Характеристические особенности масс-спектров органических соединений
| Класс соединений | Интенсивность М+. | Основные направления фрагментации |
| Алканы Алкены Арены C6H5CH2R Галогенопроизвод- ные RCH2CH2X Спирты RCH2OH Простые эфиры RCH2OCH2R¢ Альдегиды и кетоны RCHO и RCOCH2CH2CH2R¢ Карбоновые кислоты RCOOH Сложные эфиры RCH2COOCH2CH2R¢ Амины RCH2NH2 RCH2NHCH2R¢ | Умеренная Средняя Высокая Небольшая (ум. в ряду: I>Br>Cl>F) Очень малая Умеренная Cредняя Умеренная Средняя Малая - средняя | В н-алканах (М-СН3)+.; в разветвленных алканах предпочтителен разрыв по месту разветвления, далее последовательное отщепление СН2 (набор пиков с разностью m/z 14) b-разрыв цепи, последующее расщепление как в алканах - в основном набор пиков с разностью m/z 14. Для незамещенных (М-С2Н2)+. ; для алкилбензолов -b-разрыв боковой цепи (М-R)+. Разрыв слабой связи: RCH2CH2+ (I > Br > Cl > F): a-разрыв: RCH2+ и CH2X+ (F > Cl > > Br > I); перегруппировка (RCH=CH2)+ и НХ (F > Cl > Br > I). Характерное изотопное расщепление бромсодержащих (79Br : 81Br) = 1:1 и хлорсодержащих (35Сl : 37Cl) = 3:1 фрагментов. Перегруппировка: (М-H2O)+; a-разрыв: R+ и CH2=O+H a-разрыв: (М-R)+, (М-R¢)+, R+ и R¢+; разрыв связи С-О: (М-СН2R)+, (М-СН2R¢)+, RCH2+ и R¢CH2+ a-разрыв для альдегидов: (М-Н)+, (М-СНО)+, СНО+; для кетонов (М-R)+, (М-СH2CH2CH2R)+; R+, (М-СH2CH2CH2R¢)+; для альдегидов и кетонов с цепью больше С3 - перегруппировка: (RCOCH3)+ и (CH2=CHR¢)+ a-разрыв: R+ и (RСО)+: перегруппировка: RH+ a-разрыв: (COOCH2CH2R¢)+ и RCH2+, (RСН2СºО+); перегруппировка (RCH2COOH)+ и (RCH=CH2)+, перегруппировка (ROCH2CH2R¢)+ a-разрыв: R+ и (R¢CH2NH=CH2)+; для вторичных и третичных предпочтительно отщепление большей цепи. |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1. Петров А.А. Органическая химия: учебник / А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. – СПб.: Иван Федоров, 2002. – 624 с.
2. Ким А.М. Органическая химия: учебник / А.М. Ким. – Новосибирск: Сибирское университетское изд-во, 2002. – 680 с.
Дополнительная
3. Янковский С.А. Органическая химия: словарь терминов и определений / С.А. Янковский, В.А. Панкратов, Г.Х. Кудрякова. – М.: МГУПБ, 2009.- 214 с.
4. Травень В.Ф. Органическая химия: учебник / В.Ф. Травень. – М.: Академкнига, 2008. – Т. 1,2. – 1309 с.
5. Шабаров Ю.С. Органическая химия: учебник / Ю.С. Шабаров. - М.: Химия, 2000. – 848 с.
6. Несмеянов А.Н. Начала органической химии: учебник / А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. - М.: 1974. – Т. 1,2. – 1488 с.
7. Моррисон Р. Органическая химия: учебник / Р. Моррисон, Р. Бойд. - М.: Мир, 1974. – 1132 с.
8. Нейланд О.Я. Органическая химия: учебник / О.Я. Нейланд. - М.: Высшая школа,1990.
9. Грандберг И.И. Органическая химия: учебник / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2000. – 672 с.
10. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия: учебник / Ю.А. Овчинников. - М.: Просвещение, 1992 - 812 с.
11. Сайкс П. Механизмы органических реакций: учебник / П. Сайкс. - М.: Химия, 1991. – 280 с.
12. Д., Основы органической химии / Д. Робертс, М. Касерио. – Т. 1, 2. – М.: Мир, 1974.- 1730 с.
13. Белобородов В.Л. Органическая химия: учебник / В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Лузин /под ред. Н.А.Тюкавкиной.– М.: Дрофа, 2008. – 638 с.
14. Нечаев А.П. Органическая химия: учебник / А.П. Нечаев, Т.В. Еременко. - М.: Высшая школа, 1985. - 463 с.
15. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия: учебник / Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. - М.: Медицина, 1991. - с. 527.
