Рассмотрите распределение электронной плотности в молекулах пропеналя и хлорэтена.
Лекции.ИНФО


Рассмотрите распределение электронной плотности в молекулах пропеналя и хлорэтена.



Решение:

Молекула пропеналя содержит чередующиеся σ- и π – связи, то есть в молекуле имеет место сопряженная система. Взаимное влияние, передающееся по цепи сопряженных π – связей, называется мезомерным электронным эффектом (π, π – сопряжение), действие его приводит к перераспределению (выравниванию) электронной плотности в сопряженной системе (число атомов: 3С+О и число электронов: 2π + 2π):

СН2δ+ = СН – СН = Оδ- δ+ δ-.

структурная формула мезоформула

π,π - сопряжение в молекуле пропеналя можно показать и таким образом:

δ+ δ-.

Группа – СН=О электронную плотность на углеводородном радикале понижает, поэтому это электроноакцепторный заместитель, а мезомерный электронный эффект – отрицательный (-М). В результате перераспределения электронной плотности в молекуле расстояния между атомами углерода и кислорода становятся близкими. Вращение атомов углерода относительно друг друга по связи 1С-2С становится невозможным.

В молекуле хлорэтена взаимное влияние передается по сопряженной системе, образованной 2π- электронами связи С-С и 2р-электронами атома хлора (р, π- сопряжение). Перераспределение электронной плотности (четырех электронов - 2π+2р) происходит между тремя атомами (2С+CI):

.. δ- δ+

δ-СН2 = СН → CIδ+

.

Атом хлора увеличивает электронную плотность на углеводородном радикале (-I несколько меньше +М), поэтому это электронодонорный заместитель.

Действие мезомерных электронных эффектов приводит к уменьшению энергии молекул (к увеличению стабильности), к изменению реакционной активности, направления и величины дипольного момента молекул. Например, подвижность атома хлора в молекуле хлорэтена значительно меньше по сравнению с подвижностью атома хлора в молекуле хлорэтана СН3-СНδ+2→CIδ-, такой атом хлора с трудом замещается (или вовсе не замещается) другим заместителем.

 

Изомерия органических соединений

Литература

1. Иванов, В.Г. Органическая химия: учеб. пособие для вузов / В.Г. Иванов, В.А. Горленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -С. 4-6, 76-90.

2. Грандберг, И.И. Органическая химия: учеб. для вузов / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2002. -С. 14, 147-148, 165-166, 178-179, 430-451.

3. Артеменко, А.И. Органическая химия: учеб. для вузов / А.И. Артеменко. - М.: Высшая школа, 2009. -С. 35-40.

Вопросы этой части программы достаточно подробно рассмотрены в рекомендуемых учебниках, поэтому при изучении данной темы можно пользоваться любым учебником. Однако в учебнике [1] материал представлен более компактно, в других учебниках вопросы по изомерии рассмотрены в отдельных разделах, посвященных изучению классов соединений.

Изомерия - явление существования веществ с одинаковым качественным и количественным составом, но с различными строением (химическим, пространственным) и свойствами.

Структурные изомеры отличаются химическим строением. Различают следующие виды структурной изомерии: изомерия углеродного скелета, изомерия положения функциональных групп, межклассовая изомерия (в том числе метамерия), таутомерия. Структурные изомеры следует изображать в виде структурных формул и называть по номенклатуре ИЮПАК.

Пространственные виды изомерии: конформационная и конфигурационная (оптическая и геометрическая). Изображают пространственные изомеры с помощью стереохимических формул и различных проекций.

К конфигурационной изомерии относят геометрическую и оптическую изомерии.

Геометрические изомеры возникают в результате отсутствия в молекуле:

1. вращения атомов углерода относительно друг друга - следствие жесткости двойной связи С=С или циклической структуры;

2. двух одинаковых групп при одном атоме углерода.

Различают цис-транс-(Z,E) изомеры. Различие в пространственном строении создает разницу в физических, химических свойствах соединений. Геометрические изомеры, в отличие от конформеров, могут быть выделены в чистом виде и существуют как индивидуальные, устойчивые вещества. Для их взаимного превращения необходима более высокая энергия - порядка 125-170 кДж/моль (30-40 ккал/моль).

