Взаимное влияние атомов в молекулах презентация

Содержание

Лекция №5 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060103-Педиатрия Лектор: к.б.н. доцент Оловянникова Раиса Яковлевна Красноярск, 2011 Кафедра биологической химии с курсами медицинской, фармакологической и токсикологической

Слайд 1Лекция №5 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060101-Лечебное дело

Лектор:

к.б.н. доцент
Оловянникова Раиса Яковлевна
Красноярск, 2011

Кафедра биологической химии с курсами медицинской, фармакологической и токсикологической химии


Тема: Взаимное влияние атомов в молекулах

Слайд 2Лекция №5 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060103-Педиатрия

Лектор: к.б.н.

доцент
Оловянникова Раиса Яковлевна
Красноярск, 2011

Кафедра биологической химии с курсами медицинской, фармакологической и токсикологической химии


Тема: Взаимное влияние атомов в молекулах

Слайд 3Цель лекции
На основе строения атомов и химических связей сформировать знания о

их взаимном влиянии, направленном на термодинамическую устойчивость систем или наоборот, на появление реакционных центров в молекулах и ионах.
Рассмотреть все другие факторы, определяющие реакционную способность

Слайд 4План лекции
Актуальность темы
Сопряжение и ароматичность как основа для понимания термодинамически устойчивости

систем
Электронные эффекты заместителей в углеродных цепях
Факторы, определяющие реакционную способность органических соединений
Выводы

Слайд 5Актуальность темы
Взаимное влияние атомов в молекулах выражается в эффектах сопряжения и

электронных эффектах.
Сопряженные системы с открытой и замкнутой цепью сопряжения широко распространены в природе и среди фармакологически активных веществ

Слайд 6Актуальность темы
Свои функции они выполняют непосредственно через реакционные центры либо самих

заместителей и гетероатомов в циклах, либо под их влиянием.
Поэтому знание понятий «сопряжение», «ароматичность», «электронные эффекты заместителей» будет использоваться для нахождения реакционных центров молекул и прогнозирования их химического поведения.

Слайд 7Сопряженные системы с открытой цепью.
Если две двойные связи разделены одинарной или

рядом с двойной связью находится атом с несвязывающей р-АО (занятой одним электроном, двумя или вакантной), то между двумя р-АО , не вступившими в локализованную π-связь, возникает дополнительное взаимодействие, которое и называется сопряжением.

Слайд 8π-π-сопряжение
Образуется единая четырехцентровая π-МО с делокализованной электронной плотностью. Делокализация электронной плотности приводит

к снижению энергии системы.

виниламин

π-р-сопряжение

Образуется единая трёххцентровая π-МО с делокализованной электронной плотностью.
Причем, четыре π-электрона приходится на три атома. При этом на атомах углерода электронная плотность повышается, а на атоме азота –понижается, что отражается на свойствах соответствующих реакционных центров.

Принцип образования сопряженной системы π-π и р-π - типов.

Слайд 9β-каротин
Ретинол

Слайд 10Сопряженные системы с замкнутой цепью.
Среди таких систем наиболее важное значение

имеют ароматические системы.
Ароматичность – это частный случай сопряжения.
Ароматичность возникает тогда, когда цепь сопряжения замкнута и число электронов, участвующих в сопряжении, подчиняется правилу Хюккеля: оно равно 4n + 2 , где n – любое целое число, в том числе и нуль.

Слайд 11∙∙

N
∙

∙


∙



N
∙∙
Н
пиррол


∙∙




∙



∙






N

Н




∙




∙



∙






бензол



∙∙



∙



∙

∙

∙

∙

∙






Эта электронная пара не участвует в сопряжении

Слайд 12Все эти пятичленные гетероциклы имеют замкнутую пятицентровую π -МО, на которой

содержится 6 электронов.
Другими словами, их структура удовлетворяет критериям ароматичности


О

∙∙

∙∙

фуран

Циклопентадиенильный анион

тиофен


∙∙


∙

∙

∙

S

∙∙

Слайд 13Электронные эффекты
В зависимости от того, как передается полярное влияние заместителя по

цепи ковалентно связанных атомов, различают индуктивный (I ) и мезомерный (М ) эффекты.

