Upload
dinygms
View
1.056
Download
26
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Ispitna pitanja
Citation preview
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 1/48
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 2/48
Uvod
Organska kemija
Organska hemija je nauka o molekulama koje sadrže karbon.
Karbon ima sposobnost da se veže kovalentno sam sa sobom i sa drugim
atomima (H, O, N, S i halogenima) formirajući mnogo različitih struktura.Postoje milioni različitih organskih jedinjenja. Karbohidrati su sastavljeni od
C i H, od hemijskih baza za žive organizme.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 3/48
Homologne serije
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 4/48
Homologne serije
Obilje hemijskih jedinjenja formiranih od karbona je pojednostavljeno
njihovim grupisanjem u karakteristične serije poznate kao homologne serije.
Svaka homologna serija ima slijedeće karakteristike:• Opšta formula
• Slična hemija određena istom funkcionalnom grupom
• Slične fizičke osobine određene za svaki član u nizu razlikujući se sa
jednom CH grupom.
Trebate biti upoznati sa slijedećim homolognim serijama i znati kako ih
identifikovati i kako ih imenovati.
(Podebljana crvena slova pokazuju sufikse pripojene za imena pripadajućih
jedinjenja svake serije.)
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 5/48
Tabela pokazuje homologne serije u njihovom najjednostavnijem obliku.
Nalazit će se mnoga jedinjenja koja sadržavaju istu funkcionalnu grupu,
međutim neće pripadati istim serijama.
Funkcionalne grupe određuju hemiju serija, dok veličina i oblik
unutrašnjosti molekula serija određuje fizičko ponašanje. Svaka
funkcionalna grupa reaguje drugačije.
Različite funkcionalne grupe i njihove tipične reakcije će biti obrađene
kasnije.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 6/48
Strukturni izomeri
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 7/48
Strukturni izomeri
Izomeri su molekule koje imaju istu molekulsku formulu ali različite
strukture.
Mogu takođe imati različite hemijske, biološke ili fizičke osobine.Strukturni izomeri teže da budu različiti po njihovim fizičkim i hemijskim
osobinama.
Alkani su najjednostavnija organska jedinjenja. Ako se atomima zamijene
mjesta mogu se formirati strukturni izomeri.
Butan je prvi alkan koji može formirati dva strukturna izomera, a to su:
butan CH3CH2CH2CH3 i 2-metilpropan CH3CH(CH3)CH3.
Pentan može formirati 3 strukturna izomera.
Kako bi atomi karbona ispod mogli biti raspoređeni u oblik 2 ne linearna
strukturna izomera?
Rješenje:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 8/48
Različiti izomeri će imati vrlo sličnu hemiju, međutim njihove fizičke
osobine će biti drugačije kao što je iznad prikazano. Intermolekularne Van
der Waals-ove sile postaju slabije sa skračivanjem dužine lanca. Porast u
vanjskim lancima čini spoj manje efikasnin, prema tome reducira
intermolekularne sile.
Alkeni mogu takođe formirati strukturne izomere pomijeranjem dvostruke
veze. Ispod su prikazani primjeri drugačije strukture za butan:
Drugi strukturni izomer iznad može postojati u dva različita rasporeda
određena strogom ne rotacionom dvostrukom vezom, prikazani su ispod i
poznati su kao geometrički izomeri (cis i trans izomeri):
(cis = obe glavne grupe su ispod ili iznad dvostruke veze)
(trans = glavne grupe su poprečne dvostrukoj vezi)
Geometrički izomeri pripadaju grupi stereoizomera. Ovaj oblik izomera
odnosi se na strukture koje se razlikuju u odnosu na prostorni raspored istihgrupa.
Drugi oblik stereoizomerije je optička izomerija. Optička izomerija se
javlja kada atom karbona u molekuli ima 4 različito vezane grupe. Postoje 2
načina rasporeda 4 različite grupe u obliku tetraedra u odnosu na centralni
atom karbona. Slijedeće slike pokazuju kako 2 molekule ispod sadrže iste
grupe ali se ne mogu poklapati:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 9/48
Prikazane strukture gliceraldehida su enantiomeri.
Različite molekule su u hiralnom odnosu i karbon sa 4 različite grupe je
poznat kao hiralni centar (ili kao asimetrički centar).
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 10/48
Ispod je prikazan primjer dvije strukture gliceraldehida:
Dvije strukture su poznate kao enantiomeri jedna druge.
(Gliceraldehid se koristi kao standard za upoređivanje drugih optičkihizomera.)
Enantiomeri će imati virtualno identične osobine ali će se razlikovati u 2
slučaja:
• Prva je fizička osobina koja naglašava pojam „optička izomerija“.