Студенту следует подробно рассмотреть номенклатуру и способы изображения геометрических изомеров.

Среди органических соединений встречаются вещества, способные вращать плоскость поляризации света. Это явление называют оптической активностью, а соответствующие вещества - оптически активными. Оптически активная молекула хиральна, в такой молекуле присутствует асимметрический атом углерода (существуют и другие причины хиральности молекулы). Так называют атом углерода в sp3-гибридизации, связанный с четырьмя различными заместителями. Возможны два расположения заместителей вокруг асимметрического атома углерода. Обе пространственные формы нельзя совместить никаким вращением; одна из них является зеркальным изображением другой:

Такие оптически активные вещества называются оптическими антиподами (энантиомерами) - изомерами, у которых удельное вращение одинаково по абсолютной величине и противоположно по знаку: один вращает плоскость поляризации влево (-) - левовращающий, другой – вправо (+) - правовращающий. При этом физические и химические свойства энантиомеров в обычных условиях одинаковы.

Смесь с одинаковым содержанием энантиомеров называется рацематом. Рацемат не обладает оптической активностью, характеризуется отличными от энантиомеров физическими свойствами.

Другой вид оптических изомеров - диастереомеры, т.е. пространственные изомеры, не составляющие друг с другом оптических антиподов.

Диастереомеры отличаются друг от друга не только оптическим вращением, но и всеми другими физическими константами: температурами плавления и кипения, растворимостью и т.д. Различия в свойствах диастереомеров иногда ничуть не меньше, чем различия в свойствах структурных изомеров.

Контрольные вопросы и упражнения:

1. Структурная изомерия, основные виды. Для каждого вида структурной изомерии приведите по 2-3 примера структурных изомеров состава С5Н10О, назовите их по заместительной номенклатуре ИЮПАК. Укажите, к каким классам соединений относятся данные изомеры.

2. Геометрическая изомерия (цис, транс, Z-, Е). Какие из указанных соединений образуют геометрические изомеры: 1,1-дихлорциклопропан; 2-хлорбутен-2; 1,2 – диэтилциклогексан; 2,3-диметилбутен-2; 3-бромпентен-2? Представьте геометрические изомеры в виде проекций. Назовите изомеры, сравните их некоторые свойства (температура кипения, плавления, плотность, полярность и стабильность молекул).

3. Оптическая изомерия. Понятие о хиральности. Соединения с одним и двумя асимметрическими атомами углерода: энантиомеры, диастереомеры, мезоформы. Способы изображения оптических изомеров. Номенклатура оптических изомеров. Укажите соединения, молекулы которых хиральны: 2-пропанол; пентанол-2; бутандиол-2,3; пентандиол-2,3. В молекулах укажите число асимметрических атомов углерода. Изобразите с помощью проекционных формул Фишера оптические изомеры. Укажите энантиомеры, диастереомеры, мезоформы. Определите конфигурации асимметрических центров оптических изомеров (R, S- конфигурации).









Читайте также:

  1. III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ
  2. V. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ МЕЖДУ ЗАМАМИ
  3. В условиях дуополии с неравным распределением рыночной власти между фирмами одна из них ведет себя как лидер, в то время как другая осуществляет стратегию приспособления
  4. Виды прибыли в строительстве. Распределение прибыли.
  5. Влияние важнейших экологических факторов на морфогенез, распределение растений и формирование фитоценозов
  6. Воздействие на перераспределение национального дохода
  7. Вопрос. Понятие и цель судебного доказывания. Распределение обязанности доказывания. Понятие и виды судебных доказательств.
  8. Вывод закона Ома на основе электронной теории электропроводности металлов.
  9. Географическое распределение мировой торговли
  10. Гетерогенное (неравновесное) распределение микрокомпонента между твердой и жидкой фазами
  11. Глава 10. Минимальные расчётные показатели плотности населения территорий для жилищного строительства при различных показателях жилой обеспеченности на различных этапах развития этих территорий
  12. Глава 3. Распределение фонда оплаты труда


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 189;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная