Substytucja nukleofilowa SN1, SN2 i eliminacja: Bromek n

Wymagania z chemii organicznej do preparatów
Lektura wstępna: M. Hornby, J. Peach, Podstawy chemii organicznej, WNT, 1994
Zalecana literatura: 1. J. McMurry, Chemia organiczna, PWN
2. P. Mastalerz, Chemia organiczna, PWN, 1984
3. R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia Organiczna, PWN
Uwaga: odnośniki do poszczególnych zagadnień zostały przygotowane na podstawie podręcznika
McMurry J. Chemia organiczna, PWN 2003, wydanie pięciotomowe „czerwone”
Pojęcia ogólne
1. Wiązanie chemiczne.
2. Hybrydyzacja, orbitale sp3, sp2, sp.
3. Teoria rezonansu, struktury rezonansowe.
4. Teoria kwasów i zasad Lewisa.
5. Efekt indukcyjny.
Punkty 1-5 McMurry, rozdziały 1, 2
6. Pojęcia nukleofil i elektrofil.
McMurry, rozdział 5.4
1. Fluorowcoalkany i alkohole (Substytucja nukleofilowa SN1, SN2 i eliminacja E1, E2): Bromek
n-butylu, Bromek izopropylu, Bromek n-propylu, Chlorek t-butylu, Chlorek cykloheksylu,
Cykloheksen
Zagadnienia:
1. Nazewnictwo i rzędowość fluorowcoalkanów (halogenków alkilowych).
McMurry, rozdziały 10, 10.1, 10.2
2. Nazewnictwo i rzędowość alkoholi.
McMurry, rozdziały 17, 17.1
3. Otrzymywanie fluorowcoalkanów.
McMurry, rozdziały 6.8, 6.9, 10.3, 10.7
4. Polaryzacja wiązania węgiel ▬ fluorowiec.
McMurry, rozdziały 2.1, 2.2
5. Mechanizmy SN1 i SN2 i ich cechy charakterystyczne: kinetyka i stereochemia.
McMurry, rozdziały 11-11.9
5.1 Wpływ budowy substratu na rodzaj mechanizmu.Trwałość karbokationów.
McMurry, rozdziały 6.10,11.5,11.9
5.2 Przykłady nukleofili i ich reaktywność.
McMurry, rozdział 11.5
5.3 Natura grupy opuszczającej.
McMurry, rozdziały 11.5; 11.9; 17.8
5.4 Wpływ zastosowanego rozpuszczalnika w mechanizmie SN1 i SN2.
McMurry, rozdziały 11.5, 11.9
6. Reakcje eliminacji jako reakcje konkurencyjne do reakcji substytucji. Mechanizm E1 i E2.
Reguła Zajcewa.
McMurry, rozdziały 11.10, 11.11, 11.14-11.16
2. Związki aromatyczne (Substytucja elektrofilowa SE w pierścieniu aromatycznym): Aldehyd mnitrobenzoesowy,
p-Bromoacetanilid, 2-Metylo-5-nitroanilina, p-Nitroacetanilid, mNitrobenzoesan metylu
Zagadnienia:
1. Nazewnictwo związków aromatycznych.
McMurry, rozdział 15.2
2. Struktura benzenu, aromatyczność i reguła Huckla.
McMurry, rozdziały 15.3-15.9
2. Reakcje substytucji elektrofilowej SE: halogenowanie, nitrowanie, alkilowanie i acylowanie
Friedla-Craftsa dla benzenu i jego pochodnych.
3. Wpływ kierujący grup: grupy aktywujące i dezaktywujące (efekt rezonansowy i indukcyjny).
4. Mechanizm reakcji substytucji elektrofilowej SE.
5. Struktury rezonansowe kompleksu σ (niearomatycznego karbokationu) powstającego w wyniku
reakcji SE benzenu oraz jego monopodstawionych pochodnych (np. fenolu, benzaldehydu itp. itd.).
Wyjaśnienie za pomocą struktur rezonansowych wpływu kierującego grup; reguła oktetu.
