بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
شیمی آلی-مهندسی شیمی
جلسه 4-6
اسلاید 2 :
حلقه 6 تایی که صورت بندی پایدار آن صندلی شکل می باشد.
در صورت بندی دو موقعیت، محوری (ax، قرمز) و استوایی (eq، مشکی) وجود دارد.
سیکلوهگزان
نحوه تبدیل صورت بندی مسطح به صندلی و بالعکس
در صورت بندی مسطح دو رخ وچود دارد: به سمت ما (A) یا در مقابل ما (B) بعبارت دیگر A و B در رخ های متفاوتی می باشند.
مثال
حالت مسطح را به فرم صورت بندی پایدار صندلی تبدیل نمایید.
برای حالت مسطح زیر دو فرم صورت بندی می توان رسم کرد.
صورت بندی A: که در آن هر دو Me در موقعیت استوایی قرار دارند.
صورت بندی B: که در آن هر دو Me در موقعیت محوری قرار دارند.
سطح انرژی صورت بندی A پایین تر از صورت بندی B (در صورت بندی B ممانعت فضایی وجود دارد که سبب ناپایداری می شود) می باشد. بعبارت دیگر صورت بندی A پایدارتر است.
در تبدیل صورت بندی مسطح به صندلی شکل
1- در شکل مسطح استخلاف های دارای جهت گیری متفاوت نسبت به استخلاف A کربن شماره 1 در کربن های شماره 2، 4 و 6 (یعنی استخلاف های B) در صورت بندی صندلی شکل دارای موقعیت یکسان می باشند. یعنی اگر A در موقعیت استوایی باشد B های هم در در موقعیت استوایی قرار می گیرند.
2- در شکل مسطح استخلاف های دارای جهت گیری یکسان نسبت به استخلاف A کربن شماره 1 در کربن های شماره 3 و 5 (یعنی استخلاف های A) در صورت بندی صندلی شکل دارای موقعیت یکسان می باشند. یعنی اگر A در موقعیت استوایی باشد B های هم در در موقعیت استوایی قرار می گیرند.
اسلاید 3 :
در تبدیل صورت بندی مسطح به صندلی شکل
3 - در شکل مسطح استخلاف های دارای جهت گیری یکسان نسبت به استخلاف A کربن شماره 1 در کربن های شماره 2، 4 و 6 (یعنی استخلاف های B) در صورت بندی صندلی شکل دارای موقعیت متفاوت می باشند. یعنی اگر A در موقعیت استوایی باشد A ها در موقعیت محوری قرار می گیرند.
4- در شکل مسطح استخلاف های دارای جهت گیری متفاوت نسبت به استخلاف A کربن شماره 1 در کربن های شماره 3 و 5 (یعنی استخلاف های B) در صورت بندی صندلی شکل دارای موقعیت متقاوت می باشند. یعنی اگر A در موقعیت استوایی باشد B های در در موقعیت محوری قرار می گیرند.
مثال
حالت مسطح را به فرم صورت بندی پایدار صندلی تبدیل نمایید.
برای حالت مسطح زیر دو فرم صورت بندی می توان رسم کرد.
صورت بندی A: که در آن Me در موقعیت استوایی و Me در موقعیت محوری قرار دارند.
صورت بندی B: که در آن Me در موقعیت محوری و Me در موقعیت استوایی قرار دارند.
سطح انرژی صورت بندی A و B برابر است.
اسلاید 4 :
پایداری صورت بندی ها را در هر مورد مقایسه نمایید
پایداری صورت بندی A و B برابر است.
پایداری صورت بندی A بیشتر از B است. چون گروه
حجیم Br در موقعیت استوایی قرار گرفته است.
پایداری صورت بندی A بیشتر از B است. چون هر دو
گروه حجیم Et در موقعیت استوایی قرار گرفته است.
پایداری صورت بندی B بیشتر از A است. چون هر دو
گروه حجیم Clدر موقعیت استوایی قرار گرفته است.
نکته قابل توجه در مثال های فوق:
الف: قرار گیری استخلاف در موقعیت استوایی به دلیل ممانعت فضایی کمتر نسبت به موقعیت محوری سبب پایداری می شود.
ب: قرار گیری استخلاف یزرگتر در موقعیت استوایی به دلیل ممانعت فضایی کمتر نسبت به موقعیت محوری سبب پایداری می شود (مثال دوم).
اسلاید 5 :
نامگذاری سیکلو آلکانها
با رعایت اصول زیر نامگذاری سیکلو آلکانها صورت می گیرد.
1- پیشوند سیکلو به نام اصلی اضافه می شود.
سیکلو پنتان
اتیل سیکلو پنتان
به دلیل اولویت حروف الفبا شماره گزاری قرمز درست است
1-اتیل 2،4-دی متیل سیکلو پنتان
تمرین
ترکیبات حلقوی زیرا نامگذاری کنید.
2- در صورت اتصال شاخه آلکانی به حلقه، حلقه نام اصلی و شاخه آلکانی به عنوان استخلاف آلکیلی در نظر گرفته می شود.
3- در سیکلو آلکان های دارای چند استخلاف شماره گذاری از محل اتصال یکی از استخلاف ها شروع می شود به نحوی که کوچکترین عدد حاصل شود. در صورت حاصل شدن عدد یکسان اولویت با حروف الفبا می باشد
اسلاید 6 :
آلکن ها
هیدروکربن دارای پیوند دوگانه بین کربن–کربن و با فرمول کلی CnH2n می باشند.
اگر در یک هیدروکربن همه پیوندهای موجود ساده (یگانه) باشد اصطلاحا هیدروکربن سیر شده گویند. مثل سیکلو هگزان و پنتان
اگر یک هیدروکربن دارای پیوند چندگانه (دوگانه یا سه گانه) باشد اصطلاحا هیدروکربن سیر نشده گویند. بنابراین آلکن ها هیدروکربن سیر نشده می باشند. مثل ترکیبات زیر
وجود پیوند چندگانه که به رنگ قرمز مشخص شده (دوگانه یا سه گانه) سبب شده این ترکیبات سیر نشده باشند
پیوند سه گانه
پیوند دوگانه
پیوند دوگانه
اسلاید 7 :
اصول نامگذاری آلکن ها
1- طولانیترین زنجیره کربنی شامل پیوند دوگانه بعنوان زنجیره اصلی انتخاب می شود. موقعیت پیوند دوگانه با ذکر شماره اولین کربن پیوند دوگانه و در نهایت طول زنجیره با پسوند اِن نوشته می شود.
2- شماره گذاری به نحوی باشد که پیوند دوگانه کوچکترین عدد را شامل شود. در صورتی که در شماره گذاری از هر دو سمت پیوند دوگانه عدد یکسان بگیرد اولویت از سمتی است که استخلاف شماره کوچکتری بگیرد.
3- در نوشتن نام ترکیب، ابتدا محل و نام استخلاف (با رعایت ترتیب حروف الفبا)، سپس موقعیت پیوند دوگانه با ذکر شماره اولین کربن پیوند دوگانه و در نهایت طول زنجیره با پسوند اِن نوشته می شود.
مثال
در این ترکیب شماره گذاری به رنگ مشکی درست هست. چون پیوند دوگانه کوچکترین عدد را شامل شد ه است.
بنابراین نام ترکیب: 2-پنتِن
موقعیت پیوند دوگانه
طول زنجیره کربنی
پسوند آلکنی
در این ترکیب شماره گذاری به رنگ قرمز درست هست. چون استخلاف متیل کوچکترین عدد را شامل شد ه است. بنابراین نام ترکیب: 2-متیل-3-هگزن
محل و نوع استخلاف
اسلاید 8 :
3-در صورت وجود بیش از یک پیوند دوگانه در طول زنجیره کربنی از پسوند دی اِن، دی اِن، تترا اِن استفاده می شود.
در این ترکیب، در شماره گذاری به رنگ قرمز موقعیت های پیوند دوگانه شماره 1 و 3 گرفته
در حالیکه در شماره گذاری به رنگ مشکی موقعیت های پیوند دوگانه شماره 3 و 5 گرفته
بنابراین شماره گذاری به رنگ قرمز درست هست.
3،1-هگزا دی اِن
تعداد پیوند دوگانه
مثال
ترکیبات زیرا نامگذاری کنید.
در این ترکیب هرچند در شماره گذاری به رنگ قرمز طولانی ترین زنجیزه کربنی هست. اما به دلیل اینکه شامل پیوند دوگانه نیست صحیح نیست. بنابراین شماره گذاری مشکی که شامل پیوند دوگانه هست صحیح می باشد.
بنابراین نام ترکیب: 2-اتیل-3-پروپیل-1-هپتِن
5،4-دی متیل-2-هگزِن
6،2-دی متیل-4-اکتِن
3- متیل-6،4،1-اکتاتری اِن
اسلاید 9 :
ساختار الکترونی آلکنها
کربنهای پیوند دوگانه هیبریداسیون sp2 دارند. یعنی هرکربن پیوند دوگانه سه اوربیتال همر ارز sp2 و یک اوربیتال p دارد. از همپوشانی پهلو به پهلوی دو اوربیتال اتمی p اوربیتال مولکولی π حاصل می گردد.
برای چرخش حول پیوند دوگانه کربن-کربن انرژی زیادی لازم می باشد. انرژی لازم برای چرخش حول پیوند دوگانه برابر kj/mol 235 می باشد. در حالیکه لازم برای چرخش حول پیوند ساده (یک گانه) برابر kj/mol 12 می باشد.
