Szerves kémia I.

Tartalom

1. Bevezetés 3
1.1 A hidrogénatom és a szénatom 4
1.2 A kovalens kötés. A hidrogénmolekula és a metán 8
1.3 Az elemi szén módosulatai. A gyémánt 14
1.3.1 A grafit 15
1.3.2 A lineáris szénlánc 18
1.3.3 A szén-szén kötéstávolság és a kovalens rádiusz 20
1.3.4 A szén-szén kötési energia 21
1.4 A szerves kémiai kutatás módszerei 24
1.4.1 A molekulaszerkezet meghatározása 24
1.4.1.1 Az összegképlet meghatározása. Elemi analízis. A relatív molekulatömeg meghatározása 25
1.4.1.2 A szerkezetmeghatározás elve 27
1.4.2 Az abszorpciós spektroszkópia 28
1.4.2.1 Az infravörös (IR) spektroszkópia 30
1.4.2.2 Az ultraibolya (UV) és a látható spektrum 32
1.4.3 A magmágneses rezonancia (NME) és elektronspin rezonancia (ESR) spektroszkópia 34
1.4.4 A tömegspektrometriás szerkezetvizsgálat 40
1.4.5 A röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálat 42
1.5 A szénvegyületek csoportosítása 43
2. Szénhidrogének 47
2.1 Nyílt szénláncú telített szénhidrogének. Alkánok. Paraffinok 47
2.1.1 A paraffinok elnevezése 49
2.1.1.1 A normális szénláncú paraffinok elnevezése 49
2.1.1.2 Az elágazó szénláncú paraffinok elnevezése 50
2.1.2 A paraffinok előfordulása és előállítása 52
2.1.3 A paraffinok szerkezete. A konformáció fogalma 53
2.1.4 A paraffinokból levezethető szabad gyökök, karbóniumionok, karbanionok és karbének szerkezete 56
2.1.5 A paraffinok fizikai tulajdonságai 58
2.1.6 Termodinamikai stabilitás, képződéshő, kötési energia 61
2.1.7 A kovalens kötés disszociációenergiája. Az alkilgyökök és karbóniumionok relatív stabilitása 69
2.1.8 Az alkánok kémiai tulajdonságai. Halogénezés 75
2.2 Az optikai izoméria 81
2.2.1 A királis molekulák típusai 83
2.2.2 Az abszolút és relatív konfiguráció 87
2.2.3 A konfiguráció jelölése 89
2.2.4 A konfiguráció ábrázolása síkban. Projektív képletek 92
2.2.5 Több aszimmetriacentrumos molekulák 93
2.2.6 Királis vegyületek szintézise. Racém elegy. Rezolválás 96
2.3 Zárt szénláncú szénhidrogének. Cikloparaffinok. Cikloalkánok 98
2.3.1 A monocikloalkánok konformációja 100
2.3.2 Cisz-transz izoméria diszubsztituált cikloalkánoknál 105
2.3.3 A bi- és tricikloalkánok térszerkezete 108
2.3.4 Tetracikloalkánok. Szteroidok 110
2.3.5 A cikloalkánok elektronszerkezete, fizikai és kémiai tulajdonságai 112
2.4 Nem aromás telítetlen szénhidrogének. Alkének és alkinok 114
2.4.1 Az alkének és alkinok elnevezése 115
2.4.2 Az olefinkötés kiépítésének lehetőségei 117
2.4.3 A szén-szén hármas kötés kiépítése 119
2.4.4 Az olefinek és az alkinok szerkezete 120
2.4.5 Az alkének és alkinok stabilitása. Kötési energia és disszociációenergia 126
2.4.6 Disszociációenergia. Az allilgyök és allilkation szerkezete. Rezonanciaelmélet. Hiperkonjugáció 131
2.4.7 Fizikai tulajdonságok 137
2.4.8.1 A monoolefinek kémiai tulajdonságai 139
2.4.8.1.1 A katalitikus hidrogénezés 145
2.4.8.1.2 Erős savak addiciója. "Irányítás." A Markovnyikov-szabály 149
2.4.8.1.3 Hidratáció. A karbóniumionok átrendeződése. Szerkezet és reaktivitás 152
2.4.8.1.4 A hidrogén-bromid "anti-Markovnyikov" addiciója. Gyökös addíció peroxidok jelenlétében 154
2.4.8.1.5 A halogénaddició. Oldószerhatás és sztereospecifitás 156
2.4.8.1.6 A polimerizáció 161
2.4.8.1.7 Oxidáció lánchasadással 163
2.4.8.1.8 Az olefinek hidroxilezése 164
2.4.8.1.9 Az olefinek szubsztituciós halogénezése. Az allilhelyzetű szénatom fokozott reaktivitása 168
2.4.8.2 A konjugált diének kémiai tulajdonságai 166
2.4.8.2.1 Részleges (1,2 és 1,4) addíció. A termékarány termodinamikai kontrollja 168
2.4.8.2.2 Elektrociklusos reakciók. A pályaszimmetria megmaradásának elve 173
2.4.8.2.3 A Dlels-Alder reakció 178
2.4.8.3 Az alkinok kémiai tulajdonságai 179
2.4.8.3.1 Az alkinok addiciós reakciói 179
2.4.8.3.2 Az alkinok aciditása. A karbanionok stabilitása 182
2.4.8.4 Az izoprénvázas természetes vegyületek 186
2.5 Aromás szénhidrogének 186
2.5.1 Az aromás szénhidrogének osztályozása és elnevezése 189
2.5.2 Az aromás szénhidrogének előfordulása és előállítása 191
2.5.3 Az aromás szénhidrogének szerkezete és fizikai tulajdonságai 191
2.5.3.1 Az aromás szénhidrogének geometriája és stabilitása 193
2.5.3.2 A benzol elektronszerkezete. Az aromás jelleg általánosítása. A Hüekel-szabály 196
2.5.3.3 Az aromás szénhidrogének fizikai tulajdonságai 205
2.5.3.4 Disszociációenergiák. Szabad gyökök, karbóniumionok és karbanionok relatív stabilitása 209
2.5.3.5 A trifenil-metil-gyök. Stabilis szabad gyökök 213
2.5.3.6 A szénhidrogénekből származó szabad gyökök, karbóniumionok és karbanionok relatív stabilitási sorrendjének összefoglalása 215
2.5.4 Az aromás szénhidrogének kémiai tulajdonságai 216
2.5.4.1 A hidrogénaddició. A részleges és teljes telítés. A benzol, a naftalin és az antracén eltérő reaktivitása 218
2.5.4.2 Az aromás szénhidrogének oxidációja 221
2.5.4.3 Az aromás vegyületek gyökös mechanizmusú halogénezése 223
2.5.4.4 A benzol elektrofil szubsztituciós reakciói 224
2.5.4.4.1 A szubsztituciós halogénezés 228
2.5.4.4.2 A nitrálás 229
2.5.4.4.3 A szulfonálás 230
2.5.4.4.4 A Friedel-Crafts-féle alkilezés 231
2.5.4.4.5 A Friedel-Crafts-acilezés 232
2.5.4.5 A kondenzált gyűrűs aromás szénhidrogének elektrofil szubsztituciós reakciói. Reaktivitás és orientáció. Az elektrofil addíció lehetősége 234
2.5.4.6 A szubsztituensek hatása az aromás vegyületek elektrofil szubsztituciós reakciójára. Reaktivitás és orientáció 237
2.5.4.6.1 A szubsztituensek irányító, valamint aktiváló és dezaktiváló hatásának értelmezése 242
2.5.4.6.2 Több szubsztituens együttes irányító hatása. A szubsztituensek irányító hatása kondenzált gyűrűs aromás vegyületekben 247
3. Halogénezett szénhidrogének 249
3.1 A halogénezett szénhidrogének előállítása 252
3.2 A halogénezett szénhidrogének szerkezete és fizikai tulajdonságai 254
3.3 A halogénezett szénhidrogének kémiai tulajdonságai 257
3.3.1 Az alkil-halogenidek nukleofil szubsztituciós reakciói 260
3.3.1.1 Az SN2 reakció mechanizmusa 262
3.3.1.2 Az SN1 reakció mechanizmusa 265
3.3.1.3 A távozó csoport befolyása a reaktivitásra 269
3.3.1.4 A nukleofil reakciópartner 270
3.3.1.5 Az oldószer szerepe a nukleofil szubsztituciós reakciókban 272
3.3.1.6 A cikloalkil-halogenidek reaktivitása 274
3.3.2 Az alkil-halogenidek eliminációs reakciói 276
3.3.2.1 Az E1 reakció mechanizmusa 277
3.3.2.2 Az E2 reakció mechanizmusa 279
3.3.2.3 Az E2 reakció sztereokémiája 281
3.3.2.4 Az a-elimináció 284
3.3.2.5 Párhuzamosan lejátszódó nukleofil szubsztituciós és eliminációs reakciók 285
3.3.3 Olefinek és aromás vegyületek halogénezett származékainak nukleofil szubsztituciós reakciója 286
3.3.3.1 Az aril-halogenidek nukleofil szubsztituciós reakciójának mechanizmusa. A kétlépéses (addíciós-eliminációs) Sn reakció 238
3.3.3.2 Az aril-halogenidek szubsztituciós reakciójának eliminációs-addiciós mechanizmusa 291
3.3.3.3 A vinil-halogenidek alkinokhoz vezető ß-eliminációs
reakciója 292

Témakörök