Порядок определения характера заместителя
1. 
Записать структурную формулу соединения, выделить заместитель.
2. Рядом с каждым заместителем записать две буквы I и M, обозначающие индуктивный и мезомерный эффекты.
3. Обозначить стрелкой полярность σ-связи между заместителем и углеродом, с которым он связан. Это графическое изображение I-эффекта.
4. 
Указать знак частичного δ заряда на заместителе. Он будет являться знаком индуктивного эффекта.
5. Определить участие заместителя в общей цепи сопряжения.
6. 
Если сопряжение заместителя отсутствует, то мезомерный эффект тоже отсутствует, М=0. Тогда характер заместителя определяется только по знаку индуктивного эффекта, т.е. при +I эффекте – электронодонорный, при -I – электроноакцепторный.
7. При наличии сопряжения определить характер этого сопряжения: π,π или p,π
8. Изогнутыми стрелками, начиная с заместителя, показать смещение электронного облака по всей цепи сопряжения. Это графическое изображение М-эффекта.
9. 
Указать знак образовавшегося на заместителе δ заряда за счет смещения электронного облака. Он совпадает со знаком мезомерного эффекта.
10. Характер заместителя определяется
а) одинаковым знаком I и М эффектов
б) при разных знаках, обычно М>>I (кроме га-
логенов)
Задание для самопроверки:
Определите характер заместителей (ЭД или ЭА), указав:
- стрелками смещение электронной плотности
- вид сопряжения, вид электронных эффектов
1. этиламин и анилин (аминогруппы),
2. этанол и фенол (гидроксигруппы),
3. пропеналь и бензальдегид (оксогруппы),
4. циклогексанкарбоновая и бензойная кислоты (карбоксильная группа),
5. нитробензол и 1-нитропропан (нитрогруппы),
6. 1-хлорбутан и 1-хлорбутен-1 (хлора),
7. 3,3,3-трифторпропен (трифторметильной группы),
8. бензолсульфокислота (сульфогруппы),
9. 3-нитротолуол (обоих заместителей),
10. пара-аминобензальдегид (обоих заместителей).
Кислотность и основность органических соединений
Протонная теориякислот и оснований Бренстеда и Лоури рассматривает взаимодействие между кислотой и основанием как передачу протона одним веществом (кислотой) другому веществу (основанию).
Кислоты Бренстеда – это вещества, способные отдавать протон (доноры протона). Вещество проявляет кислотные свойства только, если есть акцептор протона. Поэтому следующая запись является условной:
НА ® Н+ + А―
кислота сопряженное основание
Органические вещества способны отдавать протон, если в них имеется сильнополярная ковалентная связь, способная разорваться гетеролитически:
А • • Н
Элемент и связанный с ним «протонированный» атом водорода называют кислотным центром. В зависимости от этого различают 4 типа кислот Бренстеда: СН, NH, OH, SH. Количественной характеристикой силы кислоты (т.е. легкости отдачи протона) является величина константы кислотности Ка и рКа. При качественной оценке силы кислот критерием является стабильность сопряженного основания (аниона).
 |
Стабильность аниона определяется степенью делокализации заряда, т.е. рассредоточение его по всей молекуле.
Стабильность увеличивается:
1. С наличием электроноакцепторных заместителей в радикале, связанном с кислотным центром:
СН3→СООН < Cl←CH2←COOH
2. 
Благодаря стабилизации аниона за счет сопряжения:
CH3 – CH2 – OH < (p,p - сопряжение внутри
карбоксильной группы)
3. С повышением радиуса атома в кислотном центре
CH3 – OH < CH3 – SH (атом серы больше по радиусу, чем атом
кислорода, поэтому (-) заряд в анионе RS- делокализован в большей сте-
пени, чем в RO-)
4. С увеличением электроотрицательности атома в кислотном центре, т.к. при этом повышается степень «протонированности» атома водорода.
CH3 – NH2 < CH3 – OH (связь ОН более поляризована, чем NH,
легче разрывается гетеролитически)
Основания Бренстеда – это вещества, способные присоединять протон (акцепторы протона). Это либо анионы, либо молекулы, которые должны иметь атом, содержащий неподеленную пару электронов, для образования связи с протоном – основный центр (O, N, S, галогены).
основание сопряженная кислота
На основность оказывают влияние те же факторы, которые влияют на кислотность, но их влияние противоположно:
Метиламин – более сильное основание, поскольку его катион более устойчив, чем NH4+, т.к. рядом с основным центром имеется донорный заместитель, восполняющий электронную плотность в катионе.
Самыми сильными органическими основаниями являются амины:
RSH < ROH < RNH2
Вывод:
Чтобы сравнить силу кислот (или оснований) необходимо:
1. Подчеркнуть кислотные (основные) центры в молекулах
2. Если они одинаковы, то сравнить влияния радикалов на кислотный (основный) центр. Электронодонорные заместители уменьшают силу кислоты, но увеличивают силу основания.
3. Если одинаковы радикалы, то сравнить влияния атома в кислотном (основном) центре, т.е. его размер или электроотрицательность.
Пример: какое вещество является более сильной кислотой: метанол или фенол?
одинаковые кислотные центры
ЭД
ЭА
За счет сопряжения в феноле связь О–Н становится более полярной, чем в спирте, следовательно, легче разрывается. Образующийся в результате разрыва фенолят-анион более устойчив, чем алкоголят-анион, т.к. его отрицательный заряд делокализован на бензольном кольце за счет сопряжения.
Вывод: фенол является более сильной кислотой, чем спирт и способен реагировать со щелочами, в отличие от спиртов.
Задание для самопроверки:
1. Cравните кислотность следующих соединений:
а) уксусная и масляная (бутановая) кислоты
б) этанол и вода
в) фенол и уксусная кислота (напишите реакцию с NaOH и Ca(OH)2 для
более сильной кислоты)
2. Cравните основность следующих соединений:
а) этиламин и диэтиламин
б) этиламин и анилин
в) этанол и 2-хлорэтанол
г) аммиак и анилин (для более слабого основания напишите реакцию с HCl)
СТЕРЕОИЗОМЕРИЯ
Стереоизомеры – это изомеры, имеющие одинаковый состав и химическое строение, отличаются расположением атомов относительно друг друга в пространстве.
Энантиомеры – один из видов стереоизомеров, молекулы которых относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение (их называют также зеркальными или оптическими изомерами).
В виде энантиомеров могут существовать только хиральные молекулы, т.е. молекулы, имеющие асимметрический атом углерода. Это атом углерода в Sp3 гибридизации, связанный с четырьмя разными заместителями.
Для изображения объемных молекул энантиомеров на плоскости используют проекционные формулы Фишера.
Порядок написания формул Фишера:
1. 
Написать структурную формулу, подчеркнуть старшую функциональную группу
2. Отметить звездочкой асимметрический атом углерода
3. Изобразить асимметрический атом углерода в виде прямого креста (4 конца = 4 заместителя)
4. Расположить углеродную цепь вертикально со старшей группой наверху
5. На концах горизонтальной черты записать два оставшихся заместителя
6. Та формула, в которой OH или NH2 группа на горизонтальной оси стоит справа, изображает стереоизомер D-ряда, а если слева, то L-ряда.
| Субстрат –участник реакции, в молекуле которого разрывается старая и образуется новая ковалентная связь у атома углерода. | Реагент –реакционная частица, фактически действующая на субстрат | Реакционный центр –атом или группа атомов, непосредственно участвующая в данной реакции. | |||||
| Путь образования реагентов |  
| ||||||
| Способ разрыва связи |
   | ||||||
| Типы образовавшихся реагентов |   
| ||||||
| Характеристика реагентов |   
| ||||||
| Примеры реагентов |
Наши рекомендации |
