Dr ALEKSANDAR MILOVANOVIĆ • dr VLADIMIR PAVLOVIĆ
ик е
ORGANSKA HEMIJA бе н
SA PRAKTIKUMOM ZA VEŽBE ZA I i II RAZRED SREDNJE ŠKOLE
За
во
д
за
уџ
u I razredu za obrazovni profil vatrogasac u II razredu za područje rada hemija i nemetali
ZAVOD ZA UDŽBENIKE • BEOGRAD
Recenzenti akademik MILUTIN STEFANOVIĆ prof. dr SLOBODAN MLADENOVIĆ SNEŽANA BOŠKOV Urednik mr NIKOLA STOJANAC Odgovorni urednik TATJANA KOSTIĆ Glavni urednik DRAGOLJUB KOJČIĆ
ик е
Za izdavača DRAGOLJUB KOJČIĆ v. d. direktorа
уџ
за
CIP – Каталогизација у публикацији Библиотека Матице српске, Нови Сад
бе н
Prosvetni savet Srbije odobrio je upotrebu ovog udžbenika svojim rešenjem broj 650-460/88 od 30. juna 1988. godine.
37.016:547(075.3)(076)
За
во
д
МИЛОВАНОВИЋ, Александар Organska hemija sa praktikumom za vežbe : za I i II razred srednje škole : u I razredu za obrazovni profil vatrogasac, u II razredu za područje rada hemija i nemetali / Aleksandar Milovanović, Vladimir Pavlović. – 9. izd. – Beograd : Zavod za udžbenike, 2015 (Beograd : Colorgrafx). – 339 str. : graf. prikazi, tabele ; 24 cm Tiraž 600. – Registar. ISBN 978-86-17-18933-2 1. Павловић, Владимир [аутор] COBISS.SR-ID 294421255
ISBN 978-86-17-18933-2 © Zavod za udžbenike, Beograd (1988–2015) Ovo delo ne sme se umnožavati, fotokopirati i na bilo koji drugi način reprоdukovati, ni u celini ni u delovima, bez pismenog odobrenja izdavača.
SADRŽAJ
POGLAVLJE I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
уџ
бе н
ик е
Uvod. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Šta izučava organska hemija i u čemu je njen značaj?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Podela organskih jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organska jedinjenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijska veza u organskim jedinjenjima i struktura organskih molekula. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Priroda hemijske veze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronska konfiguracija. Paulijev princip. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Molekulske orbitale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kovalentna veza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polarnost veze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Priroda veze atoma ugljenika u molekulima organskih jedinjenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronska konfiguracija atoma ugljenika. Hibridizacija orbitala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energije kovalentnih veza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dužina veze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reakcije organskih jedinjenja u zavisnosti od strukture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Adicija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Supstitucija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eliminacija. Molekulska premeštanja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13 13 13 14 15 15 17 18 18 19 20 21 25 26 28 29 30 31
POGLAVLJE II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
За
во
д
за
Ugljovodonici. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkani (zasićeni ugljovodonici, parafini). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Homologija i izomerija zasićenih ugljovodonika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Homologni red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Izomerija alkana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura alkana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje alkana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struktura etana. Slobodna rotacija oko proste ugljenik–ugljenik veze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine alkana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nafta i derivati. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkeni (nezasićeni ugljovodonici) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine alkena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje alkena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine alkena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jonska adicija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura alkina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje alkina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena acetilena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dieni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,3-butadien. Delokalizovane molekulske orbitale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kaučuk. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sintetički kaučuk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cikloalkani. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32 32 32 33 34 35 36 36 37 39 41 43 43 44 44 45 46 50 50 51 51 52 54 55 55 56 56 58 59 60
003
Dobijanje cikloalkana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ciklopentan i cikloheksan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aromatični ugljovodonici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alifatična i aromatična jedinjenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aromatični ugljovodonici reda benzena. Benzen i njegovi homolozi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Predstavljanje strukture benzena pomoću molekulskih orbitala. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura derivata benzena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine benzena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine benzena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrofilna aromatična supstitucija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrovanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halogenovanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fridl-Kraftsovo (Friedel-Crafts) alkilovanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fridl-Kraftsovo acilovanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sulfonovanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uticaj supstituenata na dalji pravac supstitucije u benzenovom prstenu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reakcije adicije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Adicija vodonika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dejstvo oksidacionih sredstava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena benzena i njegovih derivata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jedinjenja sa kondenzovanim benzenovim prstenovima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60 60 61 61 62 63 64 65 65 65 66 67 67 67 68 68 70 70 70 71 72
ик е
POGLAVLJE III. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
уџ
бе н
Halogeni derivati ugljovodonika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkil-halogenidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje alkil-halogenida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biomolekulska nukleofilna supstitucija: SN2 rekacija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Monomolekulska nukleofilna supstitucija: SN1 reakcija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aril-halogenidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neki važniji halogeni derivati ugljovodonika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74 74 75 75 75 76 77 78 79 80
за
POGLAVLJE IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
во
д
Organometalna jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organometalna jedinjenja magnezijuma. Grinjarov (Grignard) reagens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena Grinjarovog reagensa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82 82 82 83
POGLAVLJE V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
За
Alkoholi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Alifatični monohidroksilni alkoholi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Fizičke osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Dobijanje alkohola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Hemijske osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 Neki važniji alkoholi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Dvohidroksilni alkoholi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Trohidroksilni alkoholi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Aromatični alkoholi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Dobijanje aromatičnih alkohola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
POGLAVLJE VI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Fenoli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje fenola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reakcije hidroksilne grupe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Supstitucija u prstenu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena fenola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
004
95 95 96 96 96 97 98
Metilfenoli (krezoli) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Dvohidroksilni fenoli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Trohidroksilni fenoli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
POGLAVLJE VII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Etri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje etara. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neki važniji etri i njihova primena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
101 101 102 102 102 103
POGLAVLJE VIII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
ик е
Karbonilna jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldehidi i ketoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje aldehida i ketona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine aldehida i ketona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reakcije aldehida i ketona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Adicione reakcije aldehida i ketona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldolna kondenzacija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reakcije polimerizacije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neki važniji aldehidi i ketoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
104 104 104 105 106 107 108 109 111 111 111
бе н
POGLAVLJE IX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
За
во
д
за
уџ
Karboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zasićene alifatične monokarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nezasićene monokarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . α,β-nezasićene monokarboksilne kiseline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neke važnije nezasićene monokarboksilne kiseline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zasićene i nezasićene dikarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zasićene dikarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nezasićene dikarboksilne kiseline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aromatične karboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje aromatičnih monokarboksilnih kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oksokarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . α-ketokiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . β-ketokiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
114 114 116 116 118 122 122 122 123 124 125 125 127 128 128 129 129 130 130
POGLAVLJE X. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Derivati karboksilnih kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acil-hloridi (hloridi kiselina) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anhidridi kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ESTRI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje estara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lipidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prosti lipidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Masti i ulja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sastav i struktura masti i ulja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje masti i ulja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine masti i ulja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
133 133 134 135 136 136 137 138 139 139 139 140 141 142
005
Hidroliza masti i ulja. Saponifikacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hidrogenizacija masti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Složeni lipidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fosfatidna kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lecitini i kefalini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Derivati ugljene kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
142 142 142 143 143 143 144 144 144 145
POGLAVLJE XI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
уџ
бе н
ик е
Supstituisane karboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halogenkarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . α-hlorkarboksilne kiseline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . β-halogenkarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . γ-halogenkarboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine halogenkarboksilnih kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hidroksikiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . α-hidroksikiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Enantiomerija (optička izomerija). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konfiguracija. Apsolutna i relativna konfiguracija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistem D,L konfiguracije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistem R,S konfiguracija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . β-hidroksikiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . γ- i δ-hidroksikiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neke važnije hidroksikiseline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