Слайд 14Индуктивный эффект
– это передача полярного влияния заместителя по σ-связям в

любой цепи. Например, в молекуле бутилхлорида

Слайд 15Отрицательный индуктивный эффект (-I)
-I эффект вызывают любые заместители, содержащие атомы с

большей электроотрицательностью, чем у атома углерода: галогены (F, Cl, Br, I), OH- и ОR- группы, NH2-, NHR- и NR2-группы, оксо-группа, карбоксильная группа, нитрогруппа и многие другие.

Слайд 16Примеры

Слайд 17Положительный индуктивный эффект (+I)
+I эффектом обладают: алкильные R-группы, связанные с sp2

и sp-гибридизованными атомами углерода, алкоксид-анион, оксид-анионные центры, атомы металлов.

Слайд 18Мезомерный эффект
– это передача полярного влияния атома или группы

атомов по π -связям в сопряженной системе. Причем, атом, передающий эффект должен сам участвовать в сопряжении.

Слайд 19Примеры


В π-π- сопряженной системе мезомерный эффект направлен в сторону более

электро- отрицательного атома







В р-π- сопряженной системе мезомерный эффект направлен от двухэлектронной несвязывающей р-АО в сторону системы или, наоборот, от системы в сторону вакантной р-АО.

Слайд 20Электронодоноры и электроноакцепторы
Заместители, обладающие -I и -М-эффектами, называются электроноакцепторами.
Заместители, обладающие +I

и +М-эффектами, называются электронодонорами.
Если электронные эффекты заместителя разнонаправлены, например -I и +М, то преобладающим, как правило, будет +М-эффект. Такой заместитель является электронодонором.

Слайд 21
Однако в хлорбензоле -I > +M, и атом хлора является электроноакцептором,

понижающем электронную плотность на бензольном кольце.

-I > +M


Cl

..






δ+

δ+

δ+

δ-


ЭА

Результирующее влияние атома хлора как электроноакцептора

Слайд 22Факторы, определяющие реакционную способность
Типы разрыва ковалентной связи
Промежуточные частицы реакции
Энергетический барьер реакции

(энергия активаци)
Температура, рН среды, соотношение реагентов, наличие кофакторов и катализаторов.

Слайд 23Гомолиз
А В

А + В

Типы разрыва ковалентной связи

Гетеролиз
А В А+ + Вￚ





атомы

электрофил

нуклеофил

❖ Атомные орбитали выходят из перекрывания и каждая АО уносит с собой по одному электрону.
❖ Образуются частицы с неспаренными электронами.
Это либо атомы, либо радикалы

❖ Атомные орбитали выходят из перекрывания, и пара электронов уносится АО частицы В, тогда как АО частицы А остается вакантной
❖ Образуются ионы.

Слайд 24Гомолиз
Гомолиз характерен для неполярных и мало полярных ковалентных связей и протекает


В присутствии неполярных растворителей
Под действием света или высокой температуры
Под действием высоко реакционноспособных частиц – радикалов

Слайд 25Гетеролиз
Характерен для полярных ковалентных связей и протекает
В присутствии полярных сольватирующих растворителей
Под

действием электрофилов и нуклеофилов

Слайд 26Электрофилы и нуклеофилы
Частицы с недостатком электроной плотности называются электрофилами (Е)
- Заряженные

Е: Н+, Br+, +NO2, +CH3 - Нейтральные Е: CH3 Cl

Частицы с избытком электронной плотности называются нуклеофилами (Nu).
Заряженные Nu: Н−, НО−, RO−, RCOO−, NC−, RS−
Нейтральные Nu: НОН, НОR, HSR, NH3, C=C

δ+

δ-

..

..

..

..

Слайд 27Энергия активации
Каждая реакция характеризуется своим энергетическим профилем.



