ә/ Қанықпаған көмірсутектер (алкендер). Диендер

Алкендер деп, молекуласында көміртектің атомдар саны қаныққан көмірсутектермен бірдей, бірақ сутегі атомдарының саны аз, σ – байланысынан басқа бір π- байланысы бар қосылыстарды атайды. Жалпы формуласы- С_nH_2n . Ең қарапайым өкілі- этилен (этен) С₂Н₄. Этилен молекуласындағы көміртек атомдары қос байланыспен байланысқан. Қос көміртек- көміртек байланысы алкендердің құрылысының ерекше белгісі болып саналады.

Жүйелік номенклатура бойынша алкендерді атау үшін сәйкес қаныққан көмірсутек атауындағы «ан» жұрнағын «ен» жұрнағына алмастырады. Қос байланыстың орнын көмірсутек атауының алдында, қос байланыс басталған көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.

Мысалы: СН₂ = СН – СН₂ – СН₃

Қанықпаған көмірсутектерінің изомериясы көміртегі тізбектерінің құрылысына ғана емес, онымен қатар қос байланыстың орнына да байланысты. Бұдан басқа, қанықпаған көмірсутектер қатарында кеңістік (геометриялық) изомериясы цис- транс изомерлері бар.

Химиялық қасиеттері. Метанмен салыстырғанда, алкен қатарындағы көмірсутектер өте активті қосылыстар. Олар тотығу және қосылу реакцияларына өте жеңіл түседі. Себебі этиленнің қос байланысының орнына қосылу, тотығу, полимерлену реакциялары жеңіл жүреді.

Галогенді қосып алу.

Галогендер алкендерге радикалдық немесе иондық механизм бойынша қосылады.

С = С + Х₂ – С – С – Х Мұндағы: Х = СI, Вг

Галогенсутекті қосып алу (Марковниковережесі).Алкендер күші қышқылдарымен: -НСI, НВг, Н₂SO₄ әрекеттеседі. Қосылу реакциясы қос байланыс бойынша жүреді.

С = С + Н – Х → С – Х Мұндағы: Х = СI, I^- , Вг^-, ОSO₃H^-

H H

CH₃ – CH – CH₃ 2- хлорпропан

│

СН₃ – СН = СН₂ + НСI → CI

Қышқылдар симметриялы емес алкендерге қосылғанда қышқылдың сутегі атомы сутек атомдарының саны ең көп көміртекке қосылады. Бұл заңдылықты ашқан В.В. Марковников болғандықтан, ол Марковников ережесі деп аталады.

Алкендер катализатор қатынасында сумен әрекеттесіп, спирттер түзіледі.

СН₂ = СН₂ + Н₂О → СН₃ – СН₂ОН

2.Тотығу реакциясы.Алкендер оңай тотығады. Тотықтырғыштың табиғатына және реакция жағдайларына байланысты π- байланыстың немесе π- мен σ- байланысының үзілуі нәтижесінде түрлі өнімдердің түзілуі мүмкін: екі атомды спирттер (гликольдер), эпоксидтер, альдегидтер, кетондар, карбон қышқылдары.

3СН₂ = СН₂ + 2КМnO₄ + 4H₂O → 3CH₂ – CH₂ + 2MnO₂ + 2KOH

│ │

OH OH

Қазіргі заман техникасы үшін қанықпаған көмірсутектер реакцияларының ішіндегі ең маңыздылығының бірі- полимерлену реакциясы. Алкендер бір- бірімен өзара қосылып, ұзын тізбек, яғни полимерлер түзуге қабілетті. Мысалы:СН₂ = СН₂ + СН₂ = СН₂ → - (- СН₂ – СН₂-)_n

Мысалы: СН₂ = СН – СН = СН₂ бутадиен- 1,3

Диендер қос байланыстың орналасуына қарай үшке бөлінеді.

1. Егер екі байланыс бір көміртегі атомында орналасса, кумулирленген диен немесе аллендер деп аталады.

Мысалы: СН₂ = СН = СН₂ пропадиен

2.Егер екі қос байланыс бір жай байланыспен бөлінсе, онда қосарланған

диендер деп аталады.