16. Янковский С.А. Задачи по органической химии: учебник / С.А. Янковский, Н.С. Данилова. - М.: Колос, 2000. – 328 с.
17. Миронов В.А. Спектроскопия в органической химии: учебное пособие / В.А. Миронов, С.А. Янковский – М.: Химия, 1985. – 230 с.
19. Химическая энциклопедия. Т.1-5 – М.: Советская энциклопедия, 1988– 1991.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение …………………………………………………………………………... 3
1. Общие материалы по курсу органической химии…………………………….. 4
1.1. Начальные сведения об органических веществах……………………….. 4
1.2. Граничные поверхности S-, P- и d-орбиталей…………………………… 5
1.3 Классификация органических соединений по природе углеродного
скелета………………………………………………………………………. 6
1.4 Классификация органических соединений по природе функциональ-
ных групп…………………………………………………………………….7
1.5 Качественный элементный анализ органических соединений………….. 8
1.6 Названия органических радикалов…………………………………………9
1.7 Классы органических соединений и названия функциональных групп
по правилам номенклатуры IUPAC……………………………………….10
1.8 Типы изомерии……………………………………………………………..11
1.9 Стереоизомеры……………………………………………………………. 12
1.10 Правила R,S-системы обозначения конфигурации оптически
активных соединений……………………………………………………..13
1.11 Возрастание старшинства заместителей при хиральном атоме……….14
1.12 Основные принципы рациональной номенклатуры……………………15
1.13 Основные правила номенклатуры IUPAC для алифатических
соединений…………………………………………………………………16
2. Алканы и циклоалканы…………………………………………………………17
2.1 Физические свойства алканов и циклоалканов………………………….17
2.2 Число изомеров в ряду алканов…………………………………………..18
2.3 Хлорирование алканов…………………………………………………….18
2.4 Перегонка и крекинг нефти и нефтепродуктов……………………….....19
2.5 Химические реакции метана.……………………………………………..20
2.6 Конформации этана………………………………………………………..21
2.7 Конформации бутана………………………………………………………22
2.8 Конформации циклобутана и циклопентана, свободные от углового
напряжения ………………………………… ……………………………. 22
2.9 Конформации циклогексана, свободные от углового напряжения.
Энергетическая диаграмма переходов между конформациями
циклогексана………………………………………………………………..23
3. Алкены, диены………………………………………………………………….24
3.1 Физические свойства алкенов и диенов………………………………….24
3.2 Номенклатура геометрических изомеров………………………………..25
3.3 Электрофильное присоединение по двойной связи……………………..26
3.4 Радикальное гидробромирование алкенов (эффект Хараша)…………...27
3.5 Аллильное бромирование N-бромсукцинимидом………………...…….27
3.6 Химические реакции непредельных углеводородов………...………….28
3.7 Окисление алкенов без разрыва двойной связи…………………………29
3.8 Окисление алкенов с разрывом молекулы по двойной связи…………..30
3.9 Промышленное использование этилена………………………………….31
3.10 Промышленное использование пропилена……………………………...32
3.11 Полимеризация…….………………………………………………………33
3.12 Сополимеризация…………………………………………………………33
3.13 Механизмы процессов полимеризации………………………………….34
3.14 Стереорегулярные полимеры…..……………………………………….. 35
3.15 Вулканизация…………………………………..………………………….36
3.16 Теломеризация этилена ………………………………………………….37
3.17 Получение бутадиена по методу Лебедева……………………………..37
3.18 1,2- и 1,4-присоединение к бутадиену-1,3………………………….…..38
4. Алкины……………………………………………………………………….….39
4.1 Физические свойства алкинов….………………………………….……..39
4.2 Методы синтеза алкинов……………………….…………………………40
4.3 Ацетилен………………………….………………………………………..41
5. Ароматические углеводороды…………………………………………………42
5.1 Физические свойства аренов………….………………………………….42
5.2 Строение молекулы бензола……………………………………………. 43
5.3 Химические свойства бензола…………………………………………...44
5.4 Озонолиз бензола и его производных…………………………………...45
5.5 Реакции электрофильного замещения (SE) в бензоле………….…..…..46
5.6 Нитрование бензола нитрующей смесью………….……………………47
5.7 Области применения реакций электрофильного замещения для
производных бензола…………………………………………………….48
5.8 Правило ориентации в реакциях электрофильного замещения в
ряду производных бензола………………………………….……………49
5.9 Влияние заместителей на ориентацию в реакциях электрофильного
замещения (SE)………………………………………………………..... ..51
5.10 Бромирование изопропилбензола………………………………………52
5.11 Бромирование гомологов бензола на свету………………………...…..52
5.12 Правило ориентации в реакциях электрофильного замещения в ряду
производных нафталина………………………………………………….53
5.13 Химические свойства нафталина………………………………….……54
5.14 Химические реакции антрацена и фенантрена…………………………55
5.15 Красители трифенилметанового ряда………………………………..…56
6. Галогенопроизводные углеводородов…………………………………………59
6.1 Физические свойства галогенопроизводных…………………………....59
6.2 Механизмы реакций нуклеофильного замещения……………………...60
6.3 Взаимосвязь углеводородов и свойства галогенопроизводных…….....61
7. Спирты и фенолы……………………………………………………………….62
7.1 Физические свойства спиртов и фенолов…………………….………….62
7.2 Основные типы реакций спиртов………….……………………………..63
7.3 Основные типы реакций фенолов………………………………………..63
7.4 Способы получения и основные реакции спиртов……………………..64
7.5. Магнийорганический синтез спиртов….………………………………...65
7.6 Дегидратация спиртов…………………………………………………….66
7.7 Схемы взаимных превращений спиртов………………………………...67
7.8 Получение многоатомных спиртов………………………………………68
7.9 Способы получения и химические реакции фенола…….………………69
7.10 Физические свойства простых эфиров и α-окисей алкенов….………...70
7.11 Химические свойства окиси этилена………………………….…………71
8. Альдегиды и кетоны…………………………………………………………….72
8.1 Физические свойства альдегидов……………………….………………..72
8.2. Физические свойства кетонов……………………………………………73
8.3 Основные типы реакций альдегидов…….……………………………….73
8.4 Химические реакции альдегидов………………..………………………..74
8.5 Химические реакции уксусного альдегида…………..…………………..75
8.6 Механизм образования ацеталей…………………….…………………...75
8.7 Альдольная и кротоновая конденсации…….……………………………76
8.8 Образование феноло-формальдегидных смол…………………………..77
8.9 Образование мочевино-формальдегидных смол………………………..78
8.10 Химические реакции кетонов……………………………………………79
9. Карбоновые кислоты и их производные………………………………………80
9.1 Физические свойства одноосновных карбоновых кислот……….……..80
9.2 Способы получения карбоновых кислот…………….…………………..81
9.3 Строение карбоновых кислот и типы химических реакций……………82
9.4 Основные функциональные производные карбоновых кислот…….….83
9.5 Физические свойства некоторых производных карбоновых кислот…..84
9.6 Взаимные превращения производных карбоновых кислот…….………85
9.7 Механизм реакции этерификации пропионовой кислоты метиловым
спиртом в присутствии серной кислоты……………………………….. 86
9.8 Превращения дикарбоновых кислот при нагревании………….…….....87
9.9 Синтезы на основе малонового эфира……….……………….………….88
9.10 Конденсационные полимеры……………………….……………………89
10. Органические соединения азота………………………………………………90
10.1 Физические свойства аминов……………………………………………90
10.2 Методы синтеза аминов………………………………………………….91
10.3 Перегруппировка Гофмана………………………………………………92
10.4 Реакции восстановления нитробензола…………………………………93
10.5 Химические свойства анилина…………………………………………..94
10.6 Реакции аминов с азотистой кислотой………………………………….95
10.7 Синтезы, использующие свойства солей диазония……………………..96
11. Органические соединения серы……………………………………………....97
11.1 Синтез и реакции меркаптанов (тиоспиртов) и сульфидов (тиоэфиров) 97
11.2 Получение и химические свойства ароматических сульфокислот….….98
12. Гидрокси- и оксокислоты……………………………………………………..99
12.1 Важнейшие гидроксикислоты……………………………………………99
12.2 Химические реакции гидроксикислот…………………………………100
12.3 Превращения гидроксикислот при нагревании……………………….101
12.4 Стереоизомеры винной кислоты……………………………………….102
12.5 Сложноэфирная конденсация по Кляйзену………………...…………103
12.6 Важнейшие оксокислоты……………………………………………….103
12.7 Химические реакции ацетоуксусного эфира. Влияние растворителя
на содержание енольной формы ацетоуксусного эфира….……….… 104
12.8 Синтезы на основе ацетоуксусного эфира………………………….….105
12.9 Мочевина (карбамид)……………………………………………….….. 106
13. Углеводы………………………………………………………………….…...107
13.1 Генетический ряд природных D-альдоз…………………………….… 107
13.2 Синтез Фишера-Киллиани……………………………………………...107
13.3 Методы укорочения углеродной цепи моносахаридов……………….108
13.4 Кетозы…………………………………………………………………….109
13.5 Циклические формы важнейших альдоз и фруктозы………….……...110
13.6 Важнейшие дисахариды (биозы)………………….…………………....110
13.7 Кольчато-цепная таутомерия………..………………………………….111
13.8 Химические реакции моносахаридов…..………………………………112
13.9 Эпимеризация моноз. Получение озазонов…..………………………..113
13.10 Реакции лактозы (молочного сахара)………………………………....114
14. Гетероциклические соединения……………………………………………...115
14.1 Номенклатура гетероциклических систем….………………………...115
14.2. Физические свойства гетероциклических соединений…………...…116
14.3 Ароматичность фурана, пиррола, тиофена………….………………..117
14.4 Реакции пиррола…………………………….………………………….118
14.5 Реакции тиофена…………………….………………………………….119
14.6 Реакции фурана………….……………………………………………..119
14.7 Цикл Юрьева……………………………….………………………...…120
14.8 Реакции пиридина……………………………………………………...120
14.9 Реакции хинолина……………………………………….……………...121
14.10 Синтез хинолина по Скраупу………………….………………………122
14.11 Синтез гомологов индола по методу Фишера……….……………….123
14.12 Химические свойства индола………….………………………………124
15. Аминокислоты и пептиды……………………………………………………125
15.1 Важнейшие α-аминокислоты………………………………………….125
15.2 Химические свойства аминокислот………………………………….. 127
15.3 Превращения аминокислот при нагревании………………………….128
15.4 Качественные реакции для идентификации α-аминокислот………...129
15.5 Нингидриновая реакция………………………………………………..130
15.6 Реакция Адамкевича……………………………………………………130
15.7 Защитные агенты амино- и карбоксильных групп в ходе
пептидного синтеза………………………………….…………..…….131
15.8 Пептидный синтез…………………………………….………………. 132
15.9 Твердофазный синтез пептидов………..………………………………133
15.10 Метод Сенгера……………………………………………………..….134
15.11 Дансильный метод (метод Хартли и Грея)………………………... 134
15.12 Метод Эдмана……………………………………….……………….. 135
15.13 Вторичная структура белка…………………………………………..136
16. Природные органические соединения…………………………………...… 137
16.1 Каротиноиды………..…………………………………………………. 137
16.2 Простагландины………………………………………………………..138
16.3 Стероиды………………………………………………………………..139
16.4 Важнейшие гомополисахариды……………………………………….140
16.5 Важнейшие гетерополисахариды…………………………………..…141
16.6 Каррагинаны……………………………………………………………142
16.7 Антибиотики……………………………………………………………143
16.8 Гетероциклические основания, входящие в состав РНК и ДНК……144
16.9 Водородные связи в структуре ДНК…………………………………145
17. Химические свойства, способы получения и идентификации органических
соединений различных классов………......................……...……………….146
17.1. Реакции, приводящие к наращиванию углеродной цепи на один
атом углерода…………………………………………………………146
17.2. Реакции, приводящие к наращиванию углеродной цепи на два углеродных атома …………………………………………………….147
17.3. Реакции, приводящие к удваиванию углеродной цепи…………….147
17.4. Реакции, приводящие к наращиванию цепи на любое число
углеродных атомов……………………………………………………148
17.5. Реакции, приводящие к укорачиванию углеродной цепи………….149
17.6. Качественный функциональный анализ органических
соединений ……………………………………………………………150
17.7. Путеводитель по именным реакциям………………………………..153
17.8. Спектрометрические методы идентификации структуры
органических соединений……………………………………………156
17.8.1 УФ-спектры…………………………………………………………156
17.8.2 ИК-спектры…..……………………………………………………..157
17.8.3 Спектры ЯМР…………………………………………………….... 160
17.8.4 Характеристические особенности масс-спектров соединений….162
Библиографический список ………..….……………………………………...…164
Учебное издание
Янковский Сергей Аркадьевич
Колпакова Валентина Васильевна
Кудрякова Гульнара Хусаиновна
Органическая химия
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В СХЕМАХ И ТАБЛИЦАХ
Учебно-методическое пособие для студентов специальностей
260301, 260302, 260303, 260501, 260505, 240502, 261201, 240901,
240902, 020803, 200503, 110501, 111201, 280102, 080502, 080115
и направления подготовки уровня бакалавриата 110501 и 260100
Редактор И.А. Мырсина
Подписано в печать 20.08.10 Усл. печ. л. 11.0 Тираж 100 экз.
Заказ . Изд. № 65
МГУПБ. 109316. Москва, ул. Талалихина, 33.
ООО «Полисувенир». 109316. Москва, ул. Талалихина, 33.
Тел. 677-03-86