6. Otrzymywanie różnych dipodstawionych pochodnych benzenu.
Punkty 2-6, McMurry, rozdziały 16.1-16.6, 16.10, 16.11, 25.3 (reakcje aromatycznej substytucji
elektrofilowej), 25.8 (reakcje aromatycznej substytucji elektrofilowej)
3. Aminy (Diazowanie): Oranż metylowy, Oranż II, Sudan I
Zagadnienia
1. Budowa, nazewnictwo i własności amin.
McMurry, rozdziały 24, 24.1, 24.2, 24.3
2. Zasadowość amin alifatycznych i aromatycznych.
McMurry, rozdziały. 24.4, 25.1
3. Otrzymywanie amin aromatycznych.
McMurry, rozdział 25.2
4. Reakcje amin.
4.1 Alkilowanie amin.
McMurry, rozdział 24.6
4.2 Reakcje amin z chlorkami i bezwodnikami kwasowymi.
McMurry, rozdziały 21.5, 21.6
5. Reakcje amin aromatycznych.
5.1 Reakcje aromatycznej substytucji elektofilowej, wpływ kierujący grupy -NH2.
McMurry, rozdziały 16.5, 16.6, 25.3
5.2 Przekształcanie pierwszorzędowych amin aromatycznych w sole diazoniowe – mechanizm
reakcji z HNO2.
Mastalerz, rozdział 13.7
5.3 Reakcje soli arenodiazoniowych.
5.3.1 Wymiana grupy diazoniowej na inne grupy, reakcja Sandmeyera.
McMurry, rozdział 25.3
5.3.2 Otrzymywanie fenoli przez hydrolizę soli arenodiazoniowych.
McMurry, rozdział 25.7
5.3.2 Reakcja sprzęgania soli diazoniowych.
McMurry, rozdział 25.3
4. Aldehydy i ketony I : Benzylidenoanilina, Oksym aldehydu benzoesowego, Oksym
cykloheksanolu
Zagadnienia:
1. Nazewnictwo aldehydów i ketonów.
McMurry, rozdział 19.2
2. Otrzymywanie aldehydów i ketonów (utlenianie alkoholi, redukcja estrów, acylowanie FriedelaCraftsa).
McMurry, rozdziały 19.3 i 19.4
3. Addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej:
McMurry, rozdziały 19.6, 19.7, 19.10, 19.12.
-budowa grupy karbonylowej: geometria, polaryzacja wiązania C=O, hybrydyzacja atomów węgla i
tlenu,
- znajomość pojęć ogólnych (nukleofil, elektrofil (przykłady!) i struktury rezonansowe),
- względna reaktywność aldehydów i ketonów,
- addycja nukleofilowa związków Grignarda,
McMurry: rozdział 19.10.
- addycja nukleofilowa amin do grupy karbonylowej– tworzenie się imin (w szczególności
oksymów) i enamin; mechanizm, zależność od pH,
McMurry: rozdział 19.12.
- metody przesuwania równowagi reakcji w stronę produktu – reguła przekory.
4. Tautomeria iminowo-enaminowa.
Morrison, Boyd, tom 2, rozdział 26.8, strony 57-58.
5. Aldehydy i ketony II: Benzylidenoacetofenon, Benzylidenoaceton, Dibenzylidenoaceton, Kwas
cynamonowy (kondensacja Knoevenagela), Octan enolu cykloheksanonu
Zagadnienia:
1. Nazewnictwo aldehydów i ketonów.
McMurry, rozdział 19.2
2. Otrzymywanie aldehydów i ketonów (utlenianie alkoholi, redukcja estrów, acylowanie FriedelaCraftsa).
McMurry, rozdział 19.3 i 19.4.
3. Reakcje aldehydów i ketonów - addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej:
- polaryzacja wiązania węgiel – tlen grupy karbonylowej,
- znajomość pojęć ogólnych (nukleofil, elektrofil - przykłady).
McMurry: rozdziały 19.6, 19.7
4. Addycja nukleofilowa związków Grignarda.
McMurry, rozdział 19.10.
5. Kondensacja aldolowa:
- enole i aniony enolanowe,
McMurry: rozdziały 22.1, 22.2, 22.5, 22.6.
