Алициклические соединения и терпены

Циклоалканы и их производные. Классификация алициклов, изомерия по строению углеродного скелета, по положению заместителей, межкласовая изомерия с алкенами, цис-/транс-изомерия, зеркальная изомерия. Номенклатура циклов.

Строение циклопропана, циклобутана, циклопентана, циклогексана. Банановые связи в циклопропане. Типы напряжений в циклоалканах и подразделение циклов на малые, средние циклы и макроциклы. Неплоские структуры как способ снятия напряжений. Конформационный анализ циклогексана. Аксиальные и экваториальные связи в конформации " кресло" циклогексана, инверсия его молекулы.

Химические свойства циклоалканов. Особенности химических свойств соединений с трехчленным циклом. Реакции с водородом, галогенами, галогеноводородами. Термические реакции и фотохимические реакции замещения. Реакции циклобутана, циклопентана, циклогексана – сходство и различие. Дегидрирование и ароматизация циклогексана и его производных.

Методы синтеза циклопропана, циклобутана и их производных. Синтез соединений ряда циклопентана и циклогексана. Специфические способы синтеза трех-, четырех-, пяти- и шестичленных циклов. [2+2] и [4+2]-циклоприсоединнение.

Представление о природных полициклических системах терпенов и стероидов. Понятие о терпенах. Классификация, примеры ациклических и циклических терпенов. Гераниол, мирцен, цитраль. Моноциклические терпены (ментол, лимонен). Бициклические терпены (α - и β -пинен). Скипидар, камфора. Структура циклопентанопергидрофенантрена как основа структур стероидов.

Понятие о каркасных соединениях: адамантан, кубан, призман, тетраэдран.

Арены

Ароматические углеводороды (арены). Гомологические ряды аренов: алкилбензолы, конденсированные арены (ацены), ряд дифенила, многоядерные ароматические соединения (ряд дифенилметана). Гомологические разности.

Строение бензола. Непредельный характер структуры и особые свойства бензола (склонность к реакциям замещения). Формула Кекуле. Молекулярные орбитали бензола. Концепция ароматичности. Правило Хюккеля. Гомологи бензола. Номенклатура алкилбензолов, орто -, мета -, пара- положения в дизамещенных бензола. Этилбензол, изомерные ксилолы, кумол. Названия одновалентных радикалов: фенил, бензил, толил. Изомерия алкилбензолов.

Физические свойства алкилбензолов. Температуры плавления и кипения, запах, растворимость, токсичность. Особая токсичность бензола. Определение токсичности по ПДК.

Получение ароматических углеводородов в промышленности - каталитический риформинг нефти, переработка коксового газа и каменноугольной смолы. Ароматизация нефти. Лабораторные методы синтеза: реакция Вюрца-Фиттига и другие реакции кросс -сочетания, алкилирование аренов по Фриделю-Крафтсу и его ограничения, восстановление жирноароматических кетонов (реакция Кижнера-Вольфа, реакция Клемменсена), протолиз арилмагнийгалогенидов. Циклотримеризация ацетилена и его гомологов (синтез бензола и мезитилена).

Свойства аренов. Каталитическое гидрирование аренов. Фотохимические реакции замещения водорода в боковой цепи алкилбензолов на галоген и реакции присоединения. Окисление алкилбензолов до кетонов и карбоновых кислот. Активность α -положения. Сопряженный бензильный радикал. Гидроксилирование как перспективный метод синтеза фенолов.