ORGANOHALOGENI SPOJEVI

− organohalogeni spojevi − sadrže barem jedan atom halogenog elementa u molekuli – najjednostavniji – ugljikovodici u čijim molekulama je jedan atom vodika zamijenjen atomom halogenog elementa: alkilhalogenidi → halogenalkani – rijetki u prirodi: mogu se naći u prirodi (neki morski organizmi, npr. koralji i alge) – predstavljaju produkte kemijske industrije; kemijski intermedijeri, otapala, tvari s posebnom namjenom (npr. pesticidi)

– neki česti jednostavni halogenalkani i najčešće korišteni nazivi: MOLEKULSKA FORMULA SPOJA SUPSTITUCIJSKO IME SPOJA FUNKCIJSKO- -RAZREDNO IME TRIVIJALNO IME SPOJA CH3Cl klormetan metil-klorid CH2Cl2 diklormetan metilen-diklorid CHCl3 triklormetan metenil-triklorid kloroform CCl4 tetraklormetan ugljik-tetraklorid tetraklorugljik CHI3 trijodmetan jodoform CCl2F2 difluordiklormetan freon 12 CClF2CClF2 1,2-diklor-1,1,2,2-tetrafluoretan freon 114 CF3CHBrCl2 2-brom-2-klor-1,1,1-trifluoretan halotan itd.

Kemijska svojstva halogenalkana – za halogenalkane karakteristične su: a) reakcije supstitucije b) reakcije eliminacije 1.) Supstitucijske reakcije

2.) Eliminacijske reakcije

A R E N I

– benzen – najjednostavniji aromatični ugljikovodik → rezonancijske strukture benzena:

→ struktura molekule benzena: – delokalizirani elektroni u zajedničkoj molekulskoj π orbitali – jednake duljine svih ugljik-ugljik veza u prstenu  red veze C–C u benzenskom prstenu: 1,5  aromatični ugljikovodici podliježu reakcijama elektrofilne supstitucije, a mnogo teže reakcijama adicije

– delokalizacija 6 π elektrona → Robinsonov krug: Sir Robert Robinson (1886.-1975.), engleski organski kemičar

Moderni kriteriji aromatičnosti – u suvremenoj kemiji – definicija aromatičnosti temelji se na Hückelovom pravilu aromatičnosti (umjesto na procjeni mirisa) → aromatičnost – ovisi o strukturi molekule Erich Armand Arthur Joseph Hückel (1896.-1980.), njemački fizičar i fizikalni kemičar

Hückelovo pravilo aromatičnosti: – 4 kriterija aromatičnosti: 1.) molekula mora biti ciklična 2.) molekula mora biti planarna 3.) molekula mora biti kompletno konjugirana 4.) molekula mora zadovoljavati Hückelovo pravilo, odn. sadržavati odgovarajući broj π-elektrona a) aromatični spojevi: (4n+2) π-elektrona, n ∈ 𝒩0 b) antiaromatični spojevi: (4n) π-elektrona, n ∈ 𝒩0 c) nearomatični spojevi: ne zadovoljavaju neki od kriterija aromatičnosti pod 1, 2 ili 3.

(triv. imena: stiren, vinil-benzen) Neki jednostavni areni – supstituirani benzeni metilbenzen (triv. ime: toluen) etenilbenzen (triv. imena: stiren, vinil-benzen)

1,2-dimetilbenzen (triv. ime: o-ksilen) 1,3-dimetilbenzen (triv. ime: m-ksilen) 1,4-dimetilbenzen (triv. ime: p-ksilen) o = ortho ≡ 1,2 m = meta ≡ 1,3 p = para ≡ 1,4

Neki policiklički areni naftalen (triv. ime: naftalin) antracen fenantren itd.

Arilne skupine fenilna skupina (fenil-) benzilna skupina (benzil-) α-naftilna skupina (α-naftil-) β-naftilna skupina (β-naftil-) itd.

Kemijska svojstva arena – u molekulama arena – aromatska stabilizacija veze → areni teško stupaju u reakcije adicije – za arene su karakteristične reakcije elektrofilne supstitucije 1.) Izgaranje benzena

2.) Reakcije elektrofilne supstitucije benzena a) bromiranje benzena b) alkiliranje benzena

c) nitriranje benzena c) sulfoniranje benzena

3.) Reakcije adicije na benzen a) adicija vodika (katalitičko hidrogeniranje) b) adicija klora (halogeniranje)

ALKOHOLI I FENOLI

SAŽETA STRUKTURNA FORMULA − alkoholi − organski spojevi koji u molekuli sadrže barem jednu hidroksilnu, –OH, funkcionalnu skupinu Homologni niz alkohola: SAŽETA STRUKTURNA FORMULA NAZIV SPOJA CH3OH metanol C2H5OH etanol C3H7OH propanol C4H9OH butanol C5H11OH pentanol C6H13OH heksanol C7H15OH heptanol itd.

kalotni model molekule metanola

kalotni model molekule etanola

Strukturnim projekcijskim formulama prikaži molekulu spoja formule C4H7OH.  konstitucijska izomerija

sekundarni alkoholi tercijarni alkoholi primarni alkoholi

miješanje u svim omjerima Fizička svojstva nekih primarnih alkohola NAZIV SPOJA FORMULA tt / ° C tv / ° C topljivost (g / 100 g H2O), 20 °C metanol CH3OH − 98 65 miješanje u svim omjerima etanol CH3CH2OH − 115 78 propan-1-ol CH3(CH2)2OH − 127 97 butan-1-ol CH3(CH2)3OH − 90 117 7,9 pentan-1-ol CH3(CH2)4OH − 79 138 2,4 heksan-1-ol CH3(CH2)5OH − 52 157 0,6

→ vodikove veze između molekula jednostavnih alkohola

→ vodikove veze između molekula jednostavnih alkohola

→ interakcija molekulâ jednostavnih alkohola i molekula vode vodikovim vezama

→ interakcija molekulâ jednostavnih alkohola i molekula vode vodikovim vezama

Kemijska svojstva alkohola – u molekulama alkohola – hidroksilna skupina – određuje kemijska svojstva alkohola – za alkohole su karakteristične reakcije supstitucije: a) reakcije supstitucije na vezi O–H b) reakcije nukleofilne supstitucije na vezi C–O 1.) Izgaranje alkohola

2.) Reakcije supstitucije na vezi O–H a) reakcija alkohola s metalima b) reakcija alkohola i fenolima s hidroksidima

3.) Reakcije supstitucije na vezi C–O a) reakcije alkohola s jakim kiselinama

4.) Oksidacija alkohola jakim oksidacijskim sredstvima

K2Cr2O7 Cr3+ → cjevčice za alko-test 3CH3CH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3CHO + Cr2(SO4)2 + K2SO4 + 7H2O

ETERI

− eteri − organski spojevi koji u molekuli sadrže atom kisika − eteri − organski spojevi koji u molekuli sadrže atom kisika na koji su vezane dvije ugljikovodične (alkilne ili arilne) skupine Neki jednostavniji eteri: SAŽETA STRUKTURNA FORMULA FUNKCIJSKO- -RAZREDNO IME SUPSTITUCIJSKO IME SPOJA CH3OCH3 dimetil-eter metoksimetan C2H5OCH3 etil-metil-eter metoksietan C2H5OC2H5 dietil-eter etoksietan C3H7OC2H5 etil-propil-eter 1-etoksipropan C3H7OC3H7 dipropil-eter 1-propoksipropan C6H5OCH3 fenil-metil-eter metoksibenzen itd.

kalotni model molekule etera  eter – trivijalno ime dietil-etera

miješanje u svim omjerima Kako se odnose fizička svojstva međusobno izomernih alkohola i etera ? NAZIV SPOJA FORMULA tt / ° C tv / ° C topljivost (g / 100 g H2O), 20 °C etanol CH3CH2OH − 115 78 miješanje u svim omjerima dimetil-eter CH3OCH3 − 139 − 23 7,1 butan-1-ol CH3(CH2)3OH − 90 117 7,9 dietil-eter C2H5OC2H5 − 117 35 6,0

Kemijska svojstva etera – kemijska svojstva etera – određena su skupinom – za etere su karakteristične reakcije supstitucije 1.) Reakcije etera s halogenovodičnim kiselinama

ALDEHIDI I KETONI

− aldehidi i ketoni − organski spojevi koje karakterizira − aldehidi i ketoni − organski spojevi koje karakterizira karbonilna funkcionalna skupina: → aldehidi i ketoni − međusobno se razlikuju prema položaju funkcionalne skupine u molekuli spoja

 karbonilna skupina poprima oblik –CO– (ketonska skupina) – aldehidi – funkcionalna skupina se nalazi na kraju ugljikovog lanca (ili vezana na cikličku skupinu)  karbonilna skupina poprima oblik –CHO (aldehidna skupina, formilna skupina) – ketoni – funkcionalna skupina se nalazi unutar ugljikovog lanca ili cikličku alkilne ili arilne skupine)  karbonilna skupina poprima oblik –CO– (ketonska skupina) R’=R’’ ; R’≠ R’’

SAŽETA STRUKTURNA FORMULA TRIVIJANLNI NAZIV SPOJA Neki jednostavniji aldehidi: SAŽETA STRUKTURNA FORMULA NAZIV SPOJA TRIVIJANLNI NAZIV SPOJA HCHO metanal formaldehid CH3CHO etanal acetaldehid CH3CH2CHO propanal propionaldehid CH3(CH2)2CHO butanal butiraldehid C6H5CHO fenilmetanal benzaldehid itd.

Neki jednostavniji ketoni: SAŽETA STRUKTURNA FORMULA SUPSTITUCIJSKO IME SPOJA FUNKCIJSKO- -RAZREDNO IME TRIVIJALNI NAZIV SPOJA CH3COCH3 propanon dimetil-keton aceton CH3COC2H5 butan-2-on etil-metil-keton C2H5COC2H5 pentan-3-on dietil-keton CH3COC3H7 pentan-2-on metil-propil-keton C6H5COCH3 1-feniletanon fenil-metil-keton acetofenon C6H5COC6H5 difenil-keton benzofenon itd.

Kako se odnose fizička svojstva alkohola i aldehida s jednakim brojem ugljikovih atoma u molekuli? NAZIV SPOJA FORMULA tt / ° C tv / ° C metanol CH3OH − 98 65 metanal HCHO − 92 − 21 etanol CH3CH2OH − 115 78 etanal CH3CHO − 121 21 propan-1-ol CH3(CH2)2OH − 127 97 propanal CH3CH2CHO − 81 49

Priprava aldehida i ketona 1.) Dehidrogenacija alkohola – primarni alkoholi → aldehidi – sekundarni alkoholi → ketoni 2.) Oksidacija alkohola a) oksidacija kisikom uz katalizator

b) oksidacija jakim oksidacijskim sredstvom 3.) Adicija vode na alkine

Kemijska svojstva aldehida i ketona – karbonilna skupina C=O – određuje kemijska svojstva aldehida i ketona – za aldehide i ketone su karakteristične: a) adicijske reakcije na vezu C=O b) supstitucijske reakcije na vezi C–H u α-položaju 1.) Reakcije adicije na karbonilnu skupinu a) adicija vodika (katalitičko hidrogeniranje)

b) reakcija s nascentnim vodikom (redukcija karbonilne skupine u b) reakcija s nascentnim vodikom (redukcija karbonilne skupine u metilensku) c) reakcije s mješovitim metalnim hidridima (redukcija karbonilne skupine u hidroksilnu)

d) reakcije s organometalnim spojevima (redukcija karbonilne skupine u hidroksilnu)

2.) Reakcije supstitucije na vezi C–H u α-položaju a) enolizacija aldehida i ketona b) reakcija enolatnih iona

Kvalitativni testovi za aldehidnu skupinu 1.) Tollensov test („srebrno zrcalo”) – Tollensov reagens: amonijakalna vodena otopina AgNO3 CH3CHO + 2[Ag(NH3)2]+ +3OH− → CH3COO− + 2Ag + 4NH3 + 2H2O Bernhard Christian Gottfried Tollens (1841.-1918.), njemački kemičar

– Fehlingova otopina I: vodena otopina CuSO4, γ = 70 g dm−3 2.) Fehlingov test – Fehlingova otopina I: vodena otopina CuSO4, γ = 70 g dm−3 – Fehlingova otopina II: lužnata otopina KNa-tartarata γ(NaOH) = 120 g dm−3 γ(KNa-tartarat) = 50 g dm−3 CH3CHO + 2Cu2+ +4OH− → CH3COOH + Cu2O + 2H2O Hermann von Fehling (1812.-1985.), njemački kemičar