Лабораторно-практическое занятие № 8. «Сопряжение. Ароматичность» (3ч)

Цель: сформировать умения описывать процесс сопряжения в открытых и замкнутых углеродных цепях, различать ароматические соединения.

 

Вопросы для обсуждения:

1. Делокализованная химическая связь. Сопряженные и его виды.

2. - сопряжение открытых и замкнутых углеродных цепях.

3. - сопряжение открытых и замкнутых углеродных цепях.

4. Ароматичность органических соединений. Критерии ароматичности.

Материалы и примеры для самостоятельного изучения

Пример 1. Какие виды сопряжения имеются в молекулах изопрена

(2-метилбутадиена-1,3), циклогексадиена-1,3, метоксиэтена, нафталина?

Решение. Изопрен и метоксиэтен – открытые сопряженные системы. В изопрене атомы углерода родоначальной структуры (С-1 – С-4) находятся в

sp² -гибридном состоянии, единая цепь сопряжения возникает за счет обобществления электронов двух двойных связей, т.е. имеет место

-сопряжение.

Открытые цепи сопряжения могут быть не только в ациклических соединениях, но и в циклических. Например, в молекуле циклогексадиена-1,3 две двойные связи образуют открытую сопряженную систему. Атомы углерода С-5 и С-6 находятся в sp³ -гибридном состоянии, -скелет молекулы циклогексадиена-1,3 неплоский, поэтому его нельзя отнести к ароматическим соединениям.

 

В молекуле метоксиэтена двойная связь сопряжена с неподеленной парой электронов атома кислорода, следовательно, в этом соединении имеется р, -сопряжение.

Молекула нафталина имеет циклическое строение. Кроме того, нафталин является конденсированной системой (циклы имеют по два общих атома). В нафталине имеются двойные связи, чередующиеся с ординарными. Нафталин обладает ароматичностью. Он имеет замкнутую структуру. Атомы углерода находятся в sp² -гибридном состоянии, -скелет молекулы – копланарен, т.е. все связи лежат в одной плоскости. Нафталин – -сопряженная система. В молекуле нафталина единая сопряженная система образуется при участии 10

р -электронов атомов углерода. Выполняется правило Хюккеля – 4 n +2 = 10, откуда n = 2, т.е. целому числу.

 

 

Задачи для самостоятельного решения

Задача 8.1. Какие виды сопряжения имеются в молекулах 2,3-диметилпентадиена-2, винилдиметиламина, фенола, бензальдегида?

Задача 8.2. Какие из приведенных ниже соединений являются ароматическими?

Задача 8.3. Определите вид сопряжения в молекуле простейшего непредель­ного альдегида — пропеналя (акролеина) — и схематически изобразите перекрывание р-орбиталей в сопряженной системе.

Задача 8.4. Многие природные соединения, используемые в фармации, яв-тяются производными фенантрена. Определите, является ли фенантрен ароматическим соединением.

Задача 8.5. Органические ионы, как правило, неустойчивы. Однако катион тропилия (циклогептатриенил-катион) составляет исключение. Объясниnе причину относительно высокой стабильности этого катиона.

Задача 8.6. Бициклический углеводород азулен содержится в эфирных маслах некоторых растений (полыни, ромашки). Напишите формулу азулена объясните причину его повышенной термодинамической устойчивости.

Задача 8.7. В каких случаях имеет место сопряжение? Укажите тип сопряжения.

 

Литература для самостоятельной работы

1. Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 кн./В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Тюкавкина; Под ред. Н.А. Тюкавкиной. - М.: Дрофа, 2002. – Кн. 1: Основной курс. – 620с. (С. 55-67)

2. Органическая химия (в вопросах и ответах) / Под ред. Б. А. Ивина и Л. Б. Пиотровского. — СПб.: Наука, 2002. — 510 с. (С. 110-112)