химический каталог




Органическая химия

Автор Р.Моррисон, Р.Бойд

пность идентичных неизменяющихся молекул. Скорее, если речь идет о форме, это набор различных молекул; кроме того, в разные моменты времени любая индивидуальная молекула, вероятно, будет иметь различную форму.

Если преобладает одна форма молекулы — одна конформации, физические свойства соединения отражают эту предпочтительную конформацию. Сели же имеется несколько конформации, то это отразится и на физических свойствах: некоторые свойства, например дипольные моменты или большинство ЯМР-спектров, представляют среднее свойств ряда индивидуальных конформации; другие свойства, например ИК-спектры или некоторые низкотемпературные ЯМР-сиектры, представляют сумму свойств различных кок-формаций- В любом случае конформации, присутствующая в большем количестве, дает больший вклад и -индивидуально и как вклад в среднее. Относительное содержание каждой конформации, т. е. период времени, в течение которого молекула находится в определенной конформации, зависит от их относительной устойчивости.

Химические свойства также зависят от относительной устойчивости кон-формаций реагирующих молекул или конформации переходных состояний, через которые протекают реакции. Б некоторых случаях устойчивость конформации только изменяет реакционную способность или ориентацию; однако о других реакциях она может быть контролирующим фактором.

Для понимания физических и химических свойств соединения необходимо знать, на основе каких факторов можно оценивать относительную устойчивость конформации.

Уже известны два фактора, влияющие на конформациоштую устойчивость: торсионное напряжение и вандерваальсовы силы. Еще один фактор, который необходимо учитывать, это диполь-дипольное взаимодействие.

В разд. J.16 вандерваальсовы силы и дшюль-динольные взаимодействия рассматривались как два тина сил, действующих между молекулами; вследствие стремления системы к стабилизации расстояния между молекулами и их взаимное расположение в среднем таковы, что обе эти силы являются силами притяжения. Вандерваальсовы силы могут действовать между различными частями одной и той же молекулы; в данном случае вследствие больших ограничений для относительного расположения взаимодействующих атомов это могут быть как силы отталкивания, так и силы притяжения, и, следовательно, они могут либо стабилизовать, либо дестабилизовать конформацию.

Диполь-дипольные взаимодействия могут также возникать между различными частями одной и той же молекулы и» следовательно, стабилизовать или дестабилизовать ту или иную конформацию. Они стабилизуют конформации, в которых противоположно заряженные части сближены, и дестаби-лизуют конформации, в которых сближены одинаково заряженные части.

Например, предпочтительной конформацией 1,2-дибромэтана будет анти-конформация (I). Существуют доказательства, что эта предпочтительность возникает не только благодаря вандерваальсовым силам отталкивания между большими атомами брома, но также и благодаря тенденции отрицательных (Вг) концов диполей располагаться на максимальном расстоянии друг от друга. (В действительности для аналогичного 1,2-дихлорэтана, по-видимому вследствие меньших размеров атомов хлора, вандерваальсово отталкивание благоприятствует скошенной конформации и лишь диполь-дипольное отталкивание делает актн-конформацию более устойчивой. Это происходит только в газовой фазе, где отсутствует растворитель, ослабляющий диполь-дипольные взаимодействия.)

Вг н

i и

типи-яоидюрмация скоштая яопдюрмация ^г-диоромтах

Задача 4.6. а) Каким должен быть дипольный момент для cmmu-конформации 1,2-дихлорэтана CHjCl—CHsCl? б) Измеренный при 32 "С в газовой фазе дипольный момент 1,2-дихлорэтана равен 1,12 Д (3,70- 10""* Кл- м). Что можно сказать о конформационном составе соединения на основании этого одного факта? в) Из моментов связей было определено, что скошенная конформации 1,2-дихлорэтана должна иметь дипольный момент, равный примерно 3,2 Д (10,66-10 30 Кл- м). Что вы можете сказать, не стараясь быть точными, о конформационном составе соединения при 32 °С? (Сравните задачу 16, стр. 141.) Для жидкого соединения дипольный момент меньше. Как должен измениться конформа-ционный состав?

4.8. Высшие алканы. Г отологический ряд

Из рассмотрения молекулярных формул приведенных алканов видно, что бутан содержит на один атом углерода и два атома водорода больше, чем пропан, который в свою очередь содержит на один атом углерода и два водорода больше, чем этан, и т. д. Ряд соединений, в котором каждый член отличается от предыдущего на постоянную структурную единицу, называется гомологическим рядом, а члены этого ряда —? гомологами. Ряд алканов обр азует гомологический ряд, причем структурной единицей, на которую отличаются два соседних члена ряда, будет метиленовая группа СН2. В каждом из этих алканов число атомов водорода на два больше, чем удвоенное число у глеродных атомов, так что можно написать общую формулу для членов это го ряда C„Hte+s». В следующих главах будет показано, что каждый гомологи ческий ряд характеризуется своей формулой.

В соответствии с общей формулой алканов следующий член ряда, пептон, и меет формулу С6Н12, затем гексан СвН14, гептан Су В, е и т. д. С увеличением числа атомов углерода возрастает число их возможных расположений. Если рассмотреть ряд алканов, то число изомеров последующих гомологов увеличивается с удивительной скоростью. Существует три изомерных пентана, 5 гексанов, 9 гептанов, 75 деканов (Сю); для эйкозана с 20 атомами

углерода возможно 366 319 изомерных структур. Углеродные скелеты изомерных пентанов и гексанов приведены ниже.

Пен/паны

с-с-с-с

А

с

С-С-С

i

н-пентан, т. кип. 36С'С

изолента», иеопентан,

т. кип. 28СС т. кип. 9,5°С

Гексаны

А

А

т. кип. 69 °С

т. кип. 60 СС

т. кип. 63 °С

С

С—С—С—С

А

т. кип. 60 °С

Необходимо поупражняться в написании возможных изомерных структур, соответствующих одной молекулярной формуле. Большую пользу принесут молекулярные модели» поскольку с их помощью можно показать, что многие структуры, которые на бумаге кажутся различными, на самом деле идентичны.

Задача 4.7. Не учитывая стереоизомеров, напишите структурные формулы: а) девяти изомерных гептанов (С,Н1в); б) восьми изомерных хлорпентанов (С,НПС1); в) девяти изомерных дибромбутанов (С«Н8Вгг).

4,9, Номенклатура

Названия метан, этан, пропан, бутан и пентан используются для ал-жанов, содержащих соответственно один, два, три, четыре и пять атомов углерода. В табл. 4.2 приведены названия многих высших алканов. Названия .алканов, кроме первых четырех членов ряда, строятся на основе греческого слова, обозначающего число атомов углерода в алкане, с добавлением окончания -да; так, пентан в случае пяти, гексан для шести, гептан для семи, октан для восьми и т. д.

Студент должен запомнить названия по крайней мере десяти первых алканов. Одновременно он узнает названия первых десяти алкенов, алкинов, спиртов ит, д., поскольку названия многих классов соединений производятся от названий алканов. Сравните, например, названия пропан, пропен и пропин для соответственно ал капа, алкена и ал кипа, содержащих три атома углерода.

Но почти каждый алкан может иметь ряд изомерных структур, и для каждой должно быть собственное название. Для обозначения изомерных бу-танов и пентанов используются различные приставки: «-бутан и изобутан; л-пентан, изопентан и неопентан. Но существует 5 гексанов, 9 гептанов и 75 деканов; трудно было бы различать и еще труднее запомнить различные приставки для каждого изомера. Очевидно, необходим какой-то систематический метод построения названий.

ТАБЛИЦА 4,2 Названия' алканов

Формула

Формула

Название

ад

оди

свнм с7н1в

Метан Этан

Пропаж Бутан Пентан Гексан

Гептан Октан

Нонан

Декан Ундекан Додекан Тетрад екан

Гексажекан Октадекан ЭЙкозав

По мере развития органической химии было предложено несколько различных систем для построения названий почти каждого класса органических соединений; каждая новая система предлагалась, когда используемую ранее уже нельзя было применить для множества новых более сложных органических соединений. Существует несколько систем, с которыми необходимо познакомиться. Даже если бы мы могли ограничиться только одной системой, необходимо все же понимать названия, используемые другими химиками; отсюда и следует необходимость знакомства с различными номенклатурами органических соединений. Но сначала следует познакомиться с названиями определенных групп, встречающихся в органической химии.

4.10. Алкильные группы

В неорганический химии оказалось удобным дать названия определен-ЕГЬШ группам атомов, которые составляют только часть молекулы и встречаются во многих других молекулах как отдельная единица. Например, группу NIL," называют АММОНИЕМ, МОз —нитратом, SGfJ — сульфитом и т. п.

Аналогично даны названия определенным группам, которые постоянно встречаются как структурные единицы в органических молекулах. Хлорме-тан СН3С1 иначе называют хлористым метилом. Группу СН3 всегда называют метилом, причем СНаВг — это бромистый метил, СН31 — йодистый метил и СН3ОН —метиловый спирт. Аналогично группа QH5 называется этилом, С,Н7 — пропилом, С4НВ — бутилом и т. п.

Названия этих групп получаются заменой окончания -ОН и назнанин соответствующего алкагга на -ИЛ. Такие группы известны иод названием алкильных групп. Общая формула алкильных групп C„H2n+i, поскольку они содержат на один атом водорода меньше, чем исходный алкан СГ1Н2,,+2.

И в случае алкильных групп возникает проблема изомерии. Существует только один хлористым метил или хлористый этил и соответствен по только одна метильная группа или одна этильная группа. Однако возможны два хлористых пропила (I и II) и, следовательно, две пропильные группы.

4 Алтны

Обе эти группы содержат цепь пропана» но отличаются местом присоединения хлора; они называются «пропил и изопропил. Можно различить два хлорида по названиям хлористый н-пропил и хлористый изопропил; также различаются два бромистых пропила, йодистых пропила, два спирта и т. д.

CHBCHICHs— CHjCHCH,

л-пролил и

страница 24
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136

Скачать книгу "Органическая химия" (15.87Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Savitr Max 60-240 120
посуда фисслер германия
стол трансформер в2218 белый
городское хранилище вещей

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)