EMIA ORGANIZNA Zakres materiału lp wykład data temat 1 W1-W2 5.10.2018 klasy zw. org. alkany i cykloalkany 2 W3-W4 12.10. 2018 stereoizomeria 3 W5-W6 19.10. 2018 alkeny i cykloalkeny 4 W7-W8 26.10. 2018 alkadieny i alkiny 5 W9-W10 9.11. 2018 pochodne benzenu 6 W11-W12 16.11. 2018 flurowcopochodne 7 W13-W14 23.11. 2018 alkohole i fenole 8 W15-W16 30.11. 2018 etery i epoksyzwiązki 9 W17-W18 7.12. 2018 aldehydy i ketony 10 W19-W20 14.12. 2018 kw. karboksylowe i pochodne 11 W21-W22 21.12. 2018 aminy 12 W23-W24 4.01.2019 ogólne 13 W25-W26 11.01.2019 techniki 14 W27-W28 18.01.2019 obliczenia 15 W29-W30 25.01.2019 ZALIZENIE hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 1
EMIA ORGANIZNA Literatura hemia organiczna. Kurs podstawowy Daniela Buza, Wojciech Sas, Przemysław Szczeciński Zadania z chemii organicznej z rozwiązaniami Daniela Buza, Wojciech Sas, Przemysław Szczeciński hemia Organiczna Przemysław Mastalerz hemia Organiczna John McMurry hemia Organiczna Robert Neilson Boyd, Robert Thornton Morrison hemia organiczna Jonathan layden, Nick Greeves, Stuart Warren, Peters Wothers Preparatyka organiczna Arthur Israel Vogel Warunki zaliczenia Zalicznie w formie testu otwartego na 100 pkt. (zalicza 51 pkt.) Zagadnienia egzaminacyjne będą podawane przez prowadzącego przedmiot pod koniec każdego wykładu hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 2
EMIA ORGANIZNA Dawniej chemia organiczna to dział chemii zajmujący się systematyką oraz badaniem własności związków organicznych, które, jak wierzono, nie mogą być otrzymane na drodze syntezy laboratoryjnej, a jedynie przez żywe organizmy dziś biochemia rok 1828! Friedrich Wöhler - synteza mocznika rok 1856 William enry Perkin przypadkowo otrzymał barwnik organiczny (purpura Perkina) rok 1874 Othmer Zeidler synteza DDT hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 3
EMIA ORGANIZNA - dziedzina chemii zajmująca się badaniem budowy, właściwości oraz reakcji związków chemicznych zawierających węgiel, a także opracowywaniem różnorodnych metod syntezy tych połączeń Związki organiczne zawierają oprócz atomów węgla atomy innych pierwiastków:, O, N, P, Si, S Zawartość węgla w skorupie ziemskiej wynosi 0,018% Węgiel występuje: w postaci pierwiastka chemicznego: grafit; diament; fulereny; sadza (zanieczyszczony węgiel bezpostaciowy); w postaci związków chemicznych: nieorganicznych: węglany, węgliki, tlenki; hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 4
EMIA ORGANIZNA Węgiel w chemii organicznej Konfiguracja elektronowa atomów wodoru, węgla, azotu i tlenu Atom L. atomowa 1s 2s 2p x 2p y 2p z 1 6 N 7 O 8 * 6 sp 3 sp 2 sp hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 5
EMIA ORGANIZNA 109 o s 1 sp 3 4 metan 109 o wzór przestrzenny wzór strukturalny plaski hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 6
SPOSOBY RYSOWANIA WZORÓW STRUKTURALNY ZWIĄZKÓW ORGANIZNY WZÓR STRUKTURALNY propan O O kwas propionowy Uwidocznia wszystkie wiązania chemiczne między atomami wchodzącymi w skład cząsteczki za pomocą kreski symbolizującej jedno wiązanie kowalencyjne (czyli parę elektronów wspólną dla obu atomów tworzących wiązanie). UPROSZZONY SPOSÓB PRZEDSTAWIANIA WZORÓW STRUKTURALNY: O O testosteron hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 7
KLASYFIKAJA ZWIĄZKÓW ORGANIZNY Alkany Alkohole 3 3 (etan) O 3 O (metanol) Alkeny Etery 2 = 2 (etylen) O 3 O 3 (eter dimetylowy) Alkiny (acetylen) O Aldehydy O (formaldehyd) Areny (benzen) O Ketony 3 (O) 3 (aceton) O O Kwasy karboksylowe OO (kwas mrówkowy) O Estry hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW O 3 OO 3 (octan metylu)
KLASYFIKAJA ZWIĄZKÓW ORGANIZNY Aminy Tiole N 2 3 N 2 (metyloamina) S 3 S (tiometanol) Nitryle Tioetery N 3 N (acetonitryl) S ( 2 = 2 ) 2 S (diallilosulfid) (zapach czosnku) O Amidy N 2 (O)N 2 (formamid) X Fluorowcopochodne 3 2 l (chloroetan) hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 9
WYBRANE PRZYKŁADY ZWIĄZKÓW WIELOFUNKYJNY N 2 O O O N N N N O O O O O 2 O 2 O O O O O O adenozyna komponent DNA glukoza kwas askorbionowy witamina O O O O O geraniol składnik olejku różanego kwas glutaminowy dodatek do żywności hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 10
11 WZÓR SUMARYZNY metan etan propan butan pentan 4 2 6 3 8 4 10 5 12 ALKANY węglowodory posiadające tylko wiązania pojedyncze (sigma). n 2n+2 (n = liczba naturalna) SZEREG OMOLOGIZNY Seria związków, np. alkanów nierozgałęzionych (n-alkanów), różniących się liczbą grup - 2 - hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW o to są homologi?
NAZEWNITWO (NOMENKLATURA) ALKANÓW Metan, etan, propan, butan nazwy zwyczajowe. Nazwy wyższych homologów: rdzeń liczebnikowy (w j. greckim lub łacińskim) odpowiadający liczbie atomów węgla w łańcuchu + końcówka an. Liczba at. Nazwa alkanu Liczba at. Nazwa alkanu 1 metan 7 heptan 2 etan 8 oktan 3 propan 9 nonan 4 butan 10 dekan 5 pentan 11 undekan 6 heksan 12 dodekan hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 12
NAZEWNITWO (NOMENKLATURA) ALKANÓW Nazwy nierozgałęzionych grup alkilowych; R = alkil (ogólny symbol grupy alkilowej) zastępienie końcówki an w nazwie węglowodoru końcówką yl (lub il) Nazwy alkanów o łańcuchach rozgałęzionych: wybrać najdłuższy łańcuch węglowy (łańcuch główny) i nadać mu nazwę zależną od liczby atomów węgla łańcuch główny ma zawierać największą z możliwych liczbę rozgałęzień (podstawników)? (2345) czy (3456) 2,3,5-trimetylo-4-propyloheptan hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 13
NAZEWNITWO (NOMENKLATURA) ALKANÓW przypisać lokanty atomom węgla w łańcuchu głównym tak by pierwszy podstawnik miał jak najniższy lokant! nazwać wszystkie podstawniki połączone z łańcuchem głównym kolejność alfabetyczna nazw podstawników decyduje o kierunku numeracji wymienić nazwy podstawników (łańcuchów bocznych) w kolejności alfabetycznej przed nazwą łańcucha głównego i podać właściwy lokant przed nazwą podstawnika krotność kilku identycznych nierozgałęzionych podstawników zaznaczyć podając przed ich nazwą przedrostek di-, tri-, tetra-, itd.; przedrostki te nie są brane pod uwagę przy ustalaniu kolejności alfabetycznej nazw podstawników. hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW
NAZEWNITWO (NOMENKLATURA) ALKANÓW Wzory i nazwy zwyczajowe wybranych podstawników rozgałęzionych: krotność kilku identycznych rozgałęzionych podstawników zaznacza się podając przed ich nazwą systematyczną przedrostek bis-, tris-, tetrakis-, itd. Jeśli podaje się nazwy zwyczajowe podstawników, to przed nazwą umieszcza się przedrostki di-, tri- hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 15
ALKANY- ŹRÓDŁA POZYSKIWANIA GAZ ZIEMNY - 70% metanu, 10% etanu i 15% propanu. ROPA NAFTOWA mieszanina alkanów, głównie o łańcuchach nierozgałezionych; cykloalkanów i węglowodorów aromatycznych; także inne związki organiczne zawierające tlen, azot i siarkę. KRAKING termiczne lub katalityczne skracanie łańcuchów węglowych oraz przekształcanie alkanów nierozgałęzionych w rozgałęzione. REFORMING - przekształcanie alkanów i cykloalkanów w węglowodory aromatyczne. hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 16
ALKANY - ZASTOSOWANIA PRAKTYZNE 1-2 gazy w warunkach normalnych; trudne do skroplenia więc stosowane jako sprężone gazy. Skroplenie możliwe po ochłodzeniu do bardzo niskich temperatur. 3-4 gazy w warunkach normalnych; łatwe do skroplenia w temperaturze pokojowej i pod średnimi ciśnieniami. Składniki ciekłego gazu napędowego (LPG) - paliwo tańsze niż benzyna lub olej napędowy LPG (skrót od ang. Liquefied Petroleum Gas) paliwo do zasilania urządzeń grzewczych (np. promienników gazowych, nagrzewnic), źródło zasilania domowych kuchenek gazowych, grili, kuchenek turystycznych, paliwo silnikowe autogaz, paliwo stosowane w czasie wykonywania prac dekarskich, instalacyjnych, obróbki i cięcia metali, paliwo w przemysłowych procesach produkcyjnych np. w fabrykach ceramiki, cegielniach, gaz nośny do kosmetyków w aerozolu (składnik ekologiczny!) hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 17
ALKANY - ZASTOSOWANIA PRAKTYZNE 5-8 łatwo lotne ciecze. Izomery pentanu, heksan, heptan i oktan składniki benzyny; duża lotność - efektywne spalanie w silnikach napędowych. Liczba oktanowa (LO) charakteryzuje benzyny pod względem niepożądanej zdolności do wybuchowego spalania w silnikach spalinowych z zapłonem iskrowym (tzw. stukania); wyznaczana w odniesieniu do n-heptanu (spalającego się wybuchowo) i izooktanu (spalającego się bezwybuchowo); liczbowo równa takiej procentowej zawartości izooktanu w mieszaninie izooktan/ n-heptan, przy której własności przeciwstukowe są takie same jak badanej benzyny. 3 3 3 ( 2 ) 5 3 n-heptan (LO=0) 3 2 3 izooktan (LO=100) 2,2,4-tri metylopentan 3 9-16 ciecze o dużej lepkości (nafty, paliwa lotniczego i oleju napędowego. mieszaniny 16-34 - oleje smarowne. Nafta paliwo o najniższej temp. wrzenia (lampy naftowe). mieszaniny 20-34 - ciała stałe o względnie wysokiej temperaturze topnienia; składniki wosku parafinowego (tzw. wazeliny, T top. = 50-55 ). hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 18
ALKANY- WŁAŚIWOŚI FIZYZNE ROZPUSZZALNOŚĆ dobrze rozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych, a słabo w polarnych; nierozpuszczalne w wodzie (właściwości hydrofobowe) smary chroniące powierzchnie metalowe przed korozją GĘSTOŚĆ Ok. 0,7 g/cm 3 ; łatwy podział mieszaniny z wodą, alkan faza górna. hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 19
Ekstrakcja przeprowadzenie związku z jednej fazy, w której jest rozpuszczony lub zawieszony, do drugiej fazy ciekłej Prawo Nernsta w określonej temperaturze stosunek stężeń c substancji rozpuszczonej w dwóch nie mieszających się fazach ciekłych a i b jest stały. K = współczynnik podziału Ekstrakcja jest skuteczna, jeśli K znacznie odbiega od jedności. Gdy K < 100, tj. gdy c a oznacza stężenie związku w cieczy ekstrahującej, należy proces ekstrakcji powtarzać wielokrotnie, używając kolejnych porcji rozpuszczalnika a. hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 20
c a cb K c a m va a c b m vb m b 0 v b m a m a mov v b v a a K K 4 g kwasu masłowego rozpuszczonego w 100 ml wody ekstrahujemy benzenem: masa kw. masłowego w wodzie m 0 = 4, objętość wody v b = 100, K =3, objętość benzenu = v a. Wyliczamy m a, masę kw. masłowego w benzenie. Przypadek 1. jednokrotnie 100 ml benzenu Przypadek 2. trzykrotnie po 33.3 ml benzenu Przypadek 3. czterokrotnie po 25 ml benzenu v a = 100 m a = 3 v a = 33.3 ekstrakcja 1. m a = 2 ekstrakcja 2. m a = 1 ekstrakcja 3. m a = 0.5 v a = 25 ekstrakcja 1. m a = 1.71 ekstrakcja 2. m a = 0.98 ekstrakcja 3. m a = 0.56 ekstrakcja 4. m a = 0.32 Wyekstrahowaliśmy 3 g kw. masłowego Sumarycznie Sumarycznie wyekstrahowaliśmy 3.5 g wyekstrahowaliśmy 3.57 g kw. masłowego kw. masłowego hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 21
Wytrząsanie w rozdzielaczu mieszaniny: wodny roztwór związku org./rozpuszczalnik organiczny echy rozpuszczalnika odpowiedniego do ekstrakcji nie mieszający się z wodą, nie reagujący ze związkiem ekstrahowanym, w dużym stopniu rozpuszczający związek ekstrahowany, niezbyt wysoko wrzący. 22 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW
TEMPERATURA WRZENIA wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce. n-alkany nierozgałęzione (do dekanu) - obecność dodatkowej grupy metylenowej ( 2 ) powoduje wzrost temp. wrzenia o ok. 30 ; (wyższe homologi wzrost o ok. 20 ) izo-alkany - temp. wrzenia niższa niż ich odpowiedników nierozgałęzionych T wrz. [º] 200 150 100 50 0-50 n-alkany -88,5-42 0-12 36 28 69 60 98 90 126 116 151 140 174 166-100 -150-200 -162 izo-alkany 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW Liczba atomów węgla 23
TEMPERATURA TOPNIENIA wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce n-alkany o parzystej liczbie atomów węgla - wyższa temp. topnienia niż tych o nieparzystej liczbie at. węgla; w miarę wzrostu masy cząsteczkowej różnice temp. topnienia maleją. T topn. [º] -20-40 -60-80 -57-54 -30-100 -120 parzysta l. at. węgla -95-90,5-140 -160-138 -130-180 -172 nieparzysta l. at. węgla -200-183 -187 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW Liczba atomów węgla 24
TEMPERATURA WRZENIA I TOPNIENIA A STOPIEŃ ROZGAŁĘZIENIA ŁAŃUA 3 3 3 3 2 2 3 33 3 2 3 3 3 T wrz. 60 58 50 T top. -154-135 -98 Uszereguj poniższe związki wg rosnącej temperatury wrzenia hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 25
Metoda rozdziału związków chemicznych Destylacja prosta rozdzielanie mieszanin o znacznej różnicy temperatur wrzenia składników hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 26
IZOMERIA ALKANÓW IZOMERY związki o takim samym wzorze sumarycznym, ale różnej budowie przestrzennej i właściwościach fizycznych (t.wrz., t. top.) oraz o różnych właściwościach chemicznych IZOMERIA KONSTYTUYJNA możliwość występowania wielu alkanów o tym samym wzorze sumarycznym (od 4 ) w postaci łańcucha nierozgałęzionego i wielu łańcuchów rozgałęzionych. hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 27
BUDOWA PRZESTRZENNA ALKANÓW 1 109,5 1,10A 5 6 2 1 1,54A 2 3 etan 4 3 2 3 obrót wokół wiązania 2-3 prowadzi do powstania czterech konformerów 3 butan hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 28
KONFORMAJE ALKANÓW Konformacja ułożenie podstawników w przestrzeni, wynikające z obrotu wokół wiązania s. Kierunek patrzenia-wzdłuż wiązania 2-3 Wzory rzutowe Newmana A Konformacja antyperiplanarna B Konformacja antyklinalna Konformacja synklinalna D Konformacja synperiplanarna hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 29
Energia potencjalna Wykres zmian energii potencjalnej podczas rotacji wokół wiązania 2-3 w butanie 0 60 120 180 240 300 360 Kąt obrotu najniższa energia Zatłoczenie steryczne w konformacji synperiplanarnej 30 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW
Podstawowe zasady ustalania stopnia utlenienia w związkach kowalencyjnych: 1. Suma wszystkich stopni utlenienia w związku obojętnym jest równa zero. 2. Stopień utlenienia określonego pierwiastka w stanie wolnym jest równa zero. 3. Stopień utlenienia prostego jonu jest równy jego ładunkowi. 4. Stopień utlenienia tlenu w jego związkach (z wyjątkiem nadtlenków) wynosi -2. 5. We wszystkich chlorowcopochodnych stopień utlenienia chlorowca wynosi -1. 6. Stopień utlenienia wodoru wynosi +1 (z wyjątkiem wodorków metali). Utlenianie przemiana chemiczna, w wyniku której wzrasta stopień utlenienia danego pierwiastka Redukcja - przemiana chemiczna, w wyniku której maleje stopień utlenienia danego pierwiastka hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 31
REAKJE ALKANÓW UTLENIANIE -4 +4 2 4 + 4O 2 2O 2 + 4 2 O +2 2 4 + 3O 2 2O + 4 2 O 0 4 + O 2 + 2 2 O 0 4 + O 2 O + 2 O -3 +3 2 2 6 + 3O 2 2 3 O 2 + 2 2 O YDROKRAKING KATALITYZNY Alkany o długich łańcuchach 12 26 KRAKING KATALITYZNY 2, DT kat. DT kat. 5 12 7 16 +1 3 0 +3-2 O +1 aldehyd mrówkowy (formaldehyd) 5 10 12 26 Alkany o długich łańcuchach 7 16-2 O -1 O kwas octowy Alkany i alkeny o krótkich łańcuchach 32
REAKJE ALKANÓW ALOGENOWANIE n 2n+2 + X 2 n 2n+1 X + X Reakcja podstawienia (substytucji) zamiana jednego lub wielu atomów wodoru w alkanie przez atom chlorowca * Z fluorem reakcja bardzo gwałtowna, nawet w temperaturze pokojowej i bez dostępu światła * Z chlorem i bromem reakcja wymaga stosowania wysokiej temperatury i/lub naświetlania promieniowaniem ultrafioletowym (rekcja metanu z chlorem zachodzi dopiero w temperaturze ok. 300 i po naświetlaniu promieniowaniem ultrafioletowym) * Szereg reaktywności halogenów: F 2 >>l 2 >>Br 2 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 33
LOROWANIE METANU DT lub hn 4 + 4l 2 l 4 + 4l sumaryczne równanie reakcji DT podwyższona temperatura (ok. 300 ) hn promieniowanie ultrafioletowe hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW
RZĘDOWOŚĆ ATOMU WĘGLA W ZWIĄZKA ORGANIZNY Określa liczbę atomów węgla, z którymi jest połączony rozpatrywany atom węgla. n-heksan 2,3-dimetylobutan 3-metylopentan 2-metylopentan 2,2-dimetylobutan hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 35
MONOLOROWANIE WYŻSZY ALKANÓW Względna reaktywność atomów wodoru w reakcji chlorowania wolnorodnikowego: 4 : (1 ) : (2 ) : (3 ) = 0.004 : 1 : 3,8 : 5 n powstaje mieszanina monochloropochodnych różnej rzędowości hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 36
MONOBROMOWANIE WYŻSZY ALKANÓW Względna reaktywność atomów wodoru w reakcji bromowania wolnorodnikowego: (1 ) : (2 ) : (3 ) = 1 : 80 : 1600 Reakcja bromowania wolnorodnikowego alkanów jest bardziej selektywna niż reakcja chlorowania hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 37
TRWAŁOŚĆ RODNIKÓW ALKILOWY Energia dysocjacji wiązania - w wybranych alkanach Rodniki alkilowe są tym trwalsze, tj. mają tym niższą energię potencjalną, im są wyżej rzędowe. 3 2 1 3 38 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW
39 YLKOALKANY alkany o budowie cyklicznej (zamkniętej); Wzór sumaryczny n 2n cyklopropan cyklobutan cyklopentan cykloheksan 3 6 4 8 5 10 6 12 hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW
NOMENKLATURA YKLOALKANÓW do nazwy alkanu o tej samej liczbie atomów węgla dodaje się przedrostek cyklo- nazwy podstawionych cykloalkanów dodanie nazwy podstawnika przed nazwą odpowiedniego cykloalkanu (pisownia łączna) w nazwach monopodstawionych cykloalkanów nie podaje się lokanta podstawnika nazwy cykloalkanów posiadających dwa i więcej podstawników atomy węgla w pierścieniu numeruje się kolejno w taki sposób, aby lokanty podstawników były jak najniższe; numerację rozpoczyna się od atomu węgla posiadającego podstawnik, którego nazwa rozpoczyna się na wcześniejszą literę alfabetu 40
