Р. Моррисон, Р. Бойд - Органическая химия (1125875), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Аналогично группа Свйвназываетсяэтилом, С,Н вЂ” пропилом, СвН вЂ” бутилом и т. п. Названия этих групп получаются заменой окончания -ин в названии соответствующего алкана на -ил. Такие группы известны под названием алкильных групп. Общая формула алкнльных групп С„Нв„+„поскольку анн содержат на один атом водорода меньше, чем исходный алкан С„Н~+в. И в случае алкильных групп возникает проблема изомерии. Существует только один хлористый метил или хлористый этил и соответственно только одна метильная группа или одна этильная группа.
Однако возможны два хлористых пропила (1 и П) и, следовательно, две пропильные группы. Н Н Н Н Н Н ! ! ! ! ! Н вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” С! н — с — с — с — н ! ! ! ! ! Н Н Н Н С!Н хлористыя и-пропил хлористый изопропил ! н 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 н следует необходимость знакомства с различными номенклатурами органических соединений. Но сначала следует познакомиться с названиями определенных групп, встречающихся в органической химии.
4 ~ лзха Обе эти группы содержат цепь пропана, но отличаются местом присоединения хлора; они называются н-пропил и нзопропил. Можно различить два хлори- да по названиям хлорпстЫ н-пропал и хлористЫ иэопропил; также разлив чаются два бромнстых пропила, иодистых пропила, два спирта и т.
д. Снв( ~~зСнз и-и родил сн,снсн, ! иаоиропил Существуют четыре бутильные группы — две, полученные из бутана с нормальной цепью (н-бутана), и две, полученные из бутана с разветвленной цепью (изобутана). Их обозначают: н-(нормальный), втор-(вторичный), азо. и утхрвт-(третичный)„как показано ниже. И здесь различие между н-бутилом и втор-бутилом и между изобутилом и тлрет-бутилом заключается в месте присоединения алкильной группы к остальной части молекулы. СНвСНзСНСНз ! евкор-бузил СН, Ь, трет-бутил сн — сн— >-- сна ивобутил Для следующих членов ряда число изомерных алкильных групп, образуемых нз каждого алкана, становится настолькобольшнм, что невозможно обозначить их все различнымн приставками.
Эта система удобна и широко используется только для обозначения небольших групп, описанных выше; студент должен запомнить эти названия и научиться сразу же узнавать эти группы, в каком бы виде они нн присутствовали. В случае больших групп одно из многих возможных расположений может быть также легко обозначено с помощью этой простой системы. Приставка и-используется для обозначения любой алкильной группы, в которой все углеродные атомы образуют прямую цепь и в которой место присоединения находится на концевом атоме углерода, например: сн,сн,сн,а-~,сн,с( н-иеитилхкорид Снв(сна)в~Ю и-тевских иорид Приставка пза- используется для обозначения любой алкильной группы (с шестью атомами углерода нли меньше), которая имеет одно разветвление на втором с конца углеродном атоме и место присоединения находится на противоположном конце цепи, например: сна~ г СН(СНв)аснар сн, СН "~снсн,сн,с( сн изотекеилхзорид изоиеитилхлорид Если же разветвление или место присоединения находится в лю бом другом положении, то это название не используется.
После того как мы познакомились с названиями некоторых алкильных групп, вернемся к первоначальной проблеме названия алканов. Алланы ~ 4 4.11. Тривиальные названия Лзоалканом называют соединение с шестью (или менее) углероднымн атома- мн, в котором зтн атомы углерода, кро ме одного, образуют прямую цепь, а один атом углерода присоединен ко вто рому от конца углеродному атому пе- пи: СН ' уснсн,сн, сна )сн(сн,),сн, сн, иаотенсан Для названия любого высшего алкана используется система ШРАС, правила которой приведены в следующем разделе. (Некоторые алканы удобно рассматривать как производные метана, например 1 на стр.
86.). 4.12. Номенклатура 1(/РАС Для разработки системы номенклатуры, котору.з можно было бы исполь- зовать даже для самых сложных соединений, периодически с 1892 г. собира- лись различные комитеты и комиссии, в состав которых входили химики все- го мира. В результате была выработана система правил, которая известна как система Н)РАС (Международный союз чистой и прикладной химии).
Поскольку эта система во многом одинакова для всех классов органических соединений, она будет более подробно рассмотрена для алканов. Правила системы ШРАС следующие: 1. В качестве основы выбирается самая длинная цепь атомов углерода, н считается, что соединение образуется нз втой структуры прн замене атомов водорода на различные алкильные группы.
Изобутан (1) можно представить как пропан, в котором один нз атомов водорода замещен на метильную группу, н, следовательно, назвать метилпропаном. СНэСНСНэ СН СНэСНэСНСНэ СН СнэСНСНэСНэ Сн, сн, сн, метилпропан 2-мети лпентан 3-метилпентан (иаобутан) 1 111 2. Когда необходимо, как, например, у изомерных метилпентанов (П и 1Н), указывают номер атома углерода, к которому присоединена алкильная группа. 3.
Основную углеродную цепь нумеруют арабскими цифрами так, чтобы цифры, указывающие положение боковых цепей, были наименьшими: структуру 11 называют 2-метилпентаном, а не 4-метилпентаном. 4. Если одна н та же алкнльная группа встречается более одного раза, то перед ней ставят приставку ди-, тири-, тпстри- н т.
