"Chemia organiczna t. 2"

Identyfikator Librowy: 276890

Spis treści

14. Związki aromatyczne 28

14.1 Odkrycie benzenu 29

14.2 Nazewnictwo pochodnych benzenu 30

14.3 Reakcje benzenu 32

14.4 Struktura benzenu według Kekulégo 33

14.5 Termodynamiczna trwałość benzenu 34

14.6A Wyjaśnienie struktury benzenu na podstawie rezonansu 36

14.6 Współczesne teorie struktury benzenu 36

14.6B Wyjaśnienie struktury benzenu na podstawie teorii orbitali molekularnych 37

14.7A Jak stworzyć diagram względnych energii orbitali molekularnych π w układzie jednopierścieniowym w oparciu o regułę Hückla 39

14.7 Reguła Hückla. Reguła 4n + 2 elektronów π 39

14.7B Annuleny 40

14.7C Spektroskopia NMR. Dowód na delokalizację elektronów w związkach aromatycznych 41

14.7D Jony aromatyczne 42

14.7E Związki aromatyczne, niearomatyczne i antyaromatyczne 45

14.8A Benzenoidowe związki aromatyczne 47

14.8 Inne związki aromatyczne 47

14.8B Niebenzenoidowe związki aromatyczne 49

14.8C Fullereny 49

14.9 Heterocykliczne związki aromatyczne 50

14.10 Związki aromatyczne w biochemii 52

14.11A Widma 1H NMR 55

14.11 Spektroskopia związków aromatycznych 55

14.11B Widma 13C NMR 56

14.11C Widma podstawionych benzenów w podczerwieni 58

14.11D Widma związków aromatycznych w nadfi olecie-świetle widzialnym 59

14.11E Spektrometria mas związków aromatycznych 60

Podsumowanie 62

15. Reakcje związków aromatycznych 86

15.1 Reakcja aromatycznej substytucji elektrofi lowej 87

15.2 Ogólny mechanizm aromatycznej substytucji elektrofi lowej 88

15.3 Halogenowanie benzenu 90

15.4 Nitrowanie benzenu 91

15.5 Sulfonowanie benzenu 92

15.6A Alkilowanie Friedela–Craftsa 94

15.6 Reakcja Friedela–Craftsa 94

15.6B Acylowanie Friedela–Craftsa 95

15.6C Ograniczenia reakcji Friedela–Craftsa 97

15.7 Zastosowanie reakcji acylowania Friedela–Craftsa w syntezie. Redukcja Clemmensena i Wolffa–Kiżnera 99

15.7A Redukcja Clemmensena 100

15.7B Redukcja Wolffa–Kiżnera 101

15.8A Grupy kierujące orto-para 103

15.8 Podstawnik przyłączony do pierścienia ma wpływ na miejsce kolejnego podstawienia w reakcji elektrofilowej substytucji aromatycznej 103

15.8B Grupy kierujące meta 107

15.9 Aktywacja i dezaktywacja. Jak grupy elektronodonorowe i elektronoakceptorowe wpływają na szybkość reakcji SEAr 110

15.10 Efekt kierujący w dipodstawionych pochodnych benzenu 111

15.11A Benzylowe halogenowanie łańcuchów bocznych 112

15.11 Reakcje łańcuchów bocznych przyłączonych do pierścienia benzenowego 112

15.11B Skłonność do tworzenia układów sprzężonych w alkenylobenzenach powstających w reakcjach eliminacji 113