- mechanizm reakcji aldolowej,
McMurry: rozdziały 23-1 – 23.2.
- odwodnienie produktów reakcji aldolowej – synteza α,β-nienasyconych aldehydów i ketonów,
McMurry, rozdział 23.4
- mieszane reakcje aldolowe.
McMurry, rozdział 23.6
6. Estry, kwasy karboksylowe, alkohole i fenole: Benzoesan 2-naftylu, Kwas pacetyloaminobenzoesowy, Kwas acetylosalicylowy, Kwas m-nitrobenzoesowy, Mrówczan etylu,
Octan benzylu met.1, Octan cykloheksylu, Octan etylu, Octan fenylu, Octan 2-naftylu
Zagadnienia
Estryfikacja i inne reakcje substytucji nukleofilowej w grupie acylowej
1. Nazewnictwo
McMurry, rozdział 21.1
2. Reakcje substytucji nukleofilowej grupy acylowj. Wiadomości ogólne.
McMurry, rozdział 21.2
3. Reaktywność kwasów, estrów, amidów, chlorków kwasowych i bezwodników w reakcjach
substytucji nukleofilowej SN w grupie acylowej z uzasadnieniem.
McMurry, rozdział 21.3
4. Mechanizm estryfikacji katalizowanej kwasem (Fischera).
McMurry, fragment rozdziału 21.4
5. Właściwości chemiczne estrów: hydroliza i aminoliza. Mechanizmy hydrolizy katalizowanej
kwasem oraz zasadą.
McMurry, odpowiednie fragmenty rozdziałów 21.7.
6. Otrzymywanie estrów.
McMurry, odpowiednie fragmenty rozdziałów 21.4-21.7
Punkty 1-6, McMurry, rozdziały 21.1-21.7 (fragmenty dotyczące powyższych zagadnień)
Kwasy karboksylowe.
1. Nazewnictwo kwasów karboksylowych i ich pochodnych.
2. Właściwości fizyczne kwasów karboksylowych. Wiązanie wodorowe.
3. Właściwości kwasowo-zasdowe grupy karboksylowej. Pojęcia słabego/mocnego kwasu,
słabej/mocnej zasady. Dysocjacja kwasów.
4. Wpływ podstawników na dysocjację kwasów karboksylowych.
Punkty 1-4, McMurry, rozdziały 20.1-20.5
Alkohole i fenole.
1. Alhohole. Nazewnictwo, rzędowość, kwasowość, wiązanie wodorowe.
McMurry, rozdziały 17.1-17.4
2. Fenole. Nazewnictwo, kwasowość.
McMurry, rozdziały 25.4, 25.6
7. Amidy: Acetanilid met.1, Acetanilid met.2, Acetyloglicyna, N-Acetylo-p-toluidyna, Benzamid
met. 2, Benzoiloglicyna, Benzanilid, p-Bromoanilina, N,N-Diacetylo-o-toluidyna
Zagadnienia:
1. Kwasy karboksylowe: kwasowość kwasów, wpływ podstawienia na kwasowość.
McMurry, rozdziały 20.1-20.5
2. Pochodne kwasów karboksylowych – nukleofilowa substytucja w grupie acylowej. McMurry,
rozdział 21.2
3. Amidy. Struktura wiązania amidowego.
McMurry, rozdział 24.4
4. Otrzymywanie amidów.
McMurry, rozdziały 21.3-21.7
5. Reakcje amidów.
McMurry, rozdział 21.8
5.1 Mechanizm hydrolizy amidów katalizowanej kwasem.
5.2 Mechanizm hydrolizy amidów katalizowanej zasadą.
6. Aminy: nazewnictwo i rzędowość amin, zasadowość amin.
McMurry, rozdziały 24.1, 24.4
7. Reakcje alkilowania i arylowania amin.
McMurry, rozdziały 24.6-24.7.
Projekt nr: POKL.04.01.01-00-100/10 realizowany przez Wydział Chemii , Wydział Fizyki i Wydział Biologii Uniwersytetu
Warszawskiego „Chemia, fizyka i biologia na potrzeby społeczeostwa XXI wieku: nowe makrokierunki studiów I, II i III stopnia”