Programmet för huvudkursen i organisk kemi och några ytterligare material demonstreras under föreläsningar - andra terminen. Aromatiska föreningar Bestämning av aromaticitet

Aromaticitet är en speciell egenskap hos vissa kemiska föreningar, på grund av vilken den konjugerade ringen av omättade bindningar uppvisar onormalt hög stabilitet; större än vad som skulle förväntas med endast en konjugation. Aromaticitet är inte direkt relaterad till lukten av organiska föreningar, och är ett koncept som kännetecknar helheten av strukturella och energetiska egenskaper hos vissa cykliska molekyler som innehåller ett system av konjugerade dubbelbindningar. Termen "aromaticitet" föreslogs eftersom de första representanterna för denna klass av ämnen hade en behaglig lukt. De vanligaste aromatiska föreningarna innehåller sex kolatomer i ringen; förfadern till denna serie är bensen C 6 H 6 . Röntgendiffraktionsanalys visar att bensenmolekylen är platt och längden på C-C-bindningarna är 0,139 nm. Det följer att alla sex kolatomer i bensen finns i sp 2-hybrid tillstånd, varje kolatom bildar σ-bindningar med två andra kolatomer och en väteatom som ligger i samma plan, bindningsvinklarna är 120º. Således är bensenmolekylens σ-skelett en vanlig hexagon. Dessutom har varje kolatom en icke-hybrid sid-orbital belägen vinkelrätt mot det platta skelettet av molekylen; alla sex är icke-hybrider sid-elektroner interagerar med varandra och bildar π-bindningar, inte lokaliserade i par, utan kombinerade till ett enda π-elektronmoln. Cirkulär konjugering sker således i bensenmolekylen. Grafiskt kan strukturen av bensen uttryckas med följande formel:

Cirkulär konjugering ger en energivinst på 154 kJ/mol - detta värde är konjugationsenergi - den mängd energi som måste förbrukas för att förstöra det aromatiska systemet av bensen.

För att bilda ett stabilt aromatiskt system är det nödvändigt att sid-elektroner grupperades formellt i 3, 5, 7, etc. dubbelbindningar; matematiskt uttrycks detta Hückels regel : cykliska föreningar som har en platt struktur och innehåller (4n + 2) elektroner i ett slutet konjugationssystem, där n är en naturlig talserie, har ökad termodynamisk stabilitet.

31 . Elektrofila substitutionsreaktioner i bensen (halogenering, nitrering, sulfonering, alkylering, acylering). En idé om mekanismen för elektrofila substitutionsreaktioner i de aromatiska serierna, σ- och π-komplexen.

Halogenering

För att införa en halogen i den aromatiska ringen används komplex av halogener med Lewis-syror som reagens. Den senares roll är att polarisera halogen-halogenbindningen, vilket resulterar i att en av atomerna får en positiv laddning, medan den andra bildar en bindning med Lewis-syran på grund av dess lediga d-orbitaler.

Nitrering

Bensen och dess homologer omvandlas till nitroföreningar genom inverkan av en nitreringsblandning, som består av koncentrerad svavelsyra och salpetersyra (2:1). Den nitrerande partikeln (elektrofil) är nitroniumkatjonen NO 2 +, vars förekomst i nitreringsblandningen bevisas med den kryoskopiska metoden: mätningar av frystemperaturerna för salpeter- och svavelsyra och deras blandning indikerar närvaron av fyra partiklar i lösning.

Sulfonering

Sulfoneringsreaktionen av arener antas ske i oleum under inverkan av svaveltrioxid och i svavelsyra med deltagande av HSO3+-katjonen. Svaveltrioxid uppvisar elektrofil karaktär på grund av polariteten hos S–O-bindningarna.

Friedel-Crafts alkylering

Ett av sätten att erhålla bensenhomologer är alkyleringsreaktionen. Förvandlingen är uppkallad efter S. Friedel och J. M. Crafts, som upptäckte den. Som regel införs haloalkaner och aluminiumhalider i reaktionen som katalysatorer. Man tror att katalysatorn, en Lewis-syra, polariserar C-halogenbindningen, vilket skapar en brist på elektrondensitet på kolatomen, dvs. mekanismen liknar halogeneringsreaktionen

Friedel-Crafts acylering

Liknande alkyleringsreaktionen är acyleringsreaktionen av aromatiska föreningar. Anhydrider eller halogenider av karboxylsyror används som reagens, aromatiska ketoner är produkterna. Mekanismen för denna reaktion involverar bildningen av ett komplex mellan acyleringsreagenset och Lewis-syran. Som ett resultat ökar den positiva laddningen på kolatomen ojämförligt, vilket gör den kapabel att attackera den aromatiska föreningen.

Det bör noteras att, till skillnad från alkyleringsreaktionen, i detta fall är det nödvändigt att ta ett överskott av katalysatorn i förhållande till mängden reagens, eftersom reaktionsprodukten (keton) är själv kapabel till komplexbildning och binder en Lewis-syra.

Elektrofila substitutionsreaktioner av σ- och π-komplex karakteristiska för aromatiska karbocykliska och heterocykliska system. Som ett resultat av delokaliseringen av p-elektroner i bensenmolekylen (och andra aromatiska system), är p-elektrondensiteten jämnt fördelad på båda sidor av ringen. Sådan avskärmning av ringkolatomerna med p-elektroner skyddar dem från attack av nukleofila reagens och, omvänt, underlättar möjligheten för attack av elektrofila reagens. Men till skillnad från reaktionerna av alkener med elektrofila reagens leder inte interaktionen av aromatiska föreningar med dem till bildningen av additionsprodukter, eftersom i detta fall föreningens aromaticitet skulle störas och dess stabilitet skulle minska. Bevarande av aromaticitet är möjligt om en elektrofil partikel ersätter en vätekatjon Mekanismen för elektrofila substitutionsreaktioner liknar mekanismen för elektrofila additionsreaktioner, eftersom det finns allmänna reaktionsmönster.

Allmänt schema för mekanismen för elektrofila substitutionsreaktioner SE:

Bildandet av ett pi-komplex beror på pi-bindningen i föreningen, och sigmakomplexet bildas på grund av sigmabindningen.

Bildning av ett π-komplex. Den resulterande elektrofilen X+ (till exempel en Br+-jon) angriper den elektronrika bensenringen och bildar ett π-komplex.

Transformation av ett π-komplex till ett σ-komplex. Elektrofilen tar 2 elektroner från π-systemet och bildar en σ-bindning med en av kolatomerna i bensenringen. Skillnad mellan pi- och sigma-bindningar: En sigma-bindning är starkare, en sigma-bindning bildas av hybridorbitaler. En pi-bindning bildas av ohybridiserade pi-orbitaler. En pi-bindning är mer avlägsen från mitten av atomerna som är anslutna, så det är mindre stark och lättare att bryta.

32. Aromatiska kolväten. Inverkan av substituenter i bensenringen på produkternas isomera sammansättning och reaktionshastigheten. Aktiverande och deaktiverande substituenter. Orto-, para- och meta-orienterare. Radikal substitution och oxidationsreaktioner i sidokedjan.

En väsentlig egenskap hos reaktionerna för framställning och omvandling av aromatiska kolvätederivat är att nya substituenter kommer in i bensenringen i vissa positioner i förhållande till befintliga substituenter. Mönstren som bestämmer riktningen för substitutionsreaktioner i bensenringen kallas orienteringsregler.

Reaktiviteten för en speciell kolatom i bensenringen bestäms av följande faktorer: 1) positionen och naturen av de existerande substituenterna, 2) naturen av det aktiva medlet, 3) reaktionsbetingelserna. De två första faktorerna har ett avgörande inflytande.

Substituenter på bensenringen kan delas in i två grupper.

Elektrondonatorer (av det första slaget) är grupper av atomer som kan donera elektroner. Dessa inkluderar OH, OR, RCOO, SH, SR, NH 2, NHR, NR 2, NHCOR, -N=N-, CH 3, CH 2 R, CR 3, F, CI, Br, I.

Elektronbortdragande substituenter (av det andra slaget) är atomgrupper som kan dra ut och ta emot elektroner från bensenkärnan. Dessa inkluderar S0 3 H, N0 2, CHO, COR, COOH, COOR, CN, CC1 3, etc.

Polära reagenser som verkar på aromatiska föreningar kan delas in i två grupper: elektrofila och nukleofila. De vanligaste processerna för aromatiska föreningar är alkylering, halogenering, sulfonering och nitrering. Dessa processer sker under interaktionen av aromatiska föreningar med elektrofila reagens. Reaktioner med nukleofila reagens (NaOH, NH2Na, etc.), till exempel hydroxylerings- och amineringsreaktioner, är också kända.

Substituenter av det första slaget underlättar reaktioner med elektrofila reagens, och de orienterar den nya substituenten i orto- Och par- bestämmelser.

Substituenter av det andra slaget komplicerar reaktioner med elektrofila reagens: de orienterar den nya substituenten till metapositionen. Samtidigt underlättar dessa substituenter reaktioner med nukleofila reagens.

Låt oss överväga exempel på reaktioner med olika orienterande effekter av substituenter.

1. Suppleant av första slag; elektrofilt reagens. Den reaktionsunderlättande effekten av substituenten, o-, p-orientering:

2. Suppleant av det andra slaget; elektrofilt reagens. Verkan av en substituent som hindrar reaktionen; m-orientering:

3. Suppleant av första slag; nukleofilt reagens; m-orientering. Hindrande agerande av ställföreträdaren. Exempel på sådana reaktioner med en obestridlig mekanism är okända.

4. Suppleant av det andra slaget; nukleofilt reagens, o-, p-orientering:

Orienteringsregler för elektrofil substitution i bensenringen är baserade på ömsesidig påverkan av atomerna i molekylen. Om i osubstituerad bensen C 6 H 6 är elektrontätheten i ringen fördelad jämnt, då i substituerad bensen C 6 H 5 X, under påverkan av substituent X, sker en omfördelning av elektroner och områden med ökad och minskad elektrondensitet uppstår. Detta påverkar enkelheten och riktningen för elektrofila substitutionsreaktioner. Ingångspunkten för en ny substituent bestäms av naturen hos den existerande substituenten.

Orienteringsregler

Substituenterna närvarande på bensenringen styr den nyligen införda gruppen till vissa positioner, dvs. ha en orienterande effekt.

Enligt deras styrverkan är alla substituenter indelade i två grupper: orientanter av det första slaget Och orientanter av det andra slaget.

Orientanter av första slaget ( orto-para orto- Och par- bestämmelser. Dessa inkluderar elektrondonerande grupper (elektroniska effekter av grupperna anges inom parentes):

R ( +I); -ÅH( +M,-I); -ELLER ( +M,-I); -NH2( +M,-I); -NR 2 (+M,-I)+M-effekten i dessa grupper är starkare än -I-effekten.

Orientanter av det första slaget ökar elektrontätheten i bensenringen, speciellt på kolatomerna i orto- Och par-positioner, vilket gynnar interaktionen av dessa speciella atomer med elektrofila reagens. Exempel:

Orientanter av det första slaget, som ökar elektrondensiteten i bensenringen, ökar dess aktivitet i elektrofila substitutionsreaktioner jämfört med osubstituerad bensen.

En speciell plats bland de 1: a sortens orientanter upptas av halogener, som ställer ut elektronbortdragande egenskaper: - F (+M<–I ), -Cl (+M<–I ), -Br (+M<–I ).Varelse orto-para-orientanter bromsar de elektrofil substitution. Anledning - stark –Jag-effekten av elektronegativa halogenatomer, vilket minskar elektrondensiteten i ringen.

Orientanter av andra slaget ( meta-orientatorer) direkt efterföljande substitution främst till meta-placera. Dessa inkluderar elektronbortdragande grupper:

NO 2 ( –M, –Jag); -COOH( –M, –Jag); -CH=O ( –M, –Jag); -SO3H ( –Jag); -NH 3 + ( –Jag); -CCl 3 ( –Jag).

Orientanter av 2:a slaget minskar elektrontätheten i bensenringen, speciellt i orto- Och par- bestämmelser. Därför angriper elektrofilen kolatomer inte i dessa positioner, utan i meta-position där elektrontätheten är något högre. Exempel:

Alla orientanter av det andra slaget, som i allmänhet minskar elektrondensiteten i bensenringen, minskar dess aktivitet i elektrofila substitutionsreaktioner.

Således minskar lättheten för elektrofil substitution av föreningarna (givna som exempel) i ordningen:

toluen C 6 H 5 CH 3 > bensen C 6 H 6 > nitrobensen C 6 H 5 NO 2.

Sidokedjans radikalsubstitution och oxidationsreaktioner

Den näst viktigaste gruppen av reaktioner av alkylaromatiska kolväten är substitution av fria radikaler sidokedjans väteatom in a-position i förhållande till den aromatiska ringen.

Företrädesvis substitution i a-position förklaras av den höga stabiliteten hos motsvarande alkylaromatiska radikaler och därför den relativt låga styrkan a-C-H-bindningar. Till exempel är energin för att bryta CH-bindningen i toluenmolekylens sidokedja 327 kJ/mol - 100 kJ/mol mindre än energin för CH-bindningen i metanmolekylen (427 kJ/mol). Detta betyder att stabiliseringsenergin för den fria bensylradikalen C 6 H 5 -CH 2 · är lika med 100 kJ/mol.

Anledningen till den höga stabiliteten hos bensyl och andra alkylaromatiska radikaler med en oparad elektron är a-kolatom är möjligheten att fördela spinndensiteten för den oparade elektronen i en icke-bindande molekylorbital som täcker kolatomerna 1", 2, 4 och 6.

Som ett resultat av fördelning (delokalisering) finns endast 4/7 av spinndensiteten för den oparade elektronen kvar med den icke-ringkolatom, de återstående 3/7 av spinndensiteten fördelas mellan en par- och två orto- kolatomer i den aromatiska kärnan.

Oxidationsreaktioner

Oxidationsreaktioner, beroende på oxidationsmedlets förhållanden och beskaffenhet, kan fortgå i olika riktningar.

molekylärt syre vid en temperatur på cirka 100 o C oxiderar den isopropylbensen via en radikalkedjemekanism till en relativt stabil hydroperoxid.

33. Kondenserade aromatiska kolväten: naftalen, antracen, fenantren, bensopyren. Deras strukturella fragment i naturliga och biologiskt aktiva substanser (steroider, alkaloider, antibiotika).

Naftalen - C 10 H 8 fast kristallint ämne med en karakteristisk lukt. Olösligt i vatten, men lösligt i bensen, eter, alkohol, kloroform. Naftalen liknar bensen i kemiska egenskaper: det nitreras lätt, sulfoneras och interagerar med halogener. Det skiljer sig från bensen genom att det reagerar ännu lättare. Naftalen erhålls från stenkolstjära.

Antracen är färglösa kristaller, smältpunkt 218°C. Olösligt i vatten, lösligt i acetonitril och aceton, lösligt i bensen vid upphettning. Antracen erhålls från stenkolstjära. Dess kemiska egenskaper liknar naftalen (det är lätt att nitreras, sulfoneras etc.), men skiljer sig från det genom att det lättare går in i additions- och oxidationsreaktioner.

Antracen kan fotodimerisera under påverkan av UV-strålning. Detta leder till en betydande förändring av ämnets egenskaper.

Dimeren innehåller två kovalenta bindningar som bildas som ett resultat av cykloaddition. Dimeren sönderdelas tillbaka till två antracenmolekyler när den värms upp eller under UV-bestrålning med en våglängd under 300 nm.Fenantren är ett tricykliskt aromatiskt kolväte. Fenantren framstår som glänsande, färglösa kristaller. Olöslig i vatten, löslig i organiska lösningsmedel (dietyleter, bensen, kloroform, metanol, ättiksyra). Lösningar av fenantren lyser blått.

Dess kemiska egenskaper liknar naftalen Benspyren, eller bensopyren, är en aromatisk förening, en representant för familjen polycykliska kolväten, ett ämne av den första faroklassen.

Bildas vid förbränning av flytande, fasta och gasformiga kolväten (i mindre utsträckning vid förbränning av gasformiga bränslen).

I miljön ackumuleras det huvudsakligen i jord, mindre i vatten. Den kommer in i växtvävnader från jorden och fortsätter sin rörelse vidare i näringskedjan, samtidigt som BP-halten i naturliga föremål ökar i varje steg (se Biomagnifiering).

Den har stark luminescens i den synliga delen av spektrumet (i koncentrerad svavelsyra - A 521 nm (470 nm); F 548 nm (493 nm)), vilket gör att den kan detekteras i koncentrationer upp till 0,01 ppb med luminiscerande metoder.

34. Halogenderivat av kolväten. Klassificering, nomenklatur, isomerism.

Halogenderivat kan klassificeras på flera sätt:

1. i enlighet med den allmänna klassificeringen av kolväten (dvs. alifatiska, alicykliska, aromatiska, mättade eller omättade halogenderivat)

2. av kvantiteten och kvaliteten på halogenatomer

3. beroende på vilken typ av kolatom till vilken halogenatomen är fäst: primära, sekundära, tertiära halogenderivat.

Enligt IUPAC-nomenklaturen anges halogenens position och namn i prefixet. Numrering börjar från änden av den molekyl som halogenatomen är närmast. Om det finns en dubbel- eller trippelbindning så är det denna som bestämmer början av numreringen och inte halogenatomen: Den s.k. "rationell nomenklatur" för sammanställning av namnen på halogenderivat. I det här fallet är namnet konstruerat enligt följande: kolväteradikal + halogenid.

Vissa halogenderivat har triviala namn, till exempel har inhalationsbedövningsmedlet 1,1,1-trifluoro-2-bromo-2-kloretan (CF 3 -CBrClH) trivialnamnet fluorotan. 3. Isomerism

3.1. Strukturell isomerism 3.1.1. Isomerism av substituentpositioner

1-bromobutan 2-bromobutan

3.1.2. Isomerism av kolskelettet

1-klorbutan 2-metyl-l-klorpropan

3.2. Rumslig isomerism

Stereoisomerism kan uppstå när det finns fyra olika substituenter på en kolatom (enantiomerism) eller när det finns olika substituenter på en dubbelbindning, till exempel:

trans-1,2-dikloreten cis-1,2-dikloreten

35. Reaktioner av nukleofil substitution av halogenatomen, deras användning vid syntes av organiska föreningar av olika klasser (alkoholer, etrar och estrar, aminer, tioler och sulfider, nitroalkaner, nitriler). - gör det möjligt att erhålla representanter för nästan alla klasser av organiska föreningar (alkoholer, etrar, aminer, nitriler, etc.), därför används dessa reaktioner i stor utsträckning vid syntes av medicinska substanser. Grundläggande reaktionsmekanismer

Substitution av en halogen vid en sp 3-hybrid kolatom kan utföras av både S N 1 och SN 2 mekanismer. Substitutionen av halogenen vid sp 2-hybridkolatomen (i aryl- och vinylhalogenider) sker antingen genom typen av additions-eliminering eller genom typen av eliminerings-addition och är mycket svårare än för sp 3-hybriden. - SN 1-mekanismen inkluderar två steg: a) dissociation av alkylhalogenid till joner; b) interaktion av en katjon med en nukleofil Nukleofil attack av ett kontaktjonpar, i vilket asymmetrin till stor del bevaras, leder till en omkastning av konfigurationen. I ett solvatseparerat jonpar är en sida av katjonen avskärmad av den solvatiserade halogenidjonen och nukleofilattacker är mer sannolikt på den andra sidan, vilket resulterar i preferentiell konfigurationsomkastning, men selektiviteten minskar och racemiseringen ökar. Fullständig racemisering är möjlig endast med bildandet av en fri katjon (c). Fullständig racemisering observeras emellertid vanligtvis inte för optiskt aktiva halogenider via SN 1-mekanismen. Racemisering sträcker sig från 5 till 20 %, därför bildas praktiskt taget ingen solvatiserad katjon.