Rastvor jednog enantiomera će rotirati ravno-polarizovano svijetlo
(svijetlo koje jedino oscilira u jednoj ravni) u specifičnoj količini.
Suprotni enantiomer će rotirati svijetlo u istoj količini ali u suprotnom
pravcu.
Molekule koje rotiraju svijetlo na desno su ozančene znakom +, a nalijevo znakom -. Jednake smjese + i – enantiomera su poznate kao
„racemic“ smjese i neće rotirati svijetlo.
Sintetski pripremljeni hiralni spojevi će težiti da budu racemični, jer
će prirodno težiti produkciji specifičnog enantiomera.
• Druga razlika je hemijska; dešava se kada različite hiralne molekule
međusobno reaguju (kako je to čest slučaj u prirodi).
Dobar primjer značajne promjene hiralnih molekula je čulo okusa.
Receptori čula okusa na jeziku su hiralni i različito reaguju zavisno odenantiomera koji se kuša.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 11/48
Organske reakcije
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 12/48
Organske reakcije
Svaka funkcionalna grupa je karakteristična po tipu odvijanja reakcije.
Slijedeći primjeri bi vas trebali upoznati sa hemijom najobičnijih organskih
funkcionalnih grupa:
1. Slobodne reakcije radikala
Neophodno je ispitati kako se veze kidaju u prvoj fazi reakcije prije
razmatranja slobodnih reakcija radikala. Odlučujuće vrste koje su
formirane i priroda reakcija koja iz toga slijedi.
Kovalentna veza (preovladavajuća u organskom svijetu) može se srušiti na
jedan od dva načina: homolitički ili heterolitički. (Kidanje veza se takođe
odnosi na fiziju).
Hemolitička fisija se javlja kada se zajednički par elektrona razdvoji, svako
dijeljenje sa jednim od atoma formira vezu. Ovaj tip fizije se jedino dešava
kada dva atoma koji imaju slične elektronegativnosti dijele jedan elektronski
par. Ovako nastaju dvije vrste svaka sa jednim ne uparenim elektronom bez
mrežnog naelektrisanja. Ove vrste su poznate kao radikali i slobodniradikali.
Formiranje slobodnih radikala:
Polukružne polustrelice
pokazuju put elektrona
(odakle kreću, gdje
završavaju).
Tačke predstavljaju
slobodne radikale ili ne
uparene elektrone.
Heterolitička fizija će biti razmatrana primjerom nešto kasnije.
Slijedi primjer slobodne radikalne reakcije:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 13/48
Dio ispod pokazuje šta je mehanizam. Mehanizam je teoretsko objašnjenje
koje služi da ilustrira kako se reakcija odvija korak po korak.
Energija aktivacije za formiranje slobodnog radikala kako je ilustrovano
iznad je visoka. Međutim, jednom kad radikali nastanu mogu proširiti
reakcije na razmatrajuće razmjere.
2. Elektrofilne adicione reakcije
Potrebno je objasniti dva nova termina:
Elekrtofil je molekula koji prima (voli) negativno naelektrisanje ili
elektrone. Primjeri uključujući katione (Na+, Ca2+), i pozitivni kraj molekule
sa parcijalnim pozitivnim naelektrisanjem (δ+H–Br δ-). Oba tipa su elektrofili.
Adiciona reakcija je kada je jedna molekula dodata drugoj tokom reakcije.
Slijedi primjer elektrofilne adicione reakcije:
Mehanizam prikazan ispod pokazuje odličan primjer drugog oblika kidanja
veze, to je heterolitička fisija. Ovo se najčešće dešava kada dva atoma
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 14/48
dijeleći par elektrona i formirajući vezu imaju vrlo različite
elektronegativnosti. Heterolitička fisija je poboljšana sa gustinom elektrona
alkena (ovo će biti objašnjeno u naknadnom dijelu).
Zapazite crnu strelicu koja predstavlja kretanje para elektrona.
δ+ i δ- pokazuju parcijalna naelektrisanja koja su posljedica toga što je Br
mnogo elektronegativniji od H.
Slična reakcija će se desiti premiještanjem HBr (g) sa Br 2(g). Nečistoća kao što
je voda na zidu suda će formirati dvostruki dipol (δ+Br–Br δ-) za to da bude
napadnut od gustine elektrona dvostruke veze alkena.
3. Nukleofilne reakcije supstitucije
Imamo dva nova pojma koje treba objasniti:
Nukleofil je molekula koja prima (voli) pozitivna naelektrisanja. Suprotna je
elektrofilu. Nukleofili uključuju molekule koje imaju negativna
naelektrisanja (O2-
, OH-
), veliku gustoču elektrona (eten, benzen itd.), inegativni kraj molekula sa polarnim naelektrisanjima.
