Органическая химия

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Е.В. ФЕДОРЕНКО, И.В. БОГОМОЛОВА

Москва
РИОР

УДК 547(075.8)
ББК 24.2я73
 
Б74

Федоренко Е.В., Богомолова И.В.
Органическая химия: Учеб. пособие. – М.: РИОР,  
2011. — 348 с.

ISBN 978-5-369-00143-1

В учебном пособии в краткой и доступной форме рассмотрены 
все основные вопросы, предусмотренные государственным образовательным стандартом и учебной программой по дисциплине 
«Органическая химия».
Книга позволит быстро получить основные знания по предмету, а также качественно подготовиться к зачету и экзамену.
Рекомендуется всем, изучающим дисциплину «Органиче ская 
химия» в высших и средних учебных заведениях.

Б74

Оригинал-макет подготовлен в Издательском Центре РИОР.

Редактор Шигина Ю.В.

Подписано в печать 01.10.2006.
Формат 70х100/32. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. 
Печать офсетная. Усл. печ. л. 14,19. Уч.-изд. л. 18,26. 
Тираж 2000 экз. Заказ 
Цена свободная.

Издательский Центр РИОР
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31в.
info@rior.ru

ISBN 978-5-369-00143-1
© Федоренко Е.В., Богомолова И.В.
© ЗАО ЛА «Научная книга»

УДК 547(075.8)
ББК 24.2я73

CH4

H

H

H
H
C

Структурная
формула метана
Электронная
формула метана
Эмпирическая
формула метана

H

H

C
H
H

H

H

H

H

H
C
C
О
H

H

H

H

H

H
C
C
О
H

этиловый спирт — жидкость
диметиловый эфир — газ

COOH

COOH

OH
C
H

C
H
Cl

1
2

COOH

HO
C
H

C
OH
Cl

COOH

3

COOH

COOH

OH
C
ОH

C
H
Cl

4

COOH

COOH

HО
C
H

C
Cl
H

H

H

H

H
C

метан

СН3
H

H

H

C

метилметан

СН3

СН3

H

H

C

диметилметан

СН3
Н3С

СН3

H

C

триметилметан

СН3

СН3

Н3С

СН3

C

тетраметилметан

————————|
————|
——|
—C
O

HC
O

R:X
R.+X.

R :X
R +X:

+
–

R: X
R: +X
+
–

A – X + Y.
A – Y + X.

CH4 + Cl.
CH3Cl + H.



A – X + E+
A – E + X+

+ Br2
+ HBr

FeBr3
Br

A – X + Nu–
A – Nu + X–

C2H5Br + H2O
C2H5OH + HBr

:
:

:
:

:

:

:

:
:

R

C=C
+ X.
R
C—C —X
.

.
.
.

+
–

C=C
C+—C
C—C
+ E—Y

E
|
E
|
Y
|
Y–


::.

.

.
.
..

..


C
|
C

C

C

||

||

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

+ H18OH

+ ROH

||

|

R—C
O—RO

b
a

a

||

|

R—C
18O—H

O

+ R18OH
b

||

|

R—C
O—H

O

1

2

 ...
...
...

...


H
|

|
H

H
|

|
H

R—N: + Н+X–
R—N+—H X–

: sspssp59

Глава 2.  АЛКАНЫ

30.  
Общая характеристика, строение 
и физические свойства алканов

Предельные углеводороды (алканы, парафины) — соединения, состоящие только из атомов углерода и водорода, в которых все атомы связаны простыми 
(ординарными) связями, т.е. у-связями. Простейшим 
предельным углеводородом является метан CH4. Каждый 
последующий углеводород этого ряда отличается от предыдущего на группу —CH2 (гомологическая разность). 
Подобные ряды называются гомологическими. Для них 
характерны близкие химические свойства и закономерно 
изменяющиеся физические свойства. Представители 
гомологических рядов — гомологи. Гомологический ряд 
предельных углеводородов называется гомологическим 
рядом метана. Общая формула для предельных углеводородов СnН2n+2.
Строение. Атом углерода в предельных углеводородах 
находится в sp3-гибридизированном состоянии, за счет 
четырех одинаковых sp3-гибридных орбиталей образует 
четыре простые связи (у-связи) с соседними атомами 
углерода или водорода. Атом углерода находится в вершине правильного тетраэдра, и валентные углы равны 
109о28′.
Физические свойства. В гомологическом ряду наблюдается постепенное изменение физических свойств углеводородов: повышаются температуры кипения и плавления, 
повышается плотность. Алканы нормального строения 
кипят при более высокой температуре, чем алканы разветвленного. При обычных условиях первые четыре члена 
ряда (метан, этан, пропан, бутан) — газы, с С5Н12 
до С16Н34 — жидкости, а с С17Н36 — твердые вещества.

31.  
Изомерия и номенклатура алканов

Изомерия: для алканов присуща только изомерия углеродного скелета. Например, формулы пяти 
возможных изомеров гексана С6Н14:

СН3—СН2—СН2—СН2—СН2—СН3

СН3—СН—СН2—СН2—СН3
 |
СН3

СН3—СН—СН—СН3
 |
СН3
 |
СН3

СН3—СН2—СН—СН2—СН3
 |
СН3

СН3—С—СН2—СН3

СН3
 |

 |
СН3

Номенклатура.
Международная номенклатура (ИЮПАК). Четыре 
первых представителя — СН4, С2Н6, С3Н8 и С4Н10 — 
имеют, соответственно названия метан, этан, пропан, 
бутан. Остальные алканы называют с помощью корня соответствующего греческого числительного с добавлением 
суффикса -ан (С5Н12-пентан, С8Н18-октан и др.).
Одновалентные радикалы, производимые от насыщенных неразветвленных ациклических углеводородов, называют путем замены окончания -ан в исходном алкане 
на -ил. Атом углерода со свободной валентностью получает номер 1.
При названии углеводородов с разветвленной цепью 
углеродных атомов руководствуются следующими правилами.
• 
Выбирают наиболее длинную (главную) цепь.

• 
Наиболее длинная цепь нумеруется таким образом, 
чтобы сумма номеров, указывающих положение 
боковых цепей (независимо от природы заместителей), 
была наименьшей.

• 
Построение названия: сначала указывается цифра, 
означающая номер атома углерода в главной цепи, 
у которого имеется радикал (начиная с простейшего), 

затем — название радикала и название главной цепи. 
Если содержатся несколько одинаковых радикалов, 
то перед их названием указывают греческую числовую 
приставку, а номера разделяют запятыми. Название 
пишется слитно:

СН3—СН—СН—СН2—СН—СН3
 |
СН3
 |
СН3
 |
СН3

1             2           3            4             5           6

2,3,5-триметилгексан

При наличии двух (и более) боковых цепей различной природы они перечисляются в алфавитном порядке. 
Вначале устанавливается алфавитный порядок названий 
простых радикалов, а затем вносятся префиксы-множители.

СН3—С—СН2—СН—СН2—СН2—СН3
 |
СН3
 |
СН2—СН3

СН3
 |
1          2          3             4             5            6              7

2,2-диметил-4-этилгептан

В том случае, когда названия сложных радикалов начинаются на одну букву, предпочтение при перечислении 
дается тому радикалу, который находится в положении 
с меньшим номером. Если две (и более) боковые цепи 
находятся в равноценных положениях, то более низкий 
номер приписывают той из них, которая в названии перечисляется первой:

СН3—СН2—СН2—СН—СН—СН2—СН2—СН3

 |
СН3

 |
СН—СН3

СН2—СН2—СН3
 |
1             2             3             4         5              6             7              8

4-изопропил-5-пропилоктан

Цифры от слов в названии отделяются дефисом со 
всех сторон.

Рациональная номенклатура. Углеводороды рассматриваются как производные метана, у которого один или 
несколько атомов водорода замещены на радикал.

Н—С—Н
 |
Н

Н
 |

метан

Н—С—СН3
 |
СН3

СН3
 |

триметилметан

Н3С—С—С2Н5
 |
СН3

СН3
 |

триметилэтилметан

Названия также пишутся слитно.

32.  
Важнейшие способы получения алканов

1. Выделение из природных источников (природного и попутного газов, нефти, каменного угля). 
В природном газе содержится примерно 75% метана, 15% 
этана, 5% пропана и 5% высокомолекулярных алканов. 
Метан также содержится в болотном и рудничном газе. 
В промышленности алканы получают в основном из каменного и бурого угля, сланцев.
2. Декарбоксилирование натриевых солей карбоновых 
кислот (реакция Дюма). При сплавлении солей карбоновых кислот с едкими щелочами образуются алканы, содержащие на один атом углерода меньше, чем в исходной 
кислоте:

СН3СООNа(ТВ) + NaOH → СН4↑ + Na2СО3.

3. Восстановление.

• 
Гидрирование ненасыщенных углеводородов в присутствии катализаторов (Pd, Pt, Ni):

СН2 = СН2 + Н2 → СН3 – СН3.

• 
Алкилгалогениды хорошо восстанавливаются с помощью амальгамы натрия, Na и спирта, Zn и HCl, 
а также HI (впервые предложена в качестве восстановителя Бертло):

СnH2n+1I + HI → CnH2n+2 + I2.

Восстановительное действие HI можно усилить добавлением красного фосфора (он позволяет восстановить 
йодистоводородную кислоту, расходующуюся в реакции):

2P + 3I2 → 2PI3;

2PI3 + 4H2O → 2HPO2 + 6HI.

4. Из галогеналканов. Галогеналканы можно восстановить до углеводородов действием водорода в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni):

2-бромбутан
CH3—CH(Br)—CH2—CH3 + H2 → CH3—CH2—CH2—CH3 + HBr
бутан

Алканы с удвоенным числом атомов углерода по 
сравнению с исходным галогенопроизводным образуются 
при его обработке металлическим натрием (реакция 
Вюрца):

СН3 — Сl + 2Na + Cl — СН3 → СН3 — СН3 + 2NaСl.

Ее модификация — реакция Вюрца—Гриньяра:

СН3—Сl + Мg → CH3—Mg—Cl  (реактив Гриньяра);

СН3—Mg—Cl + Cl—CН2—СН3 → СН3—СН2—СН3 + MgCl2.

5. Электролиз по Кольбе:

2R—COONa + 2H2O → R—R + 2CO2 + H2↑ + 2NaOH.

6. Газификация твердого топлива:

С + 2Н2 → СН4.

7. Синтез из СО и Н2:

nCO2 + (2n + 1)H2 → CnH2n+2 + nН2О.

8. Разложение карбида алюминия водой:

Al4C3 + 12H2O → 3CH4 ↑ + 4Al(OH)3.