Презентация на тему: Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е

Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗОЛА
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
2) Нитрование Реагент : HNO 3 ( конц.) ; УСЛОВИЯ: H 2 SO 4 (конц.)
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
АРОМАТИЧЕСКИЕ МНОГОЯДЕРНЫЕ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Замена сульфогруппы на гидроксильную в β – нафталинсульфокислоте приводит к образованию β – нафтола, который используется в медицине как дезинфицирующее
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
π - НЕДОСТАТОЧНЫЕ СИСТЕМЫ
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
витамин РР – β – пиридинкарбоновая кислота
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ХИНОЛИНА
III. Пиримидин
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
1. Реакции S E
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
II. ИНДОЛ (БЕНЗОПИРРОЛ)
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
Пурин
Свойства пурина
Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.
1/61
Средняя оценка: 4.1/5 (всего оценок: 90)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1067 Кб)
1

Первый слайд презентации: Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е

1 Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е.

Изображение слайда
2

Слайд 2

2 Классификация органических реакций По механизму а) радикальные б) ионные А – В гомолитический разрыв связи А· + В· - свободные R очень активные частицы, стремятся к образованию связей Н·, Cl ·, O:, ·OH Условия: газовая фаза, свет, неполярный растворитель гетеролитический разрыв связи А + + В -

Изображение слайда
3

Слайд 3

3 образуются положительные частицы электрофилы -  -(Е) (Н +, NO 2 +, Br +, SO 3 и т.д.) и отрицательные частицы – нуклеофилы – Nu ( H –, OH –, NH 2, H 2 O и т.д.) Условия: полярные растворители в) синхронные

Изображение слайда
4

Слайд 4

4 2) По конечному результату S: S R, S E, S N (реакции замещения) A: A R, A E, A N (реакции присоединения) E (реакции отщепления) O – B (окислительно-восстановительные) 3) По числу частиц, принимающих участие в элементарной стадии - мономолекулярные (S N1 ) - бимолекулярные (S N2 )

Изображение слайда
5

Слайд 5

5 I I. Электронные эффекты заместителей. Одна из самых трудных и важных задач биоорганической химии – прогнозирование реакционной способности соединения. Обычно участок молекулы, где ē - плотность максимальная или минимальная является самым активным. На реакционную способность влияют: а) электронные эффекты заместителей б) наличие сопряжения в) пространственные факторы

Изображение слайда
6

Слайд 6

6 Электронные эффекты заместителей. Любой атом или группа атомов, замещающая H в исходном соединении, называется заместителем. Влияние заместителей определяется электронными эффектами: индуктивным (I) и мезомерным (M).

Изображение слайда
7

Слайд 7

7 Индуктивный эффект Индуктивный эффект – перераспределение электронной плотности по системе σ –связей, вызванное разной электроотрицательностью (ЭО) атомов. - δ 2 - δ 1 + δ +I эфф. имеют все R, причем для них I эфф. меняется в следующей последовательности: CH 3 < C 2 H 5 < (CH 3 ) 2 CH < (CH 3 ) 3 C; также +I эфф. характерен для Мe и иона О 2-. І δ 1 І > І δ 2 І + I эфф.

Изображение слайда
8

Слайд 8

8 Изображают I эфф. стрелкой вдоль сигма-связи. I эфф. затухает через 3–4 атома углерода из-за малой поляризуемости сигма-связи С–С. –I эфф.: Hal, NH 2, OH, OR, NO 2, COOH CH 3 CH 2 Y + d 2 + d 1 - d - I эффект

Изображение слайда
9

Слайд 9

9 МЕЗОМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ (ЭФФЕКТ СОПРЯЖЕНИЯ) Мезомерный эффект (М) – перераспределение электронной плотности по системе p –связей. М эфф., в отличие от I эфф., возникает лишь там, где появляется сопряжение. Сопряжение – это выравнивание связей и зарядов в реальной молекуле по сравнению с идеальной. Сопряжение возникает в результате образования единого  –делокализованного облака, принадлежащего более чем двум атомам.

Изображение слайда
10

Слайд 10

10 н.п.е (р) образует единое π –делокализованное облако с π –связью, и на дальнем углероде возникает отрицательный заряд + - + М эфф.: NH 2, OH, OR, Hal, SH, NR 2 имеют гетероатом, участвующий в p - π сопряжении. Заместитель не имеет двойной связи. +М эффект p- π сопряжение виниламин (аминоэтен)

Изображение слайда
11

Слайд 11

11 - М эфф. – заместитель с p –связью: Две p –связи С=С и С=О объединяются в единое p -делокализованное облако, которое смещается в сторону более ЭО кислорода, происходит уменьшение электронной плотности в p -связи С=С. - +  C C O O- H N O O S O O- H C N O H O - +  - М эффект π - π сопряжение пропеновая (акриловая) кислота

Изображение слайда
12

Слайд 12

12 Суммарный эффект заместителей складывается из I и М эффектов. В результате заместители делятся на: 1) электронодонорные (ЭД); 2) электроноакцепторные (ЭА). ЭД (+ М > - I) OH, OR, NH 2, NHR, NR 2, SH (+ I ) R ЭА (- I, - M) COOH, CHO, NO 2, CN, SO 3 Н (- I > + M) Hal (F, Cl, Br, I )

Изображение слайда
13

Слайд 13

13 Системы с открытой цепью сопряжения В результате сопряжения молекула становится более термодинамически устойчивой. Объединение p –связей понижает энергию по сравнению с молекулами с изолированными связями. Это понижение энергии называют ЭНЕРГИЕЙ СОПРЯЖЕНИЯ. Чем больше энергия сопряжения, тем устойчивее молекула!

Изображение слайда
14

Слайд 14

14 В сопряженных системах существует чередование двойной и одинарной связей: Если имеется начало и конец сопряжения – это открытая цепь сопряжения. бутадиен-1,3: Е сопр. = 15 кДж/Моль

Изображение слайда
15

Слайд 15

15 циклопентадиениланион Системы с замкнутой цепью сопряжения за счет круговой делокализации называются ароматическими. СИСТЕМЫ С ЗАМКНУТОЙ ЦЕПЬЮ СОПРЯЖЕНИЯ (АРОМАТИЧЕСКИЕ) C 6 H 6 нафталин C 10 H 8 Карбоциклические

Изображение слайда
16

Слайд 16

16 1) Молекула должна иметь плоский замкнутый скелет из σ-связей, sp 2 -гибридизацию атомов и единую p –сопряженную систему р–е, охватывающую все атомы цикла. 2) Число электронов в π облаке, по правилу Хюккеля, должно быть равно 4n+2, где n=1, 2, 3, 4… Условия ароматичности.

Изображение слайда
17

Слайд 17: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗОЛА

17 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗОЛА

Изображение слайда
18

Слайд 18

18 Для бензола, как и для других аренов, характерны: Устойчивость к окислению (энергия сопряжения =150 кДж / моль) ; Способность к реакциям S Е (сохраняющим ароматичность) Относительная устойчивость к реакциям присоединения А (жесткие условия).

Изображение слайда
19

Слайд 19

19 Общая схема S E а) Образование электрофильной частицы под действием катализатора:  б) Образование π - комплекса π – комплекс: нехимическое соединение, π – облако содержит 6 электронов, ароматический характер не нарушен

Изображение слайда
20

Слайд 20

20 в) Образование σ –комплекса σ –комплекс : неароматический: 4 электрона в кольце, ( углерод в sp 3 – гибридизации), неплоский г) отщепление водорода (Н+), возврат к ароматичности: H E + H E + - H +

Изображение слайда
21

Слайд 21

21 1) Галогенирование Реагенты : Cl 2, Br 2 катализаторы : AlCl 3, FeBr 3 Образование электрофильной частицы под действием катализатора: Химические реакции E + AlCl 3 + Cl - Cl Cl + AlCl 4 + C l 2 Al C l 3 Cl H Cl + + хлорбензол E = Cl +

Изображение слайда
22

Слайд 22: 2) Нитрование Реагент : HNO 3 ( конц.) ; УСЛОВИЯ: H 2 SO 4 (конц.)

22 2) Нитрование Реагент : HNO 3 ( конц.) ; УСЛОВИЯ: H 2 SO 4 (конц.) E=NO 2 + H N О 3 H 2 S O 4 N О 2 H 2 О + (конц.) (конц.) + нитробензол Образование электрофильной частицы под действием катализатора:

Изображение слайда
23

Слайд 23

23 3) Сульфирование Реагент H 2 SO 4 конц. ( SO 3 ) E=SO 3 ) H 2 S O 4 S О 3 S O 3 H H 2 О + (конц. + бензолсульфокислота

Изображение слайда
24

Слайд 24

24 4) Алкилирование – образование гомологов бензола (реакция Фриделя-Крафтса) Реагент R – Г, катализатор AlCl 3, FeCl 3, FeBr 3 E=CH 3 + C H 3 C l Al C l 3 C H 3 H Cl + + метилбензол (толуол)

Изображение слайда
25

Слайд 25

25 ПРАВИЛА ЗАМЕЩЕНИЯ В БЕНЗОЛЬНОМ КОЛЬЦЕ Первый заместитель встает в любое положение и влияет на распределение электронной плотности в кольце. 2. По влиянию на распределение электронной плотности заместители делятся на два рода. Заместители первого рода - усиливают электронную плотность в кольце, активируют реакции S Е, орто-,пара – ориентанты: R, CH 2 =CH-, OH, NHR, NR 2, NH 2, OR, (Cl, Br, I)

Изображение слайда
26

Слайд 26

26 C H 3 B r 2 Al B r 3 C H 3 C H 3 Br Br + + + 2HBr 1-бром-2-метилбензол 1-бром-4-метилбензол

Изображение слайда
27

Слайд 27

27 Заместители второго рода – уменьшают электронную плотность в кольце, дезактивируют реакции S E, мета – ориентанты : 3- бромбензолсульфокислота

Изображение слайда
28

Слайд 28: АРОМАТИЧЕСКИЕ МНОГОЯДЕРНЫЕ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

28 АРОМАТИЧЕСКИЕ МНОГОЯДЕРНЫЕ КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ С 10 Н 8 - нафталин С - sp 2 -плоский скелет 4 х 2 + 2 = 10 е – по правилу Хюккеля С 14 Н 10 - антрацен 4 х 3 + 2 = 14 е С 14 Н 10 фенантрен 4 х 3 + 2 = 14 е π -электронное облако охватывает все атомы углерода циклов

Изображение слайда
29

Слайд 29

29 Многие биоактивные вещества имеют аналогичную структуру, поэтому конденсированные углеводороды используют в синтезе лекарственных препаратов. Например, структура фенантрена лежит в основе стероидов и алкалоидов ряда морфина.

Изображение слайда
30

Слайд 30

30 Структура тетрацена – в тетрациклиновых антибиотиках. Эти антибиотики представляют собой производные частично гидрированного нафтацена – соединения, состоящего из четырех линейно конденсированных шестичленных карбоциклов. Тетрациклины обладают широким спектром антимикробного действия и могут быть использованы даже при вирусных заболеваниях.

Изображение слайда
31

Слайд 31

31 Некоторые многоядерные конденсированные углеводороды обладают канцерогенными свойствами. Они изучаются в связи с проблемами раковых заболеваний. Например: Из холестерина в организме может образовываться метилхолантрен. З, 4 – бензпирен содержится в табачн o м дыме, легко окисляется по связям (1,2 и 3,4). Вступает во взаимодействие с NH 2 - группами гуанина (в ДНК), что приводит к необратимым изменением в ДНК и возникновению раковых заболеваний клеток. и метилхолантрен, который может образовываться из холестерина.

Изображение слайда
32

Слайд 32

32 Химические свойства конденсированных систем Химические свойства подобны свойствам бензола но, в связи с неполной выравненностью электронной плотности, имеют особенности: а) S Е протекают легче, чем в бензоле б) достаточно активны в реакциях присоединения и окисления

Изображение слайда
33

Слайд 33

33 1. S Е протекают в более мягких условиях, чем в бензоле Для нафталина образуется преимущественно α -продукт  - нафталин- сульфокислота  - нафталин сульфокислота

Изображение слайда
34

Слайд 34: Замена сульфогруппы на гидроксильную в β – нафталинсульфокислоте приводит к образованию β – нафтола, который используется в медицине как дезинфицирующее средство

34 Замена сульфогруппы на гидроксильную в β – нафталинсульфокислоте приводит к образованию β – нафтола, который используется в медицине как дезинфицирующее средство.

Изображение слайда
35

Слайд 35

35 2. Реакции присоединения протекают легче в фенантрене и антрацене, чем в нафталине (в положениях 9, 10). C 6 H 6 < нафталин < фенантрен, антрацен (в пол. 9, 10) C 10 H 18 – декалин (декагидронафталин) 9, 10 – дибром- 9, 10 – дигидрофенантрен + 5 H 2 N i 3 0 0 o 9 1 0 + B r 2 B r B r

Изображение слайда
36

Слайд 36

36 3. Менее устойчивы к окислению

Изображение слайда
37

Слайд 37: БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Гетероциклическими называются циклические органические соединения, в состав цикла которых, помимо атомов углерода, входят один или несколько атомов других элементов (гетероатомов).

Изображение слайда
38

Слайд 38: π - НЕДОСТАТОЧНЫЕ СИСТЕМЫ

= СН заменили на N = C 5 H 5 N Доказательства ароматичности: 1) Плоский скелет из -связей, N – в SP 2 2) π е облако замкнуто, содержит 4 х 1 + 2 = 6 е ( правило Хюккеля) N вступает в π – π сопряжение и оттягивает электронную плотность на себя ( ЭО N > ЭО C ), в результате в кольце пиридина электронная плотность меньше, чем в С 6 Н 6. I. П И Р И Д И Н

Изображение слайда
39

Слайд 39

• • Атом N называют пиридиновым – на внешней sp 2 -гибридизованной атомной орбитали располагается неподеленная электронная пара, которая придаёт основные свойства С 5 Н 5 N.

Изображение слайда
40

Слайд 40

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА π -недостаточных систем Реакции S Е. Меньшая реакционная способность, чем у С 6 Н 6. Реакции S E затруднены Основные свойства Реакции S N в  -положение

Изображение слайда
41

Слайд 41

β β – пиридинсульфокислота - антиметаболит, структурный аналог – β – пиридинкарбоновой кислоты. (витамина РР) Реакции S Е. а) сульфирование

Изображение слайда
42

Слайд 42: витамин РР – β – пиридинкарбоновая кислота

β - пиколин ( β – метилпиридин ) Окисление гомологов

Изображение слайда
43

Слайд 43

2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА гидроксид пиридиния хлорид пиридиния

Изображение слайда
44

Слайд 44

II. Хинолин ( бензопиридин ) – ароматическое соединение, содержит пиридиновое и бензольное кольцо, относится к π -недостаточным системам. Имеет плоский σ- скелет и единую сопряженную систему из десяти p – электронов. 1 2 3 4 5 6 7 8

Изображение слайда
45

Слайд 45: ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ХИНОЛИНА

В реакциях S E атаке подвергается бензольное кольцо ( кольцо пиридина является π – недостаточным ). Замещение протекает в положении 5 или 8. В реакции S N может вступать только π – недостаточное пиридиновое кольцо (положения 2 и 4 ).

Изображение слайда
46

Слайд 46: III. Пиримидин

менее основный (2 N конкурируют) почти не вступает в S Е Особенности реакционной способности

Изображение слайда
47

Слайд 47

пиррол фуран тиофен ДОКАЗАТЕЛЬСТВА АРОМАТИЧНОСТИ 1) Замкнутые, циклические, плоские скелеты (атомы углерода и азота в sp 2 гибридизации ) 2) 4n + 2 = 4 х 1 + 2 = 6 (е) π – избыточные,т.к. N ( O ) вступает в р- π сопряжение,электронная плотность в кольце увеличивается,кроме того, 6 е приходится на 5 атомов цикла.В результате электронная плотность в пирроле > C 6 H 6 π – избыточные системы (суперароматические )

Изображение слайда
48

Слайд 48

H 2 O, Al 2 O 3, t o NH 3 H 2 S H 2 O H 2 S NH 3 ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Изображение слайда
49

Слайд 49

I. ПИРРОЛ

Изображение слайда
50

Слайд 50

Пиррольный атом азота имеет неподеленную электронную пару и участвует в р- p сопряжении. Связь N –Н ослабляется, и пиррол проявляет кислотные свойства.

Изображение слайда
51

Слайд 51

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА π -избыточных систем Реакции S Е. Большая реакционная способность, чем у С 6 Н 6 а) алкилирование б) галогенирование в) ацилирование г) сульфирование д) нитрование 2 ) Слабокислые свойства

Изображение слайда
52

Слайд 52: 1. Реакции S E

а) алкилирование

Изображение слайда
53

Слайд 53

Пиррол и фуран обладают свойствами ацидофобности (т.е. разрушаются в кислой среде Реагент не должен содержать Н + ) Тиофен – более ароматичен, не боится кислоты.

Изображение слайда
54

Слайд 54

б) сульфирование + С 5 Н 5 N · SO 3 + С 5 H 5 N пиридинсульфотриоксид α -пирролсульфокислота

Изображение слайда
55

Слайд 55

2 ) Слабокислые свойства (Н Ме) + NaNH 2 + NH 3 пирролнатрий

Изображение слайда
56

Слайд 56: II. ИНДОЛ (БЕНЗОПИРРОЛ)

- δ Слабая NH- кислота. Вступает в реакции S E (положение 3 ). Биологически активные производные –триптофан и продукты его метаболизма (серотонин)

Изображение слайда
57

Слайд 57

пиридиновый имидазол III. Имидазол пиррольный

Изображение слайда
58

Слайд 58

Имидазол- амфотерное соединение, 1.проявляет с лабокислотные свойства за счет пиррольного N 2. слабоосновные – за счет пиридинового N образует соли с сильными кислотами и щелочными металлами NH кислотная группа и – N= основная образуют межмолекулярные водородные связи

Изображение слайда
59

Слайд 59: Пурин

Важнейшая конденсированная гетероциклическая система – пурин состоит двух сочлененных колец – имид a зола и пиримидина. пурин N N H N N 1 3 4 5 6 7 8 9 2

Изображение слайда
60

Слайд 60: Свойства пурина

устойчив к действию окислителей хорошо растворяется в воде амфотерен, образует соли не только с сильными кислотами, но (благодаря наличию NH – группы) и со щелочными Ме. Наиболее важны гидрокси – и аминопурины, принимающие активное участие в процессах жизнедеятельности.

Изображение слайда
61

Последний слайд презентации: Лекция 4 Сопряженные системы. Реакции электрофильного замещения S Е

61 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Изображение слайда