Функционализация органических соединений (250,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Е. А. Филатова ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Учебное пособие Ростов-на-Дону – Таганрог Издательство Южного федерального университета 2020

Стр.2

УДК 547-3(075.8) ББК 24.2я73 Ф51 Печатается по решению кафедры органической химии Южного федерального университета (протокол № 5 от 4 февраля 2020 г.) Рецензенты: доцент кафедры физической и коллоидной химии Южного федерального университета, кандидат химических наук С. А. Бородкин; доцент кафедры химии Донского государственного технического университета, кандидат химических наук Л. М. Астахова Филатова, Е.А. Ф51 Функционализация органических соединений: учебное пособие / Е. А. Филатова; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2020. – 167 с. ISBN 978-5-9275-3498-2 Содержит полное и систематическое изложение материала, входящего в учебную программу курса по дисциплинам «методы синтеза органических соединений» и «синтез функциональных органических материалов», изучаемых студентами по направлениям подготовки 04.05.01 – «Фундаментальная и прикладная химия» и 04.04.01 – «Химия» Южного федерального университета. Пособие содержит 16 глав, в которых последовательно рассматриваются способы введения или замещения тех или иных функциональных групп в молекулах органических соединений. Выделяются преимущества и недостатки определенных методов, рассматривается выбор необходимых реагентов и условий реакции. Описываются способы построения циклических систем. В конце каждой темы содержаться упражнения для индивидуальных заданий. Предназначено для студентов, которые обучаются по программам специалитета и магистратуры в области органической химии. УДК 547-3(075.8) ББК 24.2я73 ISBN 978-5-9275-3498-2 © Южный федеральный университет, 2020 © Филатова Е. А., 2020 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2020

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ................................................................................................. 8 ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................ 10 ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ КРАТНОЙ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОЙ СВЯЗИ. СИНТЕЗ АЛКЕНОВ ... 18 1.1. Реакции гидрирования – дегидрирования .................................... 18 1.2. Гидроборирование алкенов и алкинов .......................................... 24 1.3. -Элиминирование .......................................................................... 26 1.4. Реакция Чугаева ............................................................................... 28 1.5. Декарбоксилирование янтарных кислот ....................................... 29 1.6. Реакция Виттига .............................................................................. 29 1.7. Реакция Хека .................................................................................... 30 1.8. Восстановление аренов по Берчу .................................................. 30 Задачи к главе 1 ...................................................................................... 32 ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ КРАТНОЙ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОЙ СВЯЗИ. СИНТЕЗ АЛКИНОВ ... 34 2.1. Промышленные способы (карбидный метод и пиролиз метана) .......................................... 34 2.2. Дегидрогалогенирование галогеналканов и галогеналкенов ..... 34 2.3. Алкилирование алкинов ................................................................. 35 2.4. Реакция Бестманна-Охиры ............................................................. 36 2.5. Реакция Соногаширы ...................................................................... 38 2.6. Окислительная димеризация ацетилена ....................................... 39 2.7. Методы перемещения кратной связи в цепи ................................ 40 Задачи к главе 2 ...................................................................................... 42 ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ .......................................... 43 3.1. Прямое галогенирование алканов ................................................. 43 3.2. Присоединение к кратным связям ................................................. 44 3.3. Реакции нуклеофильного замещения ............................................ 47 3.4. Реакция Бородина-Хунсдикера ...................................................... 49 3

Стр.4

3.5. Гидроборирование алкенов ........................................................... 49 3.6. Галогенирование аренов ................................................................ 49 Задачи к главе 3...................................................................................... 51 ГЛАВА 4. СИНТЕЗ СПИРТОВ ..................................................................... 53 4.1. Гидратация алкенов ........................................................................ 53 4.2. Гидролиз алкил- и аллилгалогенидов ........................................... 53 4.3. Гидроксимеркурирование-демеркурирование алкенов .............. 54 4.4. Гидроборирование алкенов ........................................................... 55 4.5. Реакции металлорганических соединений с карбонильными соединениями ................................................................................. 56 4.6. Взаимодействие металлорганических соединений с оксиранами .................................................................................. 56 4.7. Этинилирование карбонильных соединений ............................... 57 4.8. Восстановление карбонильных соединений ................................ 58 4.9. Восстановление оксиранов ............................................................ 60 4.10. Диазотирование первичных алкиламинов ................................. 60 Задачи к главе 4...................................................................................... 61 ГЛАВА 5. СИНТЕЗ ГЛИКОЛЕЙ(1,2-ДИОЛОВ)....................................... 62 5.1. Окисление алкенов ......................................................................... 62 5.2. Гидратация эпоксидов .................................................................... 64 5.3. Пинаконовое восстановление ........................................................ 65 Задачи к главе 5...................................................................................... 65 ГЛАВА 6. CИНТЕЗ ФЕНОЛОВ .................................................................... 67 6.1. Щелочное плавление солей сульфокислот .................................. 67 6.2. Гидролиз солей диазония ............................................................... 67 6.3. Замещение галогена в ароматических соединениях ................... 67 6.4. Кумольный способ (промышленный метод) ............................... 69 Задачи к главе 6...................................................................................... 69 ГЛАВА 7. СИНТЕЗ ПРОСТЫХ ЭФИРОВ ................................................. 71 7.1. Синтез Вильямсона ........................................................................ 71 7.2. Дегидратация спиртов .................................................................... 72 7.3. Метилирование спиртов диазометаном ....................................... 73 4

