Характеристические особенности масс-спектров органических соединений

Класс соединений	Интенсивность М+.	Основные направления фрагментации
Алканы     Алкены   Арены C6H5CH2R     Галогенопроизвод- ные RCH2CH2X   Спирты RCH2OH     Простые эфиры RCH2OCH2R¢   Альдегиды и кетоны RCHO и RCOCH2CH2CH2R¢   Карбоновые кислоты RCOOH   Сложные эфиры RCH2COOCH2CH2R¢     Амины RCH2NH2 RCH2NHCH2R¢	Умеренная     Средняя   Высокая     Небольшая (ум. в ряду: I>Br>Cl>F)   Очень малая     Умеренная     Cредняя   Умеренная     Средняя   Малая - средняя	В н-алканах (М-СН3)+.; в разветвленных алканах предпочтителен разрыв по месту разветвления, далее последовательное отщепление СН2 (набор пиков с разностью m/z 14) b-разрыв цепи, последующее расщепление как в алканах - в основном набор пиков с разностью m/z 14. Для незамещенных (М-С2Н2)+.; для алкилбензолов -b-разрыв боковой цепи (М-R)+. Разрыв слабой связи: RCH2CH2+ (I > Br > Cl > F): a-разрыв: RCH2+ и CH2X+ (F > Cl > > Br > I); перегруппировка (RCH=CH2)+ и НХ (F > Cl > Br > I). Характерное изотопное расщепление бромсодержащих (79Br: 81Br) = 1:1 и хлорсодержащих (35Сl: 37Cl) = 3:1 фрагментов. Перегруппировка: (М-H2O)+; a-разрыв: R+ и CH2=O+H a-разрыв: (М-R)+, (М-R¢)+, R+ и R¢+; разрыв связи С-О: (М-СН2R)+, (М-СН2R¢)+, RCH2+ и R¢CH2+ a-разрыв для альдегидов: (М-Н)+, (М-СНО)+, СНО+; для кетонов (М-R)+, (М-СH2CH2CH2R)+; R+, (М-СH2CH2CH2R¢)+; для альдегидов и кетонов с цепью больше С3 - перегруппировка: (RCOCH3)+ и (CH2=CHR¢)+ a-разрыв: R+ и (RСО)+: перегруппировка: RH+ a-разрыв: (COOCH2CH2R¢)+ и RCH2+, (RСН2СºО+); перегруппировка (RCH2COOH)+ и (RCH=CH2)+, перегруппировка (ROCH2CH2R¢)+ a-разрыв: R+ и (R¢CH2NH=CH2)+; для вторичных и третичных предпочтительно отщепление большей цепи.

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1. Петров А.А. Органическая химия: учебник / А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. – СПб.: Иван Федоров, 2002. – 624 с.

2. Ким А.М. Органическая химия: учебник / А.М. Ким. – Новосибирск: Сибирское университетское изд-во, 2002. – 680 с.

 

Дополнительная

3. Янковский С.А. Органическая химия: словарь терминов и определений / С.А. Янковский, В.А. Панкратов, Г.Х. Кудрякова. – М.: МГУПБ, 2009.- 214 с.

4. Травень В.Ф. Органическая химия: учебник / В.Ф. Травень. – М.: Академкнига, 2008. – Т. 1,2. – 1309 с.

5. Шабаров Ю.С. Органическая химия: учебник / Ю.С. Шабаров. - М.: Химия, 2000. – 848 с.

6. Несмеянов А.Н. Начала органической химии: учебник / А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. - М.: 1974. – Т. 1,2. – 1488 с.

7. Моррисон Р. Органическая химия: учебник / Р. Моррисон, Р. Бойд. - М.: Мир, 1974. – 1132 с.

8. Нейланд О.Я. Органическая химия: учебник / О.Я. Нейланд. - М.: Высшая школа,1990.

9. Грандберг И.И. Органическая химия: учебник / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2000. – 672 с.

10. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия: учебник / Ю.А. Овчинников. - М.: Просвещение, 1992 - 812 с.

11. Сайкс П. Механизмы органических реакций: учебник / П. Сайкс. - М.: Химия, 1991. – 280 с.

12. Д., Основы органической химии / Д. Робертс, М. Касерио. – Т. 1, 2. – М.: Мир, 1974.- 1730 с.

13. Белобородов В.Л. Органическая химия: учебник / В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Лузин /под ред. Н.А.Тюкавкиной.– М.: Дрофа, 2008. – 638 с.

14. Нечаев А.П. Органическая химия: учебник / А.П. Нечаев, Т.В. Еременко. - М.: Высшая школа, 1985. - 463 с.

15. Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия: учебник / Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. - М.: Медицина, 1991. - с. 527.

16. Янковский С.А. Задачи по органической химии: учебник / С.А. Янковский, Н.С. Данилова. - М.: Колос, 2000. – 328 с.

17. Миронов В.А. Спектроскопия в органической химии: учебное пособие / В.А. Миронов, С.А. Янковский – М.: Химия, 1985. – 230 с.

19. Химическая энциклопедия. Т.1-5 – М.: Советская энциклопедия, 1988– 1991.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение …………………………………………………………………………... 3

1. Общие материалы по курсу органической химии…………………………….. 4

1.1. Начальные сведения об органических веществах……………………….. 4

1.2. Граничные поверхности S-, P- и d-орбиталей…………………………… 5

1.3 Классификация органических соединений по природе углеродного

скелета………………………………………………………………………. 6

1.4 Классификация органических соединений по природе функциональ-

ных групп…………………………………………………………………….7

1.5 Качественный элементный анализ органических соединений………….. 8

1.6 Названия органических радикалов…………………………………………9

1.7 Классы органических соединений и названия функциональных групп

по правилам номенклатуры IUPAC……………………………………….10

1.8 Типы изомерии……………………………………………………………..11

1.9 Стереоизомеры……………………………………………………………. 12

1.10 Правила R,S-системы обозначения конфигурации оптически

активных соединений……………………………………………………..13

1.11 Возрастание старшинства заместителей при хиральном атоме……….14

1.12 Основные принципы рациональной номенклатуры……………………15

1.13 Основные правила номенклатуры IUPAC для алифатических

соединений…………………………………………………………………16

2. Алканы и циклоалканы…………………………………………………………17

2.1 Физические свойства алканов и циклоалканов………………………….17

2.2 Число изомеров в ряду алканов…………………………………………..18

2.3 Хлорирование алканов…………………………………………………….18

2.4 Перегонка и крекинг нефти и нефтепродуктов……………………….....19

2.5 Химические реакции метана.……………………………………………..20

2.6 Конформации этана………………………………………………………..21

2.7 Конформации бутана………………………………………………………22

2.8 Конформации циклобутана и циклопентана, свободные от углового

напряжения ………………………………… ……………………………. 22

2.9 Конформации циклогексана, свободные от углового напряжения.