15.11C Addycja do wiązania podwójnego alkenylobenzenów 113

15.11D Utlenianie łańcucha bocznego 114

15.11E Utlenianie pierścienia benzenowego 114

15.12A Właściwa kolejność reakcji 115

15.12 Strategie syntezy 115

15.12B Grupy zabezpieczające i blokujące 116

15.13 Mechanizm SNAr. Nukleofi lowa substytucja aromatyczna przez addycję-eliminację 117

15.14 Benzyn. Nukleofi lowa substytucja aromatyczna przez eliminację-addycję 120

15.15 Redukcja związków aromatycznych 123

15.15A Redukcja Bircha 124

Podsumowanie 126

16. Aldehydy i ketony. Addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej 138

16.1 Wstęp 139

16.2 Nazewnictwo aldehydów i ketonów 139

16.3 Właściwości fi zyczne 141

16.4A Synteza aldehydów przez utlenianie 1° alkoholi 142

16.4 Synteza aldehydów 142

16.4B Synteza aldehydów w wyniku ozonolizy alkenów 143

16.4C Synteza aldehydów w wyniku redukcji chlorków acylu, estrów i nitryli 143

16.5A Synteza ketonów z alkenów, arenów i alkoholi 2° 147

16.5 Synteza ketonów 147

16.5B Synteza ketonów z nitryli 148

16.6 Addycia nukleofi lowa do wiązania podwójnego węgiel–tlen. Podłoże mechanistyczne 150

16.6A Odwracalność addycji nukleofi lowych do podwójnego wiązania węgiel–tlen 152

