Синтез комплексних сполук

Реакції комплексоутворення у водних розчинах. Вплив середовища на синтез неорганічних комплексів в рідкій фазі. Властивості розчинника. Розчинність вихідних речовин і продуктів реакції та їх стійкість до гідролізу; вплив розчинника на стійкість комплексів; можливість окисно-відновних реакцій.

Методи добування комплексних сполук. Реакції приєднання для добування ацидо- та гідроксокомплексів. Реакції заміщення. Реакції подвійного обміну. Реакції відновлення. Реакції окиснення.

РозділV.«ОРГАНІЧНАХІМІЯ»

хімії.

1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

Предмет органічної хімії. Розвиток теоретичних уявлень в органічній

Особливості будови органічних сполук. Короткий історичний нарис

розвитку органічної хімії. Зв’язок органічної хімії з іншими науками та значення для їх сучасного розвитку. Джерела сировини органічних сполук. Сучасні уявлення про будову органічних сполук (єдність структурної, електронної та просторової теорій). Природа та типи хімічних зв’язків у спо- луках Карбону. Збуджений стан атома Карбону та типи гібридизації його атомних орбіталей (sp3-, sp2-, sp-гібридизації). Поняття про s - та p - зв’язки, характеристики ковалентних зв’язків атома Карбону.

Класифікація і номенклатура органічних сполук. Класифікація органічних сполук: за будовою карбонового ланцюга – ациклічні (алкани, алкени, алкадієни, алкіни), карбоциклічні аліциклічні, ароматичні), гетероциклічні сполуки; за наявністю характеристичної групи. Поняття про гомологічний ряд, старшу характеристичну групу, клас органічних сполук.

Типи номенклатур органічних сполук: тривіальна (історична, традиційна), раціональна, радикально-функціональна, систематична (номенклатура IUPAC). Сучасна українська термінологія та номенклатура органічних сполук. Основні поняття систематичної номенклатури органічних сполук: родоначальна структура, характеристична група, замісник, локант.

Загальна характеристика реакцій органічних сполук.

Основні типи ізомерії органічних сполук: структурна (статична, динамічна), просторова (конформаційна, енантіомерія, s - та p - діастереомерія). Поняття про конформацію і конфігурацію. Проекційні формули Ньюмена і Фішера. Абсолютна та відносна конфігурація. R,S - система Кана–Інгольда–Прелога.

Теорія електронних зміщень. Взаємний вплив атомів у молекулах органічних сполук. Поняття про індукційний та мезомерний ефекти, ефект гіперкон’югації.

Сучасні теорії кислот і основ: Арреніуса – Оствальда, Бренстеда – Лоурі, Льюїса.

Класифікація реакцій та механізмів реакцій в органічній хімії.

Поняття про механізми органічних реакцій. Класифікація реакцій за напрямком: приєднання (А-реакції), відщеплення (Е-реакції), заміщення (S- реакції), перегрупування; за типом розриву хімічних зв’язків: гомолітичні,

гетеролітичні. Поняття про вільні радикали, карбокатіони, карбоаніони та електрофільні і нуклеофільні реагенти

2. ВУГЛЕВОДНІ

Алкани

Хімічний склад, загальна формула та гомологічний ряд алканів.

Поняття про первинні, вторинні, третинні та четвертинні атоми Карбону.

Номенклатура алканів: тривіальна, раціональна, систематична (IUPAC). Ізомерія алканів: структурна, просторова. Способи синтезу алканів: промислові та лабораторні. Електронна будова алканів. Тетраедрична або sр3- гібридизація атома Карбону. Хімічні властивості алканів. Реакції радикального заміщення. Механізм реакцій SR. Порівняння стійкості первинних, вторинних, третинних алкільних радикалів. Галогенування. Механізм реакцій SR (на прикладі реакції хлорування метану). Сульфохлорування. Використання алкілсульфохлоридів для виробництва синтетичних мийних засобів. Сульфоокиснення. Нітрування. Окиснення. Відношення алканів до розчину калій перманганату. Окиснення алканів до оксигеновмісних органічних сполук з розривом С–С зв’язків. Горіння. Октанові числа. Антидетонатори. Тетраетилплюмбум. Охорона навко- лишнього середовища при використанні етильованого бензину.

Реакції відщеплення. Дегідрування алканів. Реакції розщеплення. Крекінг: термічний і каталітичний, піроліз та їх значення. Ізомеризація н - алканів в ізоалкани. Поняття про 1,2-гідридне та 1,2-метидне зміщення. Окремі представники насичених вуглеводнів, їх добування та практичне застосування. Антропогенні джерела надходження алканів в навколишнє середовище та їх токсичність.

Ненасичені ациклічні вуглеводні

Алкени

Загальна формула. Гомологічний ряд алкенів і його генетичний зв’язок

з гомологічним рядом алканів. Номенклатура алкенів: тривіальна, раціональна, систематична (IUPAC). Ізомерія алкенів: структурна (розгалуження карбонового скелету і положення подвійного зв’язку), просторова (цис- і транс- та Z -, E -). Принцип старшинства (Кана–Інгольда– Прелога). Способи добування алкенів: реакції відщеплення, гідрування, виділення з продуктів крекінгу нафти та природного газу. Фізичні властивості алкенів.

