UVOD U ORGANSKU HEMIJU I

1
UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATICKI
FAKULTET DEPARTMAN ZA HEMIJU
UVOD U ORGANSKU HEMIJU I
2
Organske supstance bile su poznate u pradavna
vremena.
3
Do 1828. god ORGANSKA JEDINJENJA jedinjenja
koja nastaju u organizmu dejstvom životne sile
(vis vitalis).
Pocetak savremene organske hemije sinteza uree
iz amonijum-izocijanata (Woehler, 1828)
4
(No Transcript)
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
ORGANSKA JEDINJENJA SU CESTO ODGOVORNA ZA BOJU
SUPSTANCI...
Crvena Narandžasta Žuta Zelena Plava Ljubic
asta
8
...NJIHOV MIRIS...
Oktil-acetat CH3(CH2)6CH2OOCCH3
9
...I UKUS
10
Papaver somniferum
Cvet maka
Nezrela, zasecena caura maka - belicaste kapljice
su sveži opijum
11

• Aspirin - jedan od prvih lekova dobijenih
  hemijskom sintezom

Penicilin G - antibiotik
Kortizon antireumatik i antialergetik
12
ORGANSKI BESTSELERI
RANISAN Najprodavaniji lek u svetu
gt1.000.000.000 / god.
13
PFIZER-ov sildenafil
VIAGRA
14
(No Transcript)
15
ORGANSKA HEMIJA HEMIJA UGLJENIKOVIH JEDINJENJA

• Jedinstvena uloga ugljenika
• Gradi jake, stabilne veze sa mnogim elementima u
  PSE, od kojih su najvažnije C-C veze.
• Gradi ogroman broj razlicitih struktura koje
  sadrže ugljenicne nizove osnova života na
  zemlji.
• Iako cini svega 0,2 Zemljine kore, najvažniji je
  element za žive organizme.

16
Šta to karakteriše jedinjenja ugljenika tako da
ih odvaja od jedinjenja svih ostalih elemenata?

1. Mogucnost ugljenika da gradi beskonacne nizove
   vezujuci se izmedu sebe. Raspored atoma, vec i u
   relativno malim molekulima može biti složen.

17

1. Mogucnost da gradi prstenove svih velicina.

benzen
18
(No Transcript)
19

1. Nizovi i prstenovi mogu biti razgranati ili
   poprecno povezani.

polistiren
?-karoten
20
C 1s2 2s2 2p2 Osnovno stanje, Dva nesparena
e?, dvovalentan
Prelaz elektrona, Cetiri nesparena
e?, cetvorovalentan
21

• TEORIJA VALENTNE VEZE Npr. CH4

• Preklapaju se 4 orbitale atoma C sa cetiri 1s
  orbitale vodonika i nastaju 4 ? veze.
• ? veza nastala preklapanjem 2s orbitale C sa 1s
  orbitalom H je slabija od ostale tri ? veze.

• TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA

22
? VEZA
- nastaje preklapanjem orbitala duž ose koja
spaja jezgra
s-s
s-p
p-p
23
? VEZA
- Nastaje ako atomi vezani s vezom imaju i p-AO,
cije su ose normalne na osu s veze.
?-vezujuca MO
Dve paralelne p-orbitale, jedna uz drugu
p-p bocