Именные реакции в органической химии

• 1 слайд

  Именные реакции
  Подготовила Сохибова К.И.,
  учитель химии
  МБОУ «Теплоключевская СОШ» Томпонского района
  

• 2 слайд

  Каждый школьник, изучающий органическую химию в школьном курсе, знает и правило Марковникова, и реакцию Вюрца, и реакцию Кучерова, а иногда и еще несколько других, так называемых именных, или персональных, реакций.
  А вот то, что таких реакций несколько сотен, что знакомая многим реакция «серебряного зеркала» – это именная реакция, известно немногим.
  Проведя изучение доступных мне источников, я предлагаю Вам ребята своеобразный банк именных реакций, с которыми Вы может встретиться как в школьном курсе массовой школы, так и при подготовке к олимпиаде.
  Для реакций, даны словесные характеристики и их уравнения.
  Отметим при этом, что не все химические превращения получили фамилии своих первооткрывателей. Таким образом, на самом деле именных реакций значительно больше, чем нам это обычно кажется.
  
  Предисловие
  

• 3 слайд

  Основой создания теории химического строения органических соединений А.М. Бутлеровым
  послужило атомно-молекулярное учение
  (работы А.Авагадро и С.Канниццаро).
  Будет неправильным предполагать, что до ее создания в мире ничего не было известно об органических веществах и не предпринимались попытки обоснования строения органических соединений.
  К 1861 году (год создания А.М. Бутлеровым теории химического строения органических соединений) число известных органических соединений достигало сотен тысяч, а выделение органической химии как самостоятельной науки произошло еще в 1807 году (Й. Берцелиус).
  Теория строения органических соединений
  Александра Михайловича Бутлерова
  

• 4 слайд

  Широкое изучение органических соединений началось в XVIII веке с работ А.Лавуазье, который показал, что вещества, получаемые из живых организмов, состоят из нескольких элементов – углерода, водорода, кислорода, азота, серы и фосфора. Огромное значение имело введение терминов «радикал» и «изомерия», а также формирование теории радикалов (Л. Гитон де Морво, А. Лавуазье, Ю. Либих, Ж. Дюма, Й. Берцелиус), успехи в синтезе органических соединений (мочевина, анилин, уксусная кислота, жиры, сахароподобные вещества и др.).
  Термин «химическое строение», а также основы классической теории химического строения были впервые обнародованы А.М. Бутлеровым 19 сентября 1861 года в его докладе на Съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере.
  Предпосылки теории строения органических соединений
  

• 5 слайд

  1. Атомы, образующие молекулу органического вещества, связаны между собой в определенном порядке, причем на связь с друг другом затрачивается по одной или несколько валентностей от каждого атома. Свободных валентностей нет.
  Последовательность соединения атомов Бутлеров назвал «химическим строением».
  Графически связи между атомами обозначаются чертой или точкой 
  Основные положения теории строения органических соединений А.М. Бутлерова
  2. Свойства органических соединений зависят от химического строения молекул, т.е. свойства органических соединений зависят от порядка соединения атомов в молекуле. Изучив свойства, можно изобразить вещество.
  Пример: вещество имеют брутто-формулу C2H6O. Известно, что при взаимодействии этого вещества с натрием выделяется водород, а при действии на него кислоты образуется вода.
  
  C2H6O + Na = C2H5ONa + H2 ↑
  
  C2H6O + HCl = C2H5Cl + H2O
  

• 6 слайд

  Изомеры – это вещества, обладающие одинаковым качественным и количественным составом, но различным химическим строением.
  Выделяют несколько типов изомерии:
  структурная (линейная, разветвленная, углеродного скелета),
  геометрическая (цис- и транс- изомерия, характерная для соединений с кратной двойной связью),
  оптическая (зеркальная),
  стерео (пространственная, характерна для веществ, способных по разному располагаться в пространстве
  Стерео - изомерия
  

• 7 слайд

  3. На химические свойства органических соединений оказывают влияние и другие атомы, присутствующие в молекуле.
  Такие группы атомов получили название функциональных групп, за счет того, что их наличие в молекуле вещества придает ему особые химические свойства.
  Например: -OH (гидроксо-группа), -SH (тио-группа), -CO (карбонильная группа),
  -COOH (карбоксильная группа).
  Причем химические свойства органического вещества в меньшей степени зависят от углеводородного скелета, чем от функциональной группы.
  Именно функциональные группы обеспечивают многообразие органических соединений, засчет чего их классифицируют (спирты, альдегиды, карбоновые кислоты и т.д.).
  К числу функциональных групп иногда относят и
  углерод-углеродные связи (кратные двойные и тройные).
  Если в молекуле органического вещества несколько одинаковых функциональных групп,
  то его называют гомополифунцкиональным (CH2 (OH)-CH(OH)-CH2(OH) – глицерин),
  если несколько, но разных – гетерополифункциональным (NH2-CH(R)-COOH – аминокислоты).
  4. Валентность углерода в органических соединениях всегда равна четырем.
  