16.6B Reaktywność względna. Aldehydy w porównaniu z ketonami 152

16.6C Produkty addycji – możliwość dalszych reakcji 152

16.7A Hemiacetale 153

16.7 Addycja alkoholi. Hemiacetale (półacetale) i acetale 153

16.7B Acetale 155

16.7C Acetale jako grupy ochronne 156

16.7D Tioacetale 158

16.8 Addycja amin pierwszorzędowych i drugorzędowych 158

16.8A Iminy 159

16.8B Oksymy i hydrazony 160

16.8C Redukcja Wolffa–Kiżnera 160

16.8D Enaminy 160

16.9 Addycja cyjanowodoru. Cyjanohydryny 163

16.10 Addycja ylidów. Reakcja Wittiga 164

16.10A Jak planować reakcję Wittiga 166

16.10B Reakcja Hornera–Wadswortha–Emmonsa. Modyfi kacja reakcji Wittiga 167

16.11 Utlenianie aldehydów 168

16.12 Utlenianie Baeyera–Villigera 168

16.13A Pochodne aldehydów i ketonów 170

16.13B Test Tollensa (test lustra srebrowego) 170

16.14A Widma IR aldehydów i ketonów 170

16.13 Wykrywanie aldehydów i ketonów 170

16.14 Właściwości spektroskopowe aldehydów i ketonów 170

16.14B Widma NMR aldehydów i ketonów 171

16.14C Widma masowe aldehydów i ketonów 172

16.14D Widma UV 173

16.15 Podsumowanie reakcji addycji aldehydów i ketonów 173

Podsumowanie 176

17. Kwasy karboksylowe i ich pochodne. Nukleofilowa addycja–eliminacja do acylowego atomu węgla 188

17.2A Kwasy karboksylowe 189

17.1 Wstęp 189

17.2 Nazewnictwo i właściwości fizyczne 189

17.2B Sole karboksylanowe 190

17.2C Kwasowość kwasów karboksylowych 190

17.2D Kwasy dikarboksylowe 192

17.2E Estry 193

17.2F Bezwodniki kwasowe 193

17.2G Chlorki acylu 193

17.2H Amidy 194

17.2I Nitryle 195

17.2J Właściwości spektroskopowe związków acylowych 195

17.3 Synteza kwasów karboksylowych 197

17.4 Substytucja acylowa. Nukleofi lowa addycja–eliminacja do acylowego atomu węgla 200

17.4A Reaktywność względna związków acylowych 201

17.4B Synteza pochodnych kwasowych 202

17.5A Synteza chlorków acylowych 202

17.5 Chlorki acylowe 202

17.5B Reakcje chlorków acylowych 203

17.6A Synteza bezwodników kwasów karboksylowych 204

17.6 Bezwodniki kwasów karboksylowych 204

17.6B Reakcje bezwodników kwasów karboksylowych 205

17.7A Synteza estrów. Estryfi kacja 205

17.7 Estry 205

17.7B Zasadowa hydroliza estrów. Saponifi kacja (zmydlanie) 208

17.7C Laktony 210

17.8A Synteza amidów 211

17.8B Synteza amidów z chlorków acylowych 211

17.8 Amidy 211

17.8C Synteza amidow z bezwodników kwasów karboksylowych 212

17.8D Synteza amidów z estrów 213

17.8E Synteza amidów z kwasów karboksylowych 213

17.8F Hydroliza amidów 215

17.8G Otrzymywane nitryli w wyniku odwodnienia amidów 217

17.8H Hydroliza nitryli 217

17.8I Laktamy 218

17.9 Pochodne kwasu węglowego 219

17.9A Chloromrówczany i karbaminiany alkilu (uretany) 220

17.10 Dekarboksylacja kwasów karboksylowych 222

17.10A Dekarboksylacja rodników karboksylowych 223

17.11 Poliestry i poliamidy. Produkty polimeryzacji stopniowego wzrostu 224

17.12 Podsumowanie reakcji kwasów karboksylowych i ich pochodnych 225

Podsumowanie 229

Zagadnienie dodatkowe E Polimery kondensacyjne 238

E.1 Poliamidy 238

E.2 Poliestry 241

E.3 Poliuretany 244

E.4 Polimery fenolowo-formaldehydowe 244

18. Reakcje atomów węgla α w związkach karbonylowych. Enole i enolany 246

18.1 Kwasowość wodorów α związków karbonylowych. Aniony enolanowe 247

18.2 Tautomery ketonowe i enolowe 248

18.3A Racemizacja 250

18.3 Reakcje przebiegające poprzez enole i enolany 250

18.3B Halogenowanie atomu węgla α 252

18.3C Reakcja haloformowa 253

18.3D Kwasy α-halogenokarboksylowe. Reakcja Hella, Volharda i Zielinskiego 255

18.4 Enolany litu 256

18.4A Regioselektywne tworzenie enolanów 257

18.4B Bezpośrednie alkilowanie ketonów poprzez enolany litu 258

18.4C Bezpośrednie alkilowanie estrów 258

18.5 Enolany związków β-dikarbonylowych 259

18.6 Synteza ketonów metylowych. Synteza z acetylooctanu etylu 260

18.6A Acylowanie 264

18.7 Synteza podstawionych kwasów octowych. Synteza z estrów malonowych 265

18.8 Kolejne reakcje związków z aktywnymi atomami wodoru 268

18.9 Synteza enamin. Reakcja enaminowa Storka 269

18.10 Podsumowanie chemii enolanów 272

Podsumowanie 275

19. Reakcje kondensacji i addycji sprzężonej do związków karbonylowych. Więcej o enolanach 284

19.1 Wprowadzenie 285

19.2 Kondensacja Claisena. Synteza β-ketoestrów 285

19.2A Wewnątrzcząsteczkowe kondensacje Claisena. Kondensacja Dieckmanna 288

19.2B Krzyżowe kondensacje Claisena 288

19.3 Synteza związków β-dikarbonylowych przez acylowanie enolanów ketonowych 290

19.4A Reakcje aldolowe 291

19.4 Reakcje aldolowe. Addycja enolanów i enoli do aldehydów i ketonów 291

19.4B Reakcja retro-aldolowa 292

19.4C Reakcje kondensacji aldolowej. Odwodnienie produktu reakcji aldolowej 293

19.4D Kondensacje aldolowe katalizowane kwasem 293

19.4E Reakcje aldolowe w syntezie 294

19.5 Krzyżowe (mieszane) kondensacje aldolowe 296

19.5A Krzyżowe kondensacje aldolowe przy użyciu słabych zasad 297

19.5B Krzyżowe kondensacje aldolowe z użyciem silnych zasad. Enolany litu i reakcje aldolowe 300

19.6 Cyklizacja przez kondensacje aldolowe 302

19.7 Addycje do α,β-nienasyconych aldehydów i ketonów 304

19.7A Addycja sprzężona enolanów. Addycja Michaela 306

19.7B Anulacja Robinsona 307

19.8 Reakcja Mannicha 309

19.9 Zestawienie ważnych reakcji 311

Podsumowanie 313

Zagadnienie dodatkowe F Tiole, ylidy siarkowe i disiarczki 325

F.1 Synteza tioli 327

F.2 Właściwości fi zyczne tioli 327

F.3 Addycja ylidów siarkowych do aldehydów i ketonów 328

F.4 Tiole i disiarczki w biochemii 328

Zagadnienie dodatkowe G Estry tiolowe i biosynteza lipidów 330

G.1 Tioestry 330

G.2 Biosynteza kwasów tłuszczowych 332

G.3 Biosynteza związków izoprenoidowych 336

G.4 Biosynteza steroidów 338

G.5 Cholesterol i choroby serca 341

20. Aminy 344

20.1 Nazewnictwo 345

20.1A Aryloaminy 346

20.1B Aminy heterocykliczne 346

20.2A Właściwości fi zyczne 346

20.2 Właściwości fi zyczne i struktura amin 346

20.2B Struktura amin 347

20.3 Zasadowość amin. Sole amoniowe 348

20.3A Zasadowość aryloamin 349

20.3B Zasadowość amin heterocyklicznych 349

20.3C Aminy a amidy 350

20.3D Sole amoniowe i czwartorzędowe sole amoniowe 351

20.3E Rozpuszczalność amin w wodnych roztworach kwasów 351

20.3F Aminy jako czynniki rozdzielające (enancjodyskryminujące) 352

20.4A Otrzymywanie amin poprzez reakcje podstawienia nukleofilowego 355

20.4 Otrzymywanie amin 355

20.4B Otrzymywanie amin aromatycznych poprzez redukcję związków nitro 357

20.4C Otrzymywanie amin pierwszorzędowych, drugorzędowych i trzeciorzędowych przez aminowanie redukcyjne 358

20.4D Otrzymywanie amin pierwszorzędowych, drugorzędowych lub trzeciorzędowych poprzez redukcję nitryli, oksymów i amidów 360

20.4E Otrzymywanie amin pierwszorzędowych poprzez przegrupowania Hofmanna i Curtiusa 361

20.5 Reakcje amin 363

20.5A Utlenianie amin 364

20.6A Reakcje pierwszorzędowych amin alifatycznych z kwasem azotowym(III) 365

20.6B Reakcje pierwszorzędowych aryloamin z kwasem azotowym(III) 365

20.6 Reakcje amin z kwasem azotawym 365

20.6C Reakcje amin drugorzędowych z kwasem azotowym(III) 366

20.6D Reakcje trzeciorzędowych amin z kwasem azotowym(III) 367

20.7A Syntezy z użyciem soli diazoniowych 367

20.7 Reakcje wymiany soli arylodiazoniowych 367

20.7B Reakcja Sandmeyera. Zastąpienie grupy diazoniowej przez —Cl, —Br lub —CN 368

20.7C Zastąpienie grupy diazoniowej przez —I 368

20.7D Zastąpienie grupy diazoniowej przez —F 368

20.7E Zastąpienie grupy diazoniowej przez —OH. Synteza fenoli 369

20.7F Zastąpienie grupy diazoniowej wodorem. Deaminacja przez diazowanie 369

20.8 Reakcje sprzęgania soli arylodiazoniowych 371

20.9A Sulfonamidy zawierające proton przy atomie azotu mogą być alkilowane 373

20.9 Reakcje amin z chlorkami sulfonylu 373

20.11A Analiza chemiczna 375

20.10 Synteza leków sulfa 375

20.11 Analiza amin 375

20.11B Analiza spektroskopowa 376

20.12A Eliminacja Hofmanna 377

20.12 Eliminacje z udziałem związków zawierających atom azotu 377

20.12B Eliminacja Cope’a 378

20.13 Podsumowanie otrzymywania i reakcji amin 378

Podsumowanie 382

Zagadnienie dodatkowe H Alkaloidy 392

H.1 Alkaloidy zawierające pierścień pirydynowy lub zredukowany pierścień pirydynowy 393

H.2 Alkaloidy zawierające pierścień izochinolinowy lub zredukowany pierścień izochinolinowy 395

H.3 Alkaloidy zawierające pierścienie indolowe lub zredukowane pierścienie indolowe 397

21. Kompleksy metali przejściowych. Promotory kluczowych reakcji tworzenia wiązań 398

21.1 Związki metaloorganiczne omawiane w poprzednich rozdziałach 399

21.2 Pierwiastki grup metali przejściowych i ich kompleksy 399

21.3 Jak liczyć elektrony w kompleksie metalu 400

21.4 Etapy mechanizmów reakcji niektórych kompleksów metali przejściowych 402

21.5 Uwodornienie w fazie homogennej. Katalizator Wilkinsona 404

21.6A Reakcja Hecka–Mizoroki 407

21.6 Reakcje sprzęgania krzyżowego 407

21.6B Reakcja Suzuki–Miyaura 409

21.6C Sprzęganie Stillego i karbonylowanie 410

21.6D Sprzęganie Snogashiry 411

21.6E Sprzęganie wspomagane reagentem Gilmana 414

21.7 Metateza olefin 415

21.8 Metale przejściowe w przyrodzie. Witamina B12 i haloperoksydazy wanadowe 418

Podsumowanie 420

Drugi zestaw zadań powtórkowych 425

22. Węglowodany 434

22.1A Klasyfi kacja węglowodanów 435

22.1 Wstęp 435

22.1B Fotosynteza i metabolizm węglowodanów 436

22.2A Klasyfi kacja monosacharydów 437

22.2 Monosacharydy 437

22.2B Oznaczenia D oraz L w odniesieniu do monosacharydów 438

22.2C Wzory strukturalne monosacharydów 439

22.3 Mutarotacja 442

22.4 Tworzenie glikozydu 443

22.5A Enolizacja, tautomeryzacja i izomeryzacja 445

22.5 Pozostałe reakcje monosacharydów 445

22.5B Stosowanie grup ochronnych w syntezie węglowodanów 446

22.5C Tworzenie eterów 446

22.5D Przekształcenie w estry 447

22.5E Przekształcenie w cykliczne acetale 448

22.6A Odczynniki Benedicta i Tollensa. Cukry redukujące 448

22.6 Reakcje utleniania monosacharydów 448

22.6B Woda bromowa. Synteza kwasów aldonowych 449

22.6C Utlenianie kwasem azotowym. Kwasy aldarowe 450

22.6D Utlenianie perjodanem. Utleniające rozszczepienie związków polihydroksylowych 451

22.7 Redukcje monosacharydów. Alditole 453

22.8 Reakcje monosacharydów z fenylohydrazyną. Osazony 453

22.9A Synteza Kilianiego–Fischera 455

22.9 Synteza i degradacja monosacharydów 455

22.9B Degradacja Ruffa 456

22.10 Rodzina aldoz 457

22.11 Dowód Fischera na konfi gurację D-(+)-glukozy 457

22.12A Sacharoza 459

22.12 Disacharydy 459

22.12B Maltoza 460

22.12C Celobioza 462

22.12D Laktoza 463

22.13 Polisacharydy 463

22.13A Skrobia 464

22.13B Glikogen 465

22.13C Celuloza 466

22.13D Pochodne celulozy 467

22.14 Inne biologicznie ważne cukry 467

22.15A Glikozyloaminy 468

22.15 Cukry zawierające azot 468

22.15B Aminocukry 469

22.16 Glikolipidy i glikoproteiny powierzchni komórki. Rozpoznawanie komórek i układ immunologiczny 470

22.17 Antybiotyki aminoglikozydowe 472

22.18 Podsumowanie reakcji węglowodanów 473

Podsumowanie 474

23. Lipidy 480

23.1 Wstęp 481

23.2 Kwasy tłuszczowe i triacyloglicerole 481

23.2A Uwodornienie triacylogliceroli 485

23.2B Funkcje biologiczne triacylogliceroli 485

23.2C Zmydlanie triacylogliceroli 486

23.2D Reakcje grupy karboksylowej kwasów tłuszczowych 488

23.2E Reakcje alkenylowego łańcucha nienasyconych kwasów tłuszczowych 489

23.3 Terpeny i terpenoidy 490

23.3A Kauczuk naturalny 493

23.3B Ubichinony. Chinony i fenole podstawione terpenami jako biochemiczny środek transportu elektronów 493

23.4A Steroidy. Budowa i nomenklatura systematyczna 495

23.4 Steroidy 495

23.4B Cholesterol 497

23.4C Hormony płciowe 499

23.4D Hormony kory nadnerczy 501

23.4E Witaminy D 501

23.4F Pozostałe steroidy 502

23.4G Reakcje steroidów 503

23.5 Prostaglandyny 504

23.6 Fosfolipidy i błony komórkowe 505

23.6A Fosfatydy 506

23.6B Pochodne sfi ngozyny 508

23.7 Woski 509

Podsumowanie 510

24. Aminokwasy i białka 514

24.1 Wstęp 515

24.2A Struktury i nazwy 516

24.2 Aminokwasy 516

24.2B Aminokwasy podstawowe 519

24.2C Aminokwasy jako jony dipolarne 519

24.3A Z ftalimidku potasu 522

24.3 Synteza aminokwasów 522

24.3B Synteza Streckera 523

24.3C Rozdzielanie DL-aminokwasów 523

24.4 Polipeptydy i białka 524

24.4A Hydroliza 525

24.5A Degradacja Edmana 527

24.5 Struktura pierwszorzędowa polipeptydów i białek 527

24.5B Analiza Sangera N-terminalnych reszt aminokwasowych 528

24.5C Analiza jednostek C-końcowych 529

24.5D Pełna analiza sekwencji 529

24.5E Sekwencjonowanie peptydów z użyciem spektrometrii mas i baz danych sekwencji 530

24.6A Oksytocyna i wazopresyna 531

24.6 Przykłady struktur pierwszorzędowych polipeptydów i białek 531

24.6B Insulina 532

24.6C Inne polipeptydy i białka 533

24.7 Synteza białek i polipeptydów 534

24.7A Grupy ochronne 535

24.7B Aktywacja grupy karboksylowej 536

24.7C Synteza peptydów 537

24.7D Zautomatyzowana synteza peptydów 538

24.8A Struktura drugorzędowa 540

24.8 Drugorzędowe, trzeciorzędowe oraz czwartorzędowe struktury białek 540

24.8B Struktura trzeciorzędowa 543

24.8C Struktura czwartorzędowa 544

24.9 Wstęp do enzymów 544

24.10 Lizozym. Sposób działania enzymu 546

24.11 Proteazy serynowe 548

24.12 Hemoglobina. Białko złożone 550

24.13A Oczyszczanie 552

24.13B Analiza 552

24.13 Oczyszczanie i analiza polipeptydów oraz białek 552

24.14 Proteomika 554

Podsumowanie 557

25. Kwasy nukleinowe a synteza białek 560

25.1 Wstęp 561

25.2 Nukleotydy i nukleozydy 562

25.3 Laboratoryjna synteza nukleozydów i nukleotydów 565

25.3A Zastosowania w medycynie 568

25.4A Struktura pierwszorzędowa 568

25.4 Kwas deoksyrybonukleinowy DNA 568

25.4B Struktura drugorzędowa 569

25.4C Replikacja DNA 573

25.5 RNA i synteza białka 575

25.5A Synteza matrycowego RNA – transkrypcja 576

25.5B Rybosomy – rRNA 577

25.5C Transferowe RNA 578

25.5D Kod genetyczny 579

25.5E Translacja 581

25.6 Oznaczanie sekwencji zasad w DNA. Metoda przerywania łańcucha (dideoksynukleotydowa) 583

25.6A Sekwencjonowanie DNA za pomocą metody terminacji łańcucha (dideoksynukleotydowej) 584

25.7 Laboratoryjna synteza oligonukleotydów 586

25.8 Łańcuchowa reakcja polimerazy 588

25.9 Sekwencjonowanie genomu człowieka. Instrukcja obsługi cząsteczek życia 590

Podsumowanie 592