Мысалы: СН₂ = СН – СН = СН₂ бутадиен- 1,3

3.Егер екі қос байланыс бір жай байланыспен бөлінсе, онда олар оқшауланған диендер деп аталады.

Мысалы: СН₂ = СН – СН₂ – СН = СН₂ пентадиен- 1,4

Диендердің ішіндегі аса маңыздысы қосарланған түрі, олар өте тез полимерленеді, сондықтан синтетикалық каучук алуға пайдаланады.

Диен көмірсутектеріне қосылу, тотығу, полимерлену реакциялары тән.

Қосылу реакциясы:

СН₂= СН- СН = СН₂ + Вг₂ → СН₂ – СН = СН – СН₂

│ │

Вг Вг

│ │

в/Ацетилен көмірсутектері. Алкиндер.

Алкиндер деп- ашық тізбекті С ≡ С үш еселік көміртек- көміртек байланысы бар көмірсутектерді айтады. Жалпы формуласы: С_nH_2n+2. Алкендер қатарының бірінші өкілі С₂Н₂- ацетилен, сондықтан алкиндерді ацетилен көмірсутектері деп те атайды. Үш еселі байланыстың біреуі σ- байланыс, екеуі π- байланыс. Жүйелік номенклатура бойынша алкендерді атау үшін, қаныққан көмірсутектердегі «ан» жалғауын «ин» жалғауына ауыстырып үш, байланыстың орнын, байланыс басталатын көміртегі атомының нөмірімен белгілейді.Мысалы: НС ≡ СН этин

НС ≡ С – СН₃ пропин-1

НС ≡ С – СН₂ – СН₃ бутин- 1

Ацетилен көмірсутектерінің изомериясы көміртегі тізбегінің құрылысы мен үш байланыстың орнына байланысты.

Мысалы: НС ≡ С – СН₂ – СН₃ бутин-1

СН₃- С ≡ С – СН₃ бутин- 2

Молекуласында үш байланысы (1σ , 2π) болғандықтан Ацетилен көміртектері қосылу, тотығу, полимерлену реакциясына қатысады.

Қосылу реакциялары:

а) сутегіні қосып алу. Платина, никель катализаторлары қатысында Ацетилен сутегін қосып алады.

НС ≡ СН + Н₂ → Н₂С = СН₂ + Н₂ → СН₃ – СН₃

ә) галогенсутектерді қосып алу. Ацетилен галогенсутектермен баяу әрекеттеседі, нәтижесінде винилхлориді түзіледі.

НС ≡ СН + НСI → H₂C = CHCI винилхлориді

Реакцияға тез түсетін ацетиленнің алкил туындылары үшін бұл реакция Марковников ережесіне сай жүреді.

в) суды қосып алу. (Кучеров реакциясы) Ацетилен көмірсутектеріне судың қосылу реакциясы сынап тұздарының қатысуымен жүреді. Бұл реакцияны алғаш рет орыс ғалымы Кучеров ашқан, сондықтан Кучеров реакциясы деп атайды.

НС ≡ СН + НОН → СН₂ = СНОН винил спирті

∕ О

CH₂ = CHOH → CH₃ – C сірке альдегиді

Кучеров реакциясының практикалық маңызы зор. Өнеркәсіпте сірке қышқылын, этил спиртін алу үшін қолданылады.

R – C ≡ C – R^, → R – COOH + R^, - COOH

Шеткі үш еселі байланыс бар алкин жағдайында карбон қышқылы мен көміртек диоксиді түзіледі. Мысалы:

[O]

Бутин-1 пропан қышқылы

НС ≡ СН + НС ≡ СН → СН₂ = СН – С ≡ СН

Түзілген винилацетилен хлорлы сутекті қосып алып, хлоропрен түзеді. Хлоропрен синтетикалық каучук алу үшін қолданылады.

СН₂ = СН – С ≡ СН + НСI → CH₂ = CH – C = CH₂

│

CI

хлоропрен

2НС ≡ СН + НС ≡ СН → бензол

НС ≡ СН + 2АgOH + 2NH₃ → AgC ≡ CAg + 2 NH₄OH

Алкиндердің ішінде ең маңыздысы- ацетилен, ол түссіз газ, қара қою күйелі жалынмен жанады. Өнеркәсіпте ацетиленді кальций карбидінен, соңғы кезде табиғи газдарды пиролиздеу арқылы алады. Ацетилен оттекте жанғанда өте жоғары (3000⁰ С) температураны береді, сондықтан оны металдарды пісіруге, кесуге қолданады.