д., чтобы указать число Как уже было показано, приставки и-, изо- и нао- достаточно дифференцируют различные бутаны и пентаны, но для следующих членов ряда понадобилось бы неприемлемо большое число приставок. Однако приставка нсохраняется для любого алкана независимо от величины, в котором углеволные атомы образуют прямую цепь без разветвлений сн сн сн сн,сн Снэ(СНэ) СН и пантин и-тенсэи -4 ~ Алкины зтнх групп, и обозначают различными цифрами положение каждой группы, ,например, 2,2,4-триметилпентан (17). 2,2,4-триметилпентвн 1'т' 4-метил-З,З-диэтил-б-изопропилокган Ч 5. При наличии нескольких различных алкильных групп их перечисляют или в порядке возрастания величины, или в алфавитном порядке, например -4-метил-З,З-дивтил-д-изопропилоктан (Ч). Для названия очень сложных алканов существуют дополнительные правила, однако приведенных выше основных правил достаточно для названия соединений, обсуждаемых в втой книге.
Задача 4.8. Назовите по системе 11?РАС: а) изомерные геисаиы, приведенные иа стр, 103; б) девять изомерных гептанов (см. упражнение 4.7, стр. 103). Задача 4.9. Но системе П)РАС и-пропил- и изопропилхлориды называигг 1-хлор- и 2-хлорпропанами. Исходя нз этого, назовите: а) носемь изомерных хлорпентанов; б) девять нзомерных дибромбуганов (см. упражнение 4.?, стр.
1ОЗ). 4ЛЗ.. Типы углеродных и водородных атомов Каждый атом углерода в алкане очень удобно классифицировать с точки зрения числа связанных с ним других углеродных атомов. Первичный (1') углеродный атом связан только с одним другим углеродным атомом, вторичный (2') углеродный атом соединен е двумя, а третичный (3') — с тремя другими атомами углерода, например: 2ь 2 1' 3 !' 1о Зь 2о 1о Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н н — с — с — с — н н — с-с — с — с — н 1! Г) Н Н Аналогично классифицируют атомы водорода, причем нх обозначают как первичные, впгоричные илн третичные, так же как н атомы углерода, с которыми они связаны.
Такие обозначения постоянно используются прн рассмотрении относительной реакционной способности разлнчньгх частей молекул алкана. 4.?4. Физические свойства Физические свойства алканов аналогичны физическим свойствам метана и находятся в соответствии со строением алкана. В молекуле алкана атомы удерживаются вместе ковалентнымн связями, которые соединяют либо два СНз сн,снсн,с-сн, сн, сн, сн,сн,сн,сн — сн — с сн,сн, 1Н Ь,Ь~ .г СН, СН, Снз н — 1 — 1 — Ы вЂ” н н ~ н н Н вЂ” С вЂ” Н Н Алкапы 1 'Ф 108 атома одного типа и, следовательно, неполярны„либо два атома, очень мало различающиеся по своей электроотрицательности, и, следовательно, только малополярны. Кроме того, эти связи симметричны, так что полярность их взаимно компенсируется.
В результате молекула алкана неполярна. Как уже говорилось в разд. 1,16, силы, удерживающие неполярные молекулы вместе (вандерваальсовы силы), слабы и действуют на очень небольшом расстоянии; они действуют только между сближенными частями различных молекул, т. е. между поверхностями молекул. Следовательно, внутри класса можно ожидать, что, чем больше молекула и, следовательно, чем больше ее поверхность, тем сильнее межмолекулярные силы. таблица 43 4знзнческне свойства алканов Плотппстз прп 20 'С т. пл., 'С Т. кпп., С ФОрптвз 0,626 0,659 О,ОМ 0,703 0,718 О;730 0,740 0,749 0,757 0,764 0.759 0,775 — 12 28 9,5 60 63 50 58 — 159 — 160 — 17 — 154 — 118 — 98 — 129 Изобутан Изопентан Неопентан Изогексан 3-Метнлпентан 2,2-Дннетнлбутан 2,3-Дннетнлбутан 0,654 0,676 0,649 0,668 В табл.
4.3 приведены некоторые физические константы и-алканов. Из данных таблицы очевидно, что температуры кипения и плавления повышаются с увеличением числа атомов углерода. Процесс кипения и плавлениятребуег преодоления межмолекулярных сил в жидкости и твердом теле; температуры кипения и плавления повышаются, потому что межмолекулярные силы возрастают с увеличением размеров молекул. За исключением низших алканов„температуры кипения паеышаютея на 20 — 30 пС с увеличением длины цепи на один атом углерода; иикремент 20— Метан Этан Пропав л-Бутан н-Пентан н-Гексан к.Гептан и-Октав и-Нонан п-Декан н-Ундекан и-Додеквп и-Трвдекан и-Тетрадекан и-Пентадекан п-Гексадекан и-Гептадекан п-Октадекан и-Нонадекав и-Эйкозан сн,сн, сн,сн,сн, сн,(сн,),сн, сн,(снд,сн, Снз(снз)вснк сн (сн,) сн сн (снв) сн сн (снв)всн сн (сн ) сн сн,(сн,),сн, СН,(СН,) Снз СНз(снв)м'-Нз СН,(СН,1„СН, СНз(СНз) пСНз СНв(СНв)иСНз СНв(снз)звСНв сн,(сн,)„сн, Снв(СНв) мсНв Снв(СНз)звСНз (СНв) вСНСНз (сн ),снсн сн (сн) с (СН ) СН(Снв) СН сн сн сн(сн )сн сн (СНз)зССНвСНз (сн ) снсн(сн,) — 183 — 172 — 187 — 138 — 130 — 95 — 90,5 — 57 — 54 — ЗΠ— 26 — 10 — 6 5,5 10 18 22 28 32 36 — 162 — 88,5 — 42 0 36 69 98 126 151 174 196 216 234 252 266 280 292 308 320 (О9 ЗО 'С на один атом углерода сохраняется не только для алканов, но также и для других гомологических рядов, рассматриваемых в этой книге.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
