Upload
ngongoc
View
262
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
ORGANOHALOGENI SPOJEVIORGANOHALOGENI SPOJEVI
− organohalogeni spojevi − sadrže barem jedan atom halogenog elementa u molekuli
– najjednostavniji – ugljikovodici u čijim molekulama je jedan atom vodika zamijenjen atomom halogenog elementa:
alkilhalogenidi → halogenalkani
– rijetki u prirodi: mogu se naći u prirodi (neki morski organizmi, npr. koralji i alge)
– predstavljaju produkte kemijske industrije; kemijski intermedijeri, otapala, tvari s posebnom namjenom (npr. pesticidi)
– neki česti jednostavni halogenalkani i najčešće korišteni nazivi:
MOLEKULSKAFORMULA
SPOJA
SUPSTITUCIJSKO IME
SPOJA
FUNKCIJSKO--RAZREDNO
IME
TRIVIJALNO IME
SPOJACH3Cl klormetan metil-klorid
CH2Cl2 diklormetan metilen-diklorid
CHCl3 triklormetan metenil-triklorid kloroform
CCl4 tetraklormetan ugljik-tetraklorid
tetraklorugljik
CHI3 trijodmetan jodoform
CCl2F2 difluordiklormetan freon 12
CClF2CClF21,2-diklor-1,1,2,2-tetrafluoretan freon 114
CF3CHBrCl22-brom-2-klor-1,1,1-trifluoretan halotan
itd.
Kemijska svojstva halogenalkanaKemijska svojstva halogenalkana
– za halogenalkane karakteristične su:a) reakcije supstitucijeb) reakcije eliminacije
1.) Supstitucijske reakcije
2.) Eliminacijske reakcije
AA RR EE NN II
– benzen – najjednostavniji aromatični ugljikovodik
→ rezonancijske strukture rezonancijske strukture benzena:
– delokaliziranidelokalizirani elektronielektroni u zajedničkoj molekulskoj π orbitali– jednake duljine jednake duljine svih ugljik-ugljik vezaveza u prstenu red veze
C–C u benzenskom prstenu: 1,5
aromatični ugljikovodici podliježu reakcijama elektrofilne elektrofilne supstitucije supstitucije, a mnogo teže reakcijama adicije
→ → struktura molekule benzena:struktura molekule benzena:
– delokalizacija 6 π elektrona → Robinsonov krug:
Sir Robert Robinson (1886.-1975.), engleski organski kemičar
Moderni kriteriji aromatičnostiModerni kriteriji aromatičnosti
– u suvremenoj kemiji – definicija aromatičnosti temelji se na Hückelovom pravilu aromatičnosti (umjesto na procjeni mirisa)
→ aromatičnost – ovisi o strukturi molekule
Erich Armand Arthur Joseph Hückel (1896.-1980.), njemački fizičar i fizikalni kemičar
Hückelovo pravilo aromatičnosti:
– 4 kriterija aromatičnosti:1.) molekula mora biti ciklična2.) molekula mora biti planarna3.) molekula mora biti kompletno konjugirana4.) molekula mora zadovoljavati Hückelovo pravilo, odn.
sadržavati odgovarajući broj π-elektrona a) aromatični spojevi: (4n+2) π-elektrona, n ∈ 𝒩0
b) antiaromatični spojevi: (4n) π-elektrona, n ∈ 𝒩0 c) nearomatični spojevi: ne zadovoljavaju neki od
kriterija aromatičnosti pod 1, 2 ili 3.
Neki jednostavni areni – supstituirani benzeniNeki jednostavni areni – supstituirani benzeni
CH3
metilbenzenmetilbenzen(triv. ime: toluen)
CH=CH2
etenilbenzenetenilbenzen(triv. imena: stiren,
vinil-benzen)
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
1,2-dimetilbenzen1,2-dimetilbenzen(triv. ime: o-ksilen)
1,3-dimetilbenzen1,3-dimetilbenzen(triv. ime: m-ksilen)
1,4-dimetilbenzen1,4-dimetilbenzen(triv. ime: p-ksilen)
o = ortho ≡ 1,2 m = meta ≡ 1,3 p = para ≡ 1,4
naftalennaftalen(triv. ime: naftalin)
antracenantracen fenantrenfenantren
Neki policiklički areniNeki policiklički areni
itd.
fenilna skupinafenilna skupina(fenil-)
Arilne skupineArilne skupine
αα-naftilna skupina-naftilna skupina(α-naftil-)
CH2
benzilna skupinabenzilna skupina(benzil-)
ββ-naftilna skupina-naftilna skupina(β-naftil-)
itd.
Kemijska svojstva arenaKemijska svojstva arena
– u molekulama arena – aromatska stabilizacija veze → areni teško stupaju u reakcije adicije
– za arene su karakteristične reakcije elektrofilne supstitucije
1.) Izgaranje benzena
C C.......
2.) Reakcije elektrofilne supstitucije benzena
a) bromiranje benzena
b) alkiliranje benzena
c) nitriranje benzena
c) sulfoniranje benzena
3.) Reakcije adicije na benzen
a) adicija vodika (katalitičko hidrogeniranje)
b) adicija klora (halogeniranje)
ALKOHOLI I FENOLIALKOHOLI I FENOLI
SAŽETA STRUKTURNA
FORMULA
NAZIV
SPOJACH3OH metanol
C2H5OH etanol
C3H7OH propanol
C4H9OH butanol
C5H11OH pentanol
C6H13OH heksanol
C7H15OH heptanol
itd.
Homologni niz alkohola:
− alkoholi − organski spojevi koji u molekuli sadrže barem jednu hidroksilnu, –OH, funkcionalnu skupinu
kalotni model molekule metanola
kalotni model molekule etanola
Strukturnim projekcijskim formulama prikaži molekulu spoja formule C4H7OH.
konstitucijska izomerija
primarni alkoholi sekundarni alkoholi tercijarni alkoholi
NAZIV SPOJA FORMULA tt / ° C tv / ° C
topljivost (g / 100 g H2O), 20 °C
metanol CH3OH − 98 65 miješanje u svim omjerima
etanol CH3CH2OH − 115 78 miješanje u svim omjerima
propan-1-ol CH3(CH2)2OH − 127 97 miješanje u svim omjerima
butan-1-ol CH3(CH2)3OH − 90 117 7,9
pentan-1-ol CH3(CH2)4OH − 79 138 2,4
heksan-1-ol CH3(CH2)5OH − 52 157 0,6
Fizička svojstva nekih primarnih alkohola
→ vodikove veze između molekula jednostavnih alkohola
→ vodikove veze između molekula
jednostavnih alkohola
→ interakcija molekulâ jednostavnih alkohola i molekula vode vodikovim vezama
→ interakcija molekulâ jednostavnih alkohola i molekula vode vodikovim vezama
Kemijska svojstva alkoholaKemijska svojstva alkohola
– u molekulama alkohola – hidroksilna skupina – određuje kemijska svojstva alkohola
– za alkohole su karakteristične reakcije supstitucije:a) reakcije supstitucije na vezi O–Hb) reakcije nukleofilne supstitucije na vezi C–O
1.) Izgaranje alkohola
2.) Reakcije supstitucije na vezi O–H
a) reakcija alkohola s metalima
b) reakcija alkohola i fenolima s hidroksidima
3.) Reakcije supstitucije na vezi C–O
a) reakcije alkohola s jakim kiselinama
4.) Oksidacija alkohola jakim oksidacijskim sredstvima
→ cjevčice za alko-test
K2Cr2O7
Cr3+
3CH3CH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3CHO + Cr2(SO4)2 + K2SO4 + 7H2O
ETERIETERI
SAŽETA STRUKTURNA
FORMULA
FUNKCIJSKO--RAZREDNO
IME
SUPSTITUCIJSKO IME
SPOJACH3OCH3 dimetil-eter metoksimetan
C2H5OCH3 etil-metil-eter metoksietan
C2H5OC2H5 dietil-eter etoksietan
C3H7OC2H5 etil-propil-eter 1-etoksipropan
C3H7OC3H7 dipropil-eter 1-propoksipropan
C6H5OCH3 fenil-metil-eter metoksibenzen
itd.
Neki jednostavniji eteri:
− eteri − organski spojevi koji u molekuli sadrže atom kisika na koji su vezane dvije ugljikovodične (alkilne ili arilne) skupine
kalotni model molekule etera
etereter – trivijalno ime dietil-etera
NAZIV SPOJA FORMULA tt / ° C tv / ° C
topljivost (g / 100 g H2O), 20 °C
etanol CH3CH2OH − 115 78 miješanje u svim omjerima
dimetil-eter CH3OCH3 − 139 − 23 7,1
butan-1-ol CH3(CH2)3OH − 90 117 7,9
dietil-eter C2H5OC2H5 − 117 35 6,0
Kako se odnose fizička svojstva međusobno izomernih alkohola i etera ?
Kemijska svojstva eteraKemijska svojstva etera
– kemijska svojstva etera – određena su skupinom
– za etere su karakteristične reakcije supstitucije
1.) Reakcije etera s halogenovodičnim kiselinama
O
ALDEHIDI I KETONIALDEHIDI I KETONI
− aldehidi i ketoni − organski spojevi koje karakterizira karbonilna funkcionalna skupina:
C
O: :
→ aldehidi i ketoni − međusobno se razlikuju prema položaju funkcionalne skupine u molekuli spoja
– aldehidialdehidi – funkcionalna skupina se nalazi na kraju ugljikovog lanca (ili vezana na cikličku skupinu) karbonilna skupina poprima oblik –CHO (aldehidna skupina, formilna skupina)
C
O: :
R' R''
HC
O: :
R
– ketoniketoni – funkcionalna skupina se nalazi unutar ugljikovog lanca ili cikličku alkilne ili arilne skupine)
karbonilna skupina poprima oblik
–CO– (ketonska skupina)
R’=R’’ ; R’≠ R’’
SAŽETA STRUKTURNA
FORMULA
NAZIV SPOJA
TRIVIJANLNINAZIV SPOJA
HCHO metanal formaldehidCH3CHO etanal acetaldehid
CH3CH2CHO propanal propionaldehid
CH3(CH2)2CHO butanal butiraldehid
C6H5CHO fenilmetanal benzaldehid
itd.
Neki jednostavniji aldehidi:
SAŽETA STRUKTURNA
FORMULA
SUPSTITUCIJSKO IME
SPOJA
FUNKCIJSKO--RAZREDNO
IME
TRIVIJALNINAZIV SPOJA
CH3COCH3 propanon dimetil-keton aceton
CH3COC2H5 butan-2-on etil-metil-keton
C2H5COC2H5 pentan-3-on dietil-keton
CH3COC3H7 pentan-2-on metil-propil-keton
C6H5COCH3 1-feniletanon fenil-metil-keton acetofenon
C6H5COC6H5 difenil-keton benzofenon
itd.
Neki jednostavniji ketoni:
NAZIV SPOJA FORMULA tt / ° C tv / ° C
metanol CH3OH − 98 65
metanal HCHO − 92 − 21
etanol CH3CH2OH − 115 78
etanal CH3CHO − 121 21
propan-1-ol CH3(CH2)2OH − 127 97
propanal CH3CH2CHO − 81 49
Kako se odnose fizička svojstva alkohola i aldehida s jednakim brojem ugljikovih atoma u molekuli?
Priprava aldehida i ketonaPriprava aldehida i ketona
1.) Dehidrogenacija alkohola
– primarni alkoholi → aldehidi– sekundarni alkoholi → ketoni
2.) Oksidacija alkohola
a) oksidacija kisikom uz katalizator
b) oksidacija jakim oksidacijskim sredstvom
3.) Adicija vode na alkine
Kemijska svojstva aldehida i ketonaKemijska svojstva aldehida i ketona
– karbonilna skupina C=O – određuje kemijska svojstva aldehida
i ketona
– za aldehide i ketone su karakteristične: a) adicijske reakcije na vezu C=O b) supstitucijske reakcije na vezi C–H u α-položaju
1.) Reakcije adicije na karbonilnu skupinu
a) adicija vodika (katalitičko hidrogeniranje)
b) reakcija s nascentnim vodikom (redukcija karbonilne skupine u metilensku)
c) reakcije s mješovitim metalnim hidridima (redukcija karbonilne skupine u hidroksilnu)
d) reakcije s organometalnim spojevima (redukcija karbonilne skupine u hidroksilnu)
2.) Reakcije supstitucije na vezi C–H u α-položaju
a) enolizacija aldehida i ketona
b) reakcija enolatnih iona
Kvalitativni testovi za aldehidnu skupinuKvalitativni testovi za aldehidnu skupinu
1.) Tollensov test („srebrno zrcalo”)– Tollensov reagens: amonijakalna vodena otopina AgNO3
CH3CHO + 2[Ag(NH3)2]+ +3OH− → CH3COO− + 2Ag + 4NH3 + 2H2O
Bernhard Christian Gottfried Tollens(1841.-1918.), njemački kemičar
2.) Fehlingov test
CH3CHO + 2Cu2+ +4OH− → CH3COOH + Cu2O + 2H2O
– Fehlingova otopina I: vodena otopina CuSO4, γ = 70 g dm−3
– Fehlingova otopina II: lužnata otopina KNa-tartarata γ(NaOH) = 120 g dm−3
γ(KNa-tartarat) = 50 g dm−3
Hermann von Fehling(1812.-1985.), njemački kemičar