г/Көмірсутектердің галоген туындылары.

Көмірсутегі молекуласындағы бір немесе бірнеше сутегі атомдарының орнын галоген атомдары басқан қосылыстарды көмірсутектердің галоген туындылары деп атайды. Олар көмірсутектегінің құрамына қарай қаныққан және қанықпаған көмірсутектердің галоген туындылары болып екіге бөлінеді. Бұл қосылыстар молекуладағы галоген атомының санына қарай моно- (құрамында бір галоген атомы), ди-(екі галоген атомы), поли-(үш және одан да көп) галоген туындылары деп бөлінеді.Галоген туындыларын көбінесе тарихи қалыптасқан атаулармен атайды.Мысалы: СНСІ₃- хлороформ, СНІ₃- йодоформ. Халықаралық номенклатура бойынша, галоген туындыларың атау үшін, көміртегі тізбегінің ең ұзынын алып, галогенге жақын жағынан бастап нөмірлейді. Алдымен радикалдың орны мен атын, содан кейін галоген атомының тізбектегі орны мен атын, соңынын ұзын тізбекті атайды. Мысалы:

4 3 2 1

│

СI 2- хлорбутан

Галоген алкилдерді сумен қосып қайнатқанда, галоген атомының орнын гидроксил тобы басады:

СН₃ – СН₂ – Вг + Н – ОН ↔ СН₃- СН₂ – ОН + НВг

Бромды этил этил спирті

Галоген туындыларына аммиакпен әсер етсе маңызды қосылыс- аминдер түзіледі.

СН₃ – СН₂ – I + NH₃ ↔ CH₃ – CH₂ – NH₂ + HI

Йодты этил этиламин

Галоген алкилдерге калий цианидімен әсер еткенде, цианидтер түзіледі.

СН₃ – СН₂ – I + K – CN ↔ CH₃ – CH₂ – CN + KI

Этил цианиді

Галоген алкилдерге концентрлі сілтілермен әсер еткенде, галогенсутек үзіліп, этилен көмірсутектер түзіледі. Мысалы:

СН₃ – СН₂ – I + NaOH → CH₃ = CH₂ + NaI + H₂O

Галоген туындыларына сілтінің спирттегі ерітіндісімен немесе натрий амидімен (NaNH₂) әсер еткенде, ацетилен көмірсутектері түзіледі.

Мысалы: СН₂Вг – СН₂Вг → НС ≡ СН + 2НВг

Иодты сутекпен әсер еткенде, галоген алкил көмірсутекке дейін тотықсызданады.

СН₃ – СН₂ – I + HI ↔ CH₃ – CH₃ + I₂

Йодты этил этан

Егер галоген алкилге сусыз этил эфирі қатысында тазартылған магниймен әсер етсе, құрамында магний органикалық қосылыс бар ерітіндісі түзіледі

СН₃I + Mg ↔ CH₃MgI магний йодметил

Бұл реакцияны алғаш рет зерттеген француз химигі Гриньяр болғандықтан, Гриньяр реакциясы деп атайды. Органикалық заттарды синтездеуде Гриньяр реакциясының маңызы өте зор. Қаныққан көмірсутектерді галогендермен әрекеттестіру арқылы алады:

С₂Н₆ + СI₂ → C₂H₅CI + HCI

Этан хлорэтан

Таза монохлоридтерді алу үшін, хлорсутекті алкендермен әрекеттестіреді:

СН₃СН = СН₂+ НСI → СН₃ – СН – СН₃

пропен │

CI 2-хлорпропан

Спирттердегі гидроксил тобын галогенге ауыстыру арқылы алады, Ол үшін спирт пен хлорсутектің буын қыздырылған катализатор үстінен өткізеді.

СН₃ОН_(г) + НСI_(г) → СН₃СI_(г) + Н₂О_(г)

Метанол хлорметан

Галоген туындыларының маңызды өкілдерін қарастырамыз.

4С₂Н₅СI + 4Na + Pb → Pb(C₂H₅)₄ + 4NaCI

Хлорлы этил тез буланатындықтан медицинада жергілікті анестетик ретінде пайданылады.

Хлорлы метилен (метиленхлорид) СН₂СI₂. Түссіз, хлороформ тәріздес иісі бар сұйықтық, қайнау температурасы 42⁰С, жанбайды. Метилен хлориді өндірісте өте бағалы еріткіш болып табылады. Ол майды, каучукты, целлюлоза эфирлерін жақсы ерітеді. Сондай- ақ майлағыш майларын тазалау үшін қолданылады.

Хлороформ (үшхлорлы метан) СНСI₃. Түссіз ауыр сұйықтық, өзіне тән иісі бар, қайнау температурасы 61,2⁰С. Спиртте, эфирде жақсы ериді. Оттегі қатысында хлороформ ыдырап, фосген түзіледі.

СНСI₃ + 0,5 O₂ → COCI₂ + HCI

Фосгеннің түзілуін болдырмау үшін, хлороформге 1% - тік сусыз этил спиртін қосады. Хлороформ каучукты, шайырларды жақсы ерітеді. Сондықтан органикалық еріткіш ретінде қолданылады. Сондай- ақ дицинада наркоз ретінде пайданылады.

Төртхлорлы метан (тетрахлорметан) ССI₄ Түссіз сұйықтық, қайнау температурасы 76,5⁰С. Шайырларды, битумды, каучук пен майларды жақсы ерітеді. Жанбайды, содықтан арнайы өрт сөнгіштерді төртхлорлы метанмен толтырады. Өндірісте төртхлорлы метанды металл сурьма ұнағының қатынасында күкіртті көміртегі мен хлорды әрекеттестіру арқылы алады.

СS₂ + 3CI₂ → CCI₄ + S₂CI₂

ССI₄ + 2HF → CF₂CI₂ + 2HCI

2.Органикалық қосылыстарға тән реакцияларды атаңыздар.

3.Нуклеофильдік, электрофильдік реагенттер дегеніміз не?

4.СН₃СI + CI₂ → CH₂CI₂ + HCI. Реакциясының барлық сатыларының теңдеуін жазыңыздар.

5.Бромсутек молекуласын мысалға алып, коваленттік байланысты түсіндіріңіздер.

6.Электрофильді механизммен әрекеттесетін органикалық қосылыстарға мысал келтіріңіздер.

7.Алкандардың жалпы формуласы.

8.Алкандарға тән реакция.Изомерия түрлері.

9.Номенклатуралар ( тривиальды, рационалды, систематикалық)

10.Структуралық формуласын жау керек: транс-2-гексен, цис-2,3- дихлоро-2-бутен.

11.Егер 3,6г су алкенге қосылып 12г спирт түзілсе, алкен формуласы қандай болады?

12.18,4г этил спиртінен неше литр ( қ.ж.) этилен түзіледі?

12.Диен көмірсуларының химиялық қасиеттері.

14.9,2г этил спиртінен алынған этиленді тотықтыруға 40%- ті KMnO₄ ерітіндісі жұмсалаған, тотықтырғыш массасы есептеу керек . Жауабы: 52,5г.

1.В.Ф.Травель.Органическаяхимия.М.:ИКЦ «Академкнига»1,2 Москва «Мир» 2008

2.В.Л.Белобородов, С.Э.Зурабян, А.П.Лузин, Н.А.Тюкавкина. Органическая химия. М.: Дрофа, 2008. Кн.1: Основной курс.-638 с.

3.В.Л.Белобородов, С.Э.Зурабян, А.П.Лузин, Н.А.Тюкавкина. Органическая химия. М.: Дрофа, 2009. Кн.2: Специальный курс.-592 с. «Мир»2009 г

4.Ю.А.Ершов.,В.А.Попков. и др. Общая химия,биофизическая химия и химия биогенных элементов. Москва, 2000 – 560 с. 5.Смолина Т.А., Васильева Н.В., Куплетская Н.Б. Практические работы по органической химии. М.: Просвещение, 1976, 304 с.
Дәріс12.Спирттер, фенолдар,альдегидтер,кетондар,карбон қышқылдары

1.Спирттер,фенолдар.

