УГЛЕВОДОРОДЫ. Алканы. Гомологический ряд метана

Алканы. Гомологический ряд метана. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физические свойства, их зависимость от длины цепи и строения. Химические свойства. Реакции радикального заме­щения (S_R): галогенирование (влияние природы галогена), нитрование (Коновалов), сульфохлорирование, окисление. Инициирование и инги­бирование радикальных реакций. Реакци­онная способность атомов водорода, связанных с первичным, вторичным и тре­тичным атомами углерода. Алкильные радикалы и их относительная устой­чивость.

Алкены. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физичес­кие свойства. Длина и энергия образования двойной связи. Химические свойства. Реакции электрофильного присоединения: галогенов, галоге­новодородов, воды, гипогалоидных кислот, серной кислоты. Механизм реакций электрофильного присоединения. Стерео- и регионаправлен­ность присоединения. Карбкатионы, их стабильность в зависимости от строения. Правило Марковникова и его современное обоснование. Ра­дикальное присоединение: присоединение HBr в присутствии переки­сей. Нуклеофильное присоединение. Полимеризация: ка­тионная, анионная и радикальная. Каталитическое гидрирование. Окисление: эпоксидирование по Прилежаеву, окисление перманганатом калия, озонирова­ние. Химические свойства a-метиленового звена, соседнего с p-связью (аллиль­ное положение): хлорирование, окисление.

Алкины. Изомерия. Номенклатура. Синтезы ацетилена и его гомологов. Ха­рактеристика физических свойств. Химические свойства ацетиленов: реакции присоединения, реакции замещения с участием подвижного атома водорода при углероде с тройной связью. Ацетилениды. Полимеризация ацетилена в бензол, винилацетилен, циклооктатетраен.

Алкадиены. Типы алкадиенов. Изомерия. Номенклатура. Стереохимия алле­нов. Молекулярная асимметрия. Сопряженные - 1, 3-диены. Способы получения диенов. Физические свойства. Длины углерод-углеродных связей в 1, 3-бутади­ене и его энергия образования. Проявление эффекта сопряжения. 1, 2- и 1, 4-при­соединение к 1, 3-диенам - электро­фильное присоединение галогенов и галоге­новодородов. Карбкатионы аллильного типа. Циклоприсоединение к диеновой системе: диеновый синтез Дильса-Альдера. Полимеризация 1, 3-диенов. Синте­тический ка­учук на базе 1, 3-бутадиена (дивинила). Сополимеры дивинила со стиролом, акрилонитрилом, бутилкаучук. Природный каучук: его строение, озо­нолиз, переработка в резину.

Циклоалканы. Классификация. Изомерия. Номенклатура. Общие и специ­альные методы синтеза малых, средних и больших циклов. Физические и хими­ческие свойства. Сравнительная оценка реакцион­ной способности и термичес­кой стабильности циклопропана, циклобутана, циклопентана и циклогексана. Теория напряжения Байера и ее со­вре­менное понимание. Оценка напряжен­ности циклов на основе теп­лот сгорания. Современное представление о строе­нии циклопропана. Конформации циклоалканов. Циклоалкены и циклоал­кадиены.

Ароматические углеводороды. Особенности химических свойств бензола и его гомологов. Строение бензола (валентные углы, межатомные расстояния). Энергия образования и теплота гидрирования бензола. Энергия стабилизации. Ароматический характер бензольного ядра. Современное представление о при­роде ароматичности. Небензоидные ароматические соединения. Правило арома­тичности Хюккеля. Арома­тичность гетероциклических соединений: фурана, ти­офена, пиррола, пиридина. Ароматичность циклопропенильного катиона, цик­лопентадиенильного аниона, циклогептатриенильного катиона. Отсутствие аро­матических свойств у циклооктатетраена.

Гомологи бензола. Гомологический ряд бензола. Изомерия в ряду алкилбен­золов. Номенклатура. Лабораторные методы синтеза. Способы получения в промышленности. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре. Общие закономерности и механизм этих реакций. Электрофильные реагенты. Галогенирование, нитрование, сульфиро­вание, алкилирование, ацилирование. Влияние электронодонорных и электроноакцепторных заместителей (активиру­ющее и дезактивирую­щее) на направление и скорость электрофильного замеще­ния в ядро бензола. Влияние индуктивного и мезомерного эффектов замести­телей. Правила ориентации замещения: орто- и пара- ориентанты (заместители I рода) и мета- ориентанты (заместители II рода). Согласованная и несогласо­ванная ориентация. Галогенирование и окисление боковых цепей.

