Podstawy chemii organicznej. Tom 2
Aleksander Kołodziejczyk, Krystyna Dzierzbicka
rok wydania: 2014
stron: 308
format: B5
oprawa: miękka
wydawnictwo: Politechnika Gdańska
Niniejszy dwutomowy skrypt zawiera zakres materiału wykładowego od wiązań chemicznych, alkanów i cykloalkanów poprzez halogenki alkilowe, reakcje substytucji nukleofilowej i eliminacji, alkeny, alkiny, dieny, związki aromatyczne, alkohole, etery, epoksydy, tiole, sulfidy, fenole, związki karbonylowe, kwasy karboksylowe i ich pochodne, organiczne pochodne kwasu węglowego, aminy, aż po węglowodany, aminokwasy, peptydy, związki heterocykliczne i fosfoorganiczne. Omówiono ich budowę, występowanie, właściwości chemiczne i fizyczne, działanie fizjologiczne oraz otrzymywanie. Zamieszczono także przykładowe pytania oraz zadania do samodzielnego rozwiązywania celem utrwalenia przyswojonego materiału. W części I skryptu zamieszczono wiadomości dotyczące struktury elektronowej i wiązań chemicznych występujących w związkach organicznych, omówiono izomerię, węglowodory nasycone, nienasycone i aromatyczne oraz związki z tlenowymi grupami funkcyjnymi. Część II obejmuje materiał poświęcony związkom zawierającym grupę karbonylową, opisano struktury z azotowymi grupami funkcyjnymi, a także cukry, aromatyczne związki heterocykliczne oraz związki zawierające fosfor. Skrypt opatrzony został skorowidzem rzeczowym, co znacznie ułatwia czytelnikowi odnalezienie określonych związków i reakcji chemicznych i zapewnia komfort korzystania z podręcznika.
SPIS TREŚCI:
14. ZWIĄZKI KARBONYLOWE 11
14.1. Budowa grupy karbonylowej 11
14.2. Reaktywność związków karbonylowych 13
14.2.1. Addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej 14
14.2.2. Substytucja na karbonylowym atomie węgla 14
14.3. Reakcje kondensacji związków karbonylowych 15
15. ALDEHYDY I KETONY 17
15.1. Występowanie 17
15.2. Nomenklatura aldehydów 19
15.2.1. Systematyczna 19
15.2.2. Karboaldehydowa 19
15.2.3. Przedrostkowa 19
15.2.4. Odkwasowa 19
15.2.5. Nazwy zwyczajowe 19
15.3. Nomenklatura ketonów 20
15.3.1. Systematyczna 20
15.3.2. Grupowo-funkcyjna 20
15.3.3. Podstawnikowa 20
15.3.4. Zwyczajowa 21
15.4. Właściwości fizykochemiczne 21
15.5. Otrzymywanie aldehydów 21
15.5.1. Utlenianie 21
15.5.2. Odwodornienie 22
15.5.3. Ozonoliza 22
15.5.4. Redukcja pochodnych kwasów karboksylowych 22
15.5.5. Redukcja Rosenmunda 23
15.5.6. Hydroliza geminalnych dihalogenopochodnych 23
15.5.7. Hydratacja alkinów 23
15.6. Otrzymywanie ketonów 23
15.6.1. Utlenianie 23
15.6.2. Ozonoliza 24
15.6.3. Acylowanie 24
15.7. Właściwości chemiczne 25
15.7.1. Utlenianie 25
15.7.2. Addycja nukleofilowa 26
15.7.2.1. Addycja wody – tworzenie geminalnych dioli 28
15.7.2.2. Addycja cząsteczki alkoholu – tworzenie hemiacetali, acetali i tioacetali 29
15.7.2.3. Reakcje aldehydów i ketonów ze związkami Grignarda 30
15.7.2.4. Addycja nukleofilowa HCN; otrzymywanie cyjanohydryn 31
15.7.2.5. Addycja jonu wodorkowego – redukcja wodorkami 32
15.7.3. Redukcja katalityczna 32
15.7.4. Reakcja Cannizzaro 33
15.7.5. Reakcje kondensacji 34
15.7.5.1. Kondensacja aldolowa 34