2.Альдегидтер мен кетондар.

3.Карбон қышқылдары.

1. Спирттерде құрамындағы бір немесе бірнеше сутегі атомдары гидроксил топтарына ауысқан көмірсутектерді айтады. Гидроксил тобының (-ОН) санына қарай спирттер бір атомды, екі атомды, үш атомды және көп атомды болып бөлінеді. Бір атомды спирттердің жалпы формуласы: R – OH. Мысалы: СН₃ОН- метил спирті метанол. Екі атомды спирттер гликольді- молекуласында екі гидроксил тобы бар. Молекуласындағы үш гидроксил тобы бар, үш атомды спирт- глицерин. Спирттер гидроксил тобының қай көміртегі атомына байланысқанына орай біріншілік спирттер

СН₃ – СН₂ –СН₂ – СН₂ – ОН. Екіншілік спирттер СН₃- СН₂- СН- СН₃, үшіншілік спирттер. │

ОН ОН

│

СН₃─ С ─ СН₃ болып бөлінеді

СН₃

Спирттерді жүйелік номенклатура бойынша атау үшін сәйкес көмірсутектердің атауына «ол» жалғауы қосып, гидроксил тобы тұрған көміртек атомының нөмірін көрсету арқылы атайды.Мысалы:

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – ОН СН₃ - СН₂ – СН – СН₃

Бутанол- 1 │

ОН

Бутанол- 2

Химиялық қасиеттері. Спирттердің химиялық қасиеттері оның құрамындағы гидроксил тобы анықтайды, көптеген реакциялар осы топ бойынша жүреді.

Алкоголяттардың түзілуі. Спирттер сілтілік металдармен әрекеттесіп, алколяттар түзіледі.

2СН₂ – СН₂ – ОН + 2Na → 2CH₃ – CH₂ – ONa + H₂

Күрделі эфирлердің түзілуі.Миниралдық немесе органикалық қышқылдармен әрекеттесіп, спирттер күрделі эфирлер түзіледі.

О

С₂Н₅ – ОН + СН₃СООН → С₂Н₅ – О – С < + Н₂О

Этанол сірке қышқылы сірке қышқылының этил эфирі

Жай эфирдің түзілуі.Спирттер сусыздандыратын (Н₂SO₄) заттармен әрекеттесіп, жай эфирлер түзеді.

H₂SO₄

СН₃ – ОН + СН₃ – ОН → СН₃ – О - СН₃ + Н₂О

Диметилэфирі

Тотығу реакциясы.Спирттерді тотықтырғыштар: КМnO₄, К₂Сг₂О₇ аздап қыздырғанда тотығады.Нәтижесінде біріншілік спирттерден альдегидтер, ал екіншілік спирттерден кетондар түзіледі.

СН₃ – СН₂ – ОН → СН₃СНО + Н₂О сірке альдегиді

[O]

СН₃ – СН – СН₃ → СН₃ – С – СН₃ + Н₂О

OH O

Екі атомды спирттер (гликольдер)

Молекуласында екі гидроксил тобы бар спирттерді екі атомды спирттер немесе гликольдер деп атайды. Гликольдерді халықаралық номенклатура бойынша атау үшін, көмірсутектің атауына «диол» деген жалғауды қосып, гидроксил топтарының орнын көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.

Мысалы: СН₂ОН – СНОН – СН₂ – СН₃ бутандиол- 1,2

Гликольдердің химиялық қасиеттері бір атомды спирттерге ұқсас, бірақ олар реакцияға бір немесе екі гидроксил топтары арқылы түседі.

Үш атомды спирттер. Бұлардың ең қарапайым өкілі- глицерин.

СН₂ОН – СНОН – СН₂ОН

Үш атомды спирттерді халықаралық номенклатура бойынша атау үшін, көмірсутектің атауына «триол» деген жалғауды қосып, гидроксил топтарының орнын көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.