Разность между энергией переходного состояния

и энергией исходного состояния называется энергией активации

Е


Энергия переходного состояния

Энергия исходного состояния


Слайд 28
Чем меньше энергия активации, тем выше скорость реакции.
Катализаторы снижают энергию активации

и тем самым ускоряют реакцию
Уменьшение энергетического барьера достигается как за счет снижения энергии переходного состояния, так и за счет повышения энергии исходного состояния.

Слайд 29
Реакции с катализаторами происходит в несколько стадий:
На первой стадии катализатор взаимодействует

с субстратом и активирует реакционный центр
На последующих стадиях идут превращения субстрата в продукт реакции прямо на активированном субстрат-катализаторном комплексе, после чего катализатор высвобождается из комплекса

Слайд 30Типы органических реакций
По типу разрыва ковалентной связи
Гомолитические
Гетеролитические

По направлению
Замещения (S)
Присоединения (А)
Элиминирования

(E)
Перегруппировки
Изомерии

Слайд 31По реагенту:
Электрофильные (с учетом направления обозначаются: АE, SE)
Нуклеофильные (с учетом направления

обозначаются: АN, SN)
Радикальные (с учетом направления обозначаются: АR, S R)
Кислотно-основные
Окислительно-восстановительные

Слайд 32Основные выводы
Атомы в молекулах связаны между собой с помощью как локализованных,

так и делокализованных ковалентных связей.
Сопряжение – это делокализованная π-связь, которая возникает при определенном взаимодействии между атомами.
Заместителеи в углеводородной цепи и гетероатомы в циклах бывают электродонорами или электроакцепторами

Слайд 33Основные выводы
Вид заместителя определяется с помощью концепции электронных эффектов
Наличие заместителя приводит

к перераспределению электронной плотности и появлению реакционных центров.
Тип реакционного центра определяет тип атакующего реагента и способ разрыва связи.

Слайд 34Заключение
Электронодонорные или электроноакцепторные заместители будут влиять на устойчивость промежуточных частиц реакции.
От

устойчивости промежуточных частиц будет зависеть направление реакции (присоединение, замещение, перегруппировки) и место входа реагента.

Слайд 35Литература
основная:
Слесарев В.И. – Химия: Основы химии живого: Учебник для вузов. –

3-е изд., испр. – СПб: Химиздат. – 2007. – 784с.
Тюкавкина Н. А., Бауков Ю.И. – Биоорганическая химия : Учебник. – М.: ДРОФА. – 2006. – С. 36 – 46

Слайд 36Литература
дополнительная:
Грандберг И.И. – Органическая химия: Учеб. Для студ. вузов, обучающихся по

агроном. спец. – 5-е изд. – М.: Дрофа, 2002. – 672 с.
Пузаков С.А. – Химия: Учебник, 2-е изд. испр. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа Медицина, - 2006. – 630 с.

Слайд 37Литература
электронные ресурсы:
Электронная библиотека Т.12. Органическая химия. /гл. ред.М.А. Пальцев.-М.: Русский врач,

2005
Электронная библиотека Colibris
Электронный каталог Крас ГМУ
Ресурсы Интернет

Слайд 38Приготовиться к вопросу!
Пропанол
Пропен-1-ол-1
Аллиламин
Виниламин

Слайд 39Внимание вопрос !!
Какими электронными эффектами обладает ОН-группа в спиртах.
Показать эти эффекты

графически, обозначить символически и указать направление

Какими электронными эффектами обладает NН2-группа в аминах.
Показать эти эффекты графически, обозначить символически и указать направление

Похожие презентации

Оксид серы (VI). Серная кислота 601
Mineralogy. Chemical composition and properties of minerals 346
Галогены (солеобразующие) 585
Минералдар және олардың агрегаттарының морфологиясы. Минералдарды жүйелеуінің негізі 1355
Кристаллические решетки 300
Типы кристаллических решёток. (Лекция 3) 603

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика