Spis treści 1. Struktura elektronowa związków organicznych 13 2. Budowa przestrzenna cząsteczek związków organicznych 19 2.1. Zadania... 28 3. Zastosowanie metod spektroskopowych do ustalania struktury związków organicznych 32 3.1. Spektroskopia UV... 33 3.2. Spektroskopia IR... 37 3.3. Spektroskopia NMR... 47 3.4. Spektrometria masowa... 60 3.5. Zadania... 63 4. Alkany, cykloalkany 88 4.1. Alkany... 88 4.2. Reakcje alkanów... 94 4.2.1. Reakcje fluorowcowania alkanów... 94 4.2.2. Reakcje alkanów z tlenem... 98 4.3.Cykloalkany... 99 4.3.1. Budowa przestrzenna cykloalkanów... 100 4.3.2. Reakcje cykloalkanów... 105 4.4. Analiza spektroskopowa alkanów i cykloalkanów... 108 4.5. Zadania... 108 5. Alkeny, alkiny, cykloalkeny 111 5.1. Reakcje addycji... 114 5.1.1. Reakcje uwodorniania alkenów... 114 5.1.2. Przyłączanie elektrofilowe... 117 5.1.3. Przyłączanie fluorowców... 125 5.1.4. Addycja wolnorodnikowa... 128 5.1.5. Reakcje polimeryzacji... 129 5.2. Reakcje podstawienia... 133 5.3. Utlenianie alkenów... 135 5.4. Reakcje pericykliczne... 138 5.5. Identyfikacja alkenów i alkinów... 140 5.5.1. Metody spektroskopowe... 140 5.5.2. Metody chemiczne... 142 5.5.2.1. Reakcja z bromem... 142 5.5.2.2. Reakcja z manganianem(vii) potasu... 143 5.6. Zadania... 143 6. Węglowodory aromatyczne 147 6.1. Cechy strukturalne związków aromatycznych... 147 6.2. Właściwości chemiczne węglowodorów aromatycznych... 152 6.2.1. Reakcje podstawienia elektrofilowego... 152 6.2.2. Podstawienie elektrofilowe w naftalenie... 157 6.2.3. Podstawienie elektrofilowe z udziałem kwasów Lewisa... 159 6.3. Redukcja węglowodorów aromatycznych... 160 6.4. Utlenianie węglowodorów aromatycznych... 161
8 6.5. Identyfikacja węglowodorów aromatycznych... 162 6.5.1. Metody spektroskopowe... 162 6.5.2. Metody chemiczne... 163 6.5.2.1. Reakcja z chlorkiem glinu i chloroformem... 163 6.6. Zadania... 164 7. Fluorowcopochodne węglowodorów. Związki metaloorganiczne 167 7.1. Podstawienie elektrofilowe fluorowcopochodnych benzenu... 168 7.2. Podstawienie nukleofilowe... 169 7.3. Reakcje eliminacji... 179 7.4. Reakcje fluorowcopochodnych węglowodorów z metalami. Związki metaloorganiczne... 183 7.5. Identyfikacja fluorowcopochodnych... 187 7.5.1. Metody spektroskopowe... 187 7.5.2. Metody chemiczne... 188 7.5.2.1. Próba z azotanem(v) srebra... 188 7.5.2.2. Wykrywanie fluoru... 188 7.5.2.3. Próba Beilsteina... 188 7.6. Zadania... 188 8. Alkohole, fenole i etery 192 8.1. Właściwości kwasowe i zasadowe alkoholi i fenoli... 193 8.2. Wymiana grupy OH na inne podstawniki... 195 8.3. Dehydratacja alkoholi... 198 8.4. Reakcje alkoholi z kwasami nieorganicznymi i organicznymi... 201 8.5. Utlenianie alkoholi i fenoli... 203 8.6. Substytucja elektrofilowa w pierścieniu aromatycznym fenoli... 206 8.7. Etery... 207 8.8. Identyfikacja alkoholi, fenoli i eterów... 208 8.8.1. Metody spektroskopowe... 208 8.8.2. Metody chemiczne... 209 8.8.2.1. Reakcja z odczynnikiem Lucasa... 210 8.8.2.2. Reakcja tworzenia 3,5-dinitrobenzoesanów... 210 8.8.2.3. Reakcja z wodorotlenkiem miedzi(ii)... 211 8.8.2.4. Reakcja fenoli z chlorkiem żelaza(iii)... 211 8.9. Zadania... 211 9. Aldehydy i ketony 216 9.1. Właściwości kwasowe i zasadowe ketonów i aldehydów... 217 9.2. Reakcje przyłączania nukleofilowego do grupy karbonylowej.... 218 9.3. Reakcje przebiegające z odszczepieniem α-atomu wodoru... 222 9.4. Redukcja ketonów i aldehydów... 224 9.5. Utlenianie aldehydów i ketonów... 225 9.6. Wpływ grupy karbonylowej na reakcje podstawienia elektrofilowego... 226 9.7. Identyfikacja aldehydów i ketonów... 228 9.7.1. Metody spektroskopowe... 228 9.7.2. Metody chemiczne... 230 9.7.2.1. Reakcja z 2,4-dinitrofenylohydrazyną... 230 9.7.2.2. Reakcja z hydroksyloaminą... 230 9.7.2.3. Reakcja aldehydów z odczynnikiem Fehlinga... 231 9.7.2.4. Reakcja z odczynnikiem Tollensa... 231 9.7.2.5. Reakcja jodoformowa... 232 9.8. Zadania... 232
