Применение свободной энергии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала) для определения возможности протекания химических и биохимических процессов. Ароматичность фурана. Конфигурация замещённых атомов углерода

Билет №19

1. Применение свободной энергнии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала) для определения возможности протекания химичесикх и биохимических процессов.

ΔG – изменение изобарного потенциала при протекании оьразования 1 моля соединения из простых веществ при стандартных условиях.

ΔG⁰=∑ΔG⁰продуктов - ∑ΔG⁰исходных веществ

ΔG⁰ образования простых веществ = 0

ΔG<0 – процесс самопроизвольный,

обратная реакция невозможна

ΔG=0 – равновесие, процесс обратим

ΔG>0 – процесс идет в обратном направлении

2. Получите известными реакциями из бензола орто-нитробензойную кислоту. Объясните порядок введения заместителей, показав графически перераспределение электронной плотности в бензольном кольце. Охарактеризуйте влияние заместителей (ЭД или ЭА) в конечном продукте.

3. Докажите ароматичность фурана, проведите для него реакцию нитровавния. Сравните реакционную спопобность фурана и бензола в реакциях электрофильного замещения

1) О 1s²2s²p⁴    sp²гибридизация, неспаренная электронная пара участвует в сопряжении.

2) πρ сопряжение

   3) 4·1 + 2 = 6  6=6 Правило Хюккеля выполняется

π –избыточная система, но из-за большой электроотрицательности О и меньшего сопряжения его неподеленной ē пары с двойными связями реакции присоединения более характерны.

Реакционная способность фурана в реакциях электрофильного замещения ниже таковой бензола.

4. Изобразите строение, конфигурацию замещённых атомов углерода и наиболее устойчивую конформацию цикла, входящего в молекулу ментола(2-изопропил-5-метилциклогексанола-1)

Атомы углерода находятся в sp³-гибридизации и, поэтому их химические связи лежат в разных плоскостях. Поэтому конфигурация замещенных атомов углерода изображается согласно принятым обозначениям. (рис 2)

Объемные заместители располагаются в наиболее удаленых положениях друг относительно друга – т.е. в экваториальных положениях. Это наиболее энергетически выгодная конформация.(рис 3)

Сам цикл принимает положение «кресла», что также является наболее выгодным положением за счет отсутсвия углового и торсионного напряжения.

5. Получите известными реакциями из анилина стрептоцид.

Объясните ориентирующее действие аминогруппы. Охарактеризуйте влияние заместителей в конечном продукте.

Аминогруппа является ориентантом 1 рода, т.к. проявляет электронодонорные свойства. Что является следствием того, что положительный мезомерный эффект перекрывает отрицательный индуктивный эффект.

В конечном продукте появляется мощная электроноакцепторная группировка – SO₂NH₂.

Общее действие двух группировок будет направлено нато, что дальнейшие заместители будут направляться в орто-положение относительно аминогруппы и, соответственно, в мета-положение относительно SO₂NH₂-группы.

Билет №19

1. Применение свободной энергнии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала) для определения возможности протекания химичесикх и биохимических процессов.

ΔG – изменение изобарного потенциала при протекании оьразования 1 моля соединения из простых веществ при стандартных условиях.

ΔG⁰=∑ΔG⁰продуктов - ∑ΔG⁰исходных веществ

ΔG⁰ образования простых веществ = 0

ΔG<0 – процесс самопроизвольный,

обратная реакция невозможна

ΔG=0 – равновесие, процесс обратим

ΔG>0 – процесс идет в обратном направлении

2. Получите известными реакциями из бензола орто-нитробензойную кислоту. Объясните порядок введения заместителей, показав графически перераспределение электронной плотности в бензольном кольце. Охарактеризуйте влияние заместителей (ЭД или ЭА) в конечном продукте.

3. Докажите ароматичность фурана, проведите для него реакцию нитровавния. Сравните реакционную спопобность фурана и бензола в реакциях электрофильного замещения

1) О 1s²2s²p⁴    sp²гибридизация, неспаренная электронная пара участвует в сопряжении.

2) πρ сопряжение

   3) 4·1 + 2 = 6  6=6 Правило Хюккеля выполняется

π –избыточная система, но из-за большой электроотрицательности О и меньшего сопряжения его неподеленной ē пары с двойными связями реакции присоединения более характерны.

Реакционная способность фурана в реакциях электрофильного замещения ниже таковой бензола.

4. Изобразите строение, конфигурацию замещённых атомов углерода и наиболее устойчивую конформацию цикла, входящего в молекулу ментола(2-изопропил-5-метилциклогексанола-1)

Атомы углерода находятся в sp³-гибридизации и, поэтому их химические связи лежат в разных плоскостях. Поэтому конфигурация замещенных атомов углерода изображается согласно принятым обозначениям. (рис 2)

Объемные заместители располагаются в наиболее удаленых положениях друг относительно друга – т.е. в экваториальных положениях. Это наиболее энергетически выгодная конформация.(рис 3)

Сам цикл принимает положение «кресла», что также является наболее выгодным положением за счет отсутсвия углового и торсионного напряжения.

5. Получите известными реакциями из анилина стрептоцид.

Объясните ориентирующее действие аминогруппы. Охарактеризуйте влияние заместителей в конечном продукте.

Аминогруппа является ориентантом 1 рода, т.к. проявляет электронодонорные свойства. Что является следствием того, что положительный мезомерный эффект перекрывает отрицательный индуктивный эффект.

В конечном продукте появляется мощная электроноакцепторная группировка – SO₂NH₂.

Общее действие двух группировок будет направлено нато, что дальнейшие заместители будут направляться в орто-положение относительно аминогруппы и, соответственно, в мета-положение относительно SO₂NH₂-группы.