Steget för karbokatbildning är begränsande, och därför bestämmer katjonens stabilitet processens hastighet. Processens hastighet beror också på koncentrationen av alkylhalogeniden och är oberoende av koncentrationen av nukleofilen.

Bildandet av en karbokatjon kan orsaka ett antal sidoprocesser: isomerisering av kolkedjan, eliminering (EI), etc.

Nukleofil Nu - attackerar substratet från den sida som är motsatt den lämnande gruppen. I detta fall fortskrider reaktionen i ett steg med bildandet av ett övergångstillstånd i vilket sp 3 -hybridisering av den centrala kolatomen ändras till sp 2 - med en p-orbital vinkelrät mot hybridorbitalernas placeringsplan. En lob av etororbitalen överlappar nukleofilen och den andra med den lämnande gruppen.C-Nu-bindningen bildas samtidigt med klyvningen av C-Y-bindningen.

Hastigheten för omvandling av utgångsämnen till reaktionsprodukter beror på: 1) storleken på den positiva laddningen på substratets kolatom, 2) rumsliga faktorer, 3) styrkan hos nukleofilen och 4) i den kinetiska regionen, koncentrationen av både nukleofilen och alkylhalogeniden. Med ett stort överskott av nukleofil kan reaktionen fortgå i första eller fraktionerad ordning. (Termen S N 1 och S N 2 indikerar endast molekyläritet, inte reaktionsordningen.)

Reaktionen åtföljs alltid av en omkastning av konfigurationen.En bireaktion kan vara eliminering av E2.

S N Ar (addition-eliminerings)-mekanismen realiseras vanligtvis i närvaro av elektronbortdragande substituenter som skapar d+ (dirigerar nukleofilen) och stabiliserar s-komplexet. I heterocykler spelas deras roll av heteroatomen. I motsats till S N 2 -mekanismen för alkylhalider bildar nukleofilen en ny bindning innan den gamla bryts.

Pyridin och kinolin kan betraktas som analoger av nitrobensen. Liksom i nitrobensen är halogenens position i ringen av stor betydelse. 3-halopyridiner liknar halobensener, 2-,4-substituerade liknar nitrohalobensener, medan 4-halopyridin är mer aktiv än 2-substituerad. Reaktiviteten av alkylhalider i nukleofila substitutionsreaktioner i protiska lösningsmedel minskar (förmågan hos grupper att lämna minskar) i följande ordning: RI > RBr > RCl > RF.

När det gäller aktiverade haloarener beror uppkomsten av en positiv laddning vid reaktionscentrumet inte bara på antalet, placeringen och naturen av andra substituenter i kärnan, utan också på naturen hos den ersatta halogenen. Därför kan halogenatomer ersättas med ökande lätthet i rad I< Br < Cl < F .Катализ замещения галоген в аренах медью – один из важных технологических приемов, позволяющий ускорить реакцию замещения неактивированного галогена в аренах, снизить температуру реакции (~ на 100 о С), увеличить селективность процесса и выход продукта. Предполагают, что реакция идет через стадию образования медь-органических комплексов

Aromatiska substrat (arylhalogenider) måste aktiveras, annars kan utbytet av målprodukten (estern) vara lågt på grund av sidoprocesser. Ersättningen av halogen i primära och sekundära alkylhalider med en aminogrupp utförs genom att värma dem med en alkoholhaltig, vattenhaltig eller vattenhaltig alkohollösning av ammoniak, en primär eller sekundär amin under tryck (i en autoklav). Detta ger en blandning av salter av primära, sekundära, tertiära aminer och kvartära ammoniumsalter

1. Molekylen har en platt cyklisk struktur.

2. Alla atomer i cykeln är i ett tillstånd av sp2-hybridisering (därav är s-skelettet platt och alla sp-orbitaler är parallella.

3. I molekylen finns ett delokaliserat p-elektronsystem innehållande 4n + 2 p-elektroner, där n = 0,1,2, är en naturlig talserie. Denna regel kallas Hückels regel

Heterocykliska föreningar har också en aromatisk karaktär. När man ersätter –CH= i en bensenmolekyl med –N= bildas den heterocykliska föreningen pyridin.

Mesomerisk effekt. Elektrondonerande och elektronbortdragande substituenter. Resonansteori som ett kvalitativt sätt att beskriva delokaliseringen av elektrondensitet.

Den mesomera effekten eller effektiva konjugationen är överföringen av den elektroniska påverkan av substituenter genom ett konjugerat system. Till skillnad från den I (induktiva) effekten, överförs den M (mesomeriska) effekten genom konjugationssystemet utan dämpning. Vice lägre elektr. täthet i konjugation system (förskjutning av ED i dess riktning) manifesteras. - M-effekt och fenomen. elektronacceptor. (substituenter innehåller flera bindningar av en kolatom med fler negativa heteroatomer).

Vice ökad elektr. täthet i konjugation system (förskjutning av EF från sig själv mot det konjugerade systemet) manifesteras. +M-effekt och fenomen. elektrondonator. (substituenter som innehåller en heteroatom med ett odelat elektronpar)

M-effekt (hydroxi, amino, OR, halogener). - M-effekt (nitro, sulfo, karboxyl, karbonyl).

Resonans teori- teorin om den elektroniska strukturen av kemiska föreningar, enligt vilken fördelningen av elektroner i molekyler är en kombination (resonans) av kanoniska strukturer med olika konfigurationer av tvåelektronkovalenta bindningar.

Resonansstrukturer för cyklopentadienidjoner

Konfiguration och konformation är de viktigaste begreppen inom stereokemi. Konfiguration. Element av symmetri av molekyler (axel, plan, centrum) och symmetrioperationer (rotation, reflektion). Kirala och akirala molekyler. Asymmetrisk kolatom som centrum för kiralitet.

Steriokemi– avsnitt i kemi, studierum. byggd molekyler och deras inflytande. på fysikaliska och kemiska egenskaper, samt på riktning. och hastigheten på deras reaktion. Den är baserad på tre grundläggande begrepp: kiralitet, konfiguration och konformation.

Konfiguration– det här är utrymmen. inloppsläge i sammansättningen av en molekyl av atomer eller at. grupper utan att ta hänsyn till de skillnader som uppstått i det följande. rotation kring enkelbindningar.

Symmetriaxel. Om en molekyls rotation runt någon axel som passerar genom den är i en vinkel på 2π/ n= 360°/ n leder till en struktur som inte skiljer sig från den ursprungliga, då kallas en sådan axel symmetriaxeln n-:e ordningen C n.

Symmetriplan (spegelplan)är ett tänkt plan som passerar genom molekylen och delar den i två spegelliknande lika delar.

I närvaro av symmetricentrum alla atomer i en molekyl som inte ligger i symmetricentrum är placerade i par på en rät linje som går genom centrum, på samma avstånd från centrum, som till exempel i bensen.

Konformationer molekyler - olika rumsliga former av molekyler som uppstod när den relativa orienteringen av dess enskilda delar förändrades i res. inre rotation av atomer eller grupper av atomer runt enkelbindningar, böjning av bindningar etc.

Om molekylerna är oförenliga med sin spegelbild. Denna egenskap kallas kiralitet, och själva molekylerna – kiral(betyder att två objekt relaterar till varandra som vänster och höger hand (från grekiskan. chiros- hand) och är spegelbilder som inte sammanfaller när man försöker kombinera dem i rymden).

Asymmetrisk kolatom - en atom bunden till fyra olika substituenter.

Molekyler med ett kiralitetscentrum (enantiomerism). Glyceraldehyd som konfigurationsstandard. Fischer projektionsformler. Relativ och absolut konfiguration. D-, L- och R-, S-system av stereokemisk nomenklatur. Racekamrater.

Enantiomerer är stereoisomerer vars kirala molekyler är relaterade till varandra som ett objekt och en inkompatibel spegelbild (de representerar två optiska antipoder och kallas därför också för optiska isomerer).

Glyceraldehyd innehåller ett kiralt centrum, som existerar i form av 2 stereoisomerer, som har. olika opt.aktivitet.

Projektionsformler föreslagna E. Fischer: 1) kolskelettets placering. vertikalt, 2) placerad överst. senior funktion grupp; 3) tetraedern är orienterad så att det kirala centret är beläget i planet, substituenterna placerade till höger och vänster om kolkedjan är riktade framåt från projektionsplanet; Substituenter placeras vertikalt och rör sig bort från observatören bortom projektionsplanet; Den asymmetriska kolatomen överförs till planet vid skärningspunkten mellan de horisontella och vertikala linjerna. Relativ konfiguration- detta är det relativa arrangemanget av substituenter vid olika asymmetrier. atomer i förhållande till varandra; det betecknas vanligtvis med prefix ( cis- Och trans-, treo- Och erytro- etc.). Absolut konfiguration- detta är det sanna arrangemanget i rummet av substituenter vid varje asymmetrisk atom i molekylen; oftast betecknas det med bokstäver D eller L .

R,S-nomenklatur.1) Bestäm prioritetsordningen för substituenter i det kirala centret: a) prioritetsordningen fastställs först för atomer omedelbart intill. förbindelse med mitten: "ju högre atomnummer, desto äldre substituent." b) om den närmaste. atomer är desamma, då bör proceduren utföras för atomen i nästa sfär 2) Efter att ha lokaliserat den yngsta substituenten från observatören, bestäm riktningen för nedgången i senioriteten för de återstående tre substituenterna. Om det sker medurs är det en R-isomer, om det sker moturs är det en S-isomer. D,L-nomenklatur(Relaterat till Fischer-projektionen). Om den funktionella gruppen i det kirala centret är till höger så är det en D-isomer och till vänster en L-isomer Enantiomerer skiljer sig i sin förmåga att rotera planpolariserat ljus: till höger (+) D , till vänster (-) L.

7. Uppkomsten av konformationer som ett resultat av rotation kring σ-bindningar. Faktorer som försvårar rotation. Newmans projektionsformler. Typer av stress. Energiegenskaper hos konformationer med öppen kedja. Samband mellan rumslig struktur och biologisk aktivitet

1. Konformationer (rotationsisomerism). Utan att ändra vare sig bindningsvinklar eller bindningslängder kan man föreställa sig många geometriska former av etanmolekylen, som skiljer sig från varandra i den ömsesidiga rotationen av koltetraedrar runt C-C-bindningen som förbinder dem. Som ett resultat av denna rotation, roterande isomerer (konformers).

I projektion Ny man molekylen ses längs C-C-bindningen). Tre linjer som divergerar i en vinkel på 120° från cirkelns mitt indikerar bindningarna för kolatomen närmast observatören; linjerna som "sticker ut" bakom cirkeln är bindningarna för den avlägsna kolatomen.

Konformationen som visas till vänster kallas skymd . Detta namn påminner oss om att väteatomerna i båda CH 3-grupperna är motsatta varandra. Den förmörkade konformationen har ökat inre energi och är därför ogynnsam. Konformationen som visas till höger kallas hämmas , vilket antyder att fri rotation runt C-C-bindningen är "inhiberad" i denna position, dvs. molekylen existerar övervägande i denna konformation.

Den minsta energi som krävs för att helt rotera en molekyl runt en viss bindning kallas rotationsbarriär för denna anslutning. Rotationsbarriären i en molekyl som etan kan uttryckas i termer av förändringen i molekylens potentiella energi som en funktion av förändringen dihedral (torsions)vinkel system. Den dihedriska vinkeln (betecknad med ) visas i figuren nedan:

När molekylen blir mer komplex ökar antalet möjliga konformationer. Nedan visas konformationerna av n-butan som Newman-projektioner. Konformationerna som visas till vänster (skuggade) är energimässigt ogynnsamma, endast hämmade är praktiskt taget realiserade.

Cykloalkaner. Nomenklatur. Små cykler. Elektronisk struktur av cyklopropan. Funktioner för de kemiska egenskaperna hos små cykler (additionsreaktioner). Regelbundna cykler. Substitutionsreaktioner. Typer av stress. Energiskillnad mellan cyklohexankonformationer (stol, badkar, halvstol). Axiella och ekvatoriala förbindelser. Mottagande. Egenskaper

Fysikaliska egenskaper. Under normala förhållanden är de två första delarna av serien (C 3 - C 4) gaser, (C 5 - C 16) är vätskor, med början från C 17 är fasta ämnen. Beredning. 1. Den huvudsakliga metoden för att erhålla cykloalkaner är eliminering av två halogenatomer från dihaloalkaner:

2. Under den katalytiska hydreringen av aromatiska kolväten bildas cyklohexan eller dess derivat: t°, P, Ni C 6 H 6 + 3H 2 → C 6 H 12.

Kemiska egenskaper. När det gäller kemiska egenskaper skiljer sig små och vanliga kretslopp avsevärt från varandra. Cyklopropan och cyklobutan är benägna att få additionsreaktioner, d.v.s. liknande i detta avseende alkener. Cyklopentan och cyklohexan är i sitt kemiska beteende nära alkaner, eftersom de genomgår substitutionsreaktioner.1. Till exempel kan cyklopropan och cyklobutan tillsätta brom (även om reaktionen är svårare än med propen eller buten):

2. Cyklopropan, cyklobutan och till och med cyklopentan kan tillsätta väte, vilket ger motsvarande normala alkaner.
Tillsatsen sker vid upphettning i närvaro av en nickelkatalysator:

3. Återigen kommer endast små cykler in i additionsreaktionen med vätehalogenider. Tillägget till cyklopropanhomologer sker enligt Markovnikovs regel:

4. Substitutionsreaktioner. Konventionella cykler (C 6 och högre) är stabila och genomgår endast radikala substitutionsreaktioner som alkaner: t ° C 6 H 12 + Br 2 → C 6 H 11 Br + HBr.

5. Dehydrering av cyklohexan i närvaro av en nickelkatalysator leder till bildning av bensen: t ° Ni
C6H12 → C6H6 + 3H2.6. När starka oxidationsmedel (till exempel 50% salpetersyra) verkar på cyklohexan i närvaro av en katalysator, bildas adipinsyra (hexandisyra):

Strukturella egenskaper hos cykloalkaner och deras kemiska beteende. Cyklopropan har en platt struktur, så väteatomerna i angränsande kolatomer är belägna ovanför och under cykelns plan i en energimässigt ogynnsam ("skymd") position. Detta är en av anledningarna till "spänningen" i cykeln och dess instabilitet.

Konformationer av den sexledade ringen: a - stol: 6 - bad Ett annat möjligt arrangemang av atomer för cyklohexan motsvarar badkonformationen, även om den är mindre stabil än stolkonformationen. Det bör noteras att i både stols- och badkonformationen är bindningarna runt varje kolatom i ett tetraedriskt arrangemang. Därav den ojämförligt större stabiliteten hos vanliga cykler jämfört med små cykler, därav deras förmåga att ingå i substitutionsreaktioner, men inte addition, Cykloalkaner är mättade cykliska kolväten. De enklaste representanterna för denna serie: cyklopropancyklobutan. Allmän formel CnH2n. Strukturera. Isomerism och nomenklatur. Cykloalkaner är mättade cykliska kolväten. De enklaste representanterna för denna serie:

Alkenes. Nomenklatur. Isomeri. Metoder för att erhålla. Elektrofila additionsreaktioner, mekanism. Tillsats av halogener, hydrohalogenering, hydrering och syrakatalysens roll. Markovnikovs styre. Begreppet radikala additionsreaktioner. Oxidation av alkener (ozonering, epoxidation).

Alkenes- Dessa är inte cykliska kolväten, i vars molekyler 2 kolatomer befinner sig i ett tillstånd av sp 2 hybridisering och är förbundna med varandra genom en dubbelbindning.

Den första representanten för den homologa serien av alkener är eten (eten) - C2H4. . Den homologa serien av alkener har den allmänna formeln CnH2n. Ett karakteristiskt särdrag för strukturen av alkener är närvaron av en dubbelbindning >C=C i molekylen<. Двойная связь образуется при помощи двух пар обобщенных электронов. Углеродные атомы, связанные двойной связью, находятся в состоянии sp²-гибридизации, каждый из них образует три σ-связи, лежащие в одной плоскости под углом 120º.

Alkener kännetecknas av strukturell isomerism: skillnader i kedjeförgrening och i dubbelbindningens position, samt rumslig isomerism (cis- och transisomerer) Enligt internationell nomenklatur benämns alkener genom att numrera den längsta kedjan med början från slutet till vilken dubbelbindningen är närmast. Enligt rationell nomenklatur betraktas de som derivat av eten, där en eller flera väteatomer ersätts med kolväteradikaler. Låt oss till exempel namnge ämnet enligt den internationella (IUPAC) nomenklaturen: CH 3 – C(CH 3) = CH 2 Isobutylen, osymmetrisk dimetyletylen, 2-metylpropen.

Aromaticitet är inte direkt relaterad till lukten av organiska föreningar, och är ett koncept som kännetecknar helheten av strukturella och energetiska egenskaper hos vissa cykliska molekyler som innehåller ett system av konjugerade dubbelbindningar. Termen "aromaticitet" myntades eftersom de första medlemmarna i denna klass av ämnen hade en behaglig lukt.

Aromatiska föreningar inkluderar en bred grupp av molekyler och joner av olika strukturer som uppfyller kriterierna för aromaticitet.

Encyklopedisk YouTube

1 / 5

Aromatiska föreningar och Hückels regel

Mesomerisk effekt (konjugationseffekt). Del 1.

Aromaticitet. Kriterier för aromaticitet hos organiska föreningar.

Aromatiska heterocykler. Del 1

Hückels regel om aromaticitet

undertexter

Jag har redan pratat om fenomenet aromaticitet, och jag kommer att ägna den här videon helt åt detta ämne. Så, aromater. Först och främst: varför kallas dessa ämnen aromatiska? Uppenbarligen från ordet "aroma". Du kanske tror att alla aromatiska föreningar har en stark lukt, men många av dem har ingen lukt alls. Så varför? Kanske beror detta på det faktum att de på något sätt är relaterade till ämnen som har en stark lukt, så de kallades aromatiska. Det förblir ett mysterium. De flesta kända aromatiska föreningarna, 99 % av sådana ämnen, är antingen bensen eller bensenderivat. Låt oss rita bensen. Vanligtvis ritas en bensenmolekyl så här. En cykel av 6 atomer med tre dubbelbindningar. Dessa är de tre dubbelbindningarna. I videon om resonans sa jag att denna strukturformel inte är den enda. Ett annat alternativ är också möjligt. Den här elektronen kan röra sig hit, den här elektronen kan röra sig hit och den här elektronen kan röra sig hit. Låt oss rita vad vi får till slut. Det är den strukturformel vi får. En möjlig konfiguration av bensenmolekylen är där dubbelbindningarna är placerade annorlunda än i den första formeln. Här är de två formlerna. Från videon om resonans vet du att i verkligheten är allt lite mer komplicerat. Båda formlerna är korrekta. Bensen finns i två konfigurationer samtidigt och ändras inte från en till en annan. Detta visas som en cykel av sex kolatomer med en cirkel i mitten. Så skildrar kemister ofta bensenringen. Det betyder att alla π-elektroner som bildar dubbelbindningar i molekylen är fördelade mellan atomerna, utsmetade i ringen. Det är delokaliseringen av π-elektroner i ringen som ger aromatiska ämnen deras unika egenskaper. Denna konfiguration är mycket mer stabil än bara en statisk växling av enkel- och dubbelbindningar i ringen. Det finns ett annat sätt att dra bensen. Jag ändrar färgen och visar den gul. Delokaliseringen av π-elektroner visas enligt följande: prickad linje här, här, här, här, här och här. Detta är det mest populära alternativet för att visa delokaliseringen av elektroner i bensenringen, det vill säga närvaron av ett konjugerat system av π-elektroner. Jag ska berätta vad det är. Dessa två formler används också, men den sanna strukturen för bensen ligger mellan dessa konfigurationer. Vi måste visa dig vad som händer där. Du har säkert hört talas om konjugerade system av π-elektroner. Jag tror att det skulle vara användbart att visa bensenmolekylen i tre dimensioner. Så titta. Här är en cykel av sex kolatomer: kol, kol, kol, kol, kol, kol. Var och en av kolatomerna är bunden till ytterligare tre atomer, två kolatomer och en väteatom. Jag ska rita väte och dess bindning till kol. Här är en väteatom, här är en väteatom, väte, väte och ytterligare två väteatomer. Varje kolatom har tre hybridorbitaler, detta är sp2-hybridisering. Dessutom har var och en av dem fortfarande en fri p-orbital. Denna p-orbital bildar inte sigmabindningar med angränsande atomer. Och så finns det p-orbitaler, som ser ut som hantlar. Här är en p-orbital, här är en p-orbital, här, här är ytterligare två p-orbitaler. Faktum är att det finns fler orbitaler, men då skulle de täcka bilden. Glöm inte att bensenmolekylen har dubbelbindningar. Jag ska lyfta fram en av kolatomerna. Denna sigma-förbindelse motsvarar, låt oss säga, denna sigma-förbindelse. För enkelhetens skull kommer jag att visa ett annat samband. Låt oss säga att denna sigmabindning motsvarar denna bindning mellan två kolatomer. Dubbelbindningen, som jag ska visa i lila, bildas av lateral överlappning av p-orbitaler. P-orbitalerna för angränsande kolatomer överlappar varandra. En orbital är ett område där en elektron kan hamna med en viss sannolikhet. Dessa områden är stora, de överlappar varandra och elektronerna bildar ytterligare en π-bindning. Vad händer i det konjugerade systemet av π-elektroner. Jag ska skriva ner det här så att du inte glömmer. Konjugerat system av π-elektroner. Det kan finnas en bindning på denna plats om orbitalerna överlappar varandra. Så här kommer jag att visa överlappningen av orbitaler. När du flyttar till en annan konfiguration kommer orbitalerna att överlappa varandra här. Faktum är att alla dessa π-elektroner hoppar runt hela ringen. Elektroner färdas genom alla dessa p-orbitaler. De kan vara var som helst i cykeln. Det är detta som menas när man talar om ämnens aromatiska egenskaper. På grund av detta får ämnen speciell stabilitet. De flesta aromatiska ämnen är just sådana cykler, bensen och dess derivat. Men det finns andra ämnen. Varje ämne som har 4n + 2 π elektroner i sin ring, där n är ett heltal, är aromatiskt, det vill säga det är en aromatisk förening. Låt oss räkna elektronerna. Var och en av de sex kolatomerna har en π-elektron. Varje kolatom har en p-orbital, och varje sådan orbital är upptagen av en elektron. Totalt finns det 1, 2, 3, 4, 5, 6. Du kan uttrycka det på ett annat sätt: varje dubbelbindning är 2 π-elektroner. 1, 2, 3, 4, 5, 6. Detta kallas efterlevnad av Hückels regel. Jag tror att det är ett tyskt efternamn. Hückels regel. Bensen motsvarar det. När n är lika med ett, 4 * 1 + 2 = 6. Regeln är sann. Med n lika med två bör det finnas 10 π elektroner. Med tio π elektroner gäller regeln. Det blir en sådan här molekyl, och den motsvarar Hückels regel. Det kommer att finnas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 kolatomer i ringen. Det finns 5 dubbelbindningar här: 1, 2, 3, 4, 5. Så att bindningarna växlar. Detta är också en aromatisk förening. Den har 10 π elektroner, en för varje kolatom, eller två i varje dubbelbindning. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Och nu delen som förvånar mig. 6 och 10 följer regeln, men inte 8. Vad är det för fel på åtta elektroner? Varför är detta nummer olämpligt? Vad händer om det finns fyra π-elektroner? Låt oss säga att molekylen ser ut som en fyrhörning. Eller som ett vägmärke - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 och alternerande dubbelbindningar. Kommer dessa ämnen också att vara aromatiska föreningar? De har också alternerande bindningar, vilket innebär att elektroner kan flytta från plats till plats och delokaliseras i cykeln. Flytta härifrån till här, härifrån till här. Härifrån till här, härifrån till här. Men det visar sig att i sådana ämnen stabiliserar π elektroner inte systemet alls, och cykeln visar sig vara mindre stabil än en linjär molekyl. Och dessa molekyler följer inte Hückels regel. 4n + 2 är 6, 10, 14 π elektroner, det vill säga 14, 10 eller 6 kolatomer. Om antalet atomer är olika, men det är en cykel med alternerande bindningar, är ämnet antiaromatiskt. Låt oss skriva ner denna term. De är väldigt instabila. De är mycket instabila och öppnar sig och blir linjära molekyler. Jag hoppas att du tyckte att det var intressant. Undertexter från Amara.org-communityt

Berättelse

År 1959 Saul Winstein introducerade begreppet "homoaromaticitet" - en term som används för att beskriva system där ett stabiliserat cykliskt konjugatsystem bildas genom att förbigå en mättad atom.

Förklaring av aromaticitet

Aromatiska kriterier

Det finns ingen enskild egenskap som gör att man på ett tillförlitligt sätt kan klassificera en förening som aromatisk eller icke-aromatisk. De viktigaste egenskaperna hos aromatiska föreningar är:

• tendens till substitutionsreaktioner snarare än tillsats (det enklaste att fastställa, historiskt sett det första tecknet, exempel - bensen, till skillnad från eten, avfärgar inte bromvatten)
• energivinst jämfört med ett system av icke-konjugerade dubbelbindningar. Kallas även Resonance Energy (avancerad metod - Dewar Resonance Energy) (vinsten är så stor att molekylen genomgår betydande omvandlingar för att uppnå det aromatiska tillståndet, till exempel dehydreras cyklohexadien lätt till bensen, diväte och trihydriska fenoler finns övervägande i form av fenoler (enoler) snarare än ketoner etc.)
• närvaron av en magnetisk ringström (observation kräver komplex utrustning), denna ström säkerställer en förskjutning av de kemiska förskjutningarna av protoner som är associerade med den aromatiska ringen till ett svagt fält (7-8 ppm för bensenringen), och protoner placerade ovanför/ under det aromatiska systemets plan - i ett starkt fält (NMR-spektrum).
• närvaron av själva planet (minimalt förvrängt), i vilket alla (eller inte alla - homoaromaticitet) atomer som bildar ett aromatiskt system ligger. I detta fall ligger ringar av pi-elektroner som bildas under konjugationen av dubbelbindningar (eller elektroner som ingår i ringen av heteroatomer) ovanför och under det aromatiska systemets plan.
• Hückel-regeln iakttas nästan alltid: endast ett system som innehåller (i ringen) 4n+2 elektroner (där n = 0, 1, 2, ...) kan vara aromatiskt. Ett system som innehåller 4n elektroner är antiaromatiskt (i en förenklad mening betyder detta ett överskott av energi i molekylen, ojämlika bindningslängder, låg stabilitet - en tendens till additionsreaktioner). Samtidigt, i fallet med peri-junction (det finns en atom(er) som tillhör 3 ringar samtidigt, det vill säga det finns inga väteatomer eller substituenter nära den), motsvarar det totala antalet pi-elektroner inte Hückels regel (fenalen, pyren, krona). Det förutspås också att om det är möjligt att syntetisera molekyler i form av en Möbius-remsa (en ring av tillräckligt stor storlek så att vridningen i varje par av atomorbitaler är liten), så för sådana molekyler ett system av 4n elektroner kommer att vara aromatiska och av 4n+2 kommer elektroner att vara antiaromatiska.

Moderna representationer

Inom modern fysikalisk organisk kemi har en allmän formulering av aromaticitetskriteriet utvecklats

AROMATICITET(från den grekiska aromen, genus aromatos - rökelse), ett koncept som kännetecknar en uppsättning strukturella, energiska. egenskaper och egenskaper hos reaktionen. cykliska förmågor strukturer med ett system av konjugerade anslutningar. Termen introducerades av F.A. Kekule (1865) för att beskriva egenskaperna hos föreningar strukturellt nära bensen, grundaren av klassen av aromatiska föreningar.

Till antalet av de flesta viktiga tecken på aromaticitet inkluderar tendensen att vara aromatisk. anslutning. till en substitution som bevarar systemet av konjugerade bindningar i cykeln, och inte till ett tillägg som förstör detta system. Förutom bensen och dess derivat är sådana lösningar karakteristiska för polycykliska aromatiska föreningar. kolväten (till exempel naftalen, antracen, fenantren och deras derivat), såväl som för isoelektroniska heterocykliska konjugat. anslutningar. Det är dock känt att det finns många kopplingar. (azulen, fulven, etc.), som också lätt kommer in i substitutionssystemen, men som inte har alla andra tecken på aromaticitet.

Reaktion förmåga kan inte tjäna som en exakt egenskap för aromaticitet, även för att den återspeglar egenskaperna hos inte bara det grundläggande. tillståndet för denna förening, men också övergångstillståndet (aktiverat komplex) för lösningen, i vilken detta är sambandet. går in. Därför är strängare kriterier för aromaticitet förknippade med fysikalisk analys. St. i huvudsak elektroniska tillstånd cykliska. konjugerade strukturer. Den största svårigheten är att aromaticitet inte är en experimentellt bestämd egenskap. Därför finns det inget entydigt kriterium för att fastställa graden av aromaticitet, d.v.s. grad av likhet med St. bensen. Nedan anses mest. viktiga tecken på aromaticitet.

Strukturen av det elektroniska skalet av aromatiska system.

Bensenens och dess derivats tendens att behålla strukturen hos den konjugerade ringen i sönderdelning. transformationer betyder högre. termodynamisk och kinetisk stabiliteten hos detta strukturella fragment. Stabilisering (minskning av elektronisk energi) av en molekyl eller jon som har en cyklisk struktur, uppnås när alla bindande molekylära orbitaler är helt fyllda med elektroner och icke-bindande och antibindande orbitaler är tomma. Dessa villkor är uppfyllda när det totala antalet elektroner i cykeln. polyen är lika med (4l + 2), där n = = 0,1,2... (Hückels regel).

Denna regel förklarar stabiliteten för bensen (form I) och cyklopentadienylanjon (II; n = 1). Det gjorde det möjligt att korrekt förutsäga stabiliteten av cyklopropenyl (III; n = 0) och cykloheptatrienyl (IV; n = 1) katjoner. På grund av likheten mellan de elektroniska skalen i anslutningen. II-IV och bensen, som högre cykliska. polyener - , , annulener (V-VII), anses aromatiska. system.

Hückels regel kan extrapoleras till en serie konjugerade heterocykliska ämnen. anslutning. - derivat av pyridin (VIII) och pyriliumkatjon (IX), isoelektroniska till bensen, femledade heterocykler av typ X (pyrrol, furan, tiofen), isoelektroniska till cyklopentadienylanjonen. Dessa föreningar klassificeras också som aromatiska. system.

Derivat av föreningar II-X och andra mer komplexa strukturer erhållna genom isoelektronisk substitution av metingrupper i polyener I-VII kännetecknas också av höga termodynamiska egenskaper. stabilitet och generell tendens till substitutionsreaktioner i kärnan.

Cyklisk. konjugerade polyener, som har 4n elektroner i ringen (n=1,2...), är instabila och går lätt in i additionsreaktioner, eftersom de har ett öppet elektronskal med delvis fyllda icke-bindande orbitaler. Sådana kopplingar, de flesta ett typiskt exempel på detta är cyklobutadien (XI), inklusive kantiaromatisk. system.

Regler som tar hänsyn till antalet elektroner i en cykel är användbara för att karakterisera monocykliska egenskaper. strukturer, men är inte tillämpliga på polycykler. När man bedömer aromaticiteten hos den senare är det nödvändigt att ta hänsyn till hur de elektroniska skalen för varje enskild cykel av molekylen motsvarar dessa regler. De bör användas med försiktighet vid flerladdade cykliska batterier. joner Således uppfyller de elektroniska skalen för indikationen och dianionen av cyklobutadien kraven i Hückels regel. Dessa strukturer kan dock inte klassificeras som aromatiska, eftersom dikationen (n = 0) inte är stabil i en platt form, vilket ger cyklisk struktur. konjugation, och i en böjd diagonalt; Dianjonen (n=1) är i allmänhet instabil.

Energikriterier för aromaticitet. Resonansenergi. För att bestämma kvantiteter. mått på aromaticitet som karakteriserar ökade termodynamisk stabilitet aromatisk anslutning, begreppet resonansenergi (ER), eller delokaliseringsenergi, formulerades.

Hydrogeneringsvärmet för en bensenmolekyl, som formellt innehåller tre dubbelbindningar, är 151 kJ/mol högre än hydrogeneringsvärmet för tre etenmolekyler. Detta värde, associerat med ER, kan betraktas som energi som dessutom förbrukas på förstörelsen av cykliskan. ett system av konjugerade dubbelbindningar av bensenringen som stabiliserar denna struktur. T. arr., ER karakteriserar bidraget från den cykliska. konjugering till bildningsvärmet (total energi, finfördelningsvärme) av föreningen.

Ett antal teoretiska metoder har föreslagits. ER bedömningar. De skiljer sig kap. arr. att välja en jämförelsestruktur (dvs en struktur i vilken den cykliska konjugationen är bruten) med den cykliska. form. Den vanliga metoden för att beräkna ER är att jämföra cykelns elektroniska energier. struktur och summan av energierna för alla isolerade multipelbindningar som finns i den. Det beräknade t. arr. ER, oavsett vilken kvantkemikalie som används. metod, tenderar att öka med ökande systemstorlek. Detta motsäger ofta experiment. uppgifter om helgonen aromatiska. system. Således minskar aromaticiteten i serien av polyacenesbensen (I), naftalen (XII), antracen (XIII), tetracen (XIV) (till exempel ökar tendensen till addition, växlingen av bindningslängder ökar) och ER ( givet i enheter = 75 kJ/mol) växa:

ER-värdena som beräknas genom att jämföra de elektroniska energierna för cykliska cykler har inte denna nackdel. struktur och liknande acykliska. konjugat fullt (M. Dewar, 1969). Beräknad t. arr. kvantiteter brukar kallas Dewar ER (ED). Till exempel beräknas EDP för bensen (1,013) genom att jämföra den med 1,3,5-hexatrien och EDP för cyklobutadien genom att jämföra den = = med 1,3-butadien.

Förbindelser med positiva ERD-värden klassificeras som aromatiska, de med negativa värden klassificeras som antiaromatiska och de med ERD-värden nära noll klassificeras som icke-aromatiska. Även om EDP-värdena varierar beroende på de kvantkemiska approximationerna. beräkningsmetod, avser. deras ordning beror praktiskt taget inte på valet av metod. Nedan visas ERD per elektron (ER/e; i enheter), beräknad med den modifierade versionen. Hückel molecular orbital metod:

Naib. ERD/e, det vill säga max. bensen är aromatiskt. En minskning av ERD/e återspeglar en minskning av aromatiska. St. De data som presenteras överensstämmer väl med etablerade idéer om aromaticitetens manifestationer.

Magnetiska kriterier för aromaticitet. Cyklisk. Konjugeringen av elektroner leder till uppkomsten av en ringström i molekylen, vilket orsakar upphöjning av diamagnosis. receptivitet. Eftersom värdena på ringströmmen och exaltationen återspeglar effektiviteten hos den cykliska. parningar, de kan. används som kvantiteter. ett mått på aromaticitet.

Aromatiska föreningar inkluderar föreningar vars molekyler stödjer inducerade diamagnetiska elektroniska ringströmmar (diatropa system). I fallet med annulens (n ​​​​= 0,1,2...) finns det en direkt proportionalitet mellan styrkan på ringströmmen och storleken på den elektriska framdrivningen. Men för icke-alternerande kolväten (till exempel azulen) och heterocykliska. anslutning. detta beroende blir mer komplext. I vissa fall kan systemet samtidigt både diatropisk och antiaromatisk, till exempel. bicyklodecapentaen.

Förekomst av inducerare. ringström i cyklisk konjugerade system manifesterar sig karakteristiskt i protonmagnetspektra. resonans (PMR), eftersom strömmen skapar ett anisotropt magnetfält. fält som väsentligt påverkar kemikalien förskjutningar av protoner associerade med ringatomer. Signaler från protoner som finns i det inre delar aromatiska ringar skiftar mot ett starkt fält, och signalerna från protoner som finns i ringens periferi skiftar mot ett svagt fält. Ja, internt protoner av annulen (form VI) och annulen (VII) uppträder vid -60°C i PMR-spektrumet. vid 0,0 och -2,99m. d., och externa vid 7,6 och 9,28 ppm.

För antiaromatisk Annulensystem, tvärtom, kännetecknas av paramagnetiska egenskaper. ringströmmar som leder till en förskjutning i yttre protoner till ett starkt fält (paratropiska system). Ja, chem. skift ext. protoner av annulen är endast 4,8 ppm.

Strukturella kriterier för aromaticitet. De viktigaste strukturella egenskaperna hos bensenmolekylen är dess planhet och fullständiga inriktning av bindningar. En molekyl kan betraktas som aromatisk om längderna av kol-kolbindningar i den ligger i intervallet 0,136-0,143 nm, dvs. nära 0,1397 nm för bensen(I)-molekylen. För icke-cykliska av konjugerade polyenstrukturer är längderna av C-C-bindningarna 0,144-0,148 nm, och längderna av C=C-bindningarna är 0,134-0,135 nm. En ännu större växling av bindningslängder är typiskt för antiaromatika. strukturer. Detta stöds av rigorösa icke-empiriska data. geometriska beräkningar parametrar för cyklobutadien och exp. data för dess derivat.

Föreslog olika uttryck för kvantiteter. aromaticitetsegenskaper baserade på graden av växling av bindningslängder, till exempel. för kolväten införs aromaticitetsindex (HOMA d):

där a = 98,89, X r är längden på den r:te bindningen (i A), n är antalet bindningar. För bensen är HOMA d maximum och lika med 1, för cyklobutadien är det minimum (0,863).

Detaljerat program med föreläsningar och
kommentarer till andra delen av kursen

Det detaljerade programmet för föreläsningar och kommentarer till den andra delen av den allmänna kursen av föreläsningar i organisk kemi (PLL) baseras på programmet för den allmänna kursen för organisk kemi, utvecklat vid Institutionen för organisk kemi vid Moskvas kemifakulteten State University. PPL avslöjar fyllningen av den andra delen av den allmänna kursen av föreläsningar med faktamaterial om teori och praktik av organisk kemi. PPL vänder sig i första hand till 3:e årsstudenter som vill förbereda sig tillräckligt bra och snabbt inför tentor och kollokvier och förstå hur mycket kunskap en elev måste ha för att få ett utmärkt betyg på tentamen. PPL är förberedda på ett sådant sätt att det obligatoriska programmaterialet skrivs ut med normalt teckensnitt och det valfria materialet är i kursiv stil, även om det bör inses att en sådan uppdelning ibland är ganska godtycklig.

Ett av målen med den här handboken är att hjälpa eleverna att korrekt och korrekt komponera föreläsningsanteckningar, strukturera materialet, göra rätt accenter i anteckningarna och separera obligatoriskt material från icke väsentligt material när de arbetar självständigt med anteckningar eller en lärobok. Det bör noteras att trots den breda spridningen av moderna undervisningsmetoder och tillgången till en mängd olika utbildningsmaterial i läroböcker och på Internet, är det bara ett oberoende ihållande, om inte hårt, arbete med att ta anteckningar (föreläsningar, läroböcker, annat material), arbete på seminarier, självständigt skrivande av de viktigaste ekvationerna och mekanismerna samt självständig lösning av syntetiska problem kan leda till framgång i studiet av organisk kemi (och andra ämnen). Författarna tror att genom att lyssna på en föreläsningskurs skapar grunden för att studera organisk kemi och täcker alla ämnen som ingår i tentamen. Avlyssnade föreläsningar, liksom lästa läroböcker, förblir dock passiv kunskap tills materialet konsolideras i seminarier, kollokvier, vid provskrivning, inlämningsuppgifter och felanalys. PPL saknar ekvationer av kemiska reaktioner och mekanismer för de viktigaste processerna. Detta material finns tillgängligt i föreläsningar och läroböcker. Varje student måste skaffa sig lite kunskap på egen hand: skriva de viktigaste reaktionerna, mekanismerna och ännu bättre, mer än en gång (självständigt arbete med föreläsningsanteckningar, med en lärobok, kollokvium). Endast det som förvärvas genom självständigt, mödosamt arbete kommer ihåg under lång tid och blir till aktiv kunskap. Det som lätt kan erhållas går lätt förlorat eller glöms bort, och detta gäller inte bara i förhållande till den organiska kemins förlopp.

Denna utveckling innehåller förutom programmaterial ett antal hjälpmaterial som demonstrerades under föreläsningarna och som enligt författarna är nödvändiga för en bättre förståelse av organisk kemi. Dessa hjälpmaterial (figurer, tabeller etc.), även om de är tryckta med normalt teckensnitt, är oftast inte avsedda för bokstavlig memorering, utan behövs för att bedöma trender i förändringar i egenskaper eller reaktivitet hos organiska föreningar. Eftersom de hjälpmaterial, figurer och tabeller som demonstreras under föreläsningar kan vara svåra att fullständigt och korrekt skriva ner i anteckningar, är placeringen av dessa material i denna utveckling avsedd att hjälpa kurselever att fylla i luckorna i anteckningar och anteckningar, och att fokusera under föreläsningen inte om förkortning av siffror och tabeller, utan om uppfattning och förståelse av det material som föreläsaren diskuterar.

AROMATICITET.

1. Alifatiska (från grekiskan αλιφατικό - olja, fett) och aromatiska (αρωματικόσ - rökelse) föreningar (nittonde århundradet).

2. Upptäckt av bensen (Faraday, 1825). Strukturen av bensen (Kekule, 1865). o-, m-, sid-isomerer, orto-xylen.

3. Andra formler som föreslås för bensen (Ladenburg, Dewar, Thiele, etc.). Bensenisomerer (prisman, bicyklohexa-2,5-dien, bensvalen, fulven).

4. Hückel molecular orbital metod. Oberoende övervägande av σ- och π-bindningar (dvs. bildade av sp 2 och p-orbitaler). Molekylära orbitaler av bensen (tre bindande orbitaler: en orbitaler har inga noder, två orbitaler har ett nodplan, alla är upptagna, de har bara 6 elektroner; tre orbitaler är antibindande. Två av dem har två nodplan, den högsta energin antibonding orbital har tre nodplan och antibonding orbitalerna är inte upptagna.

Begreppet frostcirkeln för bensen, cyklobutadien och cyklooktatetraen.

Hückels regel. PLAT, MONOCYKLISK, ANSLUTEN kolväten kommer att vara aromatiska om cykeln innehåller (4n+2) π – elektroner.

Antiaromatiska föreningar. Icke-aromatiska föreningar. Cykloktatetraen.

5. Beskrivning av bensen med ”valensschema”-metoden, resonansteori (Pauling), mesomerism, användning av gränsstrukturer.

6. Avbokningar. Methanoannulens. Aromatiska joner. Kondenserade kolväten. Heterocykler.

Några kommentarer om stabiliteten i avbokningar.

-inställt - inte platt, kan inte vara aromatisk.

1,6-metan--inställd- platt, (förutom bron förstås!), den är aromatisk.

Annulen är en icke-aromatisk polyen, stabil under -70 o C.

-inställt inte platta cykler om det inte finns två broar. Därför - inte aromatisk.

Annulener är vanliga polyener.

-inställt– platt, aromatisk. Lär dig det speciella med dess PMR-spektrum!

7. Detaljerad övervägande AROMATISKA KRITERIER.

Aromatiska kriterier – kvantmekanisk – antal p-elektroner 4n+2(Hückels regel), se kommentarer nedan. Energi (ökande termodynamisk stabilitet på grund av delokalisering av elektroner, den så kallade delokaliseringsenergi – ED). ED i bensen: (6a +8β) – (6a +6β) (för cyklohexatrien) = 2β = 36 kcal/mol eller 1,56 eV är EER (empirisk resonansenergi). Det finns flera sätt att beräkna resonansenergi: vertikal resonansenergi (även känd som ED enligt Hückel, mätt i enheter av integral β, för bensen är det 0,333), det finns också (vid 5++) ERD (dvs. Dewar-resonansenergin, per 1 elektron, 0,145 eV för bensen), det finns också (vid 5+++) ERD enligt Hess-Schaad, för bensen: 0,065 eV , då samma som EDNOE i läroboken av Reutov, Kurtz, Butin. Det finns också (vid 5++++) TER (topologisk ER). Dessutom, "det finns många saker i världen, vän Horatio, som våra vise aldrig drömt om" (W. Shakespeare). Energikriteriet är det mest obekväma och otydliga av alla. Energivärdena för detta kriterium beräknas alltid, eftersom det som regel är omöjligt att välja motsvarande icke-aromatiska molekyl för jämförelse. Därför bör man vara lugn över det faktum att det finns många olika uppskattningar av delokaliseringsenergin även för klassiska aromatiska molekyler, men för mer komplexa system är dessa värden helt frånvarande. Du kan aldrig jämföra olika aromatiska system baserat på storleken på delokaliseringsenergier - du kan inte dra slutsatsen att molekyl A är mer aromatisk än molekyl B, eftersom delokaliseringsenergin är större. Strukturell - ett mycket viktigt, om inte det viktigaste, kriterium, eftersom det inte är teoretiskt, utan experimentellt till sin natur. Specificiteten hos geometrin hos molekyler av aromatiska föreningar ligger i tendensen att koplanar arrangemang av atomer och inriktning av bindningslängder. I bensen är inriktningen av bindningslängder perfekt - alla sex C-C-bindningar är lika långa. För mer komplexa molekyler är anpassningen inte perfekt, men den är signifikant. Kriteriet tas som ett mått på den relativa avvikelsen mellan längderna av konjugerade bindningar från medelvärdet. Ju närmare noll, desto bättre. Denna kvantitet kan alltid analyseras om strukturell information finns tillgänglig (experimentell eller från högkvalitativa kvantkemiska beräkningar). Tendensen till koplanaritet bestäms av fördelen med kollinearitet hos atomaxlarna R-orbitaler för deras effektiva överlappning. Frågan uppstår: vilken avvikelse från det plana arrangemanget är tillåtet utan förlust av aromaticitet? Exempel på plan distorsion i aromatiska molekyler ges i föreläsningen, de finns även i facklitteratur (se nedan, s. 20). Magnetisk (närvaro av ringström - diatropt system, påverkan på de kemiska skiftningarna av protoner utanför och inuti ringen, exempel - bensen och -annulen). Det mest bekväma och lättillgängliga kriteriet, eftersom 'H NMR-spektrumet är tillräckligt för dess bedömning. För en noggrann bestämning används teoretiska beräkningar av kemiska förskjutningar. Vad är diatropi? Kemisk – tendens till substitutionsreaktioner snarare än additionsreaktioner. Det mest uppenbara kriteriet som tydligt skiljer aromatiska föreningars kemi från polyenernas kemi. Men det fungerar inte alltid. I joniska system (till exempel i cyklopentadienylanjonen eller tropyliumkatjonen) kan substitution inte observeras. Substitutionsreaktioner förekommer ibland i icke-aromatiska system, men aromatiska system är alltid kapabla till additionsreaktioner i viss utsträckning. Därför är det mer korrekt att kalla det kemiska kriteriet ett TECKN på aromaticitet.

8. BEGREPPET AROMATICITET. TEKEN OCH KRITERIER PÅ AROMATICITET. - Kommentarer

Aromaticitet – ett koncept som kännetecknar en uppsättning speciella strukturella, energetiska och magnetiska egenskaper, såväl som egenskaper hos reaktiviteten hos cykliska strukturer med ett system av konjugerade bindningar.

Även om aromaticitet är ett av de viktigaste och mest fruktbara begreppen inom kemi (inte bara organiskt), - det finns ingen allmänt accepterad kort definition detta koncept. Aromaticitet förstås genom en uppsättning speciella egenskaper (kriterier) som är inneboende i ett antal cykliska konjugerade molekyler i en eller annan grad. Vissa av dessa kriterier är av experimentell, observerbar karaktär, men den andra delen är baserad på kvantteorin om molekylers struktur. Aromaticitet har en kvantnatur. Det är omöjligt att förklara aromaticitet utifrån klassisk strukturteori och resonansteori.

Gör det inte Förväxla aromaticitet med delokalisering och konjugering. I molekylerna av polyener (1,3-butadien, 1,3,5-hexatrien, etc.) finns en tydlig tendens till delokalisering av elektroner (se 1:a terminen, dienes kemi) och bildandet av en enda konjugerad elektronisk struktur , vilket manifesteras i spektra (främst elektroniska absorptionsspektra), vissa förändringar i bindningslängder och -ordningar, energistabilisering, speciella kemiska egenskaper (elektrofil 1,4-addition i fallet med diener, etc.). Delokalisering och konjugering är nödvändiga men inte tillräckliga villkor för aromaticitet. Aromaticitet kan definieras som egenskapen i vilken en konjugerad ring av omättade bindningar uppvisar större stabilitet än vad som skulle förväntas från enbart konjugering. Denna definition kan emellertid inte användas utan experimentella eller beräknade data om stabiliteten hos den cykliska konjugerade molekylen.

För att en molekyl ska vara aromatisk måste den innehålla åtminstone ett cykel, varje från vars atomer den är lämplig för bildandet av ett aromatiskt system R-orbital. Det är denna cykel (ring, system av ringar) som anses aromatisk i ordets fulla betydelse (om kriterierna nedan är uppfyllda).

Det bör finnas 4n+2 (det vill säga 2, 6, 10, 14, 18, 22, etc.) elektroner i denna cykel.

Denna regel kallas Huckels regel eller kriterium för aromaticitet. Källan till denna regel är mycket förenklade kvantkemiska beräkningar av idealiserade cykliska polyener gjorda i kvantkemins tidiga dagar. Ytterligare forskning har visat att denna enkla regel i grunden ger korrekta aromaticitetsförutsägelser även för mycket komplexa verkliga system.

Regeln måste dock användas korrekt, annars kan prognosen bli felaktig. Allmänna rekommendationer ges nedan.

Molekyl som innehåller minst en aromatisk ring har rätt till kallas aromatisk, men denna generalisering bör inte överanvändas. Så det är uppenbart att styren innehåller en bensenring och därför kan kallas en aromatisk molekyl. Men vi kan också vara intresserade av etendubbelbindningen i styren, som inte har någon direkt relation till aromaticitet. Ur denna synvinkel är styren en typisk olefin med en konjugerad dubbelbindning.

Glöm aldrig att kemi är en experimentell vetenskap, och inga teoretiska resonemang ersätter eller ersätter kunskap om ämnens verkliga egenskaper. Teoretiska begrepp, även sådana som är så viktiga som aromaticitet, hjälper bara till att bättre förstå dessa egenskaper och göra användbara generaliseringar.

Vilka orbitaler anses lämpliga för bildandet av ett aromatiskt system?– Alla orbitaler vinkelräta mot cykelns plan, och

a) tillhör ingår i cykeln multipla (endocykliska dubbel- eller trippelbindningar);

b) motsvarande ensamma elektronpar i heteroatomer (kväve, syre, etc.) eller karbanjoner;

c) motsvarande sex-elektron (sextett) centra, i synnerhet karbokater.

Observera att de listade fragmenten a), b), c) ger ett jämnt antal elektroner till det övergripande systemet: alla multipelbindningar - 2 elektroner, ensamma par - 2 elektroner, lediga orbitaler - 0 elektroner.

Vad som inte är lämpligt eller inte bidrar till aromsystemet:

a) oniumformer av katjoniska centra– det vill säga katjoner som innehåller en hel oktett av elektroner. I det här fallet bryter ett sådant centrum det konjugerade systemet, till exempel är N-metylpyrrol aromatisk (6 elektroner i ringen), och N,N-dimetylpyrrolium är icke-aromatisk (ammoniumkväve bidrar inte till π-systemet) :

Observera - om oniumcentret är en del av en multipelbindning, så är det multipelbindningen som deltar i bildandet av det aromatiska systemet, därför är till exempel N-metylpyridinium aromatisk (6 π-elektroner, två från var och en av de tre multipelbindningar).

Konceptet av isoelektronik. Isoelektroniska system är vanligtvis lika när det gäller aromaticitet. I denna mening är till exempel N-metylpyridinium isoelektroniskt till metylbensen. Båda är uppenbarligen aromatiska.

b) ensamma par som ligger i ringens plan. På en atom kan endast en π-orbital bidra till det aromatiska systemet. Därför bidrar karbanjoncentret i cyklopentadienylanjonen med 2 elektroner, och i fenylanjonen bidrar kolatomen i karbanjoncentret med 1 elektron, som i bensenmolekylen. Fenylanjonen är isoelektronisk till pyridin och cyklopentadienylanjonen är isoelektronisk till pyrrol.

Alla är aromatiska.

c) Exocyklisk dubbelbindning eller radikalcentrum. Sådana strukturer är dock i allmänhet icke-aromatiska varje sådan struktur kräver särskild hänsyn med användning av verkliga experimentella data .

Till exempel är kinoner icke-aromatiska, även om a) de har plana, helt konjugerade ringar som innehåller 6 elektroner (fyra från de två multipelbindningarna i ringen plus två från de två exocykliska bindningarna).

Närvaron i en viss konjugerad struktur av så kallade kinoidfragment, det vill säga bindningssystem med två exocykliska dubbelbindningar, är alltid en källa till instabilitet och gynnar processer som omvandlar systemet med ett kinoidfragment till ett normalt aromatiskt system. Således är antracen ett 14-elektroners aromatiskt system som innehåller ett kinoidfragment, därför fäster antracen lätt brom eller dienofiler, eftersom produkterna redan har två fullvärdiga aromatiska bensenringar:

Aromaticitet hos polycykliska strukturer representerar ett ganska komplicerat teoretiskt problem. Ur en formell synvinkel, om ett system har minst en bensenring, kan det betraktas som aromatiskt. Detta tillvägagångssätt gör det emellertid inte möjligt att överväga egenskaperna hos molekylen som helhet.

Den moderna inställningen till polycykliska system är att hitta i dem Allt möjliga aromatiska delsystem, utgående från den största möjliga - den yttre konturen. I denna mening kan till exempel naftalen representeras som ett gemensamt 10-elektronsystem (yttre kontur) och två identiska 6-elektroners bensenringar.

Om den yttre konturen inte är aromatisk, bör mindre aromatiska konturer sökas. Till exempel har difenylen 12 elektroner längs sin yttre kontur, vilket inte motsvarar Hückels regel. Men vi kan lätt hitta två praktiskt taget oberoende bensenringar i denna förening.

Om bicykliska kolväten är plana och har konjugerade dubbelbindningar, fungerar Hückels regel för bi- och polycykliska kolväten som har en bindning gemensam ( naftalen, antracen, fenantren, etc., och även azulene). Hückels regel fungerar inte bra för smälta ringar som har en kolatom som är gemensam för 3 ringar. Regeln för att räkna elektronpar med metoden "gå runt omkretsen eller längs en av konturerna" kan hjälpa till i det här fallet, till exempel:

acenaftylen pyren perylen

summan av π-elektroner: 12 16 20

inklusive längs omkretsen, 10 14 18 (längs naftalenkonturen - 10 och 10)

För sådana komplexa cykler kanske denna regel inte alltid fungerar. Dessutom säger det ingenting om molekylens faktiska egenskaper. Till exempel har acenaftylen en regelbunden dubbelbindning mellan atom 1 och 2.

Olika exempel på isoelektroniska aromatiska heterocykler.

PYRROL – FURAN – TIOFEN (6π elektroner) .

PYRIDIN– PYRIDINIUM– PYRILIUM (6π elektroner) .

Pyridazin – PYRIMIDIN– pyrazin (6 π elektroner) .

Oxazoler – tiazoler – IMIDAZOL (6π elektroner) .

INDOL– KINOLIN (10π elektroner) .

Om "nötterna" . I utbildningslitteratur betecknas aromatiska cykler ofta med en cirkel inuti en polygon. Låt oss vara tydliga att denna typ av beteckning bör undvikas när det är möjligt. Varför?

Därför att:

a) i komplexa polycykliska strukturer har cirklarna ingen specifik betydelse och tillåter oss inte att förstå var aromaticiteten bor - i individuella cykler eller som helhet. Om du till exempel ritar antracen med "nötter" kommer det inte att framgå vad som är orsaken till dess "inte helt aromatiska" och uttalade dienegenskaper

b) även de mest klassiska aromatiska systemen såsom bensen och dess derivat kan uppvisa icke-aromatiska polyenegenskaper, för att överväga vilka det är nödvändigt att se strukturen av multipla bindningar.

c) det är Kekul-strukturen som är nödvändig för att överväga effekterna av substituenter med hjälp av ett oumbärligt verktyg - resonansstrukturer. "Nut" är helt fruktlöst i detta avseende. Så, med hjälp av Kekules formel, kommer vi perfekt att förstå orsaken till hög surhet P-nitrofenol och ljusgul färg P-nitrofenolat. Vad ska vi göra med "nöten"?

Föredragen är den enkla "Kekul-Butlerov" -metoden, som motsvarar den klassiska teorin om struktur och uttryckligen betecknar flera bindningar. Efter att ha ritat en sådan klassisk struktur kan du alltid prata om dess aromaticitet eller icke-aromaticitet, med hjälp av lämpliga regler och kriterier. Det är den klassiska Kekul-strukturen som accepteras som standard i alla ledande internationella kemiska tidskrifter.

Och när är muggar lämpliga?? För att beteckna icke-bensenoida aromatiska system, speciellt laddade. I det här fallet är den klassiska notationen något klumpig och visar inte laddningsdelokalisering.

Det är också svårt att klara sig utan cirklar inom metallorganisk kemi, där aromatiska system ofta spelar rollen som ligander. Försök att återspegla strukturen av ferrocen eller andra komplex som innehåller en cyklopentadienylligand utan cirklar!

Flathet. En cykel som påstår sig vara aromatisk och innehåller det erforderliga kontinuerliga systemet av p-orbitaler måste vara det platt(eller nästan platt). Detta krav är ett av de mest obehagliga, eftersom det inte är särskilt lätt att avgöra "med ögat" vilken cykel som är platt och vilken som inte är det. Följande punkter kan betraktas som enkla tips:

a) cykliska konjugerade system som innehåller 2 eller 6 elektroner och som uppfyller de villkor som i regel anses vara plana och aromatiska. Sådana system implementeras vanligtvis i små och medelstora cykler (2-8 medlemmar);

b) cykliska jonsystem med antalet elektroner 2, 6, 10, 14 är nästan nödvändigtvis aromatiska, eftersom aromaticitet är orsaken till existensen och stabiliteten av sådana joner;

c) neutrala system med 10, 14, 18 eller fler elektroner i en enda stor cykel, tvärtom kräver nästan alltid ytterligare åtgärder för att stabilisera den platta strukturen i form av ytterligare broar, eftersom energivinsten på grund av bildningen av ett stort aromatiskt system kompenserar varken för den spänningsenergi som genereras i makrocykler eller den entropin som går förlorad vid bildandet av en enda plan struktur.

Uppmärksamhet : Att läsa följande stycke rekommenderas absolut inte för personer med svaga och instabila kunskaper. Alla med ett betyg på mindre än 99 poäng burk hoppa över detta stycke.

Antiaromatitet. System som uppfyller alla villkor som diskuterats ovan (platta cykler med ett kontinuerligt system av π-orbitaler), men antalet elektroner är 4n, anses vara antiaromatiska - det vill säga verkligen obefintlig. Men om vi i fallet med aromaticitet har att göra med verkliga molekyler, så är problemet mer komplicerat i fallet med antiaromaticitet. Det är viktigt att förstå att ett verkligt antiaromatiskt system inte är på ett minimum, utan på ett maximum av potentiell energi, det vill säga det är inte en molekyl, utan ett övergångstillstånd. Antiaromaticitet är ett rent teoretiskt begrepp som beskriver varför vissa cykliska konjugerade system antingen är helt instabila och inte kunde erhållas ens till priset av enorma ansträngningar, eller visar tydliga tendenser att existera i form av en vanlig polyen med alternerande enkel- och multipelbindningar.

Till exempel cyklobutadien skulle vara anti aromatisk om den existerade som en kvadratisk molekyl med lika långa bindningar. Men det finns ingen sådan kvadratisk molekyl i naturen. Därför är det korrekta sättet att säga det: den hypotetiska kvadratiska cyklobutadienen är antiaromatisk, och Det är därför existerar inte. Experimentellt, vid mycket låga temperaturer, isolerades substituerade cyklobutadiener, men deras struktur visade sig vara typiska icke-aromatiska diener - de hade en tydlig skillnad mellan korta dubbel- och långa enkelbindningar.

Verkligen existerande plana konjugerade molekyler med 4n elektroner är alltid mycket reaktiva icke-aromatiska polyener. Till exempel finns faktiskt bensocyklobutadien (8 elektroner i den yttre kretsen), men har egenskaperna hos en extremt aktiv dien.

Antiaromatitet – extremt viktigt begrepp i teorin om aromaticitet. Teorin om aromaticitet förutsäger både förekomsten av särskilt stabila aromatiska system och instabiliteten hos antiaromatiska system. Båda dessa poler är viktiga.

Antiaromaticitet är ett mycket viktigt begrepp inom kemi. Alla omättade konjugerade cykliska system som innehåller ett antiaromatiskt antal π-elektroner har alltid mycket hög reaktivitet i olika additionsreaktioner.

9. Triviala exempel på syntesen av icke-bensenoida aromatiska joner.

Cyklopropenyliumkatjon, tropyliumkatjon

Cyklopentadienylidanjon. Aromatiska karbocykliska anjoner C8, C10, C14.

10. Valfritt: försök att syntetisera antiaromatiska molekyler – cyklobutadien, cyklopentadienyliumkatjon.

Utveckling av begreppet aromaticitet. Cyklobutadien järntrikarbonyl. Volumetrisk, sfärisk aromaticitet, homoaromaticitet, etc.

11. Framställning av aromatiska kolväten.

1. Industriella källor– olja och kol.

Reformera. Kedja: heptan – toluen – bensen – cyklohexan.

2. Laboratoriemetoder:

a) Wurtz-Fittig-reaktion (en föråldrad metod, som har ganska historisk betydelse, gör det inte tillämpa när du löser problem),

b) katalytisk trimerisering av acetylen,

c) syrakatalyserad trimerisering av aceton och andra ketoner;

d) korskoppling, både icke-katalytisk med kuprater och katalytisk i närvaro av palladiumkomplex,

e) Friedel-Crafts-reaktion, främst acylering med reduktion enligt Clemmensen (alkylarylketoner) eller Kizhner-Wolf (alla ketoner och aldehyder) bör användas,

f) aromatisering av alla derivat av cyklohexan, cyklohexen, cyklohexadien under inverkan av svavel (fusion, lämplig endast för de enklaste föreningarna) eller diklordicyanbensokinon (DDQ eller DDQ, ett reagens för allmänt bruk).

12. Egenskaper hos ringen och den alifatiska sidokedjan i aromatiska kolväten.

1. Hydrering. När sker partiell ringhydrering? Hydrogenering av funktionella grupper (C=C, C=O) utan ringhydrering. Exempel.

2. Björkreduktion (Na, flytande NH 3). Varför behövs EtOH? Inverkan av donatorer och acceptorer i ringen på reaktionens riktning.

3. Friradikalhalogenering av bensen (var i skolan!). Halogenering av toluen och dess homologer till sidokedjan. Selektivitet för halogenering.

4. Oxidation av sidokedjan och polykondenserade aromatiska kolväten. Ozonering av bensen och andra aromatiska föreningar.

5. Diels-Alder reaktion för bensen och antracen. Betingelser.

6. Reaktion av alkalimetaller och Mg med naftalen och antracen (valfritt).

ELEKTROFILT SUBSTITUTION I DEN AROMATISKA SERIEN.

1. Varför elektrofil substitution (ES)?

2. Vilka typer av elektrofiler finns det och vilka EZ-reaktioner kommer vi att undersöka i detalj? (protonering, nitrering, sulfonering, halogenering, alkylering, acylering, formylering). Om en månad kommer vi att överväga: azokoppling, nitrosering, karboxylering).

3. Förenklad mekanism för elektrofil substitution i den aromatiska ringen (utan π-komplex). Arenoniumjoner. Likhet med allylisk katjon. Representation av arenoniumjoner på papper - resonansstrukturer eller "hästsko" - var noga med att lära dig hur man ritar resonansstrukturer för s-komplex, eftersom "hästskon" kommer att leda till en återvändsgränd när vi kommer till inverkan av substituenter på riktningen av elektrofil substitution. Protonering av arenor.

4. Bevis på förekomsten av π-komplex med användning av exemplet på reaktionen mellan DCl och bensen (G. Brown 1952). Bevis för förekomsten av σ-komplex.

5. Generaliserad mekanism för EZ, inklusive bildandet av π- och σ-komplex. Det hastighetsbegränsande steget för elektrondetonation i bensenringen. Begreppet kinetisk isotopeffekt. Låt oss återigen komma ihåg vad ett övergångstillstånd och mellanliggande är.

6. Orientering för elektrofil substitution: orto-, meta, para-, ipso. Orientanter av första och andra slaget. Se till att rita resonansstrukturer för s-komplex med olika substituenter. Analysera separat påverkan på strukturen av s-komplex av substituenter med induktiva och mesomera effekter, såväl som en kombination av flerriktade effekter. Partialhastighetsfaktorer. Konsekvent och disharmonisk orientering. Exempel på olika förhållanden av o-/p-isomerer i de fall ringen innehåller en substituent av 1:a slaget (till exempel steriskt hindrad) eller av 2:a slaget (ortoeffekt). NMR av benzoloniumjoner och vissa arener.

7. Övervägande av specifika elektrofila substitutionsreaktioner. Nitrering. Agenter. Exotiska medel. Attack partikel. Egenskaper för nitrering av olika klasser av föreningar - nitroarener (förhållanden), halogenerade bensener (uppdelning av o- och p-isomerer. Hur?), naftalen och bifenyl. Nitrering av aromatiska aminer (skyddsgrupper, hur man gör O- Och P- isomerer? Är det möjligt att nitrera aniliner till m-position?). Nitrering av fenol (förhållanden, delning O- Och P- isomerer).

7. Sulfonering av arenor. Medel, elektrofilens natur, reversibilitet. Funktioner för sulfonering av naftalen, toluen, fenol, anilin, skydd av sulfogrupp i EZ-reaktioner.

8. Sulfonsyraderivat: tosylklorid, tosylater, sulfonamider. Restaurering av sulfogruppen.

9. Halogenering. En serie halogeneringsmedel i minskande aktivitetsordning (känner till minst 3 exempel). Typen av elektrofil, egenskaper av halogenering av toluen, halogenerade bensener, kunna erhålla alla halogenerade bensener, halogenering av naftalen, bifenyl, anilin, fenol, anisol. Funktioner av jodering. Klorering av jodbensen utan elektrofila katalysatorer. Flervärda jodföreningar (PhICl 2, PhI=O, PhI(OAc) 2)

10.Alkylering och acylering enligt Friedel-Crafts. Alkylering – 3 nackdelar, exempel på synteser, reversibilitet, påverkan av halogen i RHal, medel, intramolekylär alkylering, restriktioner för substituenter, egenskaper för alkylering av fenoler och aminer, syntes av n-alkylbensener. Acylering - jämförelse med alkylering, reagens, cykliska anhydrider vid acylering, intramolekylära reaktioner, Fries-omlagring.

Bord 1.

Tabell 2. Data om nitrering av halobensener.

Förening	Produkter, %*			relativ fart nitrering (bensen =1)**	Partiell hastighetsfaktor för O- Och P- position (bensen = 1)
	orto	meta	par
C 6 H 5 – F					0,054 (O) 0,783 (P)
C 6 H 5 – Cl					0,030 (O) 0,136(P)
C6H5 – Br					0,033 (O) 0,116(P)
C 6 H 5 – I***					0,205 (O) 0,648(P)

*) K. Ingold. Teoretiska grunder för organisk kemi M., "Mir", 1973, sid. 263;

**) ibid. 247; ***) Enligt den senaste forskningen kan mekanismen för elektrofil substitution i aryliodider vara mer komplex än vad som tidigare accepterats.

Om separation O- Och P- isomerer av disubstituerade arener genom kristallisation.

Tabell 3. Smp. O- Och P-isomerer av disubstituerade arener i o C.

JÄMFÖRELSE AV ALKYLERING OCH ACYLERINGSREAKTIONER ENLIGT FRIEDEL-HANTVERK.

	ALKYLERING		ACYLERING
REAGENS	AlkHal, AlkOH, alkener. (Ingen ArHal!).		Karboxylsyrahalogenider (CA), anhydrider CA, sällan - CA
KATALYSATOR	Lewis-syror, speciellt icke-järnhalogenider Al, Fe, Sn, etc., BF 3, H 2 SO 4, H 3 PO 4, katjonbytare.		AlCl 3 (inte mindre mol per mol, ännu bättre), H 2 SO 4, H 3 PO 4.
PRODUKT	Alkyl och polyalkylarener.		Aromatiska ketoner. Endast en acylgrupp kan införas.
EGENSKAPER OCH NACKDELAR	Det är praktiskt taget till liten nytta på grund av många biverkningar, nämligen: 1) polyalkylering, 2) isomerisering av den ursprungliga n-alkylen till sek- och tert-alkyl. 3) isomerisering av polyalkylbensener till en blandning eller till en mer stabil produkt.		En mycket bekväm reaktion, praktiskt taget okomplicerad av biverkningar. Som regel bildas endast para-isomeren. Om P-positionen är upptagen, då är det en orto-isomer (i förhållande till den starkaste orienteringen).
REVERSIBILITET	ÄTA. (se nedan)
APPLIKATIONSOMRÅDE	KAN INTE ANVÄNDAS för arener som innehåller typ II-substituenter. Kan användas för arylhalogenider.
FUNKTIONER FÖR APPLIKATION PÅ FENOL	EJ ÖNSKAD använd AlCl3. BURK använd katalysatorer - H 3 PO 4, HF med alkoholer som alkyleringsreagens.	CAcCl kan genomgå acylering på syre. När fenoleter värms upp, FRIS omgruppering(kat. – AlCl 3). Ibland kan AcOH\BF3 användas för Fr-Kr-reaktionen Syntes av fenolftalein.
FUNKTIONER FÖR ANVÄNDNING PÅ AROMATIK CHESKY, AMINER	Direkt alkylering är praktiskt taget omöjlig, eftersom det är omöjligt att använda AlCl 3, H 2 SO 4, H 3 PO 4, HF (attack av AlCl 3 eller H + eller alkyl på kväve - som ett resultat av kvävets elektrondonerande egenskaper Under verkan av RHal, N-alkylaniliner).	Kväveacylering sker. Katalysatorer bildar kvävekomplex. Acylering är möjlig med två ekvivalenter. acyleringsmedel och ZnCl2 för att bilda p-acyl-N-acylaniliner.

Notera:

Reversibiliteten av alkyleringsreaktionen enligt Friedel-Crafts leder till att alla möjliga alkylerings- och dealkyleringsreaktioner sker samtidigt i systemet, och även metapositionen påverkas, eftersom alkylgruppen aktiveras Allt bensenringens positioner, fastän i varierande grad.

Men på grund av den föredragna orto-para-orienteringen av processerna för alkylering och omvänd dealkylering under påverkan av en elektrofil, till exempel under ipso-attacken av en proton, den minst reaktiva och mer termodynamiskt stabila 1,3- och 1 ,3 ackumuleras i blandningen under en långvarig reaktion ,5-isomerer, eftersom alkylerna i dem mindre väl orienterar protonattacken under andra alkyler:

Liknande skäl bestämmer bildningen av olika regioisomerer under sulfonering, med den signifikanta skillnaden att sulfongruppen är en orientant av det andra slaget, vilket gör polysulfonering svår.

12. FORMATION – introduktion av SNO-gruppen.

Formylering är ett specialfall av acylering.

Många myrsyraderivat kan formylera arener. Formyleringsreaktioner med CO, HCN, HCO(NMe 2) 2. Specifikt för att välja elektrofila katalysatorer för formyleringsreaktioner.

GATTERMAN-KOCH(1897) – ArH + CO + HCl (AlCl3 / Cu2Cl2). Finns det NS(O)S1? Och NS(O)F?

GATTERMAN– HCN b\w + HCl gas. Katt. AlCl3 eller ZnCl2.

Gutterman-Adams(valfritt) – Zn(CN)2 + HCl. Du kan använda 1.3.5. triazin,/HC1/A1C1 3 (valfritt), eller C1 2 CHOR (vid 5+++)

Guben-Gesh(acylering med RCN, HCl och ZnCl2).

BILDNING ENLIGT VILSMEIER-HAACK. Endast elektronberikad arena! + DMF + POCl3 (kan vara SOCI2, COCI2).

13. Hydroximetyleringsreaktion, kondensation av karbonylföreningar med arener (DDT, difenylolpropan), klormetylering.

14. Tillämpning av formylerings- och hydroximetyleringsreaktioner.

Gatterman-Koch - alkylbensener, bensen, halobensener.

Gatterman – aktiverade arener, toluen.

Vilsmeyer-Haack – endast aktiverade arenor

Klormetylering – fenol, anisol, alkyl och halogenbensener.

Hydroximetylering – aktiverade arener.

(Aktiverade arener är aniliner, fenol och fenolestrar.)

15. Triarylmetanfärgämnen. Kristallviolett (4-Me2N-C6H4)3C + X-. Syntes från p-Me2N-C6H4CHO + 2Me2NPh + ZnCl2 → LEUCO FORM (vit färg). Ytterligare oxidation (PbO 2 eller annat oxidationsmedel) till tert- alkohol, sedan syrabehandling, färgutseende.

TILLVAL MATERIAL.

1) Kvicksilering av bensen med Hg(OAc) 2 Hexamercuration av bensen med Hg(OAc F) 2. Framställning av hexajodbensen.

2) Dekarboxylering av aromatiska syror ArCOOH (uppvärmning med kopparpulver i kinolin) = ArH + CO 2. Om det finns elektronbortdragande grupper i ringen kan du helt enkelt värma arenkarboxylsyrasaltet väldigt kraftigt. Om det finns donatorer, speciellt i ortoposition, är substitution av en karboxylgrupp med en proton möjlig, men detta är sällsynt!

3) Exotiska elektrofiler i reaktioner med arener: (HN 3 /AlCl 3 - ger anilin), R 2 NCl / AlCl 3 ger R 2 NAr) (SCl 2 /AlCl 3 ger Ar 2 S. Rhodanering av anilin eller fenol med dirodan ( SCN) 2. Bildning av 2-aminobensotiazoler.

4) Det finns ett stort antal "knepiga" reaktioner som är omöjliga att komma ihåg och inte är nödvändiga, till exempel PhOH + TlOAc + I 2 = o-jodfenol, eller PhOH + t-BuNH 2 + Br 2, -70 o C = o-bromfenol

NUKLEOFILISK SUBSTITUTION I DEN AROMATISKA SERIEN.

Varför sker nukleofil substitution i arenor som inte innehåller starka elektronbortdragande grupper med stor svårighet?

1. S N Ar– LÄGGANDE-LÄGGANDE.

1) Intermediärens natur. Meisenheimer-komplex. (Förutsättningar för stabilisering av mellanprodukten.) 13C NMR, ppm: 3(ipso), 75,8(o), 131,8(m), 78,0(p).

2) Nukleofiler. Lösningsmedel.

3) Mobilitetsserie av halogener. F (400)>>NO2 (8)>Cl(1) ≈ Br(1,18)>I (0,26). Begränsande skede.

4) Serie av aktiveringsförmåga hos substituenter (i vilken position?) NO2 (1)>MeSO2 (0,05)>CN(0,03)>Ac(0,01).

5) Exempel på specifika reaktioner och specifika förhållanden.

6) Valfritt: möjlighet till substitution av NO 2 - grupp. Selektiv substitution av N02-grupper. Rumsliga faktorer.

7) Nukleofil substitution av väte i di- och trinitrobensen. Varför behöver du ett oxidationsmedel?

2. ARINE-mekanism – (ABLISHMENT-ADDITION).

Märkt klorbensen och orto-klortoluen, kalium- eller natriumamider i flytande NH 3 . Mekanism.

Hydrolys av o-, m- och p-klortoluen, NaOH, H2O, 350-400°C, 300 atm. MYCKET HÅRA FÖRHÅLLANDEN!

Vikten av den induktiva effekten. Fallet med o-kloranisol.

Det långsamma steget är protonabstraktion (om Hal=Br, I) eller halidanjonabstraktion (om Hal=Cl, F). Därav den ovanliga mobilitetsserien för halogener:Br>I> Cl>F

Metoder för att generera dehydrobensen. Strukturen av dehydrobensen - i denna partikel Nej trippelbindning! Dehydrobensenåtervinning.

3. MekanismS RN1. En ganska sällsynt mekanism. Generering av radikala anjoner - elektrisk ström, eller bestrålning, eller kaliummetall i flytande ammoniak. Reaktivitet ArI>ArBr. Några exempel. Vilka nukleofiler kan användas? Ansökan S RN1 : reaktioner för a-arylering av karbonylföreningar via enolater.

4. Nukleofil substitution i närvaro av koppar. Syntes av difenyleter, trifenylamin, hydrolys av o-kloranisol.

5. Några sällsynta exempel. Syntes av salicylsyra från bensoesyra, nukleofil substitution i hexafluorbensen.

6. S N 1 Ar – se ämnet "Diazoföreningar".

Ytterligare läsning om ämnet "Aromatiska föreningar"

M.V.Gorelik, L.S.Efros. Grunderna i kemi och teknik för aromatiska föreningar. M., "Kemi", 1992.

NITROFÖRENINGAR.

Minimikunskaper om alifatiska nitroföreningar.

1. SYNTES: a) direkt nitrering i gasfasen - endast den enklaste (1:a terminen, ämne - alkaner).

b) RBr + AgNO2 (eter) = RNO2 (I) + RONO (II). Förhållandet mellan I och II beror på R:R först. 80:10; R tis. 15:30. R gnuggar 0:10:60 (E2, alken). Du kan använda NaNO 2 i DMF. Då är mängden RNO 2 större även för sekundär R. Metod b) är bra för RX aktiv i S N 2-substitution, till exempel ClCH 2 COONa + NaNO 2 i vatten vid 85 o C. (ämne: nukleofil substitution och omgivande anjoner, 1:a terminen).

c) NY SYNTESMETOD– oxidation av aminogruppen med CF 3 CO 3 H(från (CF 3 CO) 2 O + H 2 O 2 i CH 2 Cl 2 eller MeCN). Lämplig för alifatiska och aromatiska aminer. Ibland kan du ta m-CNBA (m-klorperbensoesyra, m-CPBA, ett kommersiellt reagens). TA INTE KMnO 4 eller K 2 Cr 2 O 7 FÖR OXIDERING! Speciellt för aromatiska aminer!

2. EGENSKAPER. Den viktigaste egenskapen är hög CH-syra tautomerism av nitro- och aci-former (pKa MeNO2 10,5). Jämvikt etableras långsamt! Båda formerna reagerar med NaOH, men endast aci-formen reagerar med soda! (Ganch).

Hög CH-syra gör nitroföreningar till analoger av enoliserbara karbonylföreningar. Surheten hos nitrometan är nära surheten hos acetylaceton, och inte enkla aldehyder och ketoner, så ganska svaga baser används - alkalier, alkalimetallkarbonater, aminer.

Henri-reaktionen (Henry) är en analog av aldol- eller krotonkondensation. Eftersom Henri-reaktionen utförs under milda förhållanden är produkten ofta en nitroalkohol (analog till en aldol) snarare än en nitroolefin (analog med en krotonprodukt). RСН 2 NO 2 är alltid en CH-komponent!

Michael och Mannichs reaktioner för RNO 2. Valfritt: halogenering i NaOH, nitrosering, alkylering av anjoner.

ÅTERSTÄLLNING AV AROMATISKA FÖRENINGAR.

1) De viktigaste mellanprodukterna av reduktionen av nitrobensen i en sur miljö (nitrosobensen, fenylhydroxylamin) och en alkalisk miljö (azoxibensen, azobensen, hydrazobensen).

2) Selektiv reduktion av en av nitrogrupperna i dinitrobensen.

3) VIKTIGA EGENSKAPER HOS PRODUKTER VID Ofullständig återställning av NITROARENER.

3a) Bensidinomlagring (B.P.).

UTBYTE 85 % för bensidin. (R, R' = H eller annan substituent). VAR UPPmärksam på R och R’s position före och efter omgruppering!

Ytterligare 15 % är biprodukter – främst difenylin (2,4'-diaminodifenyl) och orto-bensidin.

Kinetisk ekvation: V=k[hydrazobensen] 2– som regel är protonering vid båda kväveatomerna nödvändig.

Bensidinomlagring är en intramolekylär reaktion. Bevis. Mekanism: samordnad -sigmatropisk omarrangering. Harmoniserad process för bensidin.

Om en eller båda parapositionerna av utgångshydrazobensenerna är upptagna (R=Hal. Alk, AlkO, NH2, NMe2), kan en semidinomlagring uppstå för att bilda SEMIDIN OV.

Vissa substituenter, t.ex. SO3H, CO2H, RC(O), belägna i p-positionen, kan elimineras för att bilda produkterna av den vanliga B.P.

B.P. används vid framställning av azofärgämnen, diaminer, t.ex. bensidin, tolidin, dianisidin. Upptäcktes av N.N. Zinin 1845

BENSIDIN ÄR ETT CARCINOGEN.

4) AZOBENSEN Ph-N=N-Ph. Syn-anti-isomerism.

AZOXIBENSEN Ph-N + (→О -)=N-Ph. (Uppgift: syntes av osymmetriska azo- och azoxibensener från nitrosoarener respektive aromatiska aminer eller arylhydroxylaminer, eller syntes av azoxibensener från nitrobensener och aromatiska aminer (NaOH, 175 o C).

5) FENYLHYDROXYLAMIN. Omarrangemang i surt medium.

Vid 5 +: relaterade omarrangemang: N-nitroso-N-metylanilin (25°C), N-nitroanilin (10°C, var), Ph-NH-NH2 (180°C). Mekanismen är vanligtvis intermolekylär.

6) NITROSOBENSEN och dess dimer.

Om reaktionen av nitrobensen RMgX med bildningen av alkylnitrosobensener och andra produkter. Denna reaktion visar varför Gör INTE Grignard-reagenser av halonitrobensener!

METODER FÖR FRAMSTÄLLNING AV MINER,

känd från material från tidigare föreläsningar.

1. Alkylering av ammoniak och aminer enligt Hoffmann

2. Reduktion av nitriler, amider, azider, oximer.

3. Reduktion av aromatiska nitroföreningar.

4. Omgrupperingar av Hoffmann, Curtius och Schmidt.

5. (Hydrolys av amider.)

Nya vägar.

1. Reduktiv aminering av C=O (katalytisk).

2. Leuckart (Eschweiler-Clark) reaktion.

3. Gabriel syntes,

4. Ritterreaktion.

5. Katalytisk arylering av aminer i närvaro av koppar- och palladiumkatalysatorer (Ullmann, Buchwald-Hartwig-reaktioner) är den mest kraftfulla moderna metoden för syntes av olika aminer.

Kemiska egenskaper hos aminer , känd från tidigare föreläsningar.

1. Nukleofil substitution (alkylering, acylering).

2. Nukleofil addition till C=O (iminer och enaminer).

3. Eliminering enligt Hoffmann och Cope (från aminoxider).

4. Elektrofila substitutionsreaktioner i aromatiska aminer.

5. Grundläggande av aminer (skolans läroplan).

Nya fastigheter .

1. Grundläggande av aminer (ny kunskapsnivå). Vad är pK a och pK b.

2. Reaktion med salpetersyrlighet.

3. Oxidation av aminer.

4. Diverse– Hinsbergtest, halogenering av aminer.

DIAZONFÖRENINGAR.

1. DIAZO- och AZO-föreningar. DIAZONSALT. Anjoner är enkla och komplexa. Vattenlöslighet. Explosiva egenskaper. Laddningsfördelning på kväveatomer. Kovalenta derivat.

2. Diazotering av primära aromatiska aminer. Diazotiseringsmekanism (förenklat schema med H+ och NO+). Hur många mol syra krävs? (Formellt – 2, i verkligheten – fler.) Sidobildning av triazener och sidoazokoppling.

3. Diazoteringsmedel i ordningsföljd för minskande reaktivitet.

NO + >>H2NO2 + >NOBr>NOCl>N2O3 >HNO2.

4. Nitrosering tis. Och gnuggar. aminer Reaktion av alifatiska aminer med HNO 2.

5. Diazoteringsmetoder: a) klassiska, b) för lågbasiska aminer, c) omvänd ordning av blandning, d) i ett icke-vattenhaltigt medium - användning av i-AmONO. Funktioner av diazotisering av fenylendiaminer. Övervakning av reaktionens slutförande.

6. Diazoniumsalters beteende i en alkalisk miljö. Diazohydrat, syn- och antidiazotater. Ambiditet hos diazotater.

7. Reaktioner av diazoföreningar med frisättning av kväve. 1) Den termiska nedbrytningen av aryldiazonium sker genom mycket reaktiva arylkatjoner. Substitutionsmekanismen i detta fall liknar S N 1 i alifatisk kemi. Denna mekanism följs av Schiemann-reaktionen och bildandet av fenoler och deras etrar. 2) Nukleofiler är reduktionsmedel. Mekanismen är elektronöverföring och bildning av en arylradikal. Enligt denna mekanism sker en reaktion med jodidjon, som ersätter diazogruppen med väte. 3) Reaktioner i närvaro av kopparpulver eller koppar(I)-salter. De har också en radikal karaktär, koppar spelar rollen som ett reduktionsmedel. Nukleofilen överförs till arylradikalen i koordinationssfären av kopparkomplex. Sådana reaktioner är de flesta i kemin av diazoniumsalter. Sandmeyer-reaktion och dess analoger. 4) Nesmeyanovs reaktion. 5) Diaryliodonium och bromoniumsalter.

8. Reaktioner av diazoföreningar utan kväveutveckling. Återhämtning. Azokombination, krav på azo- och diazokomponenter. Exempel på azofärgämnen (metylorange).

9. Gomberg-Bachmann och Meyerwein-reaktioner Ett modernt alternativ är korskopplingsreaktioner katalyserade av övergångsmetallkomplex och Heck-reaktionen. Vid 5++: korskombination med diazoniumsalter och diaryliodoniumsalter.

10. DIAZOMETAN. Beredning, struktur, reaktioner med syror, fenoler, alkoholer (skillnad i förhållanden), med ketoner och aldehyder.

FENOLER OCH KINONER.

De flesta av de viktigaste metoderna för syntes av fenoler är kända från material från tidigare föreläsningar:

1) syntes genom Na-salter av sulfonsyror;

2) hydrolys av arylklorider;

3) genom diazoniumsalter;

4) kumenmetoden.

5) hydroxylering av aktiverade arener enligt Fenton.

FENOLENS EGENSKAPER.

1) Surhet; 2) syntes av estrar; 3) elektrofil substitution (se ämnet "Elektrofil substitution på arenor");

4) Elektrofila substitutionsreaktioner som inte tidigare beaktats: Kolbe-karboxylering, Reimer-Tiemann-formylering, nitrosering; 5) tautomerism, exempel; 6) Syntes av etrar; 6a) syntes av allyletrar; 7) Claisen omarrangemang;

8) oxidation av fenoler, aroxylradikaler; Bucherer reaktion;

10) omvandling av PhOH till PhNR 2.

KINONER.

1. Struktur av kinoner. 2. Beredning av kinoner. Oxidation av hydrokinon, semikinon, kinhydron. 3. Kloranil, 2,3-diklor-5,6-dicyano-1,4-kinon (DDQ). 4. Egenskaper hos kinoner: a) redoxreaktioner, 1,2- och 1,4-addition, Diels-Alder-reaktion.

VIKTIGA NATURLIGA ENOLER, FENOLER OCH KINONER.

C-VITAMIN (1): Askorbinsyra. Reduktionsmedel. Färgning med FeCl3. I naturen syntetiseras det av alla klorofyllhaltiga växter, reptiler och amfibier och många däggdjur. Under evolutionens gång har människor, apor och marsvin förlorat förmågan att syntetisera det.

De viktigaste funktionerna är konstruktionen av intercellulär substans, vävnadsregenerering och läkning, blodkärlens integritet, motståndskraft mot infektioner och stress. KOLLAGENSYNTES (hydroxylering av aminosyror). (Kollagen är allt om oss: hud, ben, naglar, hår.) Syntes av noradrenalin. Brist på C-vitamin – skörbjugg. C-vitaminhalt: svarta vinbär 200 mg/100 g, röd paprika, persilja – 150-200, citrusfrukter 40-60, kål – 50. Behov: 50-100 mg/dag.

TANNIN, det här är gallussyraglykosid (2). Ingår i te, har garvningsegenskaper

RESVERATROL(3) – finns i RÖTT VIN (franska). Minskar sannolikheten för hjärt-kärlsjukdomar. Hämmar bildningen av ENDOTELIN-1-peptid, en nyckelfaktor i utvecklingen av åderförkalkning. Hjälper till att marknadsföra franskt vin på marknaden. Mer än 300 publikationer under de senaste 10 åren.

Kryddnejlikaolja: eugenol (4).

E-VITAMIN (5)(tokoferol - "Jag bär avkomma"). Antioxidant. (Det bildar själv inaktiva fria radikaler). Reglerar selenmetabolismen i glutationperoxidas, ett enzym som skyddar membran från peroxider. Med en brist - infertilitet, muskeldystrofi, minskad styrka, ökar oxidationen av lipider och omättade fettsyror. Ingår i vegetabiliska oljor, sallad, kål, äggula, spannmål, havregryn (valsad havregryn, müsli). Behov – 5 mg/dag. Vitaminbrist är sällsynt.

VITAMINER FRÅN GRUPP K (6). Reglering av blodkoagulering och mineralisering av benvävnad (karboxylering av glutaminsyraresten i position 4 (i proteiner!)) - resultat: kalciumbindning, bentillväxt. Syntetiseras i tarmarna. Krav – 1 mg/dag. Hemorragiska sjukdomar. Antivitaminer K. Dicumarin. Minskad blodpropp under trombos.

UBIQINON("alltså närvarande kinon"), även känt som koenzym Q (7). Elektronöverföring. Vävnadsandning. ATP-syntes. Syntetiseras i kroppen.

CHROMONE (8) och FLAVONE (9)– semikinoner, fenolhalvestrar.

QUERCETIN (10). RUTIN – vitamin P (11)(detta är quercetin + socker).

Permeabilitetsvitamin. Om det finns en brist, blödning, trötthet, smärta i armar och ben. Sambandet mellan vitamin C och P (askorutin).

ANTHOCYANINER(från grekiska: färgning av blommor).

VAD ÄR LIGNIN Vad består trä av? Varför är det hårt och vattentätt?

"ALICYCLER", 2 föreläsningar.

1. Formell klassificering av cykler(heterocykler och karbocykler, som båda kan vara aromatiska eller icke-aromatiska. Icke-aromatiska karbocykler kallas alicykler.

2. Distribution i naturen (olja, terpener, steroider, vitaminer, prostaglandiner, krysantemumsyra och pyretroider etc.).

3. Syntes - slutet av 1800-talet. Perkin Jr. – från natrmalonester. (se punkt 13). Gustavsson:

Br-CH2CH2CH2-Br + Zn (EtOH, 80°C). Detta är 1,3-eliminering.

4. BAYER (1885). Spänningsteori. Detta är inte ens en teori, utan en diskussionsartikel: Enligt Bayer – alla cykler är platta. Avvikelse från vinkel 109 ca 28’ – spänning. Teorin levde och levde i 50 år, dog sedan, men termen fanns kvar. Första synteser av makro- och mellancykler (Ruzicka).

5. TYPER AV STRESS I CYKLER: 1) ANGULÄR (endast små cykler), 2) TORSIONAL (blockerad), TRANSANULÄR (i medelstora cykler).

T.ex. enligt Bayer
T.ex. enligt D H o f kcal/m (värmebild)
T.ex. enligt D H o f kcal/m: C9 (12,5 kcal/m), C10 (13 kcal/m), C11 (11 kcal/m), C12 (4 kcal/m), C14 (2 kcal/m).
Förbränningsvärme för CH 2-gruppen, kcal/m	SMÅ CYKLAR 166,6 (C3), 164,0 (C4)		REGELBUNDEN 158,7 (C5), 157,4 (C6)		MITT TILL FRÅN 12 (FRÅN 13) MAKROCYKLAR > C 13

6. CYKLOPROPAN. Strukturera(С-С 0,151 nM, Р НСН = 114 о), hybridisering ( Enligt beräkningar är det för C-H närmare sp 2, för C-C - till sp 5), bananbindningar, vinkel 102 o, likhet med alkener, TORSION spänning - 1 kcal/m per C-H, d.v.s. 6 kcal/m från 27,2 (tabell). Surhet CH - pKa som etylen = 36-37, möjlig konjugering av cyklopropanfragmentet med R-orbitaler av närliggande fragment (stabilitet av cyklopropylmetylkarbokatation) .

EGENSKAPER HOS KEMISKA EGENSKAPER. 1. Hydrering i C 3 H 8 (H 2 /Pt, 50 o C)/ 2. med våt HBr - ringöppning av metylcyklopropan enligt Markovnikov, 1,5-addition till vinylcyklopropan 3. Radikal halogenering. 4. Beständighet mot vissa oxidationsmedel (neutral lösning av KMnO 4, ozon). I fenylcyklopropan oxiderar ozon Ph-ringen för att bilda cyklopropankarboxylsyra.

7. CYKLOBUTAN. Strukturera(С-С 0,155 nM, Р НСН = 107 о) , KONFORMATION – vikt, avvikelse från planet är 25 o. TORSIONAL Stress.

Nästan inte KEMISKA EGENSKAPERS EGENSKAPER:Hydrogenering i C 4 H 10 (H 2 / Pt, 180°C). Strukturella egenskaper hos oxetaner: TORSION stress – 4 kcal/m istället för 8.

8. CYKLOPENTAN. Det finns nästan ingen vinkelstress. I en platt finns 10 par dolda CH-bindningar (detta kan ge en vridspänning på 10 kcal/m, men cyklopentan är inte platt). Konformationer: öppet KUVERT – halvstol – öppet KUVERT. PSEUDO-ROTATION är en kompromiss mellan vinkel- och vridspänning.

9. CYKLOHEXAN – STOLEN. Det finns ingen vinkel- eller vridspänning. Axiella och ekvatoriala atomer. Alla CH-bindningar av angränsande kolatomer är i en hämmad position. Övergång mellan två möjliga stolkonformationer via en vridform etc. 10 5 gånger per sekund. NMR-spektrum av cyklohexan Snabba och långsamma metaboliska processer i NMR.

MONOINSKÄNDA CYKLOHEXANER. Konformers. Axiella och klumpig-butan interaktioner.

Fria konformationsenergier av substituenter.– D Go, kcal/m: H(0), Me(1,74, detta är ~ 95% av e-Me-konformatorn vid jämvikt), i-Pr(2,1), t-Bu (5,5), Hal (0,2- 0,5) Ph (3,1).

Tret-butylgruppen fungerar som ett ankare, vilket säkerställer konformationen i vilken den själv intar en ekvatorial position. I gnuggar-butylcyklohexan vid rumstemperatur är mer än 99,99% ekvatorial konformer.

Anomerisk effekt. Upptäckt på monosackarider och kommer att diskuteras mer i detalj där.

10. INLÄMDA CYKLOHEXANER. Cis-trans-isomerer, enantiomerer för 1,2-. 1,3-. 1,4-disubstituerade cyklohexaner.

11. PÅVERKAN AV KONFORMATIONSTILLSTÅND på reaktivitet. Minns eliminering i mentyl och isomentylklorid (1 sem). Bredts regel.

12. Begreppet konformationer av mellancykler (stolbad, kronor, etc.)Transannulär spänning. Begreppet transannulära reaktioner.

13. Metoder för syntes av små cykler.

14. SYNTES AV VANLIGA OCH MEDELÅRE CYKLAR.

Genom malonisk eter.

Pyrolys av Ca, Ba, Mn, Th-salter av a,w-dikarboxylsyror.

Dieckmann kondens.

Genom a,w – dinitriler.

Acylisk kondensation.

Metates av alkener.

Cyklotri- och tetramerisering på metallkomplexkatalysatorer.

Demyanovs reaktion.

15. Strukturella egenskaper hos cykloalkener.

16. Syntes av cykloalkyner.

17. Cyklar. Spiranes. Adamantane.

18. Exotiskt. Tetraeder, kubansk, angulan, propellan.

HETEROCYKLISKA FÖRENINGAR.

1. Femledade heterocykler med en heteroatom.

Pyrrol, furan, tiofen, aromaticitet, deras derivat i naturen (porfyrin, hem, klorofyll, vitamin B 12, askorbinsyra, biotin).

2. Metoder för syntes av femledade heterocykler med en heteroatom. Paal-Knorr metod. Pyrrolsyntes enligt Knorr och furan enligt Feist-Benary. Transformationer av furan till andra femledade heterocykler enligt Yuryev. Beredning av furfural från växtavfall innehållande femkolskolhydrater (pentosaner).

3. Fysikaliska och kemiska egenskaper hos femledade heterocykler.

IH och 13C NMR-spektradata, 5 ppm. (för bensen δН 7,27 och δС 129 ppm)

Dipolmoment

3.1 Elektrofil substitution i pyrrol, furan och tiofen.

När det gäller reaktivitet mot elektrofiler liknar pyrrol aktiverade aromatiska substrat (fenol eller aromatiska aminer), pyrrol är mer reaktivt än furan (hastighetsfaktor mer än 10 5), tiofen är mycket mindre reaktivt än furan (också cirka 10 5 gånger), men mer reaktiv än bensen (hastighetsfaktor 10 3 -10 5). Alla femledade heterocykler är benägna att polymeriseras och hartsbildning i närvaro av starka protiska syror och mycket reaktiva Lewis-syror. Pyrrol är särskilt acidofobt. FÖR ELEKTROFIL ERSÄTTNING I FEMMEDELSHETEROCYKLAR, SÄRSKILT PYRROLER, STARKA MINERALSYROR, AICI 3 OCH STARKA OXIDERINGSMEDEL KAN INTE TAS! Även om denna regel inte är absolut, och tiofen är något syraresistent, är det enklare och säkrare att undvika sådana reaktioner helt för alla donatorheterocykler. Exempel på elektrofila substitutionsreaktioner i pyrrol, furan och tiofen.

3.2. Basicitet och surhet av pyrrol, alkylering av Li-, Na-, K- och Mg-derivat av pyrrol.

3.3. Kondensation av pyrrol med aldehyder (formylering, bildning av porfyriner).

3.4. Funktioner hos de kemiska egenskaperna hos furaner (reaktion med brom, Diels-Alder-reaktion.

3.5. Funktioner hos tiofens kemiska egenskaper. Avsvavling.

3.6. Reaktioner av C-metalliserade femledade heterocykler.

4. Kondenserade femledade heterocykler med en heteroatom.

4.1. Indoler i naturen (tryptofan, skatol, serotonin, heteroauxin. Indigo.)

4.2 Fischer-syntes av indoler. Mekanism.

4.3 Jämförelse av egenskaperna hos indol och pyrrol. Liknar pyrrol indol är acidofobt och mycket känsligt för oxidationsmedel. En signifikant skillnad från pyrrol är orienteringen av den elektrofila substitutionen vid position 3.

5. Femledade heterocykler med två heteroatomer Imidazol, amfotericitet, tautomerism, användning vid acylering. Jämförelse med amidiner. Imidazol är en vätebindningsgivare och -acceptor. Detta är viktigt för kemin hos enzymer som kymotrypsin. Det är histidinfragmentet av kymotrypsin som överför protonen och säkerställer hydrolysen av peptidbindningen.

6. Pyridin, aromaticitet, basicitet ( pKa 5,23; basicitet jämförbar med anilin (pKa = 4,8), men något högre). pKa för pyridinderivat: 2-amino-Py= 6,9 3-amino-Py = 6,0 . 4-amino-Py = 9,2. Detta är en ganska stark grund. 4-nitro-Py = 1,6; 2-cyano-Py= -0,26).

Pyridinderivat i naturen (vitaminer, nikotin, NADP).

6.1. IH (13C) NMR-spektradata, 5, ppm

6.2. Metoder för syntes av pyridiner (från 1,5-diketoner, trekomponent Hantzsch-syntes).

6.3. Kemiska egenskaper hos pyridin. Alkylering, acylering, DMAP, pyridinkomplex med Lewis-syror. (cS03, BH3, NO2 + BF4-, FOTf). Milda elektrofila reagenser för sulfonering, reduktion, nitrering respektive fluorering.

6.4. Elektrofila substitutionsreaktioner för pyridin. Funktioner av reaktioner och exempel på villkor för elektrofil substitution i pyridin.

6.5. Pyridin N-oxid, beredning och dess användning i syntes. Införande av en nitrogrupp i ringens 4-position.

6.6. Nukleofil substitution i 2-, 3- och 4-klorpyridiner. Partialhastighetsfaktorer jämfört med klorbensen.

En liknande trend observeras för 2-, 3- och 4-halokinoliner.

6.7. Nukleofil substitution av hydridjon:

reaktion av pyridin med alkyl eller aryllitium;

reaktion av pyridin med natriumamid (Chichibabin-reaktion). Eftersom eliminering av den fria hydridjonen är omöjlig av energetiska skäl, aromatiseras i Chichibabin-reaktionen det intermediära sigmakomplexet genom att reagera med reaktionsprodukten för att bilda produktens natriumsalt och molekylärt väte.

I andra reaktioner avlägsnas hydriden vanligtvis genom oxidation. Så, pyridiniumsalter kan genomgå hydroxylering, vilket leder till bildning av 1-alkylpyridoner-2. Processen liknar aminering, men i närvaro av ett oxidationsmedel, till exempel K3.

6.8. Litiumderivat av pyridin. Mottagande, reaktioner.

6.9. Pyridin kärna som en stark mesomer acceptor. Stabilitet av karbanjoner konjugerade till pyridinringen i 2- eller 4-positioner. Funktioner av de kemiska egenskaperna hos metylpyridiner och vinylpyridiner.

7. Kondenserade sexledade heterocykler med en heteroatom.

7.1. Kinolin. Kinin.

IH (13C) NMR-spektra av kinolin, 5, ppm.

7.1. Metoder för att erhålla kinoliner. Synteser av Scroup och Döbner-Miller. Begreppet mekanismen för dessa reaktioner. Syntes av 2- och 4-metylkinoliner.

7.2. Isokinoliner,syntes enligt Bischler-Napieralski .

7.3. Kemiska egenskaper hos kinoliner och isokinoliner. Jämförelse med pyridin, skillnader i egenskaperna hos pyridin och kinolin.

Beteende hos heterocykliska föreningar i närvaro av oxiderande och reduktionsmedel avsedda att modifiera sidokedjor.

Reducerare:

Pyrrol är nästan obegränsat resistent mot reduktionsmedel, såväl som baser och nukleofiler (det kan till exempel motstå hydrider, boran, Na i alkohol utan att påverka ringen, även vid långvarig uppvärmning).

Tiofen - liksom pyrrol, är resistent mot reduktionsmedel, såväl som baser och nukleofiler, med undantag för reduktionsmedel baserade på övergångsmetaller. Eventuella nickelföreningar (Raney-nickel, nickelborid) orsakar avsvavling och hydrering av skelettet. Palladium- och platinakatalysatorer förgiftas vanligtvis av tiofener och fungerar inte.

Furan är detsamma som pyrrol, men hydreras mycket lätt.

Indol är helt likt pyrrol.

Pyridinringen reduceras lättare än bensenringen. För sidokedjor kan du använda NaBH 4 , men det är oönskat (ofta till och med omöjligt) att använda LiAlH 4 .

För kinolin är reglerna nästan desamma som för pyridin, LiAlH 4 kan inte användas.

I kvaterniserad form (N-alkylpyridinium, kinolinium) är de mycket känsliga för reduktionsmedel (ringreduktion), baser och nukleofiler (ringöppning).

Oxidationsmedel.

Användningen av oxidationsmedel för föreningar av pyrrol, indol och, i mindre utsträckning, furan, leder vanligtvis till förstörelse av ringen. Närvaron av elektronbortdragande substituenter ökar motståndskraften mot oxidationsmedel, men mer detaljerad information om detta ligger utanför 3:e årsprogrammets omfattning.

Tiofen beter sig som bensen - vanliga oxidationsmedel förstör inte ringen. Men användningen av peroxidoxidationsmedel i någon form är strängt förbjuden - svavel oxideras till sulfoxid och sulfon med förlust av aromaticitet och omedelbar dimerisering.

Pyridin är ganska stabilt mot de flesta oxidationsmedel under milda förhållanden. Förhållandet mellan pyridin och uppvärmning med KMnO 4 (pH 7) till 100 o C i en förseglad ampull är detsamma som för bensen: ringen oxideras. I en sur miljö är pyridin i sin protonerade form ännu mer resistent mot oxidationsmedel, en standarduppsättning reagenser kan användas. Persyror oxiderar pyridin till N-oxid - se ovan.

Oxidation av en av kinolinringarna med KMnO 4 leder till pyridin-2,3-dikarboxylsyra.

8. Sexledade heterocykler med flera kväveatomer

8.1. Pyrimidin. Pyrimidinderivat som komponenter i nukleinsyror och läkemedel (uracil, tymin, cytosin, barbitursyra). Antivirala och antitumörläkemedel - pyrimidiner (5-fluorouracil, azidotymidin, alkylmetoxipyraziner - komponenter i lukten av mat, frukt, grönsaker, paprika, ärtor, stekt kött. Den så kallade Maillard-reaktionen (valfritt).

8.2. Begreppet de kemiska egenskaperna hos pyrimidinderivat.

Pyrimidin kan bromeras vid position 5. Uracil (se nedan) kan också bromeras och nitreras vid position 5.

Milda reaktioner S N2Ar i klorpyrimidiner(analogi med pyridin!): Position 4 går snabbare än position 2.

Substitution av 2-C1 under påverkan av KNH 2 i NH 3 l. Mekanismen är inte arin, utan ANRORC (5+++).

10. Binukleära heterocykler med flera kväveatomer. Puriner ( adenin, guanin).

De mest kända purinerna (koffein, urinsyra, acyklovir). Purin isosterer (allopurinol, sildenafil (Viagra™)).

Ytterligare litteratur om ämnet "Heterocycles"

1. T. Gilchrist "Kemi av heterocykliska föreningar" (Översatt från engelska - M.: Mir, 1996)

2. J. Joule, K. Mills "Chemistry of heterocyclic compounds" (Översatt från engelska - M.: Mir, 2004).

AMINOSYROR .

1. Aminosyror (AA) i naturen. (≈ 20 aminosyror finns i proteiner, dessa kodas av AA; >200 AA förekommer i naturen.)

2. a-, p-, y-aminosyror. S-konfiguration av naturliga L-aminosyror.

3. Amfotericitet, isoelektrisk punkt(pH är vanligtvis 5,0-6,5). Basiska (7,6-10,8), sura (3,0-3,2) aminosyror. Bekräftelse av den zwitterjoniska strukturen. Elektrofores.

4. Kemiska egenskaper hos AK– egenskaper hos COOH- och NH 2 -grupper. Kelater. Betainer. Beteende när uppvärmning(jämför med hydroxisyror). Bildningen av azlaktoner från N-acetylglycin och hydantoiner från urea och AA är 5++. Estersyntes och N-acylering är vägen till peptidsyntes (se föreläsning om protein).

5. Kemisk och biokemisk deaminering,(lär inte ut mekanismerna!), principen för enzymatisk transaminering med vitamin B 6 (var i ämnet "Karbonylföreningar" och under biokemi).

7. De viktigaste metoderna för aminosyrasyntes:

1) från halokarboxylsyror - två primitiva metoder, inklusive ftalimid. (Båda är redan kända!)

2) Strecker-syntes;

3) alkylering av CH-syraanjoner – PhCH=N–CH2COOR och N-acetylaminomalonester.

4) Enantioselektiv syntes av AA genom:

a) mikrobiologisk (enzymatisk) separation och

b) enantioselektiv hydrering med användning av kirala katalysatorer.

5) P-aminosyror. Syntes enligt Michael.

	Hydrofoba aminosyror	Lite om den biokemiska rollen (för allmän utveckling)
ALANIN		Avlägsnande av ammoniak från vävnader till levern. Transaminering, omvandling till pyrodruvsyra. Syntes av puriner, pyrimidiner och hem.
VALIN*		Om valin till följd av en mutation ersätter glutaminsyran i hemoglobin uppstår en ärftlig sjukdom — sicklecellanemi. En allvarlig ärftlig sjukdom vanlig i Afrika, men som ger resistens mot malaria.
LEUCINE*
ISOLEUCINE*
PROLINE		Böjer sig i proteinmolekyler. Ingen rotation där det finns prolin.
FENYLALANIN*		Om det inte omvandlas till tyrosin blir det en ärftlig sjukdom, fenylpyrodruvoligofreni.
TRYPTOFAN*		Syntes av NADP, serotonin. Nedbrytning i tarmarna till skatole och indol.
	Hydrofila aminosyror
GLYCIN Gly (G)	H2N-CH2-COOH	Deltar i ett stort antal biokemiska synteser i kroppen.
SERIN Ser (S)	HO-CH 2-CH(NH2)-COOH	Delta (som en del av proteiner) i processerna för acylering och fosforylering.
THREONINE* Thr (T)	CH3-CH(OH)-CH(NH2)-COOH
TYROSIN Tyr (Y)		Syntes av sköldkörtelhormoner, adrenalin och noradrenalin
	"Sura" aminosyror
ASPARGSYRA Asp (D)	HOOC-CH 2-CH(NH2)-COOH	Aminogruppdonator i synteser.
GLUTAMSYRA Lim)	HOOC-C4H2-CH2-CH(NH2)-COOH	Bildar GABA (γ-aminosmörsyra (aminalone) - ett lugnande medel. Glu tar bort NH 3 från hjärnan och omvandlas till glutamin (Gln). 4-karboxyglutaminsyra binder Ca i proteiner.
	"A M I ​​D S" av sura aminosyror
ASPARAGIN Asn(N)	H2N-CO-CH2-CH(NH2)-COOH
GLUTAMIN Gln(Q)	H2N-CO-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH	Donatoraminogrupper i synteser
CYSTEIN Cys(C)	HS-CH 2-CH(NH2)-COOH	Bildning av S-S-bindningar (tert, proteinstruktur, reglering av enzymaktivitet)
CYSTIN	Cys-S-S-Cys
METIONIN* Träffade	MeSCH 2 CH 2 - CH(NH2)COOH	Metylgruppsgivare
	"essentiella" aminosyror
LYSIN* Lys (K)	H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH	Bildar tvärbindningar i kollagen och elastin som gör dem elastiska.
ARGININ Arg(R) Innehåller ett guanidinfragment	H2N-C(=NH)-NH-(CH2)3-CH(NH2)-COOH	Deltar i avlägsnandet av ammoniak från kroppen
HISTIDIN Hans(H) Imidazolrest		Histaminsyntes. Allergi.

* - essentiella aminosyror. Glukos och fetter syntetiseras lätt från de flesta aminosyror. Störningar i aminosyrametabolismen hos barn leder till psykisk funktionsnedsättning.

SKYDDA GRUPPER SOM ANVÄNDS I PEPTIDSYNTES.

N.H. 2 -skyddande grupper -

RC(O)- = ( HC(O)- ) CF3C(O) - ftalylsyra

ROC(O)- = PhCH 2 OC(O)- och substituerade bensyler t-BuOC(O)- och så vidare. gnuggar-grupper,

Fluorenylmetyloxikarbonylgrupp,

Ts-grupp

COOH-skyddande grupper – etrar – PhCH 2 O- och substituerade bensyler,

t-BuO- och fluorenylmetyletrar.

Separat övervägande av skyddsgrupper för andra aminosyraaminosyror tillhandahålls inte.

Metoder för att skapa en peptidbindning.

1. Syraklorid (via X-NH-CH(R)-C(O)Cl). Metoden är föråldrad.

2..Azid (enligt Curtius, genom X-NH-CH(R)-C(O)Y → C(O)N 3 som ett mjukt acylerande reagens.

3.Anhydrit – t.ex. genom blandad anhydrid med kolsyra.

4. Aktiverade estrar (till exempel C(O)-OS 6 F 5, etc.)

5. Karbodiimid – syra + DCC + amin

6. Syntes på ett fast underlag (till exempel på Merrifield-harts).

Peptiders biologiska roll. Några exempel .

1. Enkefaliner och endorfiner är opioida peptider.

till exempel Tyr-Gly-Gly-Phe-Met och

Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu från grishjärna. Flera hundra analoger är kända.

2. Oxytocin och vasopressin Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu -Gly-NH 2

│________________│

DuVigneaud, Nob.pr. 1955 Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg -Gly-NH 2

│________________│

3. Insulin styr cellens upptag av glukos. Överskott av glukos i blodet (diabetes) leder till glykosylering av allt (främst proteiner).

4. Peptidtransformationer: angiotensinogen → angiotensin I → angiotensin II. En av huvudmekanismerna för att reglera blodtrycket (BP), platsen för applicering av många läkemedel (ACE-blockerare - angiotensinomvandlande enzym. Katalysator i steg 1 är enzymet renin (isolerat från njurarna).

5. Peptidgifter. Effektiv mot sjukdomar - botulism, stelkramp, difteri, kolera. Gifter av ormar, skorpioner, bin, svampgifter (falloidin, amantin), marina ryggradslösa djur (Conusgeographus – 13 AK, två -S-S-broar). Många är stabila när de kokas i en sur lösning (upp till 30 minuter).

6. Peptidantibiotika (gramicidin S).

7. Aspartam Asp-Phe-OMe är 200 gånger sötare än socker. Bittra och "goda" peptider.

8. Proteiner. Fyra nivåer av organisation av den naturliga proteinmolekylen. Ett protein är en unik (tillsammans med nukleinsyror) typ av makromolekyl som har en exakt känd struktur, ordnad ner till detaljerna i stereokemi och konformation. Alla andra kända makromolekyler, inklusive naturliga (polysackarider, lignin, etc.) har en mer eller mindre oordnad struktur - en bred fördelning av molekylvikter, fritt konformationsbeteende.

Den primära strukturen är sekvensen av aminosyror. Vad är förkortningen för primär struktur?

Sekundär struktur - konformationellt regelbundna element av två typer (α-helixar och β-lager) - så är bara en del av proteinmakromolekylen ordnad.

Tertiär struktur är en unik ordnad stereokemisk konfiguration av en komplett makromolekyl. Konceptet att "vika" en polypeptidkedja till den tertiära strukturen av ett protein. prioner.

Kvartär struktur är en kombination av flera subenheter i proteiner som består av flera polypeptidkedjor. Disulfidbryggor (reversibel omvandling av cystein-cystin) som ett sätt att fixera tertiära och kvartära strukturer.

KOLHYDRATER.

1. Vad är kolhydrater? Kolhydrater finns runt och inom oss.

2. Konceptet med fotosyntes av D-glycerinsyraderivat Endast för särskilt framstående studenter - bildandet av glycerolsyradifosfat från D-ribulos.

3. Vad är D-serien av kolhydrater?(Kort om historien om begreppet D- och L-serier).

4. Klassificering av kolhydrater: a) efter antalet C-atomer; b) genom närvaron av C=O- eller CHO-grupper; c) med antalet cykliska fragment.

5. Syntes av kolhydrater från D-glyceraldehyd med Kiliani-Fisher-metoden.Hur fastställde Fischer formeln för glukos?

6. Härledning av formlerna för alla D-tetroser, -pentoser, -hexoser från D-glyceraldehyd (öppna strukturer). För alla elever – känna till formeln glukos (öppen och cyklisk), mannos (2-glukos epimer), galaktos (4-glukos epimer), ribos. Pyranoser och furanoser.

7. Kunna gå från en öppen form till en cyklisk form enligt Haworth. Kunna rita formlerna för α- och β-glukos (alla substituenter i e-positionen utom den anomera) i stolkonformationen.

8. Vad är epimerer, anomerer, mutarotation. Anomerisk effekt.

9. Kemiska egenskaper hos glukos som aldehydalkohol: a) kelater med metalljoner, framställning av glykosider, fulla etrar och estrar, isopropylidenskydd; b) oxidation av CHO-gruppen med metalljoner, bromvatten, HNO3. Splittring av Will. Reaktion med aminer och få ozazoner. De viktigaste principerna och teknikerna för selektiv alkylering av olika hydroxyler i glukos.

10. D-fruktos som representant för ketoser. Öppna och cykliska former. Silver spegelreaktion för fruktos.

11. Begreppet deoxisocker, aminosocker. Detta inkluderar även kitin och heparin. Septulose och octulose i avokado. Maillard reaktion.

12. OLIGOSAKARIDER. Maltos,cellobios,laktos, sackaros. Reducerande och icke-reducerande sockerarter.

13. Polysackarider – stärkelse(20% amylos + 80% amylopektin),stärkelsejodtest, glykogen, cellulosa,hydrolys av stärkelse i munhålan (amylas) och hydrolys av cellulosa,nitrofiber, viskosfiber, papperstillverkning , blodgrupper och skillnaderna mellan dem.

VIKTIGA POLYSACKARIDER.

POLYSACKARID	KOMPOSITION och struktur	anteckningar
cyklodextriner	α-(6), β-(7), y-(8) Består av glukos 1-4 anslutningar.	Utmärkta komplexbildare, kelatbildare
stärkelse	a-glu-(1,4)-a-glu 20% amylos + 80% amylopektin	Amylos= 200 glu, linjär polysackarid. Amylopektin= 1000 eller mer glu, grenad.
glykogen	"grenad" stärkelse, deltagande av 6-OH	Glukosreserver i kroppen
	Från fruktosrester	Ingår i jordärtskocka
cellulosa	p-glu-(1,4)-p-glu	Bomull, växtfiber, trä
cellulosa	Xanthate i 6-position	Tillverkning av viskos - rayon, cellofan (förpackningsfilm)
cellulosaacetat	Ungefär diacetat	acetatfiber
cellulosanitrat	Trinitroeter	Rökfritt pulver
Att göra papper av trä	Trä = cellulosa + lignin. Behandla med Ca(HSO 3) 2 eller Na 2 S + NaOH	Sulfatering av ved - avlägsnande av lignin till vatten - produktion av cellulosamassa.
	Poly-a-2-deoxi-2-N-Ac-aminoglukos (istället för 2-OH - 2-NH-Ac)	Om du tar bort Ac från kväve får du kitosan - ett moderiktigt kosttillskott
hyaluronsyra	– (2-AcNH-glukos – glukuronsyra) n –	Smörjning i kroppen (t.ex. leder).
	Strukturen är mycket komplex – (2-HO 3 S-NH-glukos – glukuronsyra) n –	Ökar blodkoagulationstiden
Kondroitinsulfat	Glykoproteiner (kollagen), proteoglykaner, koppling genom NH 2 asparagin eller OH serin	Finns överallt i kroppen, speciellt i bindväv och brosk.

Notera: Glukuronsyra: 6-COOH – 1-CHO

Glukonsyra: 6-CH 2 OH – 1-COOH

Glukarsyra: 6-COOH – 1-COOH

1. Kemi och biokemi av nukleinsyror.

Kvävebaser i RNA: U (uracil), C (cytosin) är pyrimidinderivat. A (adenin), G (guanin) är purinderivat. I DNA Istället för U (uracil) finns T (tymin).

Nukleosider ( socker+ kvävebas): uridin, cytidin, tymidin, adenosin, guanosin.

Nukleotider( fosfat+ socker+ kvävehaltig bas).

Lactim-laktam tautomerism.

Primär struktur nukleinsyror (koppling av nukleosider genom syreatomerna vid C-3 och C-5 i ribos (deoxiribos) med användning av fosfatbryggor.

RNA och DNA.

a) Stora baser och mindre baser (RNA). Enbart för tRNA närmar sig listan över mindre baser 50. Anledningen till deras existens är skydd mot hydrolytiska enzymer. 1-2 exempel på mindre baser.

c) Chargaffs regler för DNA. Det viktigaste: A=T. G=C. G+C< А+Т для животных и растений.

Principer för DNA-struktur

1. Oegentlighet.
Det finns en vanlig sockerfosfatryggrad till vilken kvävehaltiga baser är fästa. Deras växling är oregelbunden.

2. Antiparallelism.
DNA består av två polynukleotidkedjor orienterade antiparallellt. 3'-änden av den ena är belägen mittemot 5'-änden av den andra.

3. Komplementaritet (komplementaritet).
Varje kvävehaltig bas i en kedja motsvarar en strikt definierad kvävehaltig bas i den andra kedjan. Överensstämmelse bestäms av kemi. Purin och pyrimidin paras ihop för att bilda vätebindningar. Det finns två vätebindningar i A-T-paret och tre i G-C-paret, eftersom dessa baser har ytterligare en aminogrupp i den aromatiska ringen.

4. Förekomst av en vanlig sekundär struktur.
Två komplementära, antiparallella polynukleotidkedjor bildar högerhänta helixar med en gemensam axel.

Funktioner av DNA

1. DNA är bäraren av genetisk information.
Funktionen tillhandahålls av det faktum att det finns en genetisk kod. Antal DNA-molekyler: i en mänsklig cell finns 46 kromosomer, som var och en innehåller en DNA-molekyl. Längden på 1 molekyl är ~ 8 (dvs. 2x4) cm. När den är förpackad är den 5 nm (detta är den tertiära strukturen av DNA, supercoiling av DNA på histonproteiner).

2. Reproduktion och överföring av genetisk information säkerställs genom replikationsprocessen (DNA → nytt DNA).

3. Realisering av genetisk information i form av proteiner och eventuella andra föreningar bildade med hjälp av enzymproteiner.
Denna funktion tillhandahålls av processerna för transkription (DNA till RNA) och translation (RNA till protein).

Reparera– restaurering av den skadade DNA-delen. Detta beror på det faktum att DNA är en dubbelsträngad molekyl; det finns en komplementär nukleotid som "berättar" vad som behöver korrigeras.

Vilka fel och skador uppstår? a) Replikationsfel (10 -6), b) depurinering, förlust av purin, bildning av apurinställen (i varje cell förlust av 5000 purinrester per dag!), c) deaminering (till exempel cytosin förvandlats till uracil).

Inducerbar skada. a) dimerisering av pyrimidinringar under inverkan av UV vid C=C-bindningar med bildning av en cyklobutanring (fotolyaser används för att avlägsna dimerer); b) kemisk skada (alkylering, acylering, etc.). Skadereparation – DNA-glykosylas – apurinisering (eller apyrimidinisering) av den alkylerade basen – sedan införandet av en ”normal” bas i fem steg.

Avbrott i reparationsprocessen – ärftliga sjukdomar (xeroderma pigmentosum, trichotiodystrofi, etc.) Det finns cirka 2000 ärftliga sjukdomar.

Transkriptions- och translationshämmare är antibakteriella läkemedel.

Streptomycin – hämmare av proteinsyntes i prokaryoter.

Tetracykliner - "binda till 30S-subenheten av den bakteriella ribosomen och blockera vidhäftningen av aminoacyl-tRNA till ribosomens A-centrum, och därigenom störa förlängningen (dvs avläsning av mRNA och syntes av polypeptidkedjan)."

Penicilliner och cefalosporiner – β-laktamantibiotika. β-laktamringen hämmar cellväggssyntesen i gramnegativa mikroorganismer.

Virus – inhibitorer av matrissyntes i eukaryota celler.

Toxiner – gör ofta samma sak som virus. a-Amanitin– paddstolstoxin, LD 50 0,1 mg per kg kroppsvikt. Hämning av RNA-polymeras. Resultatet är irreversibla förändringar i levern och njurarna.

Ricin – ett mycket starkt proteingift från ricinbönor. Detta N-glykosylasenzym, som tar bort en adeninrest från 28S rRNA från den stora ribosomala subenheten, hämmar proteinsyntesen i eukaryoter. Ingår i ricinolja.

Enterotoxin från det orsakande medlet för difteri (protein med en massa på 60 kDa) - hämning av proteinsyntes i svalget och struphuvudet.

Interferoner – proteiner med en storlek av cirka 160 AA utsöndras av vissa ryggradsdjursceller som svar på infektion av virus. Mängden interferon är 10 -9 – 10 -12 g, d.v.s. en proteinmolekyl skyddar en cell. Dessa proteiner, liksom proteinhormoner, stimulerar syntesen av enzymer som förstör syntesen av viralt mRNA.

Ärftliga sjukdomar (monogena) och (inte att förväxla!) familjeanlag för sjukdomar (diabetes, gikt, ateroskleros, urolithiasis, schizofreni är multifaktoriella sjukdomar.)

Principer för nukleotidsekvensanalys (valfritt).

DNA-teknik inom medicin.

A. DNA-extraktion. B. DNA-klyvning med användning av restriktionsenzymer. Humant DNA är 150x106 nukleotidpar. De måste delas upp i 500 000 fragment om 300 par vardera. Nästa är gelelektrofores. Nästa – Southern blot-hybridisering med en radiosond eller andra metoder.

Sekvensering. Exonukleaser klyver sekventiellt en mononukleotid. Detta är en föråldrad teknik.

PCR (PCR) – polymeraskedjereaktion. (Nobel pr. 1993: Carrie Mullis)

Princip: primers (dessa är DNA-fragment på ~20 nukleotider - kommersiellt tillgängliga) + DNA-polymeras → DNA-produktion (förstärkare) → DNA-analys (sekvenserare). Nu sker allt automatiskt!

En metod för DNA-sekvensering med användning av märkta defekta nukleotider (såsom dideoxinukleotider). Nu är taggarna inte radioaktiva, utan fluorescerande. Tester för AIDS och andra sexuellt överförbara sjukdomar. Snabbt, men dyrt. Det är bättre att inte bli sjuk!

Framgången med PCR för diagnos och utbredd användning beror på att enzymerna som är involverade i processen, isolerade från värmeresistenta varma källbakterier och genetiskt modifierade, kan motstå värme, som denaturerar (dissocierar DNA-strängarna) och förbereder dem för nästa omgång av PCR.

TERPENS, TERPENOIDER OCH STEROIDER.

Terpentin – flyktig olja från tallharts.

Terpener är en grupp av omättade kolväten med sammansättningen (C 5 H 8) n, där n³ 2, brett spridd i naturen. Innehåller isopentanfragment, vanligtvis anslutna på ett huvud-till-svans sätt. (detta är Ruzicka-regeln).

Monoterpener C10 (C5H8)2Ce klämma Terpener C 15, (C 5 H 8) 3 Diterpener C 20, (C 5 H 8) 4 Triterpener C 30, (C 5 H 8) 6. Polyterpener (gummi).

Graden av hydrering av terpener kan variera, så antalet H-atomer behöver inte vara en multipel av 8. Det finns inga C 25- och C 35-terpener.

Terpener är acykliska och karbocykliska.

Terpenoider (isoprenoider) är terpener (kolväten) + funktionellt substituerade terpener. En omfattande grupp av naturliga föreningar med en regelbunden skelettstruktur.

Isoprenoider kan delas in i

1) terpener, inkl. funktionellt substituerad,

2) steroider

3) hartssyror,

4) polyisoprenoider (gummi).

De viktigaste företrädarna för terpener.

Några funktioner i kemin av terpener, bicykliska molekyler och steroider.

1) icke-klassiska katjoner; 2) omarrangemang av Wagner-Meyerwein-typ; 3) lätt oxidation; 4) diastereoselektiv syntes; 5) inflytande från avlägsna grupper.

Formellt är terpener produkter av polymerisationen av isopren, men syntesvägen är helt annorlunda! Varför är polyisoprenderivat så utbredda i naturen? Detta beror på särdragen i deras biosyntes från acetylkoenzym A, dvs. egentligen från ättiksyra. (Bloch, 40-60. Båda kolatomerna från C 14 H 3 C 14 UN ingår i terpenen.)

SCHEMA FÖR SYNTES AV MEVALONSYRA - den viktigaste mellanprodukten i biosyntesen av terpener och steroider.

Kondensation acetyl koenzym Ab acetoacetyl Koenzym A genomgår Claisen-esterkondensationsprocessen.

Syntes av limonen från geranylfosfat, en viktig mellanprodukt både vid syntesen av en mängd olika terpener och vid syntesen av kolesterol. Nedan är omvandlingen av limonen till kamfer under påverkan av HCl, vatten och ett oxidationsmedel (PP - pyrofosfatrester).

Omvandlingen av mevalonsyra till geranylfosfat sker genom 1) fosforylering av 5-OH, 2) upprepad fosforylering av 5-OH och bildning av pyrofosfat, 3) fosforylering vid 3-OH. Allt detta sker under påverkan av ATP, som omvandlas till ADP. Ytterligare transformationer:

De viktigaste steroidhormonerna.

Bildas i kroppen från kolesterol. Kolesterol är olösligt i vatten. Penetrerar cellen och deltar i biosyntesen genom komplex med sterolöverföringsproteiner.

GALLSYROR . Cholic syra. Cis-leden av ringarna A och B. Gallsyror förbättrar lipidabsorptionen, sänker kolesterolnivåerna och används i stor utsträckning för syntes av makrocykliska strukturer.

STEROIDER – MEDICINER.

1. Cardiotonics. Digitoxin. Finns i olika typer av fingerborgsborg (Digitalis purpurea L. eller Digitalislanata Ehrh.) Glykosider är naturliga föreningar som består av en eller flera glukos- eller andra sockerrester, oftast kopplade genom 1- eller 4-positionerna till en organisk molekyl (AGLIKON) . Ämnen med liknande struktur och verkan finns i giftet hos vissa arter av paddor.

2. Diuretika. Spironolakton (veroshpiron). Aldosteronantagonist. Blockerar återupptaget av Na+ joner och minskar därmed mängden vätska vilket leder till blodtryckssänkning Påverkar inte innehållet av K+ joner! Det är väldigt viktigt.

3. Antiinflammatoriska läkemedel. Prednisolon. 6-metylprednisolon (se formel ovan). Fluorosteroider (dexametason (9a-fluoro-16a-metylprednisolon), triamcinolon (9a-fluoro-16a-hydroxiprednisolon. Antiinflammatoriska salvor.

4. Anabola. Främjar bildandet av muskelmassa och benvävnad. Methandrostenolon.

5. BRASSINOSTEROIDER- NATURLIGA FÖRENINGAR SOM HJÄLPER VÄXTER ATT BEkämpa stress (torka, frost, överdriven fukt) HAR TILLVÄXTREGLERANDE AKTIVITET.

24-epibrassinolid [(22R, 23R,24R)-2a,3a,22,23-tetrahydroxi-B-homo-7-oxa-5a-ergostan-6-on.

Läkemedlet "Epin-extra", NNPP "NEST-M".

METALLKOMPLEX KATALYS (1 SEMESTER).