10. Kwasy karboksylowe, hydroksykwasy 237 10.1. Właściwości kwasowe i zasadowe kwasów karboksylowych... 238 10.2. Reakcje substytucji nukleofilowej przy karboksylowym atomie węgla... 239 10.3. Utlenianie kwasów karboksylowych... 241 10.4. Redukcja kwasów karboksylowych... 242 10.5. Dekarboksylacja kwasów... 242 10.6. Reakcje podstawienia przy atomie węgla α... 243 10.7. Wpływ grupy karboksylowej na substytucję elektrofilową w pierścieniu benzenowym... 243 10.8. Identyfikacja kwasów karboksylowych... 244 10.8.1. Metody spektroskopowe... 244 10.8.2. Metody chemiczne... 245 10.8.2.1. Wykrywanie obecności grupy karboksylowej... 245 10.8.2.2. Reakcja z manganianem(vii) potasu... 245 10.8.2.3. Próba z tlenkiem miedzi(ii)... 246 10.9. Hydroksykwasy... 246 10.10.Dehydratacja hydroksykwasów... 247 10.11. Identyfikacja hydroksykwasów... 248 10.11.1. Metody spektroskopowe... 248 10.11.2. Metody chemiczne... 249 10.11.2.1. Wykrywanie kwasu mlekowego....249 10.11.2.2. Wykrywanie obecności kwasu salicylowego... 249 10.11.2.3. Wykrywanie obecności kwasu winowego... 249 10.11.2.4. Wykrywanie obecności kwasu cytrynowego... 249 10.12. Zadania... 250 11. Pochodne kwasów karboksylowych: estry, chlorki i bezwodniki kwasowe 253 11.1. Właściwości kwasowe i zasadowe estrów oraz chlorków i bezwodników kwasowych... 254 11.2. Reakcje podstawienia przy acylowym atomie węgla... 256 11.3. Reakcje β-ketoestrów i β-diestrów... 260 11.4. Redukcja pochodnych kwasów karboksylowych... 261 11.5. Inne ważne reakcje pochodnych kwasów karboksylowych... 262 11.6. Identyfikacja pochodnych kwasów karboksylowych... 263 11.6.1. Estry kwasów karboksylowych... 263 11.6.1.1. Metody spektroskopowe... 263 11.6.1.2. Metody chemiczne... 263 11.6.1.2.1. Hydroliza estrów. Próba z fenoloftaleiną... 263 11.6.1.2.2. Tworzenie soli żelaza(iii) kwasów hydroksamowych... 264 11.6.2. Halogenki kwasowe... 264 11.6.2.1. Metody spektroskopowe... 264 11.6.2.2. Metody chemiczne... 265 11.6.2.2.1. Hydroliza halogenków kwasowych... 265 11.6.2.2.2. Reakcja z hydroksyloaminą i chlorkiem żelaza(iii)... 265 11.6.2.2.3. Reakcja z aniliną lub p-toluidyną... 265 11.6.3. Bezwodniki kwasów karboksylowych... 266 11.6.3.1. Metody spektroskopowe... 266 11.6.3.2. Metody chemiczne... 266 11.6.3.2.1. Reakcja hydrolizy... 266 11.6.3.2.2. Reakcja z hydroksyloaminą i chlorkiem żelaza(iii)... 266 9
10 11.6.3.2.3. Reakcja z aniliną... 267 11.7. Zadania... 267 12. Glicerydy 270 12.1. Reakcje glicerydów... 272 12.2. Fosfoglicerydy... 274 12.3. Identyfikacja glicerydów... 275 12.3.1. Metody spektroskopowe... 275 12.3.2. Metody chemiczne... 276 12.3.2.1. Ustalanie składu kwasów tłuszczowych w glicerydach... 276 12.3.2.2. Próba na obecność reszt kwasów nienasyconych w glicerydach... 276 12.4. Zadania... 277 13. Aminy 278 13.1. Właściwości zasadowe i kwasowe amin... 279 13.2. Reakcje amin z kwasami nieorganicznymi... 281 13.3. Reakcje amin z ketonami i aldehydami... 285 13.4. Redukcja i utlenianie amin... 286 13.5. Podstawienie elektrofilowe w aminach aromatycznych... 287 13.6. Identyfikacja związków z grupą aminową... 