15.7.5.2. Mieszane (krzyżowe) reakcje kondensacji aldolowej 37
15.7.5.3. Wewnątrzcząsteczkowa kondensacja aldolowa – reakcje cyklizacji 39
15.7.6. Addycja nukleofilowa do α,β-nienasyconych aldehydów i ketonów 40
15.7.7. Azotowe pochodne aldehydów i ketonów 43
15.7.8. Redukcja Wolffa-Kiżnera 45
15.7.9. Reakcja haloformowa 46
15.7.10. Kondensacja pinakolinowa 46
15.7.11. Addycja wodorosiarczanu (IV) – połączenia bisulfitowe 48
15.7.12. Reakcja Wittiga 49
15.7.13. Tautomeria keto-enolowa 50
15.7.14. Polimeryzacja aldehydów 53
16. KWASY KARBOKSYLOWE 55
16.1. Budowa grupy karboksylowej 55
16.1.1. Parametry grupy karboksylowej 55
16.1.2. Dimeryzacja kwasów karboksylowych 56
16.2. Występowanie 56
16.3. Nomenklatura 58
16.3.1. Nazwy zwyczajowe 58
16.3.2. Nomenklatura systematyczna 58
16.3.3. Nazewnictwo podstawnikowe 59
16.4. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 59
16.4.1. Temperatura wrzenia 59
16.4.2. Temperatura topnienia 60
16.4.3. Rozpuszczalność 60
16.4.4. Zapach 60
16.5. Otrzymywanie 60
16.5.1. Źródła naturalne 60
16.5.2. Otrzymywanie kwasu octowego 61
16.5.3. Otrzymywanie kwasu mrówkowego 61
16.5.4. Utlenianie aldehydów 62
16.5.5. Utlenianie alkanów 62
16.5.6. Utlenianie alkiloarenów 62
16.5.7. Karboksylowanie związków Grignarda 63
16.5.8. Hydroliza pochodnych kwasów karboksylowych 63
16.5.9. Synteza malonowa 64
16.5.10. Metody mikrobiologiczne i enzymatyczne 64
16.6. Właściwości chemiczne 64
16.6.1. Kwasowość 64
16.6.2. Wpływ podstawników na moc kwasów 66
16.6.3. Wpływ podstawników w pierścieniu na moc kwasu benzoesowego 67
16.6.4. Redukcja grupy karboksylowej 68
16.6.5. Reakcja Hunsdieckera – dekarboksylacja 69
16.6.6. Reakcja Hella-Volharda-Zielińskiego 70
16.6.7. Pochodne kwasów karboksylowych 71
16.6.8. Atak nukleofilowy na acylowy atom węgla 72
16.6.9. Estry aktywne 73
17. HALOGENKI KWASOWE 74
17.1. Występowanie 74
17.2. Nomenklatura 74
17.3. Otrzymywanie 74
17.4. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 75
17.5. Właściwości chemiczne 76
17.5.1. Hydroliza 76
17.5.2. Alkoholiza 76
17.5.3. Amonoliza i aminoliza 77
17.5.4. Redukcja 78
17.5.5. Reakcje ze związkami metaloorganicznymi 79
17.5.6. Acylowanie Friedla-Craftsa 80
18. BEZWODNIKI KWASOWE 82
18.1. Występowanie 82
18.2. Nomenklatura 82
18.3. Otrzymywanie 83
18.3.1. Acylowanie soli kwasów 83
18.3.2. Przemysłowa produkcja bezwodnika octowego 83
18.3.3. Za pomocą dicyklokarbonylodiimidu (DCC) 83
18.3.4. Dehydratacja termiczna kwasów dikarboksylowych 83
18.4. Właściwości chemiczne 84
18.4.1. Hydroliza 84
18.4.2. Alkoholiza 84
18.4.3. Amonoliza (aminoliza) 85
18.4.4. Redukcja 87
18.4.5. Reakcja ze związkami Grignarda 87
18.4.6. Acylowanie Friedla-Craftsa 87
19. ESTRY KWASÓW KARBOKSYLOWYCH 89
19.1. Występowanie 89
19.2. Nomenklatura 90
19.2.1. Systematyczna 90
19.2.2. Nazewnictwo opisowe 91
19.2.3. Sposób podstawnikowy 91
19.3. Otrzymywanie 91
19.3.1. Alkoholiza chlorków kwasowych 91
19.3.2. Alkoholiza bezwodników 91
19.3.3. Alkilowanie soli kwasów karboksylowych 92
19.3.4. Addycja kwasów karboksylowych do alkenów 92
19.3.5. Reakcja estryfikacji 92
