rganická chemie 1 RNDr. Petr ankař, Ph.D. Katedra organické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v lomouci přednáška 1 pracovní verze 2009 1
Literatura Jan Slouka, Iveta Wiedermannová: Průvodce některými úvodními kapitolami organické chemie, 2003, Univerzita Palackého lomouc, ISBN: 80-244-0603-9. přednáška 1 pracovní verze 2009 2
Literatura John McMurry: rganická chemie, 2007, VUT v Brně, ISBN: 978-80-214-3291-8/ Nakladatelství VUTIUM, VŠT Praha, ISBN:978-80- 7080-637-1, přeloženo z anglického originálu John McMurry: rganic hemistry, Sixth Edition, 2004, Brooks/ole, a Thomson Learning ompany, ISBN: 0534389996 přednáška 1 pracovní verze 2009 3
Literatura R. Panico, W.. Powell, Jean-laude Richer: Průvodce názvoslovím organických sloučenin, 2000, Academia Praha, přeloženo z anglického originálu (Jaroslav Kahovec, František Liška, ldřich Paleta). takar Červinka, Václav Dědek, Miloslav Ferles: rganická chemie, 1969, Praha/Bratislava, (další 4 vydání). přednáška 1 pracovní verze 2009 4
Literatura: internet www.google.com (univerzální vyhledávač i pro oblast organické chemie, včetně velmi specializovaných témat). www.iupac.org (International Union of Pure and Applied hemistry, nadnárodní nevládní organizace pomáhající tvořit normy v oblasti chemie v globálním měřítku). www.organic-chemistry.org (odkazy na zajímavá témata, reakce a články). www.orgchem.upol.cz (Katedra organické chemie PřF UP, studijní portál). přednáška 1 pracovní verze 2009 5
Literatura: internet přednáška 1 pracovní verze 2009 6
bsah přednášky Úvod do historie organické chemie Struktura a vazba Úvod do názvosloví organické chemie Izomerie Indukční efekty Konjugační efekty yperkonjugace Field efekt Tautomerie Sterické efekty Kyselost a zásaditost organických sloučenin Přehled typů organických reakcí Reakce a syntéza přednáška 1 pracovní verze 2009 7
istorický vývoj organické chemie: vitalistická teorie V polovině 18. Století byly položeny základy chemie. Postupně byl definován rozdíl mezi anorganickou a organickou chemií Tornbern Bergman (1770) Vznik vitalistické teorie. Pro přípravu organických sloučenin je třeba zvláštní síla, kterou mají jen živé organimy. Vyvrácení Vitalistické teorie FriedrichWöhler (1828) přípravou močoviny z kyanatanu amonného N 4 N T 2 N N 2 přednáška 1 pracovní verze 2009 8
istorický vývoj organické chemie: vznik strukturní teorie V polovině 19. století již bylo k dispozici velké množství důkazů v neprospěch Vitalistické teorie a zároveň dostatečné množství pro vznik teorie strukturní. rganická chemie je v podstatě chemií sloučenin uhlíku. Počátek strukturní teorie (1858): August Kekulé a Archibald Scott ouper postulovali, že uhlík je čtyřvazný. Kekulé šel ještě dál. Řekl, že atomy uhlíku se mohou vzájemně spojovat a tvořit násobné vazby. Později formuloval, že také mohou tvořit cykly. Do roku (1874) byly organické sloučeniny vnímány jako plošné útvary (2D). Le Bel a van t off přidali představám třetí rozměr (3D). Čtyřvazný uhlík má tvar tetraedru, čímž tyto vazby nejsou náhodně orientovány v prostoru. přednáška 1 pracovní verze 2009 9
Struktura organických sloučenin a její a) Přesné propojení a typ vazby mezi jednotlivými atomy. b) Délku všech vazeb. c) Vazebné úhly. d) Velikost jednotlivých atomů a prostor, který ovlivňují. e) Schopnost volného otáčení atomů kolem jednotlivých vazeb. zobrazení Pro přesné zobrazení organické molekuly je třeba znát: Ve skutečnosti je přesné znázornění velmi komplikované a bude vždy jen aproximativní. přednáška 1 pracovní verze 2009 10
Struktura organických sloučenin a její zobrazení sp3 109,5 154 pm tetraedrické uspořádání sp2 121,7 116,6 133 pm planární uspořádání sp 180 121 pm lineární uspořádání přednáška 1 pracovní verze 2009 11
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: prostorové modely modely Kekuleho počítačové 3D zobrazení modely Stuartovy přednáška 1 pracovní verze 2009 12
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: strukturní vzorce Rovinný strukturní vzorec vytvoříme nejzazší aproximací, tedy je jen vyjádřeno propojení mezi jednotlivými atomy v molekule a typ vazby. Prostorové uspořádání molekuly je zcela zanedbáno. Kekuleho vzorec S l čárový vzorec S l ( 3 ) 2 =l(s 3 ) 2 5 3 3 l 2 5 racionální vzorce S 3 přednáška 1 pracovní verze 2009 13
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: strukturní vzorce- polarita vazeb zobrazení polarity vazeb pomocí šipek F pomocí mezních vzorců F F boustranná šipka je vyhrazena pro znázornění mezních vzorců! Dvě šipky zobrazující oba směry jsou určeny pro vratné reakce. 3 ( 3 ) 3 N 3 ( 3 ) 3 N přednáška 1 pracovní verze 2009 14
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: projekční vzorce Newmanova projekce 2 2 l 2-chlorethanol l směr pohledu l l l l syn-periplanární syn-klinální anti-klinální anti-periplanární přednáška 1 pracovní verze 2009 15
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: projekční vzorce Newmanova projekce A D A směr pohledu B A B D D A B D směr pohledu B přednáška 1 pracovní verze 2009 16
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: projekční vzorce Fischerova projekce 3 ()(N 2 ) směr pohledu směr pohledu N 2 N 2 směr pohledu směr pohledu A 3 3 B 2 N 3 Fischerova projekce je v podstatě použitelná jen u sloučenin protáhlého tvaru. přednáška 1 pracovní verze 2009 17
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: projekční vzorce Fischerova projekce směr pohledu 2 směr pohledu 3 D-erythrosa Fischerův projekční vzorec neposkytuje žádnou informaci o konformaci molekuly! přednáška 1 pracovní verze 2009 18
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: projekční vzorce Projekce dle ahna, Ingolda a Preloga směr pohledu 3 kyselina mléčná 3 2 3 2 1 3 R 3 3 4 (rectus) pravotočivé 2 3 3 4 1 2 1 4 přednáška 1 pracovní verze 2009 19 4 3 3 1 S (sinister) levotočivé
Struktura organických sloučenin a její zobrazení: projekční vzorce Pravidlo posloupnosti určuje nadřazenost skupin připojených k chirálnímu centru: atom s vyšším atomovým číslem má přednost před atomem s nižším atomovým číslem. 2 3 1 4 3 >,> 1 2 a 3 4 Pokud nelze rozhodnout o nadřazenosti podle atomů v první úrovni, rozhodují atomy v dalším sledu přímo vázané na atomy v první úrovni. přednáška 1 pracovní verze 2009 20,,() 2 1 4 () (),, 3