• 8 слайд

  Реакция Вюрца — действие металлического натрия на моногалогенопроизводные углеводородов. Происходит удвоение углеродного скелета.
  Реакция подходит для получения симметричных алканов.
  Именные реакции алканов:
  ШАРЛЬ АДОЛЬФ ВЮРЦ (1817–1884),
  французский химик-органик и педагог.
  Родился 26 ноября 1817 в Страсбурге.
  2CH3–CH2 -Br
  + 2Na = CH3–CH2–CH2–CH3  + 2NaBr
  2CH3–CH2 -Br
  В качестве галогеналканов берут I, Br, или Cl-производные.
  Практическое значение этот способ имеет только для получения симметричных алканов с четным числом атомов.
  При использовании в качестве исходных веществ 2х различных галогеналканов образуется смесь 3х предельных углеводродов:
  CH3–CH2 Br + Na + Br – CH3 = C4H10 + C3H8 + C2 H6  + 2NaBr
  бромэтан
  бромметан
  пропан
  н-бутан
  этан
  t
  н-бутан
  бромэтан
  

• 9 слайд

   Реакция Коновалова:  при действии разбавленной азотной кислоты на алканы при t = 140 ° С и небольшом давлении протекает реакция радикального замещения:
  нитропропан
  H
  |
  CH3 - C - CH3  + HО - NO2  = CH3 - CH - CH3  + Н2O
  | |  
  H NO2
  пропан
  При нитровании алканов также соблюдается порядок реакционной способности С-Н-связей, характерный для реакций радикального замещения:
  Стрет.– Н   >   Свтор.– Н   >   Cперв.– Н
  Михаил Иванович КОНОВАЛОВ
  13 ноября 1858 г. – 25 декабря 1906 г.
  химик-органик
  Сформулировал в 1888 году
  

• 10 слайд

  Именные реакции алкенов:
  Присоединение по правилу Марковникова:
  π – связь в молекулах алкенов очень чувствительна к электронным эффектам заместителей у sp² - гибридных атомов углерода. Если заместитель при «=» связи обладает электронодонорным эффектом (алкильный радикал, аминогруппа –NH2, алкоксигруппа RO - ), то ē ρ «=» связи смещается к наиболее гидрогенизированному атому углерода.
  СH2=CH-CH3 + HCl = CH3 - CH - CH3
  │
  Cl
  R → CH ═ CH2
  δ+
  δ-
  Этим объясняется правило, сформулированное выдающимся русским химиком В.В. Морковниковым.
  При присоединении полярных молекул типа НХ (Hgl, OH, CN)
  к алкенам водород преимущественно присоединяется к наиболее
  гидрогенизированному атому водорода по двойной связи
  Владимир Васильевич Марковников,
  25 .12.1837 г -11.02.1904 г.
  выдающийся русский химик-органик
  сформулировано в 1869 году
  пропен
  2 хлорпропан
  

• 11 слайд

  правило Зайцева — при нагривании спиртов в присутствии H2SO4(конц) до t═180°С происходит внутримолекулярное отщепление воды с образованием алкена.
  Если существует возможность отщепления молекулы воды несколькими различными способами, строение образующегося алкена определяется правилом Зайцева.
  При дегидратации спиртов атом водорода отщепляется от наименее
  гидрогенизированного (с меньшим числом атомов водорода)
  атом углерода, т.е. образуется алкен
  с наибольшим числом алкильных заместителей при «═» связи.
  CH3 ─CH ─CH2 ─CH3 CH3 ─ CH ═ CH ─ CH3
  │
  OH
  не CH2 ═ CH─ CH2 ─ CH3
  Правило предложено русским химиком А. М. Зайцевым в 1875 году.
  Александр Михайлович Зайцев
  2.07.1841 г. – 01.09.1910 г.
  Русский химик-органик
  н2so4
  - H2O
  

• 12 слайд

  Реакция Лебедева – первый представитель гомологического ряда алкадиенов с сопряженными
  двойными связями – бутадиен - 1,3 (дивинил) – можно получить по реакции предложенной
  в 1932 году выдающимся советским химиком С.В. Лебедевым.
  Этот способ заключается в дегидратации этилового спирта с одновременным дегидрированием.
  Получение бутадиена пиролизом этанола 
  Лебедев Сергей Васильевич
  (1874—1934),
  химик, исследователь полимеризационных процессов.
  2C2H5OH CH2 = CH – CH = CH2
  Al2O3, ZnO, 425°C
  -H2, -2H2O
  В синтезе при расщеплении (разложении) 2 молекул этилового спирта, благодаря дегидратирующе-дегидрирующим катализаторам, от них отрываются 2 молекулы воды и 1 молекула газообразного водорода.
  Согласно механизму реакции Лебедева,
  алкильные остатки присоединяются друг другу,
  образуя две непредельные сопряженные двойные связи в 1,3–положениях.
  Этиловый
  спирт
  бутадиен 1,3
  (дивинил)
  