19.4. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 94
19.5. Substancje zapachowe 95
19.6. Właściwości chemiczne estrów 98
19.6.1. Hydroliza 98
19.6.2. Alkoholiza estrów 100
19.6.3. Amonoliza (aminoliza) 101
19.6.4. Redukcja 102
19.6.5. Reakcje ze związkami metaloorganicznymi 103
19.7. Kodensacja Claisena 104
19.7.1. Cyklizacja Dieckmanna – wewnątrzcząsteczkowa kondensacja estrów 106
19.8. Zastosowanie acetylooctanu etylu w syntezie organicznej 107
19.9. Synteza malonowa 109
19.10. Zastosowanie cyjanooctanu etylu w syntezie organicznej 111
19.11. Reakcja addycji Michaela 112
19.11.1. Mechanizm reakcji 112
19.11.2. Akceptory i donory Michaela 113
19.11.3. Przykłady reakcji addycji Michaela 114
19.11.4. Redukcja wodorkami, czyli addycja anionu wodorkowego 116
19.11.5. Addycja związków metaloorganicznych 116
19.12. Reakcja Knovenagla – substytucja acylowa 117
20. AMIDY 118
20.1. Rodzaje amidów 118
20.2. Elektronowa budowa grupy amidowej 119
20.3. Występowanie 119
20.4. Nomenklatura 121
20.4.1. Nazwy zwyczajowe 121
20.4.2. Nazwy systematyczne 121
20.4.3. Sposób karboksyamidowy 121
20.4.4. Podstawnikowa 121
20.4.5. Pochodne acylowe amin 122
20.5. Otrzymywanie 122
20.5.1. Amonoliza (aminoliza) pochodnych kwasów karboksylowych 122
20.5.2. Przegrupowanie Beckmanna 123
20.6. Właściwości fizyczne 124
20.7. Właściwości chemiczne 124
20.7.1. Hydroliza 124
20.7.2. Alkoholiza, amonoliza, hydrazynoliza 125
20.7.3. Redukcja 125
20.7.4. Dehydratacja 126
20.7.5. Przegrupowanie Hofmanna 126
20.7.6. Reakcje ze związkami metaloorganicznymi 128
21. NITRYLE 129
21.1. Budowa grupy cyjankowej (nitrylowej) 129
21.2. Występowanie 130
21.3. Nomenklatura 130
21.3.1. Systematyczna 130
21.3.2. Wywodząca się z nazw kwasów karboksylowych 130
21.3.3. Za pomocą przyrostka karbonitryl 130
21.3.4. Grupowo-funkcyjna 131
21.3.5. Podstawnikowa 131
21.4. Otrzymywanie 131
21.4.1. Alkilowanie soli cyjanowodoru 131
21.4.2. Dehydratacja amidów 131
21.4.3. Addycja akrylonitrylu, cyjanoetylowanie 132
21.4.5. Reakcja Sandmeyera 132
21.5. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 132
21.6. Właściwości chemiczne 133
21.6.1. Hydroliza 133
21.6.2. Redukcja 134
21.6.3. Reakcja z odczynnikami metaloorganicznymi 135
21.6.4. Reakcja Rittera 135
22. AMINY ALIFATYCZNE 137
22.1. Wprowadzenie 137
22.2. Budowa grupy aminowej 137
22.3. Chiralność amin 137
22.4. Występowanie 138
22.5. Nomenklatura 140
22.5.1. Nazewnictwo zwyczajowe 140
22.5.2. Nazewnictwo systematyczne amin 1° 140
22.5.3. Symetryczne aminy 2° i 3° 141
22.5.4. Niesymetryczne aminy 2° i 3° 141
22.5.5. Aminy aromatyczne 142
22.5.6. Aminy cykliczne 142
22.6. Otrzymywanie i zastosowanie 142
22.6.1. Alkilowanie amoniaku 142
22.6.2. Synteza Gabriela 144
22.6.3. Redukcyjne aminowanie 145
22.6.4. Przegrupowanie Hofmanna i Curtiusa 147
22.6.5. Redukcja nitrozwiązków, azydków, nitryli i oksymów 148
22.6.6. Reakcja Rittera 149
22.7. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 150
22.8. Właściwości chemiczne 151
22.8.1. Zasadowość 151
22.8.2. Nukleofilowość 154
22.8.2.1. Alkilowanie 154
22.8.2.2. Arylowanie 154
22.8.2.3. Acylowanie 154
22.8.3. Rozróżnianie rzędowości amin 155
22.8.4. Czwartorzędowe sole amoniowe 156
22.8.4.1. Otrzymywanie 156
22.8.4.2. Chiralność 156
22.8.4.3. Reakcja eliminacji Hofmanna 156
23. AMINY AROMATYCZNE 159
23.1. Otrzymywanie 159
23.1.1. Redukcja 159
23.1.2. Amonoliza halogenków arylowych 160
23.2. Właściwości chemiczne 160
23.2.1. Reakcje substytucji elektrofilowej 160
23.2.2. Sulfanilamidy 161
23.2.3. Reakcje amin z kwasem azotowym(III) 162
23.2.3.1. Reakcja amin alifatycznych 162
23.2.3.2. Reakcje 1° amin aromatycznych 163
23.2.3.3. Reakcje 2° amin aromatycznych 163
23.2.3.4. Reakcje 3° amin aromatycznych 163
23.3. Sole diazoniowe 164
23.3.1. Reakcje substytucji soli diazoniowych 164
23.3.1.1. Reakcja zagotowania – otrzymywanie fenoli 164
23.3.1.2. Reakcja Sandmeyera 165
23.3.1.3. Jodowanie 167
23.3.1.4. Fluorowanie 167
23.3.1.5. Arylowanie 168
23.3.1.6. Reakcja odaminowania 168
23.3.1.7. Redukcja soli diazoniowych do arylohydrazyn 170
23.3.1.8. Sprzęganie soli diazoniowych 170
23.3.2. Barwniki azowe 172
23.3.3. Wskaźniki 174
23.3.4. Sulfonamidy 174
23.3.5. Redukcja związków nitrowych w środowisku zasadowym 176
24. HETEROCYKLICZNE ZWIĄZKI AROMATYCZNE 179
24.1. Pięcioczłonowe heterocykle aromatyczne 179
24.1.1. Występowanie 179
24.1.2. Otrzymywanie 181
24.1.3. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 183
24.1.4. Właściwości chemiczne 184
24.1.5. Właściwości kwasowo-zasadowe 185
24.1.5.1. Zasadowość 185
24.1.5.2. Kwasowość 186
24.1.5.3. Polimeryzacja 187
24.1.5.4. Substytucja elektrofilowa SE 187
24.1.6. Barwniki pirolowe 190
24.1.6.1. Barwniki dipirylometenowe 190
24.1.6.2. Barwniki porfirynowe 190
24.1.6.3. Indygo 192
24.1.7. Nasycone, pięcioczłonowe związki heterocykliczne 194
24.2. Sześcioczłonowe heterocykle aromatyczne 194
24.2.1. Budowa cząsteczki pirydyny 195
24.2.2. Występowanie 195
24.2.3. Otrzymywanie pirydyny 196
24.2.4. Właściwości fizyczne pirydyny 196
24.2.5. Właściwości chemiczne pirydyny 196
24.2.5.1. Reakcje substytucji elektrofilowej, SE 197
24.2.5.2. Reakcje substytucji nukleofilowej 198
24.2.5.3. Reakcja Cziczibabina 199
24.2.5.4. Reakcja 2-pikoliny z aldehydami 199
24.2.5.5. Hydroksypirydyny 200
24.2.5.6. Utlenianie pirydyny i jej pochodnych 201
24.2.5.7. Sole pirydyniowe 203
24.2.5.8. Redukcja pirydyny 204
24.2.6. Chinolina 204
24.2.6.1. Otrzymywanie 204
24.2.6.2. Substytucja elektrofilowa chinoliny 205
25. HYDROKSYKWASY I HALOGENOKWASY 207
25.1. Hydroksykwasy 207
25.1.1. Występowanie 207
25.1.2. Nomenklatura 209
25.1.3. Otrzymywanie 210
25.1.3.1. Hydroliza halogenokwasów 210
25.1.3.2. Reakcja Reformackiego 210
25.1.3.3. Reakcja cyjanohydrynowa i hydroliza cyjanohydryn 211
25.1.3.4. Reakcja aminokwasów z kwasem azotowym(III) 212
25.1.3.5. Redukcja oksokwasów 212
25.1.4. Początki stereochemii 213
25.1.4.1. Odkrycia Pasteura 213
25.1.5. Właściwości fizykochemiczne 214
25.1.6. Konfiguracja względna 216
25.1.7. Konfiguracja absolutna 217
25.1.8. Korelacja konfiguracji 217
25.1.9. Właściwości fizykochemiczne hydroksykwasów 217
25.1.10. Właściwości chemiczne 218
25.2. Halogenokwasy 219
25.2.1. Otrzymywanie 219