288 13.6.1. Metody spektroskopowe... 288 13.6.2. Metody chemiczne... 289 13.6.2.1. Badanie odczynu amin... 289 13.6.2.2. Reakcja z kwasem azotowym(iii)... 289 13.6.2.3. Wykrywanie amin trzeciorzędowych... 290 13.7. Zadania... 290 14. Amidy 293 14.1. Właściwości kwasowe i zasadowe amidów... 294 14.2. Hydroliza amidów... 295 14.3. Alkilowanie amidów i imidów... 296 14.4. Acylowanie amidów... 297 14.5. Redukcja amidów... 298 14.6. Dehydratacja amidów... 298 14.7. Identyfikacja amidów... 299 14.7.1. Metody spektroskopowe... 299 14.7.2. Metody chemiczne... 299 14.7.2.1. Hydroliza amidów... 299 14.7.2.2. Reakcja z kwasem azotowym(iii)... 300 14.7.2.3. Reakcja z 9-ksantenolem... 300 14.8. Zadania... 301 15. Związki nitrowe 304 15.1. Wpływ struktury elektronowej grupy nitrowej na właściwości związków nitrowych... 305 15.2. Redukcja związków nitrowych... 306 15.3. Reakcja hydrolizy alifatycznych związków nitrowych... 307 15.4. Identyfikacja związków nitrowych... 307 15.4.1. Metody spektroskopowe... 307 15.4.2. Metody chemiczne... 308 15.4.2.1. Reakcja z chlorkiem żelaza(iii)... 308 15.4.2.2. Reakcja z bezwodnym chlorkiem glinu... 309 15.4.2.3. Reakcja z wodorotlenkiem sodu w acetonie... 309 15.5. Zadania... 309
16. Wybrane związki heterocykliczne 312 16.1. Właściwości kwasowe i zasadowe furanu, pirolu i pirydyny... 313 16.2. Podstawienie elektrofilowe w aromatycznych pierścieniach heterocyklicznych. 315 16.3. Utlenianie i redukcja pirolu, furanu i pirydyny... 317 16.4. Pochodne pirymidyny... 319 16.5. Identyfikacja furanu, pirolu i pirydyny... 321 16.5.1. Metody spektroskopowe... 321 16.6.Zadania... 321 17. Aminokwasy 322 17.1. Budowa przestrzenna aminokwasów... 326 17.2. Właściwości kwasowo zasadowe aminokwasów... 326 17.3. Właściwości chemiczne aminokwasów... 327 17.3.1. Reakcje grupy aminowej... 328 17.3.1.1. Reakcja z kwasem azotowym(iii)... 328 17.3.1.2. Reakcja transaminacji... 328 17.3.1.3. N-acylowanie aminokwasów... 329 17.3.2. Reakcje grupy karboksylowej aminokwasów... 330 17.3.2.1. Dekarboksylacja... 330 17.3.2.2. Estryfikacja... 330 17.3.2.3. Reakcje z pochodnymi kwasu chloromrówkowego... 330 17.4. Reakcje łączenia aminokwasów... 331 17.5. Peptydy... 333 17.6. Reakcje hydrolizy peptydów... 334 17.7. Identyfikacja aminokwasów... 337 17.7.1. Metody spektroskopowe... 337 17.7.2. Metody chemiczne... 337 17.7.2.1. Reakcja z ninhydryną... 337 17.7.2.2. Tworzenie kompleksów z jonami metali... 338 17.7.3. Metody chromatograficzne... 339 17.8. Zadania... 340 18. Węglowodany 343 18.1. Budowa przestrzenna monosacharydów... 343 18.2. Właściwości chemiczne monosacharydów... 348 18.2.1. Przemiany monosacharydów w środowisku zasadowym... 348 18.2.2. Przemiany monosacharydów w środowisku kwaśnym... 351 18.2.3. Utlenianie monosacharydów... 353 18.2.4. Redukcja monosacharydów... 354 18.2.5. Reakcje monosacharydów z fenylohydrazyną... 355 18.2.6. Reakcje monosacharydów z aminami i aminokwasami... 356 18.3. Glikozydy... 358 18.4. Disacharydy... 359 18.5. Polisacharydy... 361 18.6. Identyfikacja węglowodanów... 363 18.6.1. Metody spektroskopowe... 363 18.6.2. Metody chemiczne... 364 18.6.2.1. Próba ogólna na cukry i glikozydy... 364 18.6.2.2. Próba na glikozydy... 364 18.6.2.3. Próba na cukry redukujące... 364 18.6.2.4. Próba z odczynnikiem Tollensa... 365 18.6.2.5. Próba na pentozy i heksozy... 365 11
12 18.6.2.6. Wykrywanie sacharozy... 365 18.6.2.7. Wykrywanie skrobi... 365 18.6.2.8. Tworzenie osazonów... 366 18.7. Zadania... 366 Skorowidz... 371