148 148 148 148 149 149 150 150 151 151 152 154 156 156 157 158 158 159
POGLAVLJE XII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
За
во
д
за
Ugljeni hidrati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Monosaharidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konfiguracija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ciklične strukture glukoze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mutarotacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine glukoze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldopentoze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Disaharidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polisaharidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struktura amiloze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke i hemijske osobine skroba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena skroba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke i hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena celuloze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
162 162 163 164 164 166 166 169 170 173 174 175 175 176 176
POGLAVLJE XIII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Organska jedinjenja sa sumporom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tioalkoholi (tioli) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tioetri. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
178 178 178 179
POGLAVLJE XIV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Organska jedinjenja sa azotom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitrojedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nitroalkani (alifatična nitrojedinjenja). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
006
180 180 180 180 181 181
бе н
ик е
Aromatična nitrojedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura amina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje amina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kvaternerne amonijum-soli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Primena amina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diazo-jedinjenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Boja organskih jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trifenilmetanske boje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amino-kiseline i proteini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nomenklatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fizičke osobine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje α-amino-kiselina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine amino-kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Peptidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sinteza peptida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proteini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sastav proteina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Podela proteina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Struktura peptida i proteina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bojene reakcije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Taložne reakcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
181 182 182 184 185 185 186 187 188 189 190 190 190 192 193 194 194 195 198 199 200 201 202 202 203 203 205 206
POGLAVLJE XV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
во
д
за
уџ
Heterociklična jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Petočlana heterociklična jedinjenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dobijanje pirola, tiofena i furana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijske osobine pirola, furana i tiofena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Šestočlana heterociklična jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrofilna supstitucija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nukleofilna supstitucija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kondenzovana heterociklična jedinjenja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hinolin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkaloidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
207 207 208 209 210 211 212 212 212 213
За
POGLAVLJE XVI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Enzimi, vitamini i hormoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kako enzimi deluju?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamin A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamin B1 (tiamin, aneurin). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamin B2 (riboflavin, laktoflavin). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamin B6 (piridoksin, adermin). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pantotenska kiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamin C (L-askorbinska kiselina). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitamin D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hormoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ženski polni hormoni (estrogeni hormoni). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Muški polni hormoni (androgeni hormoni) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
216 216 218 218 219 219 219 219 220 220 221 222 222
POGLAVLJE XVII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Pesticidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klasifikacija pesticida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klasifikacija pesticida prema nameni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klasifikacija pesticida prema osnovnim hemijskim jedinjenjima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
224 225 225 225
007
Neki važniji predstavnici pesticida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herbicidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Insekticidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Toksičnost pesticida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
226 226 227 228
POGLAVLJE XVIII. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
Bojni otrovi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Osobine i podela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Detekcija bojnih otrova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tehnička sredstva za detekciju bojnih otrova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hemijska metoda dekontaminacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sredstva za dekontaminaciju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
229 229 232 233 233 234
PRAKTIKUM ZA VEŽBE 237 237 237 237 238 238
Metode i tehnike za izolovanje i prečišćavanje organskih jedinjenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kristalizacija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Destilacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Obična destilacija. Određivanje tačke ključanja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Destilacija vodenom parom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Destilacija pod sniženim pritiskom („vakuum destilacija“). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ekstrakcija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
244 244 250 250 252 253 254
уџ
бе н
ик е
Priprema za rad u laboratoriji. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Opšte napomene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Opšta uputstva za rad u laboratoriji za organsku hemiju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nesrećni slučajevi i prva pomoć. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Laboratorijski dnevnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Laboratorijsko staklo i pomoćni pribor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
за
VEŽBA 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Kvalitativna elementarna analiza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Dokazivanje ugljenika i vodonika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Dokazivanje azota, sumpora i halogena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
д
во
VEŽBA 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 Alifatični ugljovodonici. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkani (dobijanje i osobine). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkeni (dobijanje i osobine). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkini (dobijanje i osobine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dieni (dobijanje i osobine). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
За
262 262 264 267 269
VEŽBA 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Aromatični ugljovodonici (benzen, toluen, naftalen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Benzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Toluen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Naftalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
271 271 272 273
VEŽBA 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Sinteza etil-bromida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
VEŽBA 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Hidroksilni derivati ugljovodonika (alkoholi i fenoli) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkoholi. Monohidroksilni alkoholi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Osobine dvohidroksilnih i trohidroksilnih alkohola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fenoli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
008
278 278 282 284
VEŽBA 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Karbonilna jedinjenja (aldehidi i ketoni). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Aldehidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 Ketoni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
VEŽBA 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Sinteza n-butiraldehida (butanala) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
VEŽBA 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Karboksilne kiseline i derivati. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Reakcije na pojedine karboksilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
VEŽBA 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Sinteza etil-acetata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sinteza aspirina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sinteza acetilsalicilne kiseline (aspirina) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ispitivanje rastvorljivosti masti i ulja i dobijanje sapuna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
299 302 303 304
VEŽBA 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 Sinteza cimetne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
ик е
VEŽBA 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
бе н
Ugljeni hidrati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Monosaharidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Disaharidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polisaharidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
309 309 310 311
уџ
VEŽBA 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Sinteza sulfanilne kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
за
VEŽBA 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Sinteza nitrometana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
VEŽBA 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
д
Amini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Sinteza fenilazo-β-naftola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
во
VEŽBA 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Sinteza glicina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
VEŽBA 15a
За
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Amino-kiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
VEŽBA 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Proteini. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Kvalitativne reakcije proteina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Registar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
009
За во д за уџ бе н ик е
Predgovor
д
Autori
За
во
U Beogradu, jula 1988. godine
за
уџ
бе н
ик е
U ovom udžbeniku opisane su brojne klase organskih jedinjenja i date najvažnije reakcije za nji hovo dobijanje, fizičke i hemijske osobine i primena. Klasična strukturna teorija organske hemije, kojom su ranije opisivana organska jedinjenja, sve više se zamenjuje modernijim prilazom izučava nju organskih molekula. Tako i ovaj udžbenik sadrži više pojmova kojima se dovode u vezu struktura organskih molekula i njihove fizičke i hemijske osobine. U više primera, dati su važniji mehanizmi organskih reakcija (npr. slobodnoradikalsko halogenovanje alkana, slobodnoradikalska polimerizacija alkena, jonska adicija na dvogubu vezu, nukleofilne supstitucije kod alkil-halogenida, elektrofilna supstitucija u aromatičnom prstenu, mehanizmi esterifikacije i hidrolize i dr.). Organske reakcije je praktično ne moguće učiti napamet. Neki elementi mehanizama organskih reakcija koji su dati u ovom udžbeni ku trebalo bi samo da pomognu učenicima u lakšem shvatanju promena i efekata koji dovode do organskih reakcija. U većini slučajeva primenjena je IUPAC-ova nomenklatura, ali gde god smo smatrali za potrebno, kao i u slučajevima za koje sigurno znamo da su još u upotrebi, ostavljeni su uobičajeni nazivi. Pitanja i zadaci dati su posle svakog poglavlja a takođe i u Praktikumu, koji je sastavni deo udžbe nika. Stoga su u njemu izbegnuta sva nepotrebna ponavljanja koja se uglavnom odnose na osnovne hemijske operacije i tehniku laboratorijskog rada, kao i na prethodna teorijska razmatranja u vezi s praktičnim delom vežbi.
