К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В данном случае речь идет о гомо- логическом ряде алканов. Понятие гомологического ряда оказалось очень важным для развития органической химии. Дело в том, что у членов делание,т м л— 2. ИЗОМЕРИЯ ! ! ! ! ! ! ! неопентен нзопентан пентен 146 члене» пнн лз/ лпД л и ) «* н одного члена гомологического ряда, можно с большой степенью вероятности утверждать, что такого же типа превращения протекают и с остальными членами данного ряда. Это еще раз подчеркивает, что свойства органического соединения определяются в основном функциональной группой, что дает возможность систематизировать реакции по гомологическим рядам„или, как часто говорят, по классам органических соединений.
Функциональной группой обычно считают наиболее легко изменяющуюся в реакциях часть молекулы органического соединения, как правило, содержащую атомы и группы, отличные от С и Н„или кратные связи. Для любого гомологического ряда может быть выведена общая формула, отражающая соотношение между атомами углерода и водорода у членов этого ряда„такая формула называется общей формулой гомологического ряда. Рассмотрев структурную формулу любого члена гомологического ряда предельных углеводородов с неразветвленной углеродной цепью, мы видим„что его молекула состоит нз п групп — СН вЂ” и еще двух атомов водорода у концевых групп.
Таким образом, на я атомов углерода в ней приходится (2о + 2) атомов водорода, Т а б л н ц а 19. Некоторые члены гомологвческого ряда алканов Если два или больше индивидуальных веществ имеют одинаковый количественный состав, т. е. одинаковую молекулярную формулу, но отличаются друг от друга какими-то химическими или физическими свойствами, то в общем случае они называются изомерами. В курсе органической химии мы встретимся с различного типа изомерией. Одним из типов изомерии является струкгяурная изомерия, когда изомеры отличаются друг от друга по- 1 рядком связей между отдельными атомами в молекуле. В метане, этапе и пропане существует только один-единственный порядок связей между атомами. Но уже четыре атома углерода могут быть соединены двумя различными способами: В обоих случаях углеводороды имеют одну и ту же молекулярную формулу СеНш. Однако в первом случае все четыре атома углерода образуют неразветвленную, или нормальную, цепь, а во втором — разветвленную на конце, или цепь изо-строения.
Это разные вещества: бутан и изобутан, которые имеют различные Физические константы (см. табл. 19). Для углеводорода С Н г существуют уже три изомера (см. табл. 19): С увеличением числа углеродных атомов в молекуле угле- водорода число изомеров быстро растет: для Се оно равно 5; 147 Гаесмптрмы рнннетнлнммыи унлннечааамоаа аамоа м о р а СН а б а !г а СН вЂ” СН вЂ” Сн — С вЂ” СН а а С а сн, сн, 2, 2, Зеарнмеанлнентан В этом углеводороде имеются атомы углерода четырех различных типов.
Атомы, обозначенные значком С*, соединены с одним углеродным атомом, они называются первичными, соответственно называются первичными и три атома водорода у первичного углеродного атома. Атом углерода, обозначенный значком Сб, соединен с двумя атомами углерода, он называется вторичным, а два атома водорода у него называются вторичными атомами водорода. Атом С' называется третичным, как и единственный атом водорода при нем; а атом углерода С"— четвертичнъбм. Понятие о кон о ма и.
Даже в углеводородах с нормальной цепью атомы углерода не располагаются по прямой и цепь имеет следующий вид: С Саоос с с с~ В таких системах поворот вокруг связи С вЂ” С совершается сравнительно легко (см. гл. 1), поэтому углеводородная цепь может принимать разные формы — конформации. Самой выгодной с энергетической точки зрения оказывается конформация такого типа: Определяют конформацию молекулы имеющиеся заместители и особенно функциональные группы. Конформационные формы сравнительно легко переходят друг в друга и поэтому не являются различными соединениями — это разные формы молекул одного и того же вещества (см.
гл. 10„равд. 3). 148 хаааа 'аа Р Ь Н"' е — - е"""-а— -тривиальные названия: метан, этан, пропан, бутан. За основу ; названий следующих гомологов берут греческое числительное, соответствующее числу атомов углерода, и окончание -ап (см. .' табл. 19). В случае углеводородов с разветвленной цепью ато.. мов углерода название усложняется. Если от молекулы предельного углеводорода отнять один , атом водорода, то остаток называется радикалом или алкилом : (не следует путать номенклатурное понятие радикал с истинными свободными радикалами — соединениями с неспаренными электронами).