Електронна будова алкенів. Тригональна sр2-гібридизація атома Карбону. Схема ζ- і π- зв’язків. Розподіл електронної густини та здатність до поляризації π-зв’язків. Енергія і довжина подвійного зв’язку в етені. Електронегативність атома Карбону в стані sр2-гібридизації. Хімічні

властивості алкенів. Реакції приєднання. Електрофільне приєднання до алкенів, двостадійний механізм реакцій AЕ (будова π- і ζ- комплексів), статичний та динамічний підходи. Гідрування, галогенування, гідрогалогену- вання алкенів. Правило Марковникова для несиметрично побудованих алкенів. Правило Вагнера – Зайцева. Приєднання галогеноводнів до пропену у присутності пероксидів (пероксидний ефект Караша, механізм АR) і до

3,3,3-трифлуоропропену. Гідратація, каталітичне алкілювання алкенів. Оксосинтез і його каталіз. Реакції заміщення. Хлорування алкенів при

високій температурі, SR-механізм. Добування алілхлориду. Реакції полімеризації. Ланцюгова полімеризація: радикальна, катіонна та аніонна. Стереоспецифічні каталізатори Циглера – Натта. Поліпропілен (ізотак- тичний, синдіотактичний, атактичний). Приклади полімерів та їх засто- сування. Добування високооктанового палива. Окиснення алкенів без розриву та з розривом С–С зв’язків. Реакції ізомеризації. Якісні реакції на подвійний зв’язок. Окремі представники алкенів, їх добування та практичне застосування для промислового синтезу органічних речовин. Забруднення навколишнього середовища алкенами.

Алкадієни. Каучуки

Загальна формула, класифікація, номенклатура, ізомерія. Дієни з

кон’югованою системою подвійних зв’язків Добування бута-1,3-дієну із бутану, бутан-бутенової фракції крекінг-газів та з етилового спирту (метод

Лебєдєва). Добування ізопрену (2-метилбута-1,3-дієну) із 2-метилбутану (з

пентанової фракції нафти). Фізичні властивості кон’югованих дієнів.

Електронна будова кон’югованого бута-1,3-дієну. Схема ζ - і π - зв’язків, перерозподіл електронної густини в системі π-зв’язків, неполярний мезомер- ний (М) ефект (π,π -кон’югація), мезомерні структури, мезоформула. Заміс- ники, що спричиняють позитивний (+М) мезомерний ефект. Хімічні властивості кон’югованих дієнів. Реакції приєднання (AE) в 1,2- та 1,4- положення. Поняття про інтермедіат алільної природи – алільний карбо- катіон. Гідрування, галогенування, гідрогалогенування бута-1,3-дієну. Кінетичний і термодинамічний контроль. Дієновий синтез Дільса–Альдера. Полімеризація та кополімеризація кон’югованих дієнів. Натуральний каучук (НК), його добування, будова. Синтетичні каучуки: СКБ, СКД, СКІ, СКН, СКС, хлоропреновий. Застосування натурального і синтетичних каучуків. Вулканізація каучуків. Гума. Ебоніт. Ізопренова ланка в природних сполуках: терпенах, вітамінах, стероїдах. Дієнові вуглеводні та охорона навколишнього середовища.

Алкіни

Загальна формула. Гомологічний ряд ацетиленових вуглеводнів і його

генетичний зв’язок з гомологічними рядами алканів і алкенів. Номенклатура та ізомерія алкінів. Поняття про термінальні алкіни. Способи добування алкінів: промислові, лабораторні. Фізичні властивості ацетиленових вуглеводнів. Електронна будова ацетиленових вуглеводнів. Діагональна sр- гібридизація атома Карбону. Схема ζ- і π- зв’язків, розподіл електронної густини π -зв’язків та їх здатність до поляризації, енергія та довжина потрій- ного зв’язку, електронегативність Карбону в sр -гібридизованому стані. Порівняння енергії, довжини і полярності зв’язків С–Н в етані, етені і ацетилені.

Хімічні властивості алкінів. Кислотні властивості алкінів: добування ацетиленідів металів, реактиву Іоцича. Порівняня кислотних властивостей ацетилену, етену і етану. Реакції приєднання до алкінів. Порівняння

реакційної здатності в реакціях електрофільного приєднання ацетиленових і етиленових вуглеводнів. Реакції АЕ: гідрування, галогенування та гідрогалогенування алкінів. Реакції АN: гідратація алкінів (реакція Кучерова), її механізм. Правило Ельтекова. Приєднання спиртів (добування вінілових етерів), карбонових кислот (синтез вінілацетату), синильної кислоти (добу- вання акрилонітрилу). Взаємодія термінальних алкінів з карбонільними сполуками. Реакції окиснення. Олігомеризація алкінів: димеризація ацетилену (вінілацетилен і синтез хлоропрену на його основі), циклотримеризація (бензен). Взаємодія ацетилену з оксосполуками. Полімер ацетилену – карбін. Ацетилен як сировина в промисловості органічного син- тезу: добування оцтового альдегіду, тетрахлороетану, вінілхлориду, акрилонітрилу, вінілацетату, вінілових етерів та інших мономерів для синтезу полімерів і каучуків. Використання ацетилену в автогенному зва- рюванні і різанні металів.

Циклічні вуглеводні