Энергетическая диаграмма переходов между конформациями

циклогексана………………………………………………………………..23

3. Алкены, диены………………………………………………………………….24

3.1 Физические свойства алкенов и диенов………………………………….24

3.2 Номенклатура геометрических изомеров………………………………..25

3.3 Электрофильное присоединение по двойной связи……………………..26

3.4 Радикальное гидробромирование алкенов (эффект Хараша)…………...27

3.5 Аллильное бромирование N-бромсукцинимидом………………...…….27

3.6 Химические реакции непредельных углеводородов………...………….28

3.7 Окисление алкенов без разрыва двойной связи…………………………29

3.8 Окисление алкенов с разрывом молекулы по двойной связи…………..30

3.9 Промышленное использование этилена………………………………….31

3.10 Промышленное использование пропилена……………………………...32

3.11 Полимеризация…….………………………………………………………33

3.12 Сополимеризация…………………………………………………………33

3.13 Механизмы процессов полимеризации………………………………….34

3.14 Стереорегулярные полимеры…..……………………………………….. 35

3.15 Вулканизация…………………………………..………………………….36

3.16 Теломеризация этилена ………………………………………………….37

3.17 Получение бутадиена по методу Лебедева……………………………..37

3.18 1,2- и 1,4-присоединение к бутадиену-1,3………………………….…..38

4. Алкины……………………………………………………………………….….39

4.1 Физические свойства алкинов….………………………………….……..39

4.2 Методы синтеза алкинов……………………….…………………………40

4.3 Ацетилен………………………….………………………………………..41

5. Ароматические углеводороды…………………………………………………42

5.1 Физические свойства аренов………….………………………………….42

5.2 Строение молекулы бензола……………………………………………. 43

5.3 Химические свойства бензола…………………………………………...44

5.4 Озонолиз бензола и его производных…………………………………...45

5.5 Реакции электрофильного замещения (S_E) в бензоле………….…..…..46

5.6 Нитрование бензола нитрующей смесью………….……………………47

5.7 Области применения реакций электрофильного замещения для

производных бензола…………………………………………………….48

5.8 Правило ориентации в реакциях электрофильного замещения в

ряду производных бензола………………………………….……………49

5.9 Влияние заместителей на ориентацию в реакциях электрофильного

замещения (S_E)……………………………………………………….......51

5.10 Бромирование изопропилбензола………………………………………52

5.11 Бромирование гомологов бензола на свету………………………...…..52

5.12 Правило ориентации в реакциях электрофильного замещения в ряду

производных нафталина………………………………………………….53

5.13 Химические свойства нафталина………………………………….……54

5.14 Химические реакции антрацена и фенантрена…………………………55

5.15 Красители трифенилметанового ряда………………………………..…56

6. Галогенопроизводные углеводородов…………………………………………59

6.1 Физические свойства галогенопроизводных…………………………....59

6.2 Механизмы реакций нуклеофильного замещения……………………...60

6.3 Взаимосвязь углеводородов и свойства галогенопроизводных…….....61

7. Спирты и фенолы……………………………………………………………….62

7.1 Физические свойства спиртов и фенолов…………………….………….62

7.2 Основные типы реакций спиртов………….……………………………..63

7.3 Основные типы реакций фенолов………………………………………..63

7.4 Способы получения и основные реакции спиртов……………………..64

7.5. Магнийорганический синтез спиртов….………………………………...65

7.6 Дегидратация спиртов…………………………………………………….66

7.7 Схемы взаимных превращений спиртов………………………………...67

7.8 Получение многоатомных спиртов………………………………………68

7.9 Способы получения и химические реакции фенола…….………………69

7.10 Физические свойства простых эфиров и α-окисей алкенов….………...70

7.11 Химические свойства окиси этилена………………………….…………71

8. Альдегиды и кетоны…………………………………………………………….72

8.1 Физические свойства альдегидов……………………….………………..72

8.2. Физические свойства кетонов……………………………………………73

8.3 Основные типы реакций альдегидов…….……………………………….73

8.4 Химические реакции альдегидов………………..………………………..74

8.5 Химические реакции уксусного альдегида…………..…………………..75

8.6 Механизм образования ацеталей…………………….…………………...75

8.7 Альдольная и кротоновая конденсации…….……………………………76

8.8 Образование феноло-формальдегидных смол…………………………..77

8.9 Образование мочевино-формальдегидных смол………………………..78

8.10 Химические реакции кетонов……………………………………………79

9. Карбоновые кислоты и их производные………………………………………80

9.1 Физические свойства одноосновных карбоновых кислот……….……..80

9.2 Способы получения карбоновых кислот…………….…………………..81

9.3 Строение карбоновых кислот и типы химических реакций……………82

9.4 Основные функциональные производные карбоновых кислот…….….83

9.5 Физические свойства некоторых производных карбоновых кислот…..84

9.6 Взаимные превращения производных карбоновых кислот…….………85

9.7 Механизм реакции этерификации пропионовой кислоты метиловым

спиртом в присутствии серной кислоты……………………………….. 86

9.8 Превращения дикарбоновых кислот при нагревании………….…….....87

9.9 Синтезы на основе малонового эфира……….……………….………….88

9.10 Конденсационные полимеры……………………….……………………89

10. Органические соединения азота………………………………………………90

10.1 Физические свойства аминов……………………………………………90

10.2 Методы синтеза аминов………………………………………………….91

10.3 Перегруппировка Гофмана………………………………………………92

10.4 Реакции восстановления нитробензола…………………………………93

10.5 Химические свойства анилина…………………………………………..94

10.6 Реакции аминов с азотистой кислотой………………………………….95

10.7 Синтезы, использующие свойства солей диазония……………………..96