Predgovor šestom izdanju Šesto izdanje ovog udžbenika razlikuje se od prethodnog izdanja po tome što su ispravljene greške koje su zapažene, što su popravljene brojne slike, što je dopunjeno nekim novim sadržajima koji se prvenstveno odnose na Praktikum u kome su dodata poglavlja u vezi sa pripremom učenika za rad u laboratoriji za organsku hemiju, na mere zaštite na radu i pružanje prve pomoći, upoznavanje sa he mijskim posuđem, priborom i hemikalijama u laboratoriji za organsku hemiju, kao i na fizičkohemij ske metode za prečišćavanje i odvajanje supstance iz smese (kristalizacija, destilacija i ekstrakcija). Pored toga, reakcione sheme su značajno poboljšane u tehničkom pogledu i odgovarajućim napo menama, a na kraju udžbenika dat je registar pojmova koga nije bilo u prethodnim izdanjima. U Beogradu, maja 2007. godine
Autori
011
За во д за уџ бе н ик е
Poglavlje I
Uvod Šta izučava organska hemija i u čemu je njen značaj?
за
уџ
бе н
ик е
Organska hemija je nauka koja se prvenstveno bavi izučavanjem organskih jedinjenja. Organska hemija se može definisati i kao hemija ugljenikovih jedinjenja, pošto u sastav organskih jedinjenja ulazi elemenat ugljenik. Kao posebna naučna grana organska hemija je nastala početkom XIX veka i u dana šnje vreme dostigla je visok stepen razvoja. Danas praktično nema nijedne oblasti u indu striji koja na neki način nije u vezi sa organskom hemijom. Organska hemija omogućava da se mnogobrojni procesi u biljnom i životinjskom svetu potpuno rasvetle i objasne, pošto većinu tih procesa karakterišu različite transfor macije organskih jedinjenja. Veliki značaj organska hemija ima i za razvoj medicine. Većina lekova i farmaceutskih preparata su organska jedinjenja, i to ne samo ona prirodnog porekla već i ona dobijena sintetičkim putem. Izuzetan značaj imaju visokomolekularna organska jedinjenja. Danas su industrijski proizvodi mnoštvo plastičnih masa i sintetičkih smola. Sintetički kaučuk, sintetička vlak na, organski poluprovodnici, pesticidi, eksplozivi i drugi proizvodi, igraju veliku ulogu u životu savremenog čoveka.
во
д
Podela organskih jedinjenja
За
Organska jedinjenja se mogu podeliti u dve glavne grupe, i to na: aciklična i ciklična jedi njenja. Prvu grupu jedinjenja karakterišu molekulske strukture sa otvorenim nizom uglje nikovih atoma. U ciklična jedinjenja ubrajaju se molekuli sa jednim ili više prstenova. Ciklična jedinjenja mogu biti karbociklična i heterociklična. Prvu grupu jedinjenja či ne prstenovi sastavljeni samo od ugljenikovih atoma, a drugu, prstenovi sa jednim ili više atoma nekih drugih elemenata (azot, kiseonik, sumpor i dr.). U zavisnosti od broja karbocikličnih, odnosno heterocikličnih prstenova, ciklična je dinjenja mogu biti monociklična i policiklična. Karbociklična jedinjenja koja sadrže ben zenove prstenove pripadaju aromatičnoj seriji. Aciklična jedinjenja koja u svom sastavu ne sadrže aromatične prstenove, pripadaju alifatičnoj seriji. Na shemi (str. 14) dat je uprošćen prikaz organskih jedinjenja i neki od tipičnih pri mera. Osnovu acikličnih i karbocikličnih jedinjenja čine ugljovodonici – jedinjenja koja se isključivo sastoje od ugljenika i vodonika. 013
ORGANSKA JEDINJENJA
Aciklična
Ciklična (mono- i policiklična jedinjenja)
Alifatična
Karbociklična
Heterociklična
CH3 CH2 CH2 CH3 n-butan
Aromatična
N
piridin
бе н
ик е
Alifatična
cikloheksan
benzen
monociklični aromatični ugljovodonik
уџ
monociklični alifatični ugljovodonik
За
во
д
за
Sva ostala jedinjenja sa istom strukturom ugljovodoničnog ostatka čine različite klase derivata ugljovodonika koji postaju zamenom vodonikovih atoma drugim atomima ili atomskim grupama.
014
Hemijska veza u organskim jedinjenjima i struktura organskih molekula
Priroda hemijske veze
д
за
уџ
бе н
ик е
Svako proučavanje strukture molekula mora da počne sa razmatranjem hemijske veze, tj. sile koja povezuje atome u molekule. Još 1916. godine Kosel (W. Kossel) i Luis (G. Lewis) opisali su dve vrste hemijske veze: jonsku vezu (Kosel) i kovalentnu vezu (Luis). Svoje pretpostavke oni su zasnivali na slede ćim predstavama o atomu. Pozitivno naelektrisano jezgro okruženo je elektronima koji su raspoređeni po kon centričnim slojevima (ljuskama) ili energetskim nivoima. Postoji maksimalan broj elek trona koji se može smestiti u svaki sloj: dva elektrona u prvi sloj, osam u drugi, osamnaest u treći itd. Najveća stabilnost postiže se kada je spoljašnji sloj popunjen, kao što je to kod plemenitih gasova. Jonska i kovalentna veza su rezultat težnje atoma da postignu tu sta bilnu konfiguraciju elektrona. Jonska veza se ostvaruje prelazom elektrona s jednog atoma na drugi. Tako, na primer, pri nastajanju litijum-fluorida LiF, litijum će imati popunjen spoljašnji sloj od dva elektro na kada izgubi jedan elektron iz spoljašnjeg sloja (valentne ljuske). Dobijanjem jednog elektrona, fluor će popuniti svoju valentnu ljusku od osam elektrona. Litijum-fluorid nastaje prelazom jednog elektrona s litijuma na fluor, pri čemu litijum dobija pozitivno, a fluor negativno naelektrisanje.
F
27
во
21
Li
2
F
28
Li
Li + + e−
За
Li
gubitak e −
primanje e −
F + e−
F−
Elektrostatičko privlačenje između suprotno naelektrisanih jona naziva se jonska ve za. Jonska veza je veoma jaka; većina jonskih jedinjenja su čvrsta i imaju relativno visoke tačke topljenja i ključanja, a karakteristična je za soli nastale spajanjem metala (elektropo zitivnih elemenata) s nemetalima (elektronegativnim elementima). Kovalentna veza je karakteristična veza ugljenikovih jedinjenja i ima najveću važnost pri proučavanju organske hemije. Kovalentna veza se ostvaruje deljenjem zajedničkih elektrona tako da atomi postižu strukturu koja je ekvivalentna strukturi nekog plemeni tog gasa. 015
Svaki atom vodonika ima samo jedan elektron; stvaranjem zajedničkog elektronskog para, oba atoma vodonika mogu da popune svoje valentne ljuske od dva elektrona. Dva atoma fluora, svaki sa sedam elektrona u valentnim ljuskama, mogu da popune svoje oktete stvaranjem zajedničkog elektronskog para. Sila koja povezuje atome i ovde je rezul tat međusobnog elektrostatičkog privlačenja dva elektrona i dva jezgra. Na sličan način može se prikazati i nastajanje metana (CH4): H
+
H
H H
F
+
F
F F
4H + C
H H C H H
За
во
д
за
уџ
бе н
ик е
Kvantno-mehanički prilaz. – Najbolji pristup razumevanju atomske i molekulske struk ture daje teorija poznata kao kvantna mehanika, koja se pojavila 1926. godine, a u naj prikladnijem obliku za hemičare nju je razvio E. Šredinger (Erwin Schrödinger). On je razvio matematičke izraze za kretanje elektrona u zavisnosti od energije. Ovi matematič ki izrazi su talasne jednačine koje se zasnivaju na pretpostavci da elektroni ne pokazuju samo osobine čestice već i osobine talasa. Talasne jednačine imaju niz rešenja i ne daju pravi položaj elektrona u nekom određe nom trenutku, kao ni brzinu njegovog kretanja. Pomoću talasne jednačine ne može se prikazati tačna putanja elektrona oko jezgra. Ona pretpostavlja samo verovatnoću njego vog nalaženja. Područje ili deo prostora u kojem se elektron verovatno nalazi naziva se orbitala. Or bitale se razlikuju po obliku, veličini i rasporedu oko jezgra. Elektron se obično prikazuje kao da je raspršen i kao da stvara oblak. Oblik oblaka je oblik orbitale. Gustina oblaka je veća u oblastima u kojima je veća verovatnoća nalaženja elektrona, tj. u onim područjima gde je najveća elektronska gustina. Orbitala najnižeg energetskog nivoa i koja nije usmerena u prostoru je 1s-orbitala. To je, u stvari, lopta u čijem se središtu nalazi atomsko jezgro (slika 1). Orbitala nema određenih granica jer postoji verovatnoća, iako mala, da se nađe elektron koji je sasvim odvojen od atoma. Međutim, već posle određene udaljenosti od jezgra ova se verovat noća vrlo brzo smanjuje, tako da se raspodela naelektrisanja sasvim dobro prikazuje elektronskim oblakom (slika 1a). Zbog jednostavnosti, orbitala se može prikazati kao na slici 1b, na kojoj puna crta obuhvata oblast u kojoj je elektron „proveo“ najviše svog vremena (95%).