Reakcija supstitucije je ona u kojoj molekule imaju jednu grupu
zamijenjenu sa drugom tokom reakcije. Alkohol će se u kiseloj sredini
podvrći nukleofilnoj reakciji supstitucije.
Hidroksidna grupa je predstavljena kao vodeni Na-hidroksid i reakcija je postignuta pod povratnim uslovima. Povratnost uključuje ključanje u
sistemu koji ne dopušta isparavanje rastvarača, često postignut koristeći
hladnjak. Nastali produkt je alkohol (kao što je prikazano iznad).
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 15/48
4. Reakcije eliminacije
Reakcije eliminacije obuhvataju eliminaciju iona iz spojeva koji posjeduju
dvostruke veze. One su suprotne reakcijama adicije. Kada halogenoalkani
reaguju sa jakim bazama često će se dogoditi slijedeće reakcije:
Specifični uslovi su izloženi jer slične smjese pod različitim uslovima mogu
voditi ka reakcijama supstitucije.
5. Reakcije hidrolize
Reakcija hidrolize je reakcja spojeva sa vodom. Halogenoalkeni se
podvrgavaju reakcijama sa vodom koje su veoma slične nukleofilnoj
supstituciji.
Polarizacija δ+C–Halδ- će omogučiti vodi da reaguje kao nukleofil prema
atomu karbona. Ispod je prikazan primjer:
Reakcija će se desiti vrlo sporim tempom na sobnoj temperaturi. Prethodni
primjer koristeći OH- i toplotu je razmatrajuće brži.
6. Reakcije oksidacije
Reakcije oksidacije se dešavaju kada organski spojevi reaguju sa
oksigenom. Neki alkoholi mogu biti oksidovani u aldehide i ketone pod
određenim uslovima. Kombinacija alkohola sa jakim oksidacionim
sredstvom kao što je kalijum dihromat u prisustvu H+ će formirati aldehid:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 16/48
Alkohol je oksidovan, dok je kalij dihromat redukovan. Reakcija se široko
koristi u uređajima za testiranje alkohola u krvi kod vozača. Redukcija
kalijum dihromata uzrokuje promjenu boje iz narandžaste u zelenu.
7. Reakcije redukcije
Reakcije redukcije su suprotne reakcijama oksidacije. Mnogi aldehidi i
ketoni su dobijeni oksidacijom od primarnih i sekundarnih alkohola. Mnogeod ovih reakcija su reverzibilne:
Litijum tetrahidridoaluminat (LiAlH4) i natrijum tetrahidridoborat
(NaBH4) su oba jaka redukciona sredstva, rastvoreni u odgovarajučim
rastvorima pokreću reakcije redukcije.
Neke karboksilne kiseline mogu biti u potpunosti redukovane u primarne
alkohole koristeći LiAlH4 koji je takođe poznat kao litijum aluminijum
hidrid. Primjer:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 17/48
8. Elektrofilne reakcije supstitucije
Potrebno je da se odabere grupa arena kako bi prikazali elektrofilnu
reakciju supstitucije.
Areni su spojevi koji sadržavaju aromatski prsten (o njima će kasnije biti
govora).
Tečni brom u prisustvu katalizatora će reagovati kao elektrofil sa
benzenovim prstenom koji je bogat elektronima:
9. Nukleofilne reakcije adicije
Ketoni i aldehidi su osjetljivi na napad nukleofila na njihove karbonilne
centre (>C=O). Negativno naelektrisanje je raspoređeno prema više
elektronegativnijem kiseoniku, napuštajući djelomično pozitivno
naelektrisan atom karbona.
To omogučava nukleofilnim adicionim reakcijama prikazanim ispod da se
dese:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 18/48
10.Reakcije esterifikacije
Reakcije esterifikacije se dešavaju kada karboksilne kiseline reaguju sa
alkoholima u prisustvu sulfurne kiseline. Ovo daje informacije o jednom
esteru
Ovo dovodi do nastanka estera sa oslobađanjem vode.
Na primjer:
Ravnoteža će nastati u slučajevima ako su slične količine kiseline i alkohola
kombinovane. Podešavanjem koncentracije kiseline ravnotežna pozicija
može biti promijenjena.
11.Reakcije polimerizacuje
Reakcije polimerizacuje formiraju duge molekularne lance poznate kao
polimeri od malih molekula monomera. Sintetički polimeri teže da budu
relativno jednostavne molekule i često se označavaju kao plastika. Nauka o
polimerima je široka i raste konstantno kako nove tehnologije zahtjevaju
nove sintetičke materijale.Postoje dva glavna oblika reakcija polimerizacije: adicija i kondenzacija.