• 13 слайд

  Именные реакции алкинов:
  реакция Кучерова (гидратация) – важное значение для получения кислородсодержащих органических соединений имеет реакция присоединения воды. Она протекает в кислой среде в присутствии солей ртути (II).
    O
  CH ≡ CH + H2O → [CH2 ═ CH - OH]→ CH3 ─ C
  H
  Вода присоединяется по « ≡ » связи алкина с образованием на первой стадии непредельного спирта – енола. Енолы крайне неустойчивы. В данном случае образующийся виниловый спирт изомеризуется в более стабильное соединение – уксусный альдегид. При этом атом водорода ОН группы переходит к дальнейшему sp- гибридному атому С, «═» связь перемещается к атому О.
  Hg2+, H+
  Михаил Григорьевич
  КУЧЕРОВ
  3 июня 1850 г. – 26 июня 1911 г.
  русский химик-органик.
  Альдегиды получаются только при гидратации ацетилена. Другие ацетиленовые у/в в подобных условиях образуют кетоны, поскольку присоединение воды идет по правилу Марковникова:
  CH ≡ C─СH3 + H2O → [CH2 ═ C – СH3] → CH3 ─ C ─ CH3
  │ ║
  ОН О
  Hg2+, H+
  Соли ртути (II) в качестве катализатора процесса гидратации алкинов были
  впервые использованы выдающимся химиком М.Г. Кучеровым в 1881 году.
  

• 14 слайд

  реакция Зелинского – впервые подобную реакцию в 1886 году осуществил Марселен Бертло.
  При нагревании ацетилена до 600°С ему удалось получить небольшое количество бензола.
  Русский химик Николай Дмитриевич Зелинский обнаружил, что катализатором данной реакции является
  Сактив. Даже при более низкой температуре скорость реакции значительно возрастало,
  Выход бензола увеличился до 90%. С тех пор эта реакции носит имя Н.Д. Зелинского.
  Николай Дмитриевич
  Зелинский
  6 февраля 1861г. – 31 июля 1953 г.
  Русский и советский химик - органик
  

• 15 слайд

   Арены
  В 1865 году выдающийся немецкий химик Август Кекуле после долгих и мучительных поисков установил первую структурную формулу бензола.
  Это открытие было исключительно важным: в первом приближении раскрылось строение молекулы бензола, а вместе с ним и всех его производных, играющих чрезвычайно существенную роль в органико-химическом производстве. Этот класс органических веществ (ароматических) долгое время упорно не поддавался теории химического строения. И только благодаря открытию Кекуле этот научный бастион был взят.
  Фридрих Август КЕКУЛЕ (Kekule),
  7 сентября 1829 г. – 13 июля 1896 г
  немецкий химик
  

• 16 слайд

  реакция Зинина — открыта в 1842 году, реакция, которая вошла в историю науки, состоит в том, что нитробензол восстанавливался в анилин. Сам Зинин проводил эту реакцию под действием сернистого аммония. Позднее использовали другие восстановители. Так родился искусственный анилин.
  Принципы реакции Зинина лежат в основе синтеза разнообразных ароматических аминов, многие из которых служат исходными продуктами в производстве синтетических красителей, фармацевтических препаратов, взрывчатых, душистых, лекарственных и др. веществ. Широкое применение Зинина реакции в значительной степени определило пути развития органического синтеза.
    Впоследствии для восстановления ароматических нитросоединений стали применять чугунные стружки в кислой среде. Однако сернистый аммоний, использовавшийся Зининым, как восстановитель, сохранил некоторое значение для получения аминов ряда антрахинона и, главным образом, для частичного восстановления ди- и полинитросоединений.
  R-NO2+ 6H = R-NH2+2H2O.
  C6H5NO2 + 3(NH4)2S ═> C6H5NH2 + 6NH3 + 3S + 2H2O
  Николай Николаевич Зинин
  25.08.1812—18.02.1880
  российский химик-органик
  

• 17 слайд

  Реакция Фриделя-Крафтца —  самым известным примером реакции
  Фриделя‒Крафтса является взаимодействие хлористого метила (CH3Cl) с бензолом (C6H6)
  в присутствии хлористого алюминия (AlCl3), где на выходе получают толуол (C7H9).
  Эту реакцию получили в 1877 г. двое ученых - Чарльз Фридель и Джеймс Крафтс.
  Она впоследствии стала одной из важных составляющих для промышленного производства алкиларенов.
  Шарль ФРИДЕЛЬ
  12.03. 1832 г. – 20.04.1899 г.
  французский химик-органик
  и минералог
  Джеймс Мейсон
  Крафтс
   8.03.1839— 20.06.1917
  американский химик
  
  

• 18 слайд

  И это далеко не полный перечень выдающихся  умов России, активно способствовавших поступательному развитию мирового прогресса. 
  Спасибо за внимание
  

Краткое описание документа:

Основой создания теории химического строения органических соединений А.М. Бутлеровым послужило атомно-молекулярное учение (работы А.Авагадро и С.Канниццаро).

Будет неправильным предполагать, что до ее создания в мире ничего не было известно об органических веществах и не предпринимались попытки обоснования строения органических соединений.

К 1861 году (год создания А.М. Бутлеровым теории химического строения органических соединений) число известных органических соединений достигало сотен тысяч, а выделение органической химии как самостоятельной науки произошло еще в 1807 году (Й. Берцелиус).