Slika 1. – Atomske orbitale: 1s-orbitala (a), (b) i (c) i 2s-orbitala (d). Jezgro je u sredini.
016
За
во
д
за
уџ
бе н
ик е
Na sledećem, višem energetskom nivou, jeste 2s-orbitala (slika 1d) koja, kao ni 1s-or bitala, nije usmerena u prostoru. To je takođe lopta s atomskim jezgrom u središtu, ali je veća od 1s-orbitale. Dalje slede tri orbitale iste energije (tzv. degenerisane orbitale), a to su 2p-orbitale (slika 2). Svaka od 2p-orbitala može se predstaviti u obliku dve lopte ili u obliku deformisanih elipsoida između kojih se nalazi atomsko jezgro. Ose 2p-orbitala međusobno su upravne jedna na drugoj. One se razlikuju samo po usmerenosti u prostoru i označavaju se sa 2px, 2py, 2pz, gde se x, y i z odnosi na odgovarajuće ose.
Slika 2. – 2p-orbitale: presek dva dela jedne orbitale (gore), približan oblik orbitala kao par deformisanih elipsoida (u sredini), prikaz orbitala kao par lopti koje se ne dodiruju (dole).
Elektronska konfiguracija. Paulijev princip Postoji nekoliko „pravila“ koja određuju kako su elektroni raspoređeni u atomu, tj. koja određuju elektronsku konfiguraciju. Najvažnije od tih pravila je Paulijev princip, koji glasi: u jednoj atomskoj orbitali mo gu se nalaziti samo dva elektrona ali oni moraju biti suprotnog spina, tj. moraju biti spare ni. Elektroni istog spina pokazuju težnju da se udalje jedan od drugoga što je više moguće i ta težnja je najvažniji od svih faktora koji određuju oblik i svojstva molekula. 017
Molekulske orbitale Elektroni se nalaze u orbitalama molekula, kao što se nalaze u orbitalama izolovanih atoma, a pri tome skoro važe ista „pravila“. Smatra se da molekulske orbitale obuhvataju više jezgara, a mogu prekriti i ceo molekul. Pri tome je raspored jezgara i elektrona takav da molekul bude što stabilniji. Pošto kvantna mehanika podrazumeva složene matematičke operacije i izraze, a da bi se oni mogli upotrebljavati, obično se polazi od dve pojednostavljene pretpostavke: (а) da je svaki elektronski par lokalizovan (smešten) između dva jezgra, i (b) da se oblici tih lokalizovanih molekulskih orbitala i njihov međusobni raspored odnose kao oblici i raspored atomskih orbitala atoma koji izgrađuju molekul. Pojam lokalizovanih molekulskih orbitala (ili vezivnih orbitala) vrlo je blizak klasič noj predstavi o vezi kao sili koja deluje između dva atoma i skoro je nezavisna od ostatka molekula.
ик е
Kovalentna veza
За
во
д
за
уџ
бе н
Da bi se stvorila kovalentna veza, dva atoma moraju biti tako raspoređena da orbita la jednoga od njih preklapa orbitalu drugoga, a svaka od orbitala mora da sadrži samo jedan elektron. U tom slučaju sjedinjuju se dve atomske orbitale i nastaje jedna vezivna orbitala u kojoj su smeštena oba elektrona. Oba elektrona moraju imati suprotan spin, tj. moraju se spariti. I jedan i drugi elektron imaju na raspolaganju celu vezivnu orbitalu zbog čega se smatra da oba elektrona „pripadaju“ i jednom i drugom atomskom jezgru. Ovakav raspored elektrona i jezgara sadrži manje energije, tj. stabilniji je od rasporeda u izolovanim atomima. Rezultat stvaranja veze je, prema tome, oslobađanje energije. Ko ličina energije (po molu) koja se oslobađa prilikom stvaranja veze (ili količina energije koja se mora utrošiti za raskidanje veze) naziva se energija disocijacije veze. Kod svakog para atoma veza je utoliko jača ukoliko je veće preklapanje atomskih orbitala. Jačina kovalentne veze zavisi od povećanja elektrostatičkog privlačenja. U izolovanim atomima jedno pozitivno jezgro privlači svaki elektron, a istovremeno on privlači jezgro, dok u molekulu svaki elektron privlače dva pozitivna jezgra. Pojam „preklapanja“ omogućava razlikovanje atomskih orbitala od vezivnih orbita la. Vezivna molekulska orbitala postala preklapanjem atomskih orbitala zauzima veću oblast u prostoru od onoga kojeg su obuhvatale obe atomske orbitale. Prema tome, elek tron nekog atoma može zauzimati svoj prvobitni povoljniji položaj s obzirom na „svoje“ jezgro, a u isto vreme može se nalaziti u sličnom povoljnom položaju s obzirom na drugo jezgro. To isto važi i za drugi elektron. Princip maksimalnog preklapanja, koji je prvi put 1931. godine postavio Lajnus Po ling (Linus Pauling) isto je tako važan za razumevanje molekulske strukture kao i Pauli jev princip. Stvaranje veze preklapanjem atomskih orbitala najjednostavnije je u slučaju molekula vodonika, H2, koji čine dva atoma vodonika. Svaki vodonikov atom ima po jedan elektron u 1s-orbitali. Da bi se ostvarila hemijska veza, dva jezgra se moraju toliko približiti da se njihove atomske orbitale mogu preklopiti (slika 3). Kod vodonika sistem je najstabilniji kada je rastojanje između jezgara 0,74 Å. To rastojanje se naziva dužina veze. Na tom ra 018
во
д
за
уџ
бе н
ик е
stojanju efekat stabilizacije je u rav noteži s efektom odbijanja, koji se ja vlja zbog jednako naelektrisanih atomskih jezgara. Ovako postao mole kul vodonika sadrži 435,13 kJ/mol (104 kcal/mol) manje energije nego atomi vodonika od kojih je nastao: (2H· → H : H + 435,13 kJ/ mol). Pre ma tome, dužina vodonik–vodonik veze iznosi 0,74 Å, a jačina veze 435 kJ/mol. Preklapanjem dve 1s-orbitale po staje vezivna orbitala u obliku kap Stvaranje veze: molekul H2. (a) Odvojene s-orbitale. sule čija duža osa leži duž linije koja Slika 3.(b)– Pre klopljene s-orbitale. (c) σ-vezivna orbitala. spaja oba jezgra. Ova orbitala je ci lindrično simetrična oko duže ose, a presek je krug. Vezivna orbitala ovakvog oblika naziva se σ-orbitala (sigma orbitala), a veza se naziva σ-veza. Tako se molekul vodonika može najbolje predstaviti kao elektron ski oblak (u obliku kapsule), unutar koga su smeštena dva jezgra. Oblak ima najveću gustinu u oblasti između dva jezgra, gde dva pozitivna jezgra najjače privlače negativno naelektrisanje (slika 3). Veličina molekula vodonika je znatno manja nego kada su ti vodonikovi atomi izolo vani, što se može i očekivati, jer snažno privlačenje elektrona koje vrše dva jezgra, daje molekulu veću stabilnost od one koju imaju izolovani vodonikovi atomi; elektroni su vezani čvršće i bliži su jedan drugom nego u atomima. Kovalentna veza nastaje, prema tome, preklapanjem dve atomske orbitale, a u tako nastaloj vezivnoj orbitali nalazi se elektronski par. Svaka kovalentna veza ima svoju ka rakterističnu dužinu i jačinu.