Стр.5

7.4. Присоединение спиртов к алкенам ............................................... 73 7.5. Оксимеркурирование-демеркурирование алкенов ...................... 73 7.6. Получение эпоксидов ...................................................................... 74 Задачи к главе 7 ...................................................................................... 75 ГЛАВА 8. СИНТЕЗ АЛИФАТИЧЕСКИХ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ .................................................................................... 77 8.1. Гидроформилирование алкенов ..................................................... 77 8.2. Окисление спиртов .......................................................................... 77 8.3. Окислительное расщепление гликолей ......................................... 79 8.4. Озонолиз алкенов ............................................................................ 80 8.5. Восстановление хлорангидридов карбоновых кислот ................ 81 8.6. Гидролиз гем-дигалогеналканов .................................................... 81 8.7. Гидратация алкинов ........................................................................ 82 8.8. Взаимодействие нитрилов с реактивом Гриньяра ....................... 82 8.9. Термическое разложение Са- и Ва-солей карбоновых кислот ... 82 8.10. Реакция Нефа ................................................................................. 83 8.11. Дитиановый метод Кори-Зеебаха ................................................ 84 8.12. Метод Лепуорта-Шторка .............................................................. 86 Задачи к главе 8 ...................................................................................... 87 ГЛАВА 9. СИНТЕЗ АРОМАТИЧЕСКИХ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ .................................................................................... 88 9.1. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу ............................................ 88 9.2. Реакция Гаттермана-Коха ............................................................... 88 9.3. Реакция Губена-Гёша ...................................................................... 89 9.4. Формилирование по Вильсмайеру-Хааку ..................................... 89 9.5. Реакция Реймера-Тимана ................................................................ 90 Задачи к главе 9 ...................................................................................... 91 ГЛАВА 10. РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ ................................................... 92 10.1. Синтезы с малоновым и ацетоуксусным эфирами .................... 98 10.2. Сопряженное присоединение по Михаэлю .............................. 104 Задачи к главе 10 .................................................................................. 105 5

Стр.6

ГЛАВА 11. СИНТЕЗ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ ............................................................. 107 11.1. Оксосинтез................................................................................... 107 11.2. Гидролиз производных карбоновых кислот ............................ 108 11.3. Реакции окисления ..................................................................... 109 11.4. Карбоксилирование .................................................................... 111 11.5. Реакция Арндта-Эйстерта .......................................................... 111 11.6. Галоформная реакция ................................................................. 112 11.7. Перегруппировка Фаворского ................................................... 113 11.8. Взаимопревращения производных карбоновых кислот ......... 114 Задачи к главе 11.................................................................................. 119 ГЛАВА 12. СИНТЕЗ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ ......................................... 120 12.1. Прямое нитрование алифатических и ароматических соединений ................................................................................. 120 12.2. Реакции нуклеофильного замещения ....................................... 121 12.3. Окисление аминов ...................................................................... 123 Задачи к главе 12.................................................................................. 124 ГЛАВА 13. СИНТЕЗ АЛКИЛАМИНОВ ................................................... 126 13.1. Процесс Габера ........................................................................... 126 13.2. Алкилирование аммиака по Гофману. Реакция Меншуткина 126 13.3. Синтез Габриэля ......................................................................... 127 13.4. Восстановление азотсодержащих соединений ........................ 128 13.5. Реакции Эшвейлера-Кларка и Лейкарта-Валлаха ................... 131 13.6. Гидролиз амидов ......................................................................... 132 13.7. Расщепление амидов по Гофману, реакция Шмидта и Курциуса ................................................... 132 13.8. Реакция Манниха ........................................................................ 135 Задачи к главе 13.................................................................................. 136 ГЛАВА 14. СИНТЕЗ АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОВ ........................... 138 14.1. Реакция Бухвальда-Хартвига .................................................... 138 14.2. Нуклеофильное замещение в ароматическом ряду по типу присоединения-отщепления ....................................... 139 6

Стр.7

14.3. Нуклеофильное замещение в ароматическом ряду по типу отщепления-присоединения ....................................... 139 14.4. Анион-радикальный механизм нуклеофильного ароматического замещения ....................................................... 140 14.5. Нуклеофильное замещение водорода в аренах и гетаренах ................................................................... 141 Задачи к главе 14 .................................................................................. 145 ГЛАВА 15. СИНТЕЗ НИТРИЛОВ .............................................................. 147 Задачи к главе 15 .................................................................................. 150 ГЛАВА 16. ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР ................. 152 16.1. Трехчленные циклы – производные циклопропана ................ 153 16.2. Четырехчленные циклы – производные циклобутана ............ 156 16.3. Методы построения пяти- и шестичленных циклов................ 158 Задачи к главе 16 .................................................................................. 165 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ......................................................... 166 7

Стр.8