Лабораторно-практическое занятие № 8. «Сопряжение. Ароматичность» (3ч)

Цель:сформировать умения описывать процесс сопряжения в открытых и замкнутых углеродных цепях, различать ароматические соединения.

Вопросы для обсуждения:

1. Делокализованная химическая связь. Сопряженные и его виды.

2. - сопряжение открытых и замкнутых углеродных цепях.

3. - сопряжение открытых и замкнутых углеродных цепях.

4. Ароматичность органических соединений. Критерии ароматичности.

Материалы и примеры для самостоятельного изучения

Пример 1. Какие виды сопряжения имеются в молекулах изопрена

(2-метилбутадиена-1,3), циклогексадиена-1,3, метоксиэтена, нафталина?

Решение. Изопрен и метоксиэтен – открытые сопряженные системы. В изопрене атомы углерода родоначальной структуры (С-1 – С-4) находятся в

sp²-гибридном состоянии, единая цепь сопряжения возникает за счет обобществления электронов двух двойных связей, т.е. имеет место

-сопряжение.

Открытые цепи сопряжения могут быть не только в ациклических соединениях, но и в циклических. Например, в молекуле циклогексадиена-1,3 две двойные связи образуют открытую сопряженную систему. Атомы углерода С-5 и С-6 находятся в sp³-гибридном состоянии, -скелет молекулы циклогексадиена-1,3 неплоский, поэтому его нельзя отнести к ароматическим соединениям.

В молекуле метоксиэтена двойная связь сопряжена с неподеленной парой электронов атома кислорода, следовательно, в этом соединении имеется р, -сопряжение.

Молекула нафталина имеет циклическое строение. Кроме того, нафталин является конденсированной системой (циклы имеют по два общих атома). В нафталине имеются двойные связи, чередующиеся с ординарными. Нафталин обладает ароматичностью. Он имеет замкнутую структуру. Атомы углерода находятся в sp²-гибридном состоянии, -скелет молекулы – копланарен, т.е. все связи лежат в одной плоскости. Нафталин – -сопряженная система. В молекуле нафталина единая сопряженная система образуется при участии 10

р-электронов атомов углерода. Выполняется правило Хюккеля – 4 n +2 = 10, откуда n = 2, т.е. целому числу.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 8.1.Какие виды сопряжения имеются в молекулах 2,3-диметилпентадиена-2, винилдиметиламина, фенола, бензальдегида?

Задача 8.2. Какие из приведенных ниже соединений являются ароматическими?

Задача 8.3. Определите вид сопряжения в молекуле простейшего непредель­ного альдегида — пропеналя (акролеина) — и схематически изобразите перекрывание р-орбиталей в сопряженной системе.

Задача 8.4. Многие природные соединения, используемые в фармации, яв-тяются производными фенантрена. Определите, является ли фенантрен ароматическим соединением.

Задача 8.5.Органические ионы, как правило, неустойчивы. Однако катион тропилия (циклогептатриенил-катион) составляет исключение. Объясниnе причину относительно высокой стабильности этого катиона.

Задача 8.6.Бициклический углеводород азулен содержится в эфирных маслах некоторых растений (полыни, ромашки). Напишите формулу азулена объясните причину его повышенной термодинамической устойчивости.

Задача 8.7.В каких случаях имеет место сопряжение? Укажите тип сопряжения.

Литература для самостоятельной работы

1. Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 кн./В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Тюкавкина; Под ред. Н.А. Тюкавкиной. - М.: Дрофа, 2002. – Кн. 1: Основной курс. – 620с. (С. 55-67)

2. Органическая химия (в вопросах и ответах) / Под ред. Б. А. Ивина и Л. Б. Пиотровского. — СПб.: Наука, 2002. — 510 с. (С. 110-112)