Алканы. Гомологический ряд, изомерия и номенклатура. Природные источники алканов. Методы синтеза: гидрирование непредельных углеводородов, синтез через литий-диалкилкупраты, электролиз солей карбоновых кислот, восстановление карбонильных соединений, из галогеналканов (реакция Вюрца, протолиз реактивов Гриньяра). Природа С-С и С-Н связей в алканах.
Химические свойства: реакции галогенирования. Нитрование (), сульфохлорирование и окисление. Термический и каталитический крекинг.
Алкены. Гомологический ряд, изомерия и номенклатура. Геометрическая изомерия (цис-, транс- и Z-, E-номенклатура). Природа двойной связи. Методы синтеза: элиминирование галогеноводорода из алкилгалогенидов, воды из спиртов, восстановление алкинов.
Химические свойства алкенов. Гидрирование алкенов. Электрофильное присоединение. Общее представление о механизме реакций. Правило , индуктивный и мезомерный эффекты. Галогенирование: механизм, стереохимия. Гидратация. Окисление алкенов. Радикальная и координационная (металлокомплексная) полимеризация алкенов.
Алкины. Гомологический ряд, номенклатура и изомерия. Природа тройной связи. Химические свойства алкинов. Электрофильное присоединение к алкинам. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация алкинов (). Восстановление алкинов до цис- и транс-алкенов. СН‑кислотность ацетилена. Ацетилениды натрия и меди.
Алкадиены. Типы диенов. Изолированные, кумулированные и сопряженные диены. Изомерия и номенклатура.
Бутадиен-1,3, особенности строения. Химические свойства 1,3-диенов. Галогенирование и гидрогалогенирование 1,3-диенов. Полимеризация диенов. Натуральный и синтетический каучуки.
Алициклические соединения. Циклоалканы и их производные. Классификация алициклов. Типы напряжения в циклоалканах и подразделение циклов на малые, средние циклы и макроциклы. Строение циклопропана, циклобутана, циклопентана, циклогексана. Конформационный анализ циклогексана. Аксиальные и экваториальные связи в конформации "кресло" циклогексана.
Арены. Концепция ароматичности. Ароматичность. Строение бензола. Формула Кекуле. Гетероциклические пяти - и шестичленные ароматические соединения (пиррол, фуран, тиофен, пиридин).
Реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Общие представления о механизме реакций. Влияние природы заместителя на ориентацию и скорость реакции электрофильного замещения. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители. Согласованная и несогласованная ориентация двух или нескольких заместителей в ароматическом кольце.
Нитрование. Нитрующие агенты. Механизм реакции нитрования. Нитрование бензола и его замещенных.
Галогенирование. Галогенирующие агенты. Механизм реакции галогенирования аренов и их производных.
Сульфирование. Сульфирующие агенты. Механизм реакции.
Алкилирование аренов по Фриделю-Крафтсу. Алкилирующие агенты. Механизм реакции. Побочные процессы - изомеризация алкилирующего агента и конечных продуктов.
Ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу. Ацилирующие агенты. Механизм реакции. Региоселективность ацилирования.
Галогенпроизводные углеводородов. Изомерия, номенклатура. Способы получения из спиртов, алканов, алкенов.
Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода в алкилгалогенидах, получение алкилгалогенидов, спиртов. Классификация механизмов реакций нуклеофильного замещения. Основные характеристики SN1, SN2 реакций.
Реакции элиминирования. a - и b-Элиминирование. Направление элиминирования. Правила Зайцева. Использование реакций b-элиминирования в галогеналканах для синтеза алкенов.
Взаимодействие галогеналканов с металлами (образование реактивов Гриньяра, реакция Вюрца).
Гидроксипроизводные углеводородов. Одноатомные спирты. Гомологический ряд, классификация, изомерия и номенклатура. Методы получения: из алкенов, карбонильных соединений, галогеналканов, сложных эфиров и карбоновых кислот.
Свойства спиртов. Спирты, как слабые ОН-кислоты. Замещение гидроксильной группы в спиртах на галоген под действием галогеноводородов. Дгидратация спиртов. Окисление первичных спиртов до альдегидов и карбоновых кислот, вторичных спиртов до кетонов.
Фенолы. Свойства фенолов. Фенолы как ОН-кислоты. Сравнение кислотного характера фенолов и спиртов, влияние заместителей на кислотность фенолов. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов: галогенирование, сульфирование, нитрование.
Альдегиды и кетоны. Изомерия и номенклатура. Методы получения альдегидов и кетонов из спиртов, производных карбоновых кислот, алкенов (озонолиз). Строение карбонильной группы, ее полярность и поляризуемость.
Химические свойства. Общие представления о механизме нуклеофильного присоединения по карбонильной группе альдегидов и кетонов. Кислотный и основной катализ.
Альдольно-кротоновая конденсация альдегидов и кетонов в кислой и щелочной среде, механизм реакций.
Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов, реагенты восстановления; восстановление С=О группы до СН2-группы: реакции Кижнера-Вольфа и Клемменсена.
Карбоновые кислоты и их производные. Строение карбоксильной группы и карбоксилат-иона. Физико-химические свойства кислот: ассоциация, диссоциация. Кислотность, ее зависимость от индуктивных эффектов заместителей.
Сложные эфиры. Методы получения: этерификация карбоновых кислот (механизм).
Амины. Классификация, изомерия, номенклатура аминов. Методы получения: алкилирование аммиака и аминов.
Строение аминов, химические свойства. Амины как основания. Сравнение основных свойств первичных, вторичных, третичных алифатических и ароматических аминов. Влияние на основность аминов заместителей в ароматическом ядре. Амины как нуклеофилы: получение амидов реакцией нуклеофильного замещения у ацильного атома углерода; взаимодействие аминов с карбонильными соединениями.
Гетероциклические соединения. Классификация гетероциклов, номенклатура.
Пятичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом. Фуран, тиофен, пиррол. Ароматичность. Реакции электрофильного замещения в пирроле:нитрование, сульфирование, галогенирование.
Пиридин. Ароматичность пиридина. Основные свойства. Реакции электрофильного замещения в пиридине: нитрование, сульфирование, галогенирование. Нуклеофильное замещение атомов водорода в пиридине в реакциях с амидом натрия (Чичибабин).
6 Высокомолекулярные соединения
Полимерное состояние - как особая форма существования вещества
Важнейшие свойства полимерных веществ, обусловленные большими размерами, цепным строением, гибкостью и значительными межмолекулярными взаимодействиями макромолекул. Критерии разграничения полимерных и низкомолекулярных веществ, олигомерных и высокомолекулярных веществ.
Современная теория макромолекулярного строения. Полимергомология (полидисперсность), полимераналогия (разнозвенность). Основные понятия и определения в химии ВМС: мономер, макромолекула, элементарное звено, степень полимеризации. Структурные единицы полимеров: макромолекула, сегмент Куна.
Роль усредненных характеристик при описании строения и свойств полимеров.
Полимергомология. Средние молекулярные массы и степени полимеризации (среднечисловая, среднемассовая, средневязкостная). Способы определения молекулярных масс полимеров (среднечисловая: метод концевых групп, осмометрия, криоскопия, эбуллиоскопия; среднемассовая: светорассеивание, ультрацентрифугирование, диффузия, средневязкостная: вискозиметрия).
Полидисперсность. Молекулярно-массовые распределения (ММР) полимеров (интегральные, дифференциальные, уни - и полимодальные). Способы оценки полидисперсности высокомолекулярных соединений.
Необходимость и способы фракционирования полимеров: аналитические, препаративные (последовательное или суммирующее осаждение (растворение), турбидиметрическое титрование, гель-проникающая хроматография, хроматографирование на колонках, ультрацентрифугирование).
Классификация полимеров
Классификация полимеров в зависимости от происхождения (природные, синтетические), способа получения (полимеризационные, поликонденсационные, модифицированные), химического состава и строения основной цепи (органические, элементоорганические, неорганические; гомоцепные и гетероцепные; гомополимеры, сополимеры; полярные, неполярные; линейные, разветвленные, лестничные, плоско-, пространственно(трехмерно)сшитые; регулярные (стереорегулярные), нерегулярные (разнозвенные); характера чередования и пространственного строения звеньев (сополимеры: чередующиеся (альтернантные), статистические, блок-сополимеры, привитые (графт-) сополимеры; стереорегулярные: изотактические, синдиотактические; цис-, транс-конфигурации), величины молекулярной массы (олигомеры, ВМС), фазового (аморфные, кристаллические) и физического состояния (пластмассы, каучуки (резины), волокна, клеи, лаки, пленки, смолы), отношения к температуре (термо-, реактопласты).
Краткая характеристика (способы получения, свойства) и области применения важнейших представителей различных классов полимеров.
Поликонденсация (ступенчатая полимеризация)
Поликонденсация (ступенчатая полимеризация) - способ получения полимеров из мономеров.
Особенности поликонденсации в сравнении с радикальной полимеризации в зависимости от химической природы мономеров; способа формирования макромолекулярной цепи; молекулярной массы, полидисперсности, химического состава, строения полимерной цепи; фазового, физического состояния и свойств полимерных продуктов. Значение поликонденсации при получении природных, термостойких полимеров.
Разновидности поликонденсации по структуре образующихся полимеров (линейная, разветвленная, трехмерная, циклополиконденсация), термодинамическому признаку (равновесная, неравновесная), количеству мономеров (гомополиконденсация, сополиконденсция), фазовому состоянию реакционной системы (гомофазная, гетерофазная), месту прохождения реакции (гомогенная, гетерогенная), технологическим условиям (высоко - и низкотемпературные). Поликонденсация многофункциональных мономеров и образование сетчатых и лестничных структур.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