За
Polarnost veze
Kada su dva atoma povezana kovalentnom vezom, onda su njihovi elektroni spareni a njihova jezgra okružena zajedničkim elektronskim oblakom. Međutim, u mnogim slu čajevima dva jezgra ne sparuju svoje elektrone podjednako; elektronski oblak može biti gušći oko jednog atoma nego oko drugoga. U tom slučaju jedan kraj veze je negativniji, a drugi pozitivniji, što znači da postoje negativan i pozitivan pol. Za takvu vezu se kaže da ima polarnost, a naziva se polarna veza. Polarnost se označava simbolima δ+ i δ–, koji prikazuju delimična (parcijalna) + i – na elektrisanja. Na primer: δ+ δ− H Cl
δ+
H δ− H O polarnost kovalentne veze
H+
δ δ−
H C Cl H
019
Kovalentna veza je polarna ako povezuje atome različite elektronegativnosti, tj. one koji različito privlače elektrone. Iz toga sledi da će polarnost neke veze biti utoliko veća ukoliko je razlika u elektronegativnosti između atoma veća. Od elemenata koje najviše srećemo u organskoj hemiji najelektronegativniji je fluor, zatim kiseonik, pa azot i hlor, brom i ugljenik, dok se vodonik po elektronegativnosti ne razlikuje mnogo od ugljenika. ELEKTRONEGATIVNOST: F > O > N (Cl) > Br > C > H Polarnost veze je u direktnoj vezi sa hemijskim i fizičkim osobinama. Ona može uti cati na polarnost molekula a time i na rastvorljivost, topljenje i ključanje. Od polarnosti veze takođe zavisi do koje i kakve reakcije će doći na toj vezi, a može čak imati uticaja i na reaktivnost susednih veza.
ик е
Priroda veze atoma ugljenika u molekulima organskih jedinjenja
уџ
H
H C H
ili
H
за
H H C H H
бе н
Kao što je poznato, atom ugljenika ima četiri valenciona elektrona i po pravilu obra zuje četiri kovalentne veze. U molekulu metana, na primer, ugljenik obrazuje četiri kova lentne veze sa četiri atoma vodonika, pri čemu svaku vezu čini jedan elektronski par.
metan
во
д
U molekulu etana jedan od kovalentnih elektronskih parova obrazuje kovalentnu ve zu između dva ugljenikova atoma. H H
За
H H H C C H H H
H C C H
ili
H H
etan
Kod nezasićenih jedinjenja dvostruka veza se obrazuje pomoću dva, a trostruka veza pomoću tri zajednička elektronska para. H H
C
H C
C
H
ili
H
eten
C H
ili
H H
H C
etin (acetilen)
020
C C
H H
C H
Elektronska konfiguracija atoma ugljenika. Hibridizacija orbitala Elektronska konfiguracija atoma ugljenika izražava se kao: orbitalni dijagram 2s 2 2p2 ugljenikov atom u osnovnom stanju (1s-orbitala nije prikazana)
2p x1
2p y 1
2p z
2s 2
бе н
ик е
Pošto p-podsloj ima samo dva nesparena elektrona koji mogu da učestvuju u obrazo vanju kovalentnih veza, očekivalo bi se da je ugljenik u svojim jedinjenjima dvovalen tan. Međutim, u većini svojih jedinjenja ugljenik je četvorovalentan – obrazuje četiri kovalentne veze. Da bi se ovo moglo objasniti, možemo da zamislimo kako se jedan od elektrona iz 2s-orbitale „premešta“ na jednu slobodnu, energetski višu (≈401 kJ/mol), 2p-orbitalu (2pz) i na taj način sva četiri elektrona neophodna za obrazovanje veze s četi ri druga atoma mogla bi obrazovati zajedničke elektronske parove sa elektronima nekog drugog atoma.
уџ
orbitalni dijagram
2 s 1 2 p3
2px1
2py 1
2p z1
2s 1
во
д
за
ugljenikov atom u pobuđenom (ekscitovanom) stanju
За
Međutim, ove četiri veze ne bi bile ekvivalentne, jer bi tri veze postajale iz 2p-orbitale i bile bi upravne jedna na drugoj (90°), a četvrta veza, koja bi se dobila iz 2s-orbitale, zbog sferne simetrije 2s-elektrona, ne bi imala definisan pravac u prostoru. Poznato je, među tim, da su u zasićenim ugljenikovim jedinjenjima, na primer, u metanu (CH4), sve četiri ugljenikove veze ekvivalentne i da su orijentisane ka temenima pravilnog tetraedra, za klapajući međusobno ugao od 109°28ʹ (oko 109,5°). Ekvivalentnost C–H veza metana i njihovu tetraedarsku usmerenost objasnili su Poling i Slejter (Slater) hibridizacijom ili mešanjem jedne 2s- i tri 2p-orbitale ugljenikovog atoma, odnosno linearnom kombina cijom ovih orbitala. Tom prilikom, ugljenikov atom se iz ekscitovanog stanja pretvara u energijom bogatije valenciono stanje. Tako se dobijaju modifikovane atomske orbitale koje se nazivaju hibridne orbitale a sama promena – hibridizacija. Postoje razne vrste hibridizacije, tako da četiri hibridne orbitale koje pri tome nastaju ne moraju u svim slučajevima biti ekvivalentne, a pored toga u hibridizaciji ne učestvuju uvek sva četiri periferna elektrona, tj. broj hibridnih orbitala može biti i manji od četiri. Prema broju modifikovanih atomskih orbitala u ugljenikovom atomu (i u drugim ato mima) razlikuju se sledeći najvažniji tipovi hibridizacije: (1) tetraedarska hibridizacija, (2) trigonalna hibridizacija, i (3) digonalna hibridizacija. 021
orbitlni dijagram za sp3-hidralizaciju 2px1 2py1 2pz1 2s1
četiri sp3-hibridne orbitale b. L 109,5
a.
ик е
Slika 4. – Tetraedarska hibridizacija ugljenikovog atoma: (a) tetraedarska hibridizacija; (b) postajanje C–H veza kod metana (CH4) iz ugljenikovih sp3-hibridnih orbitala i vodonikovih atomskih 1s-orbitala.
бе н
(1) Tetraedarska hibridizacija obuhvata sva četiri valenciona ugljenikova elektrona (2s, 2px, 2py, 2pz) i daje četiri ekvivalentne, tetraedarski orijentisane hibridne orbitale. Ove hibridne atomske orbitale obeležavaju se skraćeno sp3, što znači da takve orbitale postaju hibridizacijom u kojoj učestvuju jedna 2s i tri 2p-orbitale i da ih ima ukupno četiri.
