direksyon at dulo ng mga produkto ng reaksyon - karagdagan; - paghihiwalay (pag-aalis); - mga pagpapalit; - muling pagsasaayos (isomerization); - oksihenasyon; - pagbawi.

Tinutukoy ng paraan ng pagsira ng covalent bond ang uri ng mekanismo ng reaksyon: Radical (homolytic) X:Y → X. + . Y R . (X . , . Y) - radicals (free atoms o particles na may unpaired electron, unstable at may kakayahang pumasok sa chemical transformations) Ionic (heterolytic) X: Y → X + +: Y - X + - electrophilic reagent (electrophile: loving electron ) :Y - - nucleophilic reagent (nucleophile: proton loving)

Ang mga radikal na reaksyon ay may mekanismo ng kadena, kabilang ang mga yugto: nucleation, pag-unlad, at pagwawakas ng kadena. Chain nucleation (pagsisimula) Cl 2 → Cl. +Cl. Paglago (pag-unlad) ng CH 4 + Cl chain. → CH 3 . + H Cl CH 3 . + Cl 2 → CH 3 -Cl + Cl. CH 3 chain break. +Cl. → CH 3 ClCH 3 . +CH3. → CH 3 -CH 3 Cl. +Cl. →Cl2

Nagaganap ang mga ionic na reaksyon nang hindi sinisira ang mga pares ng elektron na bumubuo ng mga kemikal na bono: ang parehong mga electron ay pumupunta sa orbital ng isa sa mga atomo ng produkto ng reaksyon na may pagbuo ng isang anion. Ang heterolytic decay ng isang covalent polar bond ay humahantong sa pagbuo ng mga nucleophile (anion) at electrophile (cations). CH 3 -Br + Na + OH - → CH 3 -OH + Na + Br - substrate reagent reaction products (nucleophile) C 6 H 5 -H + HO: NO 2 → C 6 H 5 -NO 2 + H-OH substrate mga produkto ng reaksyon ng reagent (electrophile)

Pag-uuri ayon sa direksyon at huling resulta Mga reaksyon ng pagpapalit A-B + C → A-C + B Mga reaksyon sa pagdaragdag C \u003d C + A-B → A-C-C-B Mga reaksyon sa pag-aalis A-C-C-B → C \u003d C + A-B Reaksyon ng pagbabago (isomerization) reaksyon X-A-B Oxidation at recompanie isang pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng carbon atom sa mga compound kung saan ang carbon atom ang sentro ng reaksyon. Problema: Anong uri ng mga reaksyon ang maaaring maiugnay sa reaksyon ng polimerisasyon? Patunayan na ito ay kabilang sa isang tiyak na uri ng mga reaksyon at magbigay ng isang halimbawa.

Pagsusulit. 1. Iugnay: Seksyon ng kimika Uri ng reaksyon Inorganic a) pagpapalit b) palitan ng Organic c) compounds d) agnas e) eliminasyon f) isomerization g) karagdagan 2. Iugnay: Reaction scheme Uri ng reaksyon AB + C → AB + C a) pagpapalit ABC → AB + C b) pagdaragdag ng ABC → DIA c) pag-aalis ng AB + C → AC + B d) isomerization

3. Ang butane ay tumutugon sa isang substance na ang formula ay: 1) H 2 O 2) C 3 H 8 3) Cl 2 4) HCl 4. Ang substrate sa mga iminungkahing scheme ng reaksyon ay ang substance CH 3 -COOH (A) + C 2 H 5 -OH (B) → CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O CH 3 -CH 2 -OH (A) + H -Br ( B) → CH 3 -CH 2 -Br + H 2 O CH 3 -CH 2 -Cl (A) + Na-OH (B) → CH 2 \u003d CH 2 + NaCl + H 2 O 5. Ang kaliwang bahagi ng equation C 3 H 4 + 5O 2 → ... tumutugma sa kanang bahagi: → C 3 H 6 + H 2 O → C 2 H 4 + H 2 O → 3CO 2 + 4H 2 O → 3CO 2 + 2H 2 O 6. Ang halaga ng oxygen na kakailanganin para sa kumpletong pagkasunog ng 5 l ng methane, ay katumbas ng 1) 1 l 2) 5 l 3) 10 l 4) 15 l

Mga Konklusyon Ang mga organikong reaksyon ay sumusunod sa mga pangkalahatang batas at pangkalahatang batas ng kanilang kurso. Mayroon silang mga karaniwang katangian para sa lahat ng mga reaksyon, ngunit mayroon din silang sariling mga tampok na katangian. Ayon sa mekanismo ng reaksyon, nahahati sila sa libreng radikal at ionic. Ayon sa direksyon at huling resulta ng pagbabagong kemikal: pagpapalit, karagdagan, oksihenasyon at pagbabawas, isomerization, elimination, polycondensation, atbp.

Mga kategorya

Pinili ng Editor

Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika - Hypermarket ng kaalaman. Mga mekanismo ng mga organikong reaksyon - pagpapalit, karagdagan, pag-aalis Pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika

CLASSIFICATION OF REACTIONS AYON SA PANGHULING RESULTA (MGA PAGBABAGO SA STRUCTURE NG SUBSTRATE)

CLASSIFICATION NG ORGANIC REACTIONS AYON SA URI NG REAGENT

PAGTITIWALA

MEKANISMO NG ORGANIC REACTIONS

Preview:

Mga slide caption:

Maghanap

Subscription

Mga sikat na entry

Ang mga huling tala