Название радикала образуют из названия соответствующего алкана, заменяя окончание -а~ на -ил. Ниже перечислены наиболее простые алкилы, содержащие до четырех углеродных атомов: НзС вЂ” метил нс СНСН вЂ” изобутил н~с СНаСнаСНСНб втор-бутил ! Снасна — атил СНзСНаСНа — пропил наонентан неогеаеан Иоменклат а ИЮПАК (систематическая номенклатУРа). По номенклатуре ИЮПАК названия предельных углеводородов характеризуются суффиксом -ан. Первые четыре 149 Ь НЗС СНз СН вЂ” изопропил ! н с' Сн С вЂ” трет-бутил а Снаснаснясна — бутил СН В приведенных названиях втор- (вторичный) и трет- (третичный) указывают, у какого атома углерода находится свободная взлентность. Приставка изо- используется для названия соединений или радикалов, в которых две метильные группы находятся на одном конце цепи углеродных атомов, не имеющей других ответвлений; приставка нес- указывает на наличие трех метильных групп на конце неразветвленной цепи: НВС ' ' сн — сн,— сн, НС имеют следующие названия: СН вЂ” метан СН3(СН2)5СН3 — гептан СН,СН,— СН3(СН2)6СН3 — октан СНЗСН2СН3 — пропав СН3(СН2)7СН3 — нонвн СН3(СН2)2СН3 — бутан Снз(СН2)зснз декан СН3(СН2)3СН3 — пентан СН3(СН2)8СН3 — ундекан СН3(СН ) СН3 — гексан СН3(СН2)н1СН3 — додекан Названия предельных углеводородов с разветвленными це- пями строятся следующим образом.
1. За основу названия данного соединения берут название углеводорода, соответствующее числу углеродных атомов глав- ной цепи. Главной цепью углеродных атомов считают: 1) самую длинную„' 2) самую сложную (с максимальным числом разветвлений). Если в углеводороде можно выделить две или несколько одинаково длинных цепей, то за главную выбирают ту из них, которая имеет наибольшее число разветвлений: С С г! 3 1 2! 3 4 5 С вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” С, ионе С вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” С 4! 5 ! С вЂ” С вЂ” С С вЂ” С вЂ” С 2.
После установления главной цепи необходимо перену- меровать углеродные атомы. Нумерацию начинают с того кон- ца цепи, к которому ближе примыкает любой из алкилов. Ес- ли разные алкилы находятся на равном расстоянии от обоих концов цепи, то нумерацию определяет алкил по алфавитному признаку. Например: 1 2 3 4 5 6 7 8 Н,С вЂ” СН,— СН вЂ” СН вЂ” СН,— СН,— СН,— СН, СН, С!Н вЂ” СН, ! ! СН СН 4-изопропил-3-зтилоктал (начало нумерации определяет атил) 8 7 5 5 4 3 2 1 Н С вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН 3 2 ! 2 2 ! 2 3 Н С вЂ” СН СН 3-метил-6-зтилоктзн (качало нумерации определяет метал) 150 больше: СН 3! З 4 5 НЗС вЂ” С вЂ” СН2 — СН вЂ” СН3 ! ' ! СН.
СН. 2,2,4-триметилпевтав 7 6 5 4 3 2 1 НЗС вЂ” СН вЂ” Снг — СН2 — Сн — СН вЂ” СН3 сн, сн, с!н, 2,3,6-триметвлтептаи 4. Методы получения Главным природным источником предельных углеводородов является нефть, а для первых членов гомологического ряда — природный газ. Однако выделение индивидуальных соединений из нефти или продуктов ее крекинга — весьма трудоемкая, а часто и невыполнимая задача, поэтому приходится прибегать к синтетическим методам получения. Метр ы пол ения ялкапов. 1. Алканы образуются при действии металлического натрия на моногалогенопроизводные (реакция Вюрца): Н3С вЂ” СНз — Вг + Вг — СН2 — СН3 — '-е СН3 — СН2 — СН2 — СН3+ 2ЫвВг ' Числительные (ди, три и т. д.)„а также приставки (изоч втор-, ортои т. д.) при атом не принимают во внимание.
Называя соединение, сначала перечисляют заместители в алфавитном порзщке1, причем перед названием радикала ставят ' цифру, соответствующую номеру углеродного атома главной цепи, при котором находится данный радикал. После этого называют углеводород, соответствующий главной цепи углеродных атомов, отделяя слово от цифр дефисом. Если углеводород содержит несколько одинаковых радикалов, то число их обозначают греческим числительным (ди, - три, ~стра н т. д.) и ставят перед названием этих радикалов, а их положение указывают, как обычно, цифрами, причем ' цифры разделяют запятыми, располагают в порядке их возрастания и ставят перед названием данных радикалов, отделяя их от него дефисом.
ЗСднд1+ ЗСНдСНдСНд1 — «С Нм+ С Н + С Н + 6Ха1 2. ЯЯ« . А тканы могут быть получены при восстановлении алкегл. би6): нов или алкинов водородом в присутствии катализато ров (см. «« — ««~« — а«,~«,« — а«, с«, «« 3. С . Самые разнообразные производные алканов могут быть восстановлены при высокой температуре иодоводородной кислотой: НС ГСНВг+ 2Н1 — Снд+ НВГ+ 1д Нс Н С' О днако в этих случаях иногда наблюдается частичная изомеризация углеродного скелета — образуются более разветвленные алканы.
4. Ач А тканы могут быть получены при сплэвлении солей карбоновых кислот со щелочью. Образующийся при этом алкан содержит на один атом углерода меньше, чем исходная карбоновая кислота: СНд — С +1«аОН вЂ” «СН +1«а СО 01«а Я д д Метр по ения метана. Метан может быть получен гидролизом карбида алюминия: Я д 4А)(ОН)д+ ЗСН 5. Физические свойства Температура плавления нормальных углеводородов в гомологическом ряду увеличивается медленно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