11. Органические соединения серы……………………………………………....97

11.1 Синтез и реакции меркаптанов (тиоспиртов) и сульфидов (тиоэфиров) 97

11.2 Получение и химические свойства ароматических сульфокислот….….98

12. Гидрокси- и оксокислоты……………………………………………………..99

12.1 Важнейшие гидроксикислоты……………………………………………99

12.2 Химические реакции гидроксикислот…………………………………100

12.3 Превращения гидроксикислот при нагревании……………………….101

12.4 Стереоизомеры винной кислоты……………………………………….102

12.5 Сложноэфирная конденсация по Кляйзену………………...…………103

12.6 Важнейшие оксокислоты……………………………………………….103

12.7 Химические реакции ацетоуксусного эфира. Влияние растворителя

на содержание енольной формы ацетоуксусного эфира….……….… 104

12.8 Синтезы на основе ацетоуксусного эфира………………………….….105

12.9 Мочевина (карбамид)……………………………………………….….. 106

13. Углеводы………………………………………………………………….…...107

13.1 Генетический ряд природных D-альдоз…………………………….… 107

13.2 Синтез Фишера-Киллиани……………………………………………...107

13.3 Методы укорочения углеродной цепи моносахаридов……………….108

13.4 Кетозы…………………………………………………………………….109

13.5 Циклические формы важнейших альдоз и фруктозы………….……...110

13.6 Важнейшие дисахариды (биозы)………………….…………………....110

13.7 Кольчато-цепная таутомерия………..………………………………….111

13.8 Химические реакции моносахаридов…..………………………………112

13.9 Эпимеризация моноз. Получение озазонов…..………………………..113

13.10 Реакции лактозы (молочного сахара)………………………………....114

14. Гетероциклические соединения……………………………………………...115

14.1 Номенклатура гетероциклических систем….………………………...115

14.2. Физические свойства гетероциклических соединений…………...…116

14.3 Ароматичность фурана, пиррола, тиофена………….………………..117

14.4 Реакции пиррола…………………………….………………………….118

14.5 Реакции тиофена…………………….………………………………….119

14.6 Реакции фурана………….……………………………………………..119

14.7 Цикл Юрьева……………………………….………………………...…120

14.8 Реакции пиридина……………………………………………………...120

14.9 Реакции хинолина……………………………………….……………...121

14.10 Синтез хинолина по Скраупу………………….………………………122

14.11 Синтез гомологов индола по методу Фишера……….……………….123

14.12 Химические свойства индола………….………………………………124

15. Аминокислоты и пептиды……………………………………………………125

15.1 Важнейшие α-аминокислоты………………………………………….125

15.2 Химические свойства аминокислот………………………………….. 127

15.3 Превращения аминокислот при нагревании………………………….128

15.4 Качественные реакции для идентификации α-аминокислот………...129

15.5 Нингидриновая реакция………………………………………………..130

15.6 Реакция Адамкевича……………………………………………………130

15.7 Защитные агенты амино- и карбоксильных групп в ходе

пептидного синтеза………………………………….…………..…….131

15.8 Пептидный синтез…………………………………….………………. 132

15.9 Твердофазный синтез пептидов………..………………………………133

15.10 Метод Сенгера……………………………………………………..….134

15.11 Дансильный метод (метод Хартли и Грея)………………………... 134

15.12 Метод Эдмана……………………………………….……………….. 135

15.13 Вторичная структура белка…………………………………………..136

16. Природные органические соединения…………………………………...… 137

16.1 Каротиноиды………..…………………………………………………. 137

16.2 Простагландины………………………………………………………..138

16.3 Стероиды………………………………………………………………..139

16.4 Важнейшие гомополисахариды……………………………………….140

16.5 Важнейшие гетерополисахариды…………………………………..…141

16.6 Каррагинаны……………………………………………………………142

16.7 Антибиотики……………………………………………………………143

16.8 Гетероциклические основания, входящие в состав РНК и ДНК……144

16.9 Водородные связи в структуре ДНК…………………………………145

17. Химические свойства, способы получения и идентификации органических

соединений различных классов………......................……...……………….146

17.1. Реакции, приводящие к наращиванию углеродной цепи на один

атом углерода…………………………………………………………146

17.2. Реакции, приводящие к наращиванию углеродной цепи на два углеродных атома …………………………………………………….147

17.3. Реакции, приводящие к удваиванию углеродной цепи…………….147

17.4. Реакции, приводящие к наращиванию цепи на любое число

углеродных атомов……………………………………………………148

17.5. Реакции, приводящие к укорачиванию углеродной цепи………….149

17.6. Качественный функциональный анализ органических

соединений ……………………………………………………………150

17.7. Путеводитель по именным реакциям………………………………..153

17.8. Спектрометрические методы идентификации структуры

органических соединений……………………………………………156

17.8.1 УФ-спектры…………………………………………………………156

17.8.2 ИК-спектры…..……………………………………………………..157

17.8.3 Спектры ЯМР…………………………………………………….... 160

17.8.4 Характеристические особенности масс-спектров соединений….162

Библиографический список ………..….……………………………………...…164

 

Учебное издание

 

Янковский Сергей Аркадьевич

Колпакова Валентина Васильевна

Кудрякова Гульнара Хусаиновна

 

 

Органическая химия

 

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В СХЕМАХ И ТАБЛИЦАХ

Учебно-методическое пособие для студентов специальностей

260301, 260302, 260303, 260501, 260505, 240502, 261201, 240901,

240902, 020803, 200503, 110501, 111201, 280102, 080502, 080115

и направления подготовки уровня бакалавриата 110501 и 260100

 

 

Редактор И.А. Мырсина

 

 

Подписано в печать 20.08.10 Усл. печ. л. 11.0 Тираж 100 экз.

Заказ. Изд. № 65

МГУПБ. 109316. Москва, ул. Талалихина, 33.

ООО «Полисувенир». 109316. Москва, ул. Талалихина, 33.

Тел. 677-03-86