Мысалы: СН₃ – СНОН – СНОН – СН₂ОН бутантриол- 1,2,3

Глицериннің химиялық қасиеттерін үш гидроксил топтары анықтайды. Көп атомды спирттердің бір қасиеті ауыр металдардың гидроксидтерін ерітеді.

Мысалы: Глицерин мыс (II) гидроксидтермен әрекеттесіп, көк түсті мыс глицератын түзеді.

СН₂ – ОН СН₂ – О

│ ОН │ Cu + 2H₂O

CH – OH + Cu → CH – O

│ OH │

CH₂ – OH CH₂ – OH

Фенолдар. Фенолдар деп бензол сақинасындағы сутегінің біреуі немесе бірнешеуі гидроксил тобымен алмасқан қосылыстарды айтады. Құрамындағы гидроксил тобының санына қарай бір, екі, үш атомды фенолдар болып бөлінеді. Бір атомды фенолдардың ішіндегі ең қарапайымы- фенол- С₆Н₅ОН Гидроксил тобының электрондарының сақинаға ығысуына байланысты, фенол әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді.Фенолдар сілтілермен әрекеттесіп, феноляттар түзіледі.

С₆Н₅ОН + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

натрий феноляты

Фенолдар нитрлеу реакциясына жеңіл түседі. Егер фенолды концентрлі азот қышқылымен әрекеттестірсе, пикрин қышқылы (үш нитрофенол) түзіледі.

С₆Н₅ОН + 3НОNO₂ → C₆H₂(NO₂)₃OH + 3H₂O

пикрин қышықлы

Сондай- ақ фенолдар сульфирлену, галогендену, бірігу, жай күрделі эфирлер түзу реакцияларына қатысады.

2. Альдегидтер мен кетондар. Көмірсутек радикалдарымен байланысқан карбонил тобы бар органикалық заттарды альдегидтер немесе кетондар деп атайды. Альдегидтерде карбонил тобы сутек атомымен және көмірсутек радикалымен байланысады. Жалпы формуласы R - CОН

Ал кетондарда карбонил тобы екі көмірсутек радикалымен байланысады. Жалпы формуласы R – C – R

││

O

Альдегидтер мен кетондар қаныққан, қанықпаған, ашық және тұйық тізбекті болып бөлінеді.Альдегидтер мен кетондар көптеген химиялық реакцияға белсенді қатысады. Бұл карбонил тобындағы қос байланыстың біреуі σ- байланыс, ал екінші π- байланыс болғандықтан, электрон тығыздығы көміртек атомынан оттегі атомына қарай ығысып, поляризациялануынан болады. Сондықтан химиялық реакция кезінде карбонил тобы жоғарғы белсенділік көрсетеді.

а) Альдегидтер мен кетондар никель катализаторы қатысында сутегіні қосып алады.Бұл реакция бойынша альдегидтерден біріншілік спирт, ал кетондардан екіншілік спирт түзіледі.

СН₃СНО + Н₂ → СН₃ - СН₂ОН

Этаналь этанол

СН₃ – С – СН₃ + Н₂ → СН₃ – СН – СН₃

││ ││

Бутанол- 2 пропанол- 2

ә) Альдегидтер аммиакпен әрекеттеседі, кетондар әрекеттеспейді

OH

СН₃СНО + NH₃ → CH₃ – C - NH₂

б) Көгерткіш қышқылды (НСN) қосып алу

OH

│

СН₃СНО + НСN → CH₃ - C - CN

H оксинитрил

в) Альдегидтер спирттерді қосып алып, жартылай ацетальдар түзіледі.

О ОСН₃

СН₃ – С + СН₃ОН → СН₃ – С - ОН

Н

Н жартылай ацеталь

О ОСН₃

СН₃ – С + 2СН₃ОН → СН₃ – С - Н

Н ОСН₃

ацеталь

Кетондар спирттермен қиынырақ әрекеттеседі.

СН₃ – С + Ag₂O → CH₃ – COOH + 2Ag

H сірке қышқылы

Кетондарды күшті тотықтырғыштармен әрекеттестіргенде, көміртегі тізбегі үзіліп, әр түрлі қышқылдар түзіледі.

Орын басу реакциялары карбонил тобы арқылы жүреді.