Многоядерные ароматические углеводороды.

а) Углеводороды с неконденсированными ядрами. Дифенил. Дифенилметан и трифенилметан. Трифенилметильный радикал, катион и анион. Причины, оп­ределяющие их стабильность.

б) Углеводороды с конденсированными ядрами. Нафталин и антра­цен. Ис­точники получения. Изомерия однозамещенных производных. Строение нафта­лина и антрацена. Реакции присоединения и замеще­ния. Гидрирование, окис­ление, галогенирование, нитрование, сульфи­рование. Сравнительная оценка ароматического характера бензола, нафталина и антрацена. Фенантрен. Распро­страненность фенантренового скелета в природных соединениях.

ЧАСТЬ II

ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ

Галогенпроизводные.

а) Алкилгалогениды. Изомерия. Номенклатура. Способы получения: прямое галогенирование алканов, присоединение галогеноводородов к алкенам и алки­нам, из спиртов действием галоидных производных фос­фора. Физические и химические свойства. Реакции нуклеофильного за­мещения галогена. Механиз­мы S_N1 и S_N2, стереохимия реакций. Нуклеофил. Уходящая группа. Образова­ние, стабилизация и перегруппи­ровки карбониевых ионов. Зависимость меха­низма реакции от структуры галогенпроизводного и от природы растворителя. Сравнение S_N1- и S_N2-реакций. Реакции отщепления галогеноводородов (Е1 и Е2): стереохимия, направление элиминирования. Правило Зайцева. Конкурен­ция реакций замещения и отщепления в зависимости от природы реагента и условий реакции. Реакции алкилгалогенидов с металлами. Реактивы Гриньяра: получение и свойства.

б) Ароматические галогенпроизводные (Арилгалогениды). Номенклатура. Получение: прямое галогенирование в ядро, из солей диазо­ния. Химические свойства. Реакции электрофильного замещения (влия­ние галогенов). Реакции нуклеофильного замещения у галогенарилов.

СПИРТЫ

Одноатомные предельные спирты. Изомерия. Номенклатура. Полу­чение: из алкилгалогенидов, гидратация алкенов, восстановление кар­бонильных соеди­нений. Получение первичных, вторичных и третичных спиртов при помощи реактивов Гриньяра (планирование и ограничения синтеза). Физические свой­ства. Ассоциация. Водородная связь. Химические свойства спиртов. Кислотно-основные свойства спиртов. Реакции с участием связи О-Н: действие металлов и металлоорганических соединений, образование сложных эфиров минеральных кислот, реак­ция этерефикации. Реакции с участием связи С-ОН и их механизм: за­мещение гидроксила на галоген. Дегидратация спиртов - внутримолекулярная и межмолекулярная. Механизм реакции, правило Зайцева-Вагнера. Дегидриро­вание и окисление спиртов.

Двухатомные спирты (гликоли). Классификация, изомерия. Номенклатура. Методы получения гликолей. Особенности физических и химических свойств. Дегидратация гликолей. Пинаколиновая перегруппировка. Реакции окисления.

Многоатомные спирты. Глицерин. Синтез. Химические свойства и приме­нение. Нитроглицерин. Многоатомные спирты: эритриты, пентиты, гекситы.

ФЕНОЛЫ

Одноатомные фенолы. Изомерия, номенклатура. Промышленные способы получения: щелочная плавка сульфонатов, гидролиз арилгало­генидов, окис­ление кумола. Получение из солей диазония. Химические свойства. Кислот­­ность фенолов. Реакции с участием связи О-Н: обра­зование фенолятов, простых и сложных эфиров. Реакция Вильямсона. Взаимное влияние гидроксильных групп и ароматического ядра фенола. Реакции электрофильного замещения: га­логенирование, сульфирова­ние, нитрование, сочетание с диазосоединениями. Конденсация фенола с формальдегидом. Окисление и восстановление фенолов.

Многоатомные фенолы. Пирокатехин, резорцин, гидрохинон.