25.2.2. Właściwości chemiczne 220
25.2.2.1. Reakcja Reformackiego 220
25.2.2.2. Reakcje SE halogenokwasów 220
26. CUKRY (SACHARYDY) 221
26.1. Wprowadzenie 221
26.2. Podział cukrów 221
26.3. Występowanie 222
26.4. Nomenklatura 223
26.5. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 224
26.6. Właściwości chemiczne 225
26.6.1. Tworzenie układów hemiacetalowych 225
26.6.1.1. Przekształcanie wzorów otwartej formy cukrów w hemiacetalowe pierścienie 225
26.6.2. Anomeryzacja 227
26.6.3. Epimeryzacja 228
26.6.4. Acylowanie 229
26.6.5. Alkilowanie 229
26.6.6. Glikozydy 230
26.6.7. Utlenienie 232
26.6.7.1. Utlenienie do kwasów onowych 232
26.6.7.2. Utlenienie do kwasów uronowych 233
26.6.7.3. Utlenianie do kwasów arowych 234
26.6.7.4. Utlenianie kwasem nadjodowym 235
26.6.7.5. Redukcja 236
26.6.7.6. Azotowe pochodne cukrów 238
26.6.7.7. Skracanie i przedłużanie łańcucha węglowego cukrów 238
26.7. Oligocukry 239
26.8. Policukry 240
27. ORGANICZNE POCHODNE KWASU WĘGLOWEGO 241
27.1. Kwas barbiturowy i jego pochodne 248
27.2. Pochodne tiomocznika 249
27.2.1. Organiczne pochodne kwasu tiowęglowego 250
27.3. Rezonans 250
27.4. Tautomeria 253
28. AMINOKWASY I PEPTYDY 256
28.1. Aminokwasy 256
28.1.1. Wprowadzenie 256
28.1.2. Występowanie 256
28.1.3. Aminokwasy białkowe 256
28.1.4. Aminokwasy niebiałkowe 259
28.1.5. Nomenklatura 260
28.1.6. Otrzymywanie 260
28.1.6.1. Z hydrolizatów białkowych 260
28.1.6.2. Synteza chemiczna 260
28.1.7. Otrzymywanie aminokwasów chiralnie czystych 262
28.1.7.1. Krystalizacja diastereoizomerycznych soli 263
28.1.7.2. Rozdzielanie za pomocą enzymów 263
28.1.8. Syntezy chiralnych aminokwasów 264
28.1.9. Właściwości fizyczne i fizjologiczne 264
28.1.9.1. Właściwości fizjologiczne 264
28.1.9.2. Chiralność 265
28.1.10. Właściwości chemiczne aminokwasów 266
28.1.10.1. Właściwości kwasowo-zasadowe 266
28.1.10.2. Reakcja aminokwasów z kwasami i zasadami 267
28.1.10.3. Reakcja z kwasem azotowym(III) 268
28.1.10.4. Acylowanie aminokwasów 268
28.1.10.5. Estryfikacja grupy karboksylowej 268
28.2. Peptydy 269
28.2.1. Wiązanie peptydowe 269
28.2.2. Nazewnictwo 271
28.2.3. Sposób oznaczania aminokwasu N-terminalnego w peptydach i białkach 271
28.2.4. Sposób oznaczania aminokwasu C-terminalnego w peptydach i białkach 272
28.2.5. Skład aminokwasowy i sekwencja aminokwasów w peptydach i białkach 272
28.2.6. Synteza peptydów 273
28.2.6.1. Osłony peptydowe 273
28.2.6.2. DCC jako odczynnik aktywujący funkcję karboksylową 274
28.2.6.3. Aktywacja grupy karboksylowej za pomocą tworzenia mieszanego bezwodnika 275
28.2.6.4. Metoda estrów aktywnych 275
28.2.6.5. Zdejmowanie osłon z grup funkcyjnych 276
28.2.7. Peptydy naturalne 276
29. ZWIĄZKI FOSFOROORGANICZNE 281
29.1. Alkilofosfany i arylofosfany (fosfiny) 282
29.1.1. Nomenklatura 282
29.1.2. Otrzymywanie 282
29.1.3. Właściwości fizykochemiczne i fizjologiczne 282
29.1.3.1. Chiralność fosfanów 282
29.1.4. Właściwości chemiczne 283
29.1.5. Tlenowe pochodne związków fosforoorganicznych 284
29.1.5.1. Reakcja Wittiga-Hornera 285
29.1.5.2. Reaktywność fosfanów 286
BIBLIOGRAFIA 289
SKOROWIDZ 291