BUDOWA PIERŚIENIA W YKLOALKANA YKLOPROPAN między atomami węgla wiązania o charakterze pośrednim między wiązaniem s i p Wszystkie wiązania - są w konformacjach naprzeciwległych Niewspółosiowe nakładanie orbitali typu sp 3 (tzw. wiązania zgięte lub bananowe). Wzór rzutowy Newmana hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 41
YKLOBUTAN wiązania - mają charakter wiązań zgiętych, ale ich odkształcenie jest mniejsze niż w cyklopropanie 88º Pofałdowanie pierścienia cyklobutanu powoduje rozsunięcie atomów wodoru w przestrzeni, czyli zmniejszenie naprężeń w porównaniu w pierścieniem cyklopropanu YKLOPENTAN budowa kopertowa pierścienia; pierścień pozbawiony naprężeń ze względu na wychylenie jednego z atomów węgla poza płaszczyznę pozostałych atomów węgla 108 jeden atom węgla wychylony nad płaszczyznę pozostałych czterech atomów węgla hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 42
YKLOEKSAN pierścień pozbawiony naprężeń (nie wszystkie atomy węgla leżą w jednej płaszczyźnie); pierścień może przybierać różne konformacje wynikające z obrotu wokół wiązań - 1 6 2 3 5 4 Konformacja krzesłowa korzystna energetycznie, wszystkie atomy wodoru sąsiednich grup 2 są w położeniach naprzemianległych hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 43
Izomeria geometryczna w cykloalkanach (izomeria cis-trans) za punkt odniesienia przyjmuje się płaszczyznę, na której leży szkielet pierścienia lub cis-1,2-dimetylocyklopropan trans-1,3-dibromocyklobutan lub trans-2-chloro-1-metylocyklopropan cis-1-jodo-2-metylocyklopentan hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 44
Nazewnictwo wiązań - w konformacji krzesłowej cykloheksanu i inwersja pierścienia cykloheksanu a - wiązania (protony) aksjalne e - wiązania (protony) ekwatorialne Inwersja pierścienia proces ciągły i szybki w temperaturze pokojowej konformer krzesłowy A konformer łodziowy konformer krzesłowy B W przypadku niepodstawionego cykloheksanu konformery krzesłowe A i B mają taką samą energię hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 45
Konformacje monopodstawionych pochodnych cykloheksanu na przykładzie metylocykloheksanu grupa 3 w pozycji ekwatorialnej grupa 3 w pozycji aksjalnej W monopodstawionych pochodnych cykloheksanu konformery z podstawnikami w pozycji ekwatorialnej są trwalsze czyli posiadają niższą energię wewnętrzną od tych z podstawnikami w pozycji aksjalnej hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 46
Równowaga konformacyjna w 1,2-dipodstawionym cykloheksanie na przykładzie 1,2-dimetylocykloheksanu is-1,2-dimetylocykloheksan; oba konformery mają taką samą energię wewnętrzną. konformer a,e konformer e,a Trans-1,2-dimetylocykloheksan; konformer (e,e) ma niższą energię wewnętrzną jest trwalszy. konformer e,e konformer a,a hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 47
Równowaga konformacyjna w 1,3-dipodstawionym cykloheksanie na przykładzie 1,3-dimetylocykloheksanu is-1,3-dimetylocykloheksan; konformer (e,e) ma niższą energię wewnętrzną trwalszy konformer e,e konformer a,a Trans-1,3-dimetylocykloheksan; oba konformery mają taką samą energię wewnętrzną. konformer e,a hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW konformer a,e 48
Równowaga konformacyjna w 1,4-dipodstawionym cykloheksanie na przykładzie 1,4-dimetylocykloheksanu is-1,4-dimetylocykloheksan; oba konformery mają taką samą energię wewnętrzną. konformer e,a konformer a,e Trans-1,4-dimetylocykloheksan; konformer (e,e) ma niższą energię wewnętrzną jest trwalszy. konformer e,e hemia Organiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW konformer a,a 49