نوع ایزومری هندسی
هیبریداسیون sp2
هیبریداسیون sp2
دلیل بالا بودن انرژی چرخشی حول پیوند دوگانه؟
چون چرخش مستلزم شکستن پیوند π می باشد.
عدم چرخش حول پیوند دوگانه سبب ایجاد ایزومری هندسی سیس (Z) یا ترانس (E) در حول پیوند دوگانه شده است.
ایزومری هندسی: همانند ایزومری فضایی فرمول شیمیایی و نحوه اتصال استخلاف در دو ایزومر یکسان اما جهت گیری متفاوت می باشد.
در ایزومر هندسی Z دو استخلاف بزرگ در کنار هم هستند
در ایزومر هندسی E دو استخلاف بزرگ (Me) در مقابل هم هستند.
(Z)-2-بوتن
(E)-2-بوتن
نوع ایزومر هندسی در نامگذاری در ابتدای نام ترکیب با حرف (Z) یا (E) مشخص می گردد
(E)2-متیل-3-هگزن
در ترکیب روبرو چون دو استخلاف بزرگ در مقابل هم هستند
ایزومری هندسی E می باشد.
اسلاید 10 :
تمرین: ترکیبات زیرا نامگذاری نموده و نوع ایزومر هندسی را مشخص کنید.
اسلاید 11 :
واکنش پذیری آلکنها
وجود پیوند دوگانه در آلکن ها سبب شده که آلکنها در مقایسه با آلکانها واکنش پذیری بالایی داشته باشند. قبل از بررسی واکنش های آلکن ها، انواع واکنش های آلی معرفی می شود.
1- واکنش افزایشی: طی این نوع واکنش استخلافهای به ترکیب آلی اضافه می شود.
2-واکنش حذفی: عکس واکنش افزایشی می باشد و طی
آن استخلاف های از ترکیب آلی حذف می شود.
3-واکنش جانشینی: طی این واکنش استخلافی با استخلاف دیگر جایش عوض می گردد.
4- واکنش بازآرایی: طی این واکنش در نحوه آرایش پیوندها و اتمهای مولکول تغییر صورت می گیرد و مولکول جدیدی حاصل می گردد.
اسلاید 12 :
مکانیسم واکنش ها: توصیف چگونگی انجام واکنش را گویند. در این توصیف پیوندهای شکسته شده و تشکیل شده در حین انجام واکنش و ترتیب انجام و سرعت نسبی آن مشخص می گردد.
معادله واکنش: نشان دهنده مواد اولیه و محصول و شرایط انجام واکنش (دما، حلال و .) در روی فلش نشان داده می شود.
شرایط انجام واکنش
در واکنش های افزایشی، حذفی و جانشینی واکنش بین ترکیب هسته دوست و الکترون دوست صورت می گیرد.
هسته دوست: واکنش گری دارای غنای الکترون که تمایل به واکنش با ترکیبی دارد که دارای کمبود الکترون است.
الکترون دوست: واکنش گری دارای کمبود الکترون که تمایل به واکنش با ترکیبی دارد که دارای غنای الکترون است.
اسلاید 13 :
الکترون دوست
حد واسط
اسلاید 14 :
نمودار انرژی واکنش
در این نمودار سطح انرژی مواد اولیه و محصولات، میزان انرژی فعال سازی، حالت گذار و حدواسط نشان داده می شود.
با استفاده از این نمودار می توان به سئوالات زیر در مورد واکنش جواب داد
واکنش گرماده است یا گرماگیر؟
واکنش دارای چند مرحله است؟
کدام مرحله انرژی فعال سازی بیشتری دارد؟
کدام مرحله واکنش، مرحله واکنش تعیین کننده سرعت واکنش می باشد؟
بعنوان مثال با استفاده از نمودار انرژی واکنش بین اتیلن و HCl
واکنش گرماده است یا گرماگیر؟ واکنش گرماده است چون سطح انرژی محصولات پایین تر از مواد اولیه است. بعبارت دیگر H واکنش منفی هست.
واکنش دارای چند مرحله است؟ واکنش دارای دو مرحله
کدام مرحله انرژی فعال سازی بیشتری دارد؟ مرحله اول واکنش دارای انرژی فعال سازی (Eact1) بزرگتری است
کدام مرحله واکنش، مرحله تعیین کننده سرعت واکنش می باشد؟ هر مرحله ای که دارای انرژی فعال سازی (Eact) بزرگتری است مرحله تعیین کننده سرعت واکنش ست. چون Eact1> Eact2 پس مرحله اول مرحله تعیین کننده سرعت واکنش ست.
جلسه بعد در مورد واکنش های آلکن ها بحث خواهد بود