Adiciona polimerizacija: jedan od prvih sintetičkih polimera proizvedenih
bio je polieten. Ovo je postignuto kombinacijom visokog pritiska i
temperature (1600 atmosfera i 180ºC) sa oksigenom u tragu. Ovo se
prikazuje na slijedeći način:
Zagrade pokazuju da je molekula lanac.
Unutar zagrada se nalazi „ponavljajuća
jedinica“, to je monomer koji formira kičmu
polimera. ´n´ u indeksu oznaćava broj
polimera (preko 200 do desetine hiljada).
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 19/48
Ovo pokazuje primjer radikalne reakcije inicirane molekulom oksigena. Pod
nestabilnim uslovima ovo je nestabilno i reformirat će se u dva radikala
oksigena. Drugi polimeri su formirani tokom sličnih reakcija kao što su:
polipropilen, polivinilhlorid (PVC) i politetrafluoroetilen (PTFE).
Kondenzacione reakcije polimerizacije su vrlo različite, ali takođe vode
formiranju dugolančanih polimera. Ime „kondenzacija“ potiče od produkcije
vode tokom reakcija polimerizacije. Tokom reakcija kondenzacije često se
oslobađaju druge male molekule (ponekad je međutim samo polimer
formiran).
Najlon je tipični polimer koji je formiran reakcijama polimerizacije. Mogu
se sintetisati različiti tipovi najlona zavisno od početnih materijala.
Dikiselina (molekula koja sadrži dvije karboksilne kisele grupe) može se
kombinovati sa diaminom (molekula koja sadrži dvije amino grupe) danastane polimer. Na primjer:
Ovaj polimerje nazvan Najlon 6.6. Brojevi se odnose na broj atoma karbona
u svakoj ponavljajućoj jedinici. Drugi prosti oblik najlona je poznat pod
imenom Najlon 6. Ova struktura je izvedena iz amino-kiseline i ima
jednostavnu ponavljajuću jedinicu koja je prikazana ispod:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 20/48
Vezivanje
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 21/48
Vezivanje
U poglavlju 3. „Vezivanje i molekulske strukture“ oblik orbitala je
razmotren. Mi ćemo sada pogledati kako molekulske orbitale zauzimaju
oblik kada se atomske orbitale sadržavajuči jedan elektron suprotnog spina preklapaju da formiraju kovalentne veze.
Ako je elektronska konfiguracija karbona u njegovom osnovnom stanju
analizirana, vidimo da su samo dva ne uparena elektrona dostupna za
vezivaje, a znamo da je karbon obično četverovalentan. Zapazite zaokret
elektrona:
Ako je karbon ekscitiran u prvo pobuđeno stanje koje je pokazanouzdizanjem jednog od 2s elektrona na 2p poziciju, vidimo da sada ima 2 ne
uparena elektrona. Potrebna energija za pobudu karbona u ovo stanje je
nadoknađena od energije oslobođene tokom formiranja četiri veze.
Karbon u pobuđenom stanju sa
četiri ne uparena elektrona.
Jedan treba sada očekivati kraću i jaču vezu da bude formirana između
karbona 2s elektrona i hidrogena 1s elektrona, onda između tri karbon 2p
elektrona sa vodikovim 1s vezama.
Ovo, kako kad, nije uvijek slučaj. Kada se CH4 proizodi ta pojava je poznata
kao hibridizacija. Ovo rezulzira jednakom energijom i dužinom sve četiri
veze.
Karbon će biti formiran sa jednakim hibridnim orbitalama poznatim kao sp3
orbitalama prikazanim ispod.
Oni će biti kombinovani sa hidrogenom 1s da formiraju jednovalentnu vezu poznatu kao sigma veza.
Sigma veze postoje između C–H, C–C, C–hal. Itd.
Slike molekule metana pokazuju kako su četiri kovalentne veze jednake i
kako se odbijaju međusobno da bi formirale pravilan tetraedalni oblik:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 22/48
Različit raspored postoji kada karbon 2s orbitale reaguje sa samo dvije 2p
orbitale formirajući tri sp2 orbitale koje su slične obliku sp3. One se takođe
odbijaju jedna od druge, ali kako ih je samo tri ležat će u istoj ravni.
Preostale p-orbitale leže pod uglom od 90º iznad i ispod sp2 ravni.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 23/48
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 24/48
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 25/48
Na slikama se može uočiti:
(i) Oblik sp2 orbitala i struktura
(ii) Kako dva atoma karbona formiraju jednostruku karbonsku vezu
(sigma) praćena dvostrukom vezom pi.
(iii) Kako se vodik veže sa takvom strukturom da formira
najjednostavniju dvostruko vezanu strukturu eten.
Trostruke veze između dva atoma karbona na sličan način: dvije ne
hidrolizovane preklopljene p-orbitale u oblik dvije pi veze koje se onda vežu
sigma vezom.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 26/48
Pravci reaktivnosti
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 27/48
Pravci reaktivnosti
Alkani i alkeni
Alkani su prilično manje reaktivni od alkena. Alkani su zasićeni karbohidrati
i podvrgavaju se nekim reakcijama supstitucije. Alkeni su ne zasićeni
karbohidrati i podvrgavaju se broju reakcija adicije.
Alkani će reagovati sa halogenim spojevima u specifičnim uslovima (preko
slobodnih radikalnih lančanih mehanizama) te će nastati halogeno-alkani. Na
primjer:
Dalja reakcija produkta sa viškom Cl2 u specifičnim uslovima dovodi do
formiranja supstitucionog jedinjenja CCl4, karbontetrahlorid.
Krekovanje (razbijanje) je proces koji se koristi u petrohemijskoj industriji
za preradu alkana. Pregrijana para i katalizatori se koriste da se prekinu dugi
lanci alkana u kraće lance, često formirajući veoma korisne alkene u
industriji.
Halogeno-alkani
Eksperimentalni podaci pokazuju kako se reaktivnost halogeno alkana
povećava kako se pomijerate nadole u grupi periodnog sistema elemenata.
Veze između karbona i fluora su veoma jake. Ovo vodi usavršavanju grupe
hemikalija koje su poznate kao freoni. Oni su se koristili kao rashladna
sredstva, aerosoli i rastvarači jer su bili veoma stabilni i vjerovalo se da su
bezopasni. I nisu bili tokom mnogih godina poslije njihovog uvođenja dok njihov štetan uticaj na zaštitni ozonski sloj planete nije otkriven. To je
dovelo do njihovog postepenog izbacivanja iz upotrebe.
Reaktivnost:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 28/48
Postoji broj esencijalnih razlika koje rasipaju svijetlo u ovom posmatranju.
Kako pomijerate niz grupu (periodnog sistema):
(i) Elektronegativnost opada, rezultirajući u redukovanoj polarnosti
veze.
(ii) Veličina atoma se povećava.
(iii) Entalpija veze opada, vodeći ka rastučoj dužini veze.
Promjene na energiji veze i reaktivnosti kako se pomijerate dole niz grupu
(periodnog sistema) su potvrđene izračunatim entalpijama veze
predstavljenim u tabeli (činjenica da dužina veze raste kako se pomijerate na
dole u grupi još više potvrđuje argument):
Polarnost veze je recimo veća za C-Cl nego za C-Br, što bi trebalo težiti
pretpostavci da bi hloro jedinjenje reagovalo na višoj razmjeri, ipak se to ne
dešava. Jačina veze je odlučujući faktor neprimjetnosti efekata polarnostiveze.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 29/48
Benzen
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 30/48
Benzen
Benzen je bezbojna tečnost koja ima tačku ključanja na 80ºC i tačku
topljenja na 6ºC. Otkriveno je da je kancerogen (uzročnik raka). Određeno
njegovim jedinstvenim osobinama vrlo malo se znalo o njegovoj strukturi domnogo godina poslije njegovog otkrića.
Određeno je da benzen ima molekularnu formulu i ima sve te atome u istoj
ravni, to je poput ravne molekule. Ima jednake karbon-karbon dužine veze
negdje između sigma veze i pi veze (0.139 nm, 0.15 nm i 0.135 nm).
Podvrgava se reakcijama supstitucije.
1865. Njemački naučnik, Kekule, pretpostavio je da molekula benzena ima
cikličnu strukturu sastavljenu od jednostrukih i dvostrukih veza:
Ovaj model je prihvaćen i koristi se da objasni osobine benzena tokom niza
godina.
Međutim, takva struktura ne bi mogla imati veze jednake dužine i bilo bi
očekivano da podliježe reakcijam adicije kao svaki drugi nezasićenikarbohidrat. Osim toga, proračuni entalpije za oblik gasovitog benzena u
Kekule-ovoj strukturi od njegovih elemenata prelazilaze vrijednosti
postignute kroz eksperimente. Ovo pokazuje da benzen ima mnogo
stabilniju molekulu nego što je to prikazana struktura iznad.
