Лекция № 3

2. Лекция № 3 • Энергетика органических реакций • Интермедиаты органических реакций, • Термодинамический и кинетический аспекты органических реакций • 2. Алканы и циклоаканы • Общая характеристика класса • Строение алканов

3. Разрыв ковалентной связи Гетеролитическией Гомолитический Катионы и анионы Радикалы Интермедиаты Карбокатион Радикал Карбанион трет-Бутильный радикал Метильный катион Бензильный анион

4. Движущей силой химической реакции является стремление реагирующих молекул занять наиболее устойчивое состояние, т.е. состояние с наименьшейсвободной энергией Джозайя-Уиллард Гиббс (11.02I.1839 - 28.04.1903) ∆ G= ∆ H - T ∆ S Изменение энергии системы lnКр=-∆G/RT ∆G>0, Кр<1; ∆G<0, Кр>1; ∆G=0, Кр=1. ∆G<0

5. 1,2,3 – элементарные стадии химической реакции Лимитирующая стадия

6. A + B  [1]  [интермедиат]  [2]  X в квадратных скобках помещают неустойчивые переходные состояния или интермедиаты молекулярность стадии - число взаимодействующих частиц, принимающих участие в стадии переходное состояние (#) –промежуточное состояние, когда старые связи еще не разорвались, а новые еще не образовались. интермедиат – промежуточное соединение, образующееся на одной элементарной стадии k=A∙e- Еакт/ RT Уравнение Аррениуса Принцип Хэммонда: если реакция проходит как через переходное состояние, так и интермедиат, энергия которых почти равна, то взаимное превращение обоих сопровождается лишь малым изменением структуры. При экзотермических реакциях переходное состояние похоже на исходные субстраты; при эндотермических реакциях – на продукты.

7. Суммируем: • Любая химическая реакция должна рассматриваться с позиций термодинамики и кинетики. • Термодинамика указывает на возможность протекания процесса в данных условиях, выражаемую, например, через ∆G или константу равновесия. Термодинамическое описание ничего не говорит о скорости протекания реакции, времени достижения равновесия. • Скорость же реакции определяется энергией ее переходного состояния, которая описывается в терминах кинетики. • Механизм реакции - совокупность и последовательность элементарных стадий. Механизм реакции определяет: • последовательность стадий; • тип интермедиатов; • лимитирующую стадию. • Строение и энергия интермедиатов близки к строению и энергии переходных состояний. 7. Факторы, стабилизирующие/дестабилизирующие интермедиат, будут стабилизировать/дестабилизировать переходное состояние.

8. Органические вещества Ароматические (душистые) Алифатические (жирные) Алифатические соединения  — соединения, не содержащие ароматических связей Ациклические Ациклические соединения - органические соединения, атомы углерода которых связаны друг с другом в цепи Алициклические соединения - органические соединения, атомы углерода которых связаны друг с другом в циклы Алициклические (циклоалифатические)

9. Алканы (предельные углеводороды, парафины) и циклоалканы

10. Гомологический ряд алканов Алканы(парафины) – углеводороды с открытой цепью, в которых атомы углерода соединены друг с другом одинарными связями, а остальные свободные валентности насыщены атомами водорода. "парафины" – от лат. parrumaffinis – малоактивный Гомологический ряд – группа родственных органических соединений, отвечающих одной общей формуле и содержащих общие структурные элементы, но отличающихся между собой на одну или несколько метиленовых групп (СН2). CnH2n+2 Общая формула алканов

11. Гомологический ряд алканов «н» - нормального (неразветвленного строения)

12. Правила ИЮПАК разрешают использовать для алкильных заместителей тривиальные названия: Изопентил (Изоамил) Изобутил (iBu) Изопропил (iPr) Неопентил втор-Бутил (sBu) трет-Пентил трет-Бутил (tBu)

13. Систематическая номенклатура ИЮПАК (IUPAC), (1892г., г. Женева) Международный союз химии • Название алкана оканчивается на –ан. • Выбирается самая длинная неразветвленная цепь атомов углерода; • соединенные с ней алкильные группы рассматриваются как заместители. 3. Атомы углерода основной цепи нумеруются последовательно с того ее конца, который дает заместителю наименьший номер. 4. Название заместителей перечисляют в алфавитном порядке, указывая перед названием номер атома, у которого расположен заместитель. Название всему соединению дает самая длинная углеводородная цепь. 2,3-диметилгексан Классификация атомов углерода: Первичный (10) - связан только с одним углеродным атомом; Вторичный (20) - связан с двумя атомами углерода; Третичный (30) – связан с тремя атомами углерода.

14. 7 – (трет-бутил) – 4-пропилундекан циклопропан

15. Строение алканов CH4 2sp3 1s2 CH3-CH3 Свободное вращение вокруг С-С-связи заторможенная конформация (более устойчивая) заслоненная конформация заслоненная конформация заторможенная конформация проекции Ньюмена вид вдоль связи С-С

16. sp3 - Гибридизация АО атома углерода (тетраэдрическая) Состояние характерно для атомов С, N, O и др., соединенных с другими атомами одинарными связями (sp3-атомы выделены красным цветом): СH4, RCH3, NH3, RNH2, H2O, ROH, R2O; а также в анионах типа:    R3C:-,    RO:-

17. Как наглядно изобразить пространственное строение атома в sp3-состоянии на рисунке?