уџ
orbitalni dijagram za sp 2-hibridizaciju
д
За
učestvuju u hibridizaciji
tri sp 2-hibridne orbitale
во
2s1
за
2px1 2py1 2pz1
tri sp2-hibridne orbitale zauzimaju međusobno ugao od 120°
jedna sp 2 -hibridna orbitala p
120o
sp2
sp2
sp2 bočni pogled
Slika 5. – Prikaz orbitalnog dijagrama za sp2-hibridizaciju i približni oblik jedne pojedinačne orbitale koja je jako usmerena duž jedne ose. Tri hibridne orbitale imaju ose usmerene prema uglovima jednakostraničnog trougla. Položaj „čiste“ (nehibridizovane) 2p-orbitale u odnosu na tri hibridne sp2-orbitale (bočni pogled).
022
Molekul metana u svojoj strukturi ima tetraedarski ugljenikov atom (ili sp3-hibridizo vani ugljenikov atom). Veza između ugljenika i vodonikovih atoma ostvarena je prekla panjem četiri sp3-hibridne orbitale, koje sadrže po jedan valencioni elektron, sa 1s-orbi talama četiri vodonikova atoma. (2) U trigonalnoj hibridizaciji učestvuju samo tri ugljenikove valencione atomske or bitale, i to, 2s-orbitala i dve bilo koje 2p-orbitale, na primer, 2px i 2py-orbitale, a četvrta atomska orbitala ostaje nepromenjena i predstavlja čistu 2p-orbitalu. Ovaj tip hibridizaci je daje tri sp2-hibridne orbitale ekvivalentne energije (slika 5).
уџ
бе н
ик е
Tri sp2-hibridne orbitale, kada se preklope s atomskim orbitalama drugih atoma, daju tri kovalentne σ-veze koje među sobom zaklapaju uglove od 120°. Takve se trigonalne σ-veze javljaju, na primer, kod etena (etilena) CH2=CH2. Oba ugljenikova atoma među sobno su vezana sp2-sp2-vezom σ-tipa. Međutim, druga veza između dva ugljenika kod etena je različitog tipa; ona postaje uzajamnim dejstvom nehibridizovanih (čistih) 2pz-or bitala (koje su ostale slobodne na svakom ugljeniku), i to bočnim preklapanjem. Veza ko ja postaje bočnim preklapanjem dve p-orbitale naziva se π -veza (pi-veza) (π-molekulska orbitala, π-elektroni). π-veza je sastavljena od dva dela koje čine jedan elektronski oblak iznad, a drugi ispod ravni u kojoj leže oba ugljenika i četiri vodonika.
π-veza
sp 2 sp 2
H
p
H
во
p
sp 2-sp 2
sp
За
H
д
за
bočno preklapanje p-orbitala
bočno preklapanje p-orbitala u etilenu
2
sp 2
π-veza
H σ-veza
Slika 6. – Stvaranje π-molekulske orbitale (π-veze) kod etilena. Bočno preklapanje čistih atomskih 2p-orbitala daje π-vezu. σ-veza u etilenu se gradi preklapanjem sp2-sp2 orbitala.
( 3 ) Digonalna hibridizacija obuhvata samo dve atomske orbitale, i to 2s- i jednu 2p-or bitalu (na primer, 2px), tako da postaju dve ekvivalentne sp-hibridne orbitale koje imaju tačno suprotan smer – raspored, koji im omogućuje da se udalje što je više moguće jedna od druge. Ugao između ovih orbitala je 180°. Dve atomske 2p-orbitale (na primer, 2py i 2pz) ostaju nepromenjene i njihove ose stoje upravno među sobom i na pravac sp-hibrid nih orbitala. 023
orbitalni dijagram za sp-hibridizaciju 2px1 2py1 2pz1 2s 1 učestvuju u hibridizaciji
dve sp-hibridne orbitale
+
2s
2p
jedna sp-hibridna orbitala
ик е
Slika 7. – Prikaz sp-hibridizacije. Orbitalni dijagram i približan oblik pojedinačne sp-hibridne orbitale koja je u potpunosti usmerena duž jedne ose.
уџ
бе н
Dve sp-hibridne orbitale mogu se preklopiti s atomskim orbitalama drugih atoma, pri čemu se dobijaju dve kovalentne σ-veze, koje leže na istoj osi, dakle zaklapaju ugao od 180°. Takve digonalne σ-veze javljaju se kod ugljenikovih jedinjenja s trostrukom vezom, na primer, kod etina (acetilena) HC≡CH (slika 8). Oba ugljenikova atoma su međusobno vezana sp-sp-vezom σ-tipa.
за
H s
C sp
C sp
sp
H sp
s
во
д
Slika 8. – Stvaranje σ-molekulske veze kod acetilena (HC≡CH) preklapanjem sp-hibridnih orbitala ugljenikovih atoma među sobom (C–C σ-veza).
За
Pošto na svakom ugljenikovom atomu ostaju još po dve međusobno upravne nehibridi zovane (čiste) 2p-orbitale, to će svaka 2p-orbitala jednog ugljenika biti maksimalno bočno preklopljena s odgovarajućom 2p-orbitalom drugog ugljenika. Na taj način postaju dve π-molekulske orbitale (π-veze) čije su ravni koje prolaze kroz C–C vezu upravne jedna na drugoj (slika 9).
H
C
C
H
nehibridizovane 2p-orbitale bočnim preklapanjem formiraju dve π-veze
dve π-veze međusobno su pod uglom od 90°
Slika 9. – Stvaranje dve molekulske π-orbitale (π-veza) kod acetilena: (a) bočno preklapanje čistih atomskih 2p-orbitala; (b) oblik molekulskih π-orbitala.
024
RASKIDANJE KOVALENTNIH VEZA. – Kovalentne veze mogu se raskidati na dva nači na. Pri homolitičkom raskidanju (homolizi) veza A–B se simetrično otvara, tj. oba atoma veze ostaju sa po jednim elektronom zajedničkog vezivnog elektronskog para, pa stoga postaju dve neutralne molekulske vrste sa po jednim nesparenim (usamljenim) elektro nom; ove molekulske vrste su slobodni atomi ako A i B predstavljaju atome, ili su to slo bodni radikali ako A i B predstavljaju atomske grupe.
A:B
(homoliza)
A + B
Pri heterolitičkom raskidanju (heterolizi) veza A–B se nesimetrično otvara, tj. oba elek trona zajedničkog vezivnog elektronskog para prelaze na jedan atom koji zbog toga po staje negativno naelektrisan (anjon), a drugi atom te veze ostaje sa jednim pozitivnim naelektrisanjem (katjon). A:B
A+ + B–
(heteroliza)
бе н
ик е
Veza se homolitički raskida pri slobodnoradikalskim (radikalskim) ili nepolarnim (ho molitičkim) reakcijama, a heterolitički pri jonskim ili polarnim (heterolitičkim) proce sima.