Prava struktura benzena leži negdje između dvije strukture prikazane ispod,
to je poznato kao rezonansni hibrid:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 31/48
Riječ rezonanca može vas navesti da usvojite da se struktura prebacuje
između dva stanja, ali ovo nije slučaj. Ako se vratimo na sp2 hibridni
orbitalni koncept, moguće je formirati sliku koja daje mnogo precizniju
predstavu o strukturi benzena.
Slijedeće slike pokazuju kako atomi karbona u sp2 formi dolaze zajedno da
formiraju sigma veze i cikličnu strukturu čiji su krakovi ne hibridizovane p-
orbitale sa jednim elektronom iznad i ispod prstena.
Ove orbitale se preklapaju i spajaju da formiraju dva prstena naelektrisanja
iznad i ispod ciklične strukture, to je poznato kao nelokalizovano vezivanje.
Ovca teorija objašnjava jedinstvena svojstva benzena.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 32/48
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 33/48
Mehanizmi
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 34/48
Mehanizmi
Ovaj naziv je skraćenica za prvi (1st) red Nukleofilne Supstitucije.
Ovo je dvofazni mehanizam, kao što je demonstriran ispod:
Primjer:
1 – sporiji proces, te je označen sa RDS. 2 – veoma brz proces, pa je označen kao 'nula proces'
Ovo je prvi proces hidroliznog mehanizma koji je najsporiji korak, a
označava se kao količinski odlučujući korak, skraćeno RDS. Zato količina
reakcije može biti određena samo nadgledanjem promjene u koncentracijihalogenih alkana:
Količina = konstanta [halogeni alkani]
Ova vrsta mehanizma je moguća samo za tercijalne halogene alkane koji
mogu stvoriti stabilne srednje karbonacije. Struktura tercijalnog sklopa drži
centralni karbon skrivenim od potencijalnih nukleofila i u isto vrijeme može
formirati stabilnu sredu. Primjer gore ilustririra okružujuće metilne grupe
koje mogu otpustiti naboj prema pozitivno naelektrisanom karbonu.
Reakcija hidrolize bromoetana (7) (npr. primarni halogeni alkan) će tipično
pretrpjeti supstituciju S N2 mehanizma.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 35/48
Ovo je još jedna nukleofilna supstitucija ali pomoću drugog kinetičkog
reda. Mehanizam slijedi jednofazni nukleofilni napad:
Primjer :
Napad OH- i odvajanje Br - se dešavaju u isto vrijeme. Zato količina [OH-]
koja opada je prvi red,a formacija [Br -] će također biti prvi red. Količina
može biti iskazana kao:
Količina = konstanta [OH-] [Br-]
Neće uvijek biti očigledno koji mehanizam će pratiti koju reakciju. Najboljametoda za određivanje mehanizama jeste eksperimentalno mjerenje
koncentracija tokom supstitucije, te raditi unatrag redove reakcija.
Ovo su 1. red i 2. red eliminacijskih mehanizama. Isti argumenti se
ponavljaju kako kod supstitucijskih mehanizama.
Primjeri:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 36/48
1 – spori proces, pa je RDS 2 – veoma brz proces, Količina = konstanta [Br-]
Primarni halogenoalkan vjerovatno neće oformiti stabilnu srednju karbonaciju te će zato otići
direktno na alken. Još jedanput, količina reakcije je funkija smanjenja [OH -], a povećanja [Br -]
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 37/48
Organska sinteza i analiza
Sve je veći zahtjev za sintetizirane organske spojeve. Organske hemikalije
su u mogućnosti da sintetiziraju ogromnu količinu spojeva koristeći mnoge
različite uvjete i tehnike. Molekuli su sada dizajnirani za veoma specifičneradnje za mnoge indstrije (npr. farmaceutsku, agrohemijsku, polimernu,
kozmetičku, industriju održavanja kože itd.)
Mnogi sintetički pravci će se sastojati više od jedne razine, od kojih će se
zahtijevati određen broj određen broj različitih uvjeta, katalista, regenata itd.
Svaka faza moći će uključivati proces čišćenja i analize za potvrdu reakcije.
Postotak reakcije u industrijskom procesu je kritičan, posebno u multifaznoj
sintezi, pošto niski postoci vode ka veoma siromašnoj postotku finalnog
proizvoda, dovodeći porces potencijalo neekomičnim.
Idnustrijski procesi se razlikuju od laboratorijskih priprema u ljestvici i
potražnji za profitom. Međutim, sigurnost je pitanje koje se sastoji i od
laboratorijskih i industrijskih uvjeta što više toksičnih, zapaljivih i
eksplozivnih sastojaka.
Slijedeće slike sadrže sintetičke puteve za uobičajene sastojke sa testovima
koji ih analiziraju.
1.1Dehidracija alkohola
1.2Dehalogenizacija halogenih alkana
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 38/48
1.3. Krekovanje alkana dobijenih iz prirodnog gasa ( industrijski proces)
Testiranje za alkan (ili za nezasićenost) može se postići korištenjem
bromnog rješenja. Bilo koji alkeni će reagirati sa smeđim bromom praveći
ga bezbojnim
smeđa bezbojna
Alkoholi se prave sintetičkim putem (hidroksilni alkeni) ili fermentacijom.
1.1Sintetički put
eten propan-2-ol
1.2Fermentacija
saharoza etanol
1.3Smanjenje karboksilnih kiselina i aldehida / ketona
¸
Ova reakcija je postinguta koristeći LiAlH 4 i H 2O
Dodavanje fosfornog pentahlorida ( PCl 5 ) suhom alkoholu (npr. –OH
sadržavajuće sastojke) bi trebalo proizvesti vidljive bijele dimove HCl
kiseline.
Primjer:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 39/48
Oprez: drugi nealkoholi bi mogli dati pozitivan rezultat ako je –OH grupa
prisutna, npr. karbokslina kiselina.
Aldehid: Kontrolirajući oksidaciju alkohola (primarnog samo), može sedobiti aldehid.
Ova sinteza se može postići samo korištenjem destilacijskog procesa da se
dobije aldehid. Aldehid će nastaviti oksidirati i formirat će karboksilnu
kiselinu ako nije izdvojena iz reakcijske mješavine.
etanol etanal
Keton: oksidacijom sekundarnog alkohola.
butan-2-ol butan-2-on
Ova reakcija ne zahtijeva destilaciju jer produkt (keton) ne može nastaviti
daljnju oksidaciju ka karboksilnoj kiselini.
Aldehidi i ketoni sadrže karbonil grupe (>C=O) za koje je standard dobro
poznat test.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 40/48
Bradyjev reagent, npr. 2,4-dinitrofenilhidrazin će reagirati sa karbonil
grupom da proizvede narandžaso/žuto padanje.
Kao što je prethodno raspravljano, karboksilne kiseline su sintetizirane
oksidiranjem primarnih alkohola koristeći šivin dihromat u kiselinskim
uvjetima.
Prethodni test za karbolnu grupu koristeći Brayjev reagent će također dati
pozitivan rezultat za karboksilne kiseline.
Specifičan test za funkcionalnu grupu (-COOH) može se napraviti
dodavanjem natrij karbonatnog rješenja. U prisustvu karboksilne kiseline,
karbon dioksid će se otpustiti koje se može testirati korištenjem krečne vode
(mjehurići kroz krečnu vodu dovode do rješenja sa oblakom).
Fosforni halidi mogu regirati sa alkoholima da prizvedu halogene alkane;
međutim ovaj način prizvodi i druge proizvode.
Mnogo efektivniji metod jeste da se krosti sumpor dihlorid oksid da formira
hlorisane strukture.
Npr.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 41/48
Potrebna je kratka procedura:
1. Izmješajte nepoznatu mješavinu sa akva natrij hidrokisom.
2. Neutralizirajte bilo koji višak NaOH(aq) dodavanjem kiseline.
3. Dodajte nekoliko kapi srebrnog nitrata.
Rezultatujuća tabela:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 42/48
Pitanja
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 43/48
Blic pitanja
Pitanje 1:
Dovrši slijedeću izjavu:
Homologne serije će imati glavnu formulu, istu funkcijsku grupu, i svaki
će se naredni član povećavati za jednu CH grupu.
Pitanje 2:
i su koja vrsta izomera?
a) Geometrijska
b) Koncentrična
c) Strukturalna
d) Hiralna
Pitanje 3:
Dovrši slijedeću izjavu:
Cis- i trans- su izrazi koji se koriste za odluku između različitih vrsta
geometrijskih izomera.
Pitanje 4:
Dovrši slijedeću izjavu:
Rješenje koje sadrži identične koncentracije enantiomera je poznato kao
vinska mješavina.
Pitanje 5:
Dovrši sijedeću izjavu:
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 44/48
Elektrofil je vrsta koja traži negativne naboje elektrona, dok je nukleofil
vrsta koja traži pozitivne naboje elektrona.
Pitanje 6:
Dovrši slijedeću izjavu:
Homolitička fisija se događa kada se zajednički par elektrona razdvoji, svaki
se dijeleći sa jednim od atoma koji formiraju lanac.
Heterolitička fisija se događa kada atomi koji dijele elektronski par imaju
različite elektronegativnosti.
Pitanje 7:
S N1 i S N2 su skraćenice za nukleofilne supstitucije reakcija prvog i drugogreda.
Pitanje 8:
Polietilen i polipropilen su polimeri koji su sintetizirani polimernom
adicijom, gdje je najlon 6,6 polimerizovan kondenzacijskom
polimerizacijom.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 45/48
Pitanje 9:
Koja od slijedećih opcija predstavlja vrstu hibridnih orbitala nađenih u:
i) pentan ii) buten
Pitanje 10:
Dovrši slijedeću izjavu:
Faktori koji utiču na povećanje reaktivnosti halogeniskih alkanskih jedinjenja idući ka dnu grupe uključuje elektronegativnost, atomsku veličinu
i lanac entalpije.
Pitanje 11:
Dovrši slijedeću izjavu:
Jednostruke i dvostruke veze se često odnose kao sigma i pi veze
naizmjenično.
Pitanje 12:
Dovrši slijedeću izjavu:
Prava struktura benzena se nalazi negdje između dvije strukture prikazane
ispod i poznata je kao hibridna rezonanca.
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 46/48
Ispitna pitanja
a) Jedinjenje X je bezbojna, slatka mirišljiva neutralna tečnost
elementnog postotka supstanci mase C=54,53%; H=9,15%;
O=36,32%. X ima molarnu masu 88,1 g mol-1.
Pojednostavljeni infracrveni spektar i neki infracrveni podaci su pokazani
ovdje.
Spektar
PodaciMolekula ili grupa Vrsta vibracije Frekvencija vibracije/cm-1
Alkil grupa C-H dužno 2960-2850
Alkohol (ROH) C-O dužno
O-H dužno
(Hidrogenski lančano)
1200-1050
3200-3400
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 47/48
Karboksilna kiselina(RCOOH) C=O dužno 1725-1700
Ester (RCO2R') C=O dužno
C-O dužno
1750-1730
1300-1050
Pažljivo razmatrajući sve dostupne podatke i dajući potpuna rješenja
zaključite moguće jednjenje za X.
1. Empirijska formula za 100 g jedinjenja X.
Empirijska formula = C 2 H 4O
b) Koristite dolje navedene informacije da biste odredili strukture
jedinjenja od A do E.
Organsko jedinjenje A molekularne formule C 3 H 6 O2 reaguje sa vodenim
natrijevim karbonatom da da bezbojan gas.
Kada je A zagrijano sa natrijevim krečom, formira se drugi bezbojni gasB formule C 2 H 6 .
U tretmanu sa fosfor pentahloridom A daje jedinjenje C molekularne
formule C 3 H 5ClO.
Smanjenjem sa litij tetrahidridoaluminatom (|||), LiAlH 4, A daje jedinjenje
D molekularne formule C 3 H 8O.
A i D reaguju zajedno u prisustvu koncentrisanih sumpornih kiselina da
daju E, C 6 H 12O2.
Rješenje
Rastvorljivo organsko jedinjenje koje reaguje sa vodenim natrijevim
karbonatom oslobađajući bezbojan gas (npr. CO2) je kiselina.
Zato struktura A može biti CH 3CH 2COOH .
7/16/2019 Skripta Organska hemija - osnove i pitanja
http://slidepdf.com/reader/full/skripta-organska-hemija-osnove-i-pitanja 48/48
Natrij kreč će otpustiti alkan iz karboksilne kiseline.
Otpušteni gas B je etan CH 3CH 3.
Jedinjenje C je: CH 3CH 2COOH + PCl 5→CH 3CH 2COCl
Litij tetrahidridoaluminat će smanjiti karboksilnu kiselinu u alkohol.
Zato je D:
A i D, koji su kiselina i alkohol, će ragovati da formiraju ester u prisustvu
concentrisane kiseline. Zato je E:
c) U pripremi aspirina iz 2-hidroksibenzenkarboksilne kiseline,
C 6 H 4(OH)COOH 30.00 g čistog aspirina, C 6 H 4(OCOCH 3 )COOH , je
dobiveno iz 45.00 g 2-hidroksibenzenkarboksilne kiseline. Izračunajte
postotak materije u ovoj pripremi.
Molekularna [(7x12)+(3x16)+(6x1)] [(9x12)+(4x16)+(8x1)]
masa = 138 g mol-1 = 180 g mol-1
1 mol 2-hidroksibezoik (salicil) kiseline pravi 1 mol aspirina. %materije138 g 2-hidroksibezoik (salicil) kiseline pravi 180 g aspirina.
45 g 2-hidroksibezoik (salicil) kiseline pravi 58.7 g aspirina.