Гетероциклические соединения

ВОПРОСЫ ПО КУРСУ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

для группы 64-51

Введение в органическую химию

       Теория химического строения А.М.Бутлерова. Номенклатуры органических соединений: тривиальная, рациональная, систематическая. Изомерия, виды изомерии. Электронное строение атома. Типы химической связи. Свойства ковалентной связи. Метод молекулярных орбиталей. Гибридизация. Классификация химических реакций по характеру химических превращений и по способу разрыва связей в исходных молекулах. Функциональные группы. Ряды и классы органических соединений.

Алканы

       Определение, понятие углеводородных радикалов, изомерия алканов. Номенклатура алканов. Природные источники алканов, промышленные способы получения алканов: метод Фишера-Тропша, каталитическая гидрогенизация угля. Лабораторные способы получения алканов: гидрирование, восстановление галогеноалканов, реакция Вюрца, декарбоксилирование солей карбоновых кислот плавлением и электролизом.

       Химические свойства алканов. Реакции радикального замещения: галогенирование, нитрование, сульфохлорирования. Механизм цепного радикального замещения в алканах. Селективность реакций радикального замещения. Окисление алканов, β-распад первичных, вторичных и третичных пероксидных радикалов. Крекинг алканов, превращения свободных радикалов, образующихся при крегинге: β-распад, диспропорционирование, соединение. Применение алканов.

Алкены

       Определение. Изомерия: структурная, геметрическая. Номенклатура, в том числе Е,Z-номенклатура. Промышленные способы получения: крекинг, дегидрогенизация. Способы получения дегидратацией спиртов, дегидрогалогенированием, дегалогенированием, гидрирование диенов и алкинов.

       Физические свойства. Строение алкенов. Sp²-Гибридное состояние атома углерода, характеристики π-связи и σ-связей С-С и С-Н.

       Химические свойства алкенов. Электрофильное присоединение, механизм, правило Марковникова. Электрофильное присоединение: галогеноводородов галогенов, воды, гипогалогенитных кислот. Радикальные реакции алкенов: пероксидный эффект Караша, присоединение, замещение в аллильное положение. Гидрирование. Окисление: эпоксидирование, гидроксилирование, озонолиз, окислительное расщепление. Полимеризация: радикальная, катионная, анионная, ионно-координационная.

Алкины

       Определение. Изомерия. Номенклатура. Промышленные способы получения: пиролизом метана и карбидный метод. Лабораторные способы получения алкинов: дегидрогалогенирование вицинальных и геминальных дигалогенидов, алкилирование ацетиленидов, использование реактива Йоцича.

Физические свойства. Строение алкинов. sp-Гибридное состояние атома углерода, особенности электроотрицательности, характеристики π-связи и σ-связей С-С и С-Н, алкин как С-Н – кислота.

       Химические свойства алкинов. Реакции электрофильного присоединения: галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация. Нуклеофильное присоединение. Винилирование, получение: хлористого винила, акрилонитрила, винилацетата, их полимеризация. Гидрирование. Окисление. Полимеризация. Реакции замещения: получение ацетиленидов. Присоединение к карбонильным соединениям.

Алкадиены

       Определение. Виды диенов. Изомерия. Номенклатура. Способы получения дивинила: по Лебедеву, из ацетилена, дегидрогенизацией, дегидрированием; изопрена: из ацетилена, дегидрогенизацией, по реакции Принса; хлоропрена из ацетилена.

       Строение сопряженных диенов. Сопряжение и делокализация, мезомерия и резонанс. Отражение эффекта сопряжения в физических свойствах.

       Химические свойства сопряженных диенов. Реакции электрофильного присоединения, галогенирование и гидрогалогенирование. 1,2- и 1,4-присоединение к сопряженным диенам. Сопряженный (резонансно-стабилизированный) карбкатион. Кинетический и термодинамический контроль. Реакция диенового синтеза. Реакции радикального присоединения. Полимеризация: 1,2- 1,4- цис- и 1,4-транс. Натуральный каучук. Синтетические каучуки. Вулканизация каучука. Резина.

Циклоалканы

       Классификация алициклических углеводородов. Номенклатура. Изомерия структурная, геометрическая и пространственная. Устойчивость циклов (напряжение). Способы получения общие с увеличением числа атомов углерода, с сохранением и уменьшением. Специальные методы получения трех-, четырех- и шестичленных циклов, общий способ получения циклогексеновой структуры.

       Химические свойства. Гидрирование трех-, четырех- и пяти членных циклов, особенность в поведении шестичленных циклов. Гидрогалогенирование трех-, четырех- и пяти-, шестичленных циклов. Галогенирование трех-, четырех- и пяти-, шестичленных циклов. Окисление циклоалканов.

Ароматические углеводороды.

       Строение молекулы бензола. Ароматичность. Определение. Правило Хюккеля. Изомерия и номенклатура одноядерных ароматических углеводородов. Способы получения: природные источники, дегидроциклизация алканов, из ацетилена, дегидрогенизация циклогексана, декарбоксилированием бензойной кислоты. Получение гомологов бензола: по реакции Вюрца_- Фиттига, алкилированием бензола.

       Кислоты и основания по Льюису и по Бренстеду.

       Химические свойства. Реакции присоединения: гидрирование, присоединение хлора, озонолиз. Окисление бензола. Электрофильное замещение. Механизм, π- и σ-комплексы. Реакции нитрования, сульфирования, галогенирования, алкилирования алкенами, спиртами; реакция Фриделя-Крафтса: алкилирование галогеноалканами и ацилирование хлорангидридами и ангидридами карбоновых кислот. Механизм генерирование электрофильной частицы. Сопряжение и делокализация. Ориентанты I–го и II-го рода. Правила введения второго заместителя в ароматическое кольцо. Реакции радикального замещения у α-углеродного атома (бензильное положение): галогенирование, нитрование. Окисление гомологов бензола.

       Многоядерные ароматические углеводороды. Классификация. Углеводороды ряда дифенила и полифенилметана. Определение. Способы получения бифенила. Нитрование и галогенирование бифенила.

       Полифенилметаны. Определение. Способы получения. Окисление дифенилметана. Трифенилметановые красители.

       Конденсированные бензоидные углеводороды. Определение. Нафталин. Способы получения: дегидроциклизацией, с использованием ацетилена, по реакции диенового синтеза. Химические свойства. Электрофильное замещение, преимущественное направление: нитрование, галогенирование, алкилирование, ацилирование, сульфирование при различных температурах, введение второго заместителя. Окисление. Восстановление (гидрирование) до 1,4-гигидронафталина, тетрагидронафталина, декалина.

       Антрацен и фенантрен. Способы получения антрацена. Химические свойства. Активные положения. Бромирование, гидрирование, реакция диенового синтеза (антрацен.), окисление. Антрахинон и фенантренхинон.

Гетероциклические соединения

       Классификация. Номенклатура. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом (фуран, пиррол, тиофен). Способы получения: природные источники, дегидратационная циклизация, реакции замены гетероатома. Ароматичность фурана, пиррола и тиофена, ее причины. Химические свойства. действие кислот и оснований, реакции присоединения (гидрирование), присоединение галогенов. Окисление, озонолиз. Реакции замещения: нитрования, сульфирования и ацилирования гетероциклов, используемые реагенты.

       Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом (пиридин). Строение, ароматические свойства. Пиридин. Способы получения. Химические свойства пиридина: электрофильное и нуклеофильное замещение в пиридиновом кольце. Кислотно-основные свойства. Восстановление. Физиологически активные вещества: никотиновая кислота, никотинамид, кордиамин.