Energije kovalentnih veza
За
во
д
за
уџ
Za jačinu kovalentne veze karakteristična je energija veze, o kojoj je već bilo govora. Kod višeatomskih molekula postoje dve definicije energije veze, koje bi trebalo razliko vati jednu od druge. Energija disocijacije veze, D, veličina je koja se odnosi na energiju potrebnu za homolitičko raskidanje date veze (A : B → A· + ·B) u jednom određenom jedinjenju, pri čemu svi učesnici reakcije moraju biti u gasovitom stanju. Srednja ener gija veze, D (ili kraće „energija veze“), predstavlja vrednost koja se za posmatranu vezu izračunava na osnovu potpune homolitičke disocijacije gasovitog jedinjenja u sastavne atome u gasovitom stanju. To je, u stvari, srednja vrednost energija disocijacije datog tipa veze u molekulima što disosuju. Kada se u metanu postepeno raskidaju četiri pojedine ugljenik–vodonik veze, dobija ju se četiri različite vrednosti za energiju disocijacije veze. (1)
CH4
CH3
+
H
D1 = 427 kJ/mol (102 kcal/mol)
(2)
CH3
CH2
+
H
D1 = 460 kJ/mol (110 kcal/mol)
(3)
CH2
CH
+
H
D1 = 435 kJ/mol (104 kcal/mol)
(4)
CH
C
+
H
D1 = 339 kJ/mol (81 kcal/mol)
Međutim, energija veze u metanu, E(C–H), srednja je vrednost navedenih disocijacio nih energija, tj. 1661 kJ/mol/4 = 415 kJ/mol (99 kcal/mol). (5)
CH4
C
+
4H
D = 1661 kJ/mol
D = 1661 kJ/mol = 415 kJ/mol (99 kcal/mol) 4 025
Znači, kada se saberu reakcije (1), (2), (3) i (4) i njihove reakcione toplote: D1, D2, D3 i D4, dobija se reakcija (5) koja predstavlja proces atomizacije gasovitog metana u gasovite elemente u atomskom stanju, odnosno dobija se toplota koju treba utrošiti pri toj reak ciji, tj. D = 1661 kJ/mol (99 kcal/mol). Kada se ova vrednost podeli sa četiri (u metanu ima četiri C–H veze), dobija se srednja vrednost za vezu C–H kod metana, koja iznosi 415 kJ/mol. Ova vrednost je različita od disocijacione energije C–H veze kod istog mole kula (1) (kao i od disocijacionih energija C–H veza pri ostalim stupnjevima disocijacije). U tablici 1 date su srednje energije običnih kovalentnih veza na 298K. Tablica 1. – Srednje energije veza (D) u kJ/mol na 298K DIATOMSKI MODELI
POLIATOMSKI MODELI
D
MOLEKUL
D
MOLEKUL
D
MOLEKUL
D
H–H
436
C=O
803
C–H
414
O–H
464
Cl–Cl
243
C–C
347
N–H
398
I–I
153
C=C
610
N–N
163
H–Cl
431
C≡C
836
N–O
221
H–I
299
бе н
945
305
N=O
606
C=N
615
S–H
339
C–CI
339
S–S
226
C–Br
284
уџ
498
N≡N
C–N
за
O=O
ик е
MOLEKUL
д
Dužina veze
За
во
Dužina hemijske veze posledica je ravnoteže privlačnih i odbojnih sila među vezanim atomima. Dužine veza eksperimentalno su određene različitim spektralnim i difrakcio nim tehnikama, i predstavljaju prosečna rastojanja između atoma koji vibriraju u mole kulu. Dužine pojedinih vrsta veza u različitim jedinjenjima se vrlo malo razlikuju. Elementi druge periode stvaraju veze prema vodoniku na rastojanju od oko 100 pm1 (1 Å). Dužina prostih veza između atoma elemenata druge periode obično je oko 150 pm (1,5 Å), dok su odgovarajuće dvostruke i trostruke veze kraće. Između dužine veze i njene jačine postoji određena pravilnost. Ukoliko je rastojanje između jezgara kraće, utoliko je veza jača. Tako su, na primer, proste ugljenik–ugljenik veze duže od trostrukih ugljenik–ugljenik veza (tablica 2), ali su trostruke veze jače. 1Merenje talasnih dužina svetlosti, rendgenskog i gama-zračenja, kao i međuatomskog rastojanja, prouzro kovalo je upotrebu posebnih mernih jedinica, kao što su mikron, milimikron i angstrem. Ove merne jedini ce dužine nalaze se u sledećem odnosu prema metru: mikron (µ) = µm, milimikron (mµ)= nm, angstrem (Å) = 10–10 m. Kada bi se strogo pridržavali međunarodnog sastava mernih jedinica, međuatomska rastoja nja bilo bi najpogodnije izražavati u nanometrima ili pikometrima iako je, i danas, angstrem u praktičnoj upotrebi. 1 Å = 100 pm = 0,1 nm.
026
Tablica 2. – Karakteristične dužine i energije veza DUŽINA VEZE (u pm)
ENERGIJA (u kJ/mol)
C–H
105–109
415
C–C
154
349
C=C
134
610
C≡C
120
836
C=O
123
736–803
C–O
143
359
ик е
PITANJA I ZADACI
во
д
за
уџ
бе н
1. Šta izučava organska hemija? 2. Kako se dele organska jedinjenja? 3. Kako se ostvaruje jonska a kako kovalentna veza? 4. Šta je orbitala? Koja je osnovna razlika između s- i p-orbitala? 5. Kako glasi Paulijev princip? 6. Zbog čega je molekul vodonika stabilniji od pojedinačnih atoma? 7. Šta je dužina veze? 8. Za kakve veze se kaže da su polarne? 9. Objasnite pojam hibridizacije ugljenikovog atoma. U čemu je osnovna razlika između hibridi zovanih i nehibridizovanih orbitala? 10. Pomoću atomskih orbitala objasnite kako se obrazuje veza kod: a) metana, b) etena i c) etina. 11. Koja je osnovna razlika između δ- i π-veze? 12. Objasnite pojmove homolitičkog i heterolitičkog raskidanja veze? 13. Šta je to energija disocijacije veze, a šta srednja energija veze? 14. Osim razlike u dužini veze, po čemu se još razlikuju prosta, dvostruka i trostruka ugljenik–uglje nik veza?
За
?
VEZA
027
Reakcije organskih jedinjenja u zavisnosti od strukture
H
За
H C
во
д
за
уџ
бе н
ик е
Pored toga što se organska hemija bavi proučavanjem sastava organskih molekula i njihovih struktura, njen zadatak je i u tome da prati i proučava i sve transformacije (pro mene) tih molekula. Početkom XX veka pojavili su se prvi pojmovi o načinu vezivanja, a uporedo sa razvojem nauke, sve više su se javljala pitanja o tome zašto jedinjenja baš tako reaguju. Hemijske reakcije karakteriše međusobno delovanje jednog molekula s dru gim, pri čemu se neke veze raskidaju, a druge stvaraju, tj. iz prvobitnih molekula postaju novi. Međusobno delovanje molekula jeste posledica privlačenja koje nastaje između cen tra negativnog naelektrisanja (šarže) jednog i centra pozitivnog naelektrisanja drugog molekula. Promene koje tom prilikom nastaju posledica su kretanja elektronskih paro va s jednog mesta na drugo. Suština hemijske reakcije na nivou molekula je privlačenje naelektrisanja i pomeranje elektrona. Do promena u naelektrisanju dolazi raskidanjem kovalentnih veza. Homolitičko raskidanje daje takve reakcione intermedijere koji imaju nesparene elektrone, tzv. slobodne radikale, a heterolitičko raskidanje daje reakcione in termedijere koji su naelektrisani (joni). I slobodni radikali i joni postali na ovaj način, zbog visokog sadržaja energije, veoma su reaktivni i mogu da obrazuju proizvode koji se sasvim razlikuju od polaznih supstanci. Ako se koncepti homolitičkog i heterolitičkog raskidanja kovalentnih veza primene na raskidanje jedne od C–H veza u metanu, mogli bi da nastanu sledeći reakcioni interme dijeri:
H
metil-radikal (slobodni radikal)
H
H
H C
H C
H
H
metil-katjon (karbokatjon)
metil-anjon (karbanjon)
Životni vek ovih intermedijera je veoma kratak, no, bez obzira na to za njih je karakte ristična visoka reaktivnost. Otkrivanje i utvrđivanje intermedijera (međuproizvoda) veo ma je značajno za određivanje mehanizma reakcije. Svaka reakcija odvija se po izvesnim zakonitostima. Mehanizam reakcije je detaljan opis svih promena koje neke supstance pretrpe prilikom transformacije u druge supstance, to jest, na putu na kojem se reaktanti pretvaraju u proizvode. Veoma je teško utvrditi sigurne dokaze o mehanizmu reakcije iz prostog razloga što se ne može tačno odrediti svaka pojedinost toka reakcije. Međutim, poznavanje mehanizma reakcije omogućuje da se izaberu odgovarjući uslovi koji usme ravaju reakciju u željenom pravcu. 028
Najveća grupa organskih reakcija s kojima ćemo se susretati smatraju se jonskim, jer su im reaktanti ili bogati ili siromašni elektronima. Reaktanti bogati elektronima naziva ju se nukleofili (koji vole jezgro), dok reaktanti kojima nedostaju elektroni (deficitarni u elektronima) nazivaju se elektrofili (koji vole elektrone). U toku stvaranja veze, nukleofil (Nu:–) sparuje elektronski par s elektrofilom (E+): Nu:– + E+ → Nu–E U organskoj hemiji postoji, međutim, veliki broj hemijskih reakcija i nemogućno ih je sve klasifikovati po jednom određenom tipu. Sasvim je zadovoljavajući pristup koji deli organske reakcije na: adicije, supstitucije i eliminacije.
Adicija
H
C C
H
+
H2C
HCl
бе н
H
ик е
Reakcije adicije dešavaju se na nezasićenim molekulima koji od reagensa mogu da prime dodatne atome ili atomske grupe a da pri tome ne pređu granicu najvećeg koordi nacionog broja svog atoma. Takvi molekuli najčešće sadrže višestruke ugljenik–ugljenik veze i dvostruke ugljenik–kiseonik veze:
H
H
за
H
OH
+
CH3 C H
HCN
CN
д
CH3 C
O
Cl
hloretan (etil-hlorid)
уџ
eten (etilen)
CH2
cijanhidrin acetaldehida
За
во
acetaldehid
U zavisnosti od toga koji reagens započinje adiciju, razlikuju se elektrofilne i nukleofil ne adicije. Pri elektrofilnim adicijama na višestruke veze, π-veza se pretvara u dve nove σ-veze. C C nukleofil
E+
+
E
C C
Nu
H
propen
+
H+
C C Nu
adicioni proizvod
elektrofil
Proton (H+) je najčešći elektrofil u ovim reakcijama. H3C C CH2
E
CH3 CH CH3
Cl
H CH3 C CH3 Cl
elektrofil
karbokatjon
2-hlorpropan (adicioni proizvod)
029
U prikazanoj reakciji, proton H+ kao elektrofilni reagens adira se na ugljenik–uglje nik dvostruku vezu i daje karbokatjon kao intermedijer (međuproizvod). U drugoj fazi reakcije, nukleofilni Cl–-jon vezuje se za pozitivan ugljenikov atom, čime se reakcija za vršava. Nukleofilna adicija karakteristična je za karbonilna jedinjenja, dakle za jedinjenja koja sadrže dvostruku ugljenik–kiseonik vezu. Struktura karbonilne grupe je takva da je uglje nikov atom delimično pozitivno naelektrisan (elektrofilan), tako da se nukleofil adira na karbonilni ugljenikov atom: Nu
C O
Nu
C O
nukleofilna adicija na karbonilnu grupu
Supstitucija
CH3CH2 OH + HBr
brometan (etil-bromid)
C H3Cl + HCl hlormetan (metil-hlorid)
д
metan
svetlost
за
CH4 + Cl 2
CH3CH2 Br + H2O
уџ
etanol
бе н
ик е
Supstitucija je hemijska reakcija u kojoj se jedan atom ili atomska grupa u molekulu zamenjuje nekim drugim atomom ili atomskom grupom. Takve reakcije se mogu vršiti na zasićenim ili nezasićenim atomima. Supstitucije se mogu vršiti jonskim i slobodno ‑radikalskim mehanizmom.
За
во
Prva reakcija prikazuje najčešći oblik supstitucione reakcije na zasićenom ugljeniko vom atomu i spada u reakcije nukleofilne supstitucije, koja je detaljnije opisana kod alkil ‑halogenida (videti str. 78). Druga reakcija se vrši slobodno-radikalskim mehanizmom pod dejstvom svetlosti ili visoke temperature (videti str. 40). Elektrofilne supstitucije na nezasićenom C-atomu naročito su značajne kod aromatič nih molekula tipa benzena. U ovoj supstituciji vrši se zamena vodonika (ili neke druge grupe) nekim elektrofilnim reagensom (E+). H
E +
benzen
E+ elektrofil
+ + H
proizvod elektrofilne supstitucije
Mehanizam ovih elektrofilnih supstitucija opisan je u poglavlju o aromatičnim ugljo vodonicima (str. 61). 030
Eliminacija. Molekulska premeštanja Reakcija eliminacije je suprotna od reakcije adicije. Atomi ili atomske grupe se uklanja ju (eliminuju) iz molekula, pri čemu se dobijaju nezasićena jedinjenja. U većini elimina cionih reakcija ne uklanjaju se ugljenikovi već neki drugi atomi. Najjednostavniji primer ovih reakcija je 1,2-eliminacija koja obuhvata uklanjanje atoma sa susednih ugljenikovih atoma. Na primer, iz alkil-halogenida se dobijaju alkeni: H Cl R
C C H H H
H −HCl
R
C C
H H
alken
alkil-halogenid
уџ
PITANJA I ZADACI
во
д
за
1. Objasnite pojam slobodnog radikala, karbokatjona i karbanjona. 2. Šta je mehanizam neke reakcije? Zašto je važno poznavanje mehanizma reakcije? 3. Objasnite pojam elektrofilne i nukleofilne čestice. 4. Koja je osnovna razlika između elektrofilne i nukleofilne adicije na dvostruku ugljenik–uglje nik vezu? 5. Kako se definiše reakcija supstitucije a kako eliminacije?
За
?
бе н
ик е
Od ostalih organskih reakcija značajna su još tzv. molekulska premeštanja. Premešta nja se obično svrstavaju u posebnu grupu organskih reakcija, a odnose se na promene skeleta organskih molekula, koje nastaju zbog jedne ili više reakcija od već pomenuta tri tipa.
031
Poglavlje II
UGLJOVODONICI
ик е
Organska jedinjenja čiji su molekuli sastavljeni samo od atoma ugljenika i vodonika nazivaju se ugljovodonici. Ugljovodonici su veoma rasprostranjeni u prirodi i imaju vrlo veliku i različitu primenu. Sva ostala složenija organska jedinjenja mogu se formalno izvesti od ugljovodonika zamenom vodonikovih atoma nekim drugim atomima ili atom skim grupama. Ugljovodonici čiji su molekuli otvorenog lanca (niza) nazivaju se aciklični ugljovodoni ci, koji se dele na zasićene i na nezasićene ugljovodonike.
Alkani (zasićeni ugljovodonici, parafini)
за
уџ
бе н
Alkani ili zasićeni ugljovodonici su jedinjenja kod kojih su atomi ugljenika međusob no povezani prostim vezama. Ugljenikovi atomi kod ovih jedinjenja vezani su najvećim mogućim brojem vodonikovih atoma, tj. alkani su najbogatiji vodonikom u poređenju s drugim klasama ugljovodonika (alkenima i alkinima, na primer). Pod običnim uslovima alkani su veoma slabo reaktivna jedinjenja, zbog čega su i dobi li naziv parafini (latinski: parum affinis, znači: malo afiniteta).
д
Homologija i izomerija zasićenih ugljovodonika
За
во
Najjednostavniji zasićeni ugljovodonik je metan čiji se sastav može izraziti formulom CH4. Pošto je prema strukturnoj teoriji ugljenik četvorokovalentan, očigledno je da četi ri atoma vodonika ispunjavaju zahtev o četvorovalentnosti atoma ugljenika pa se struk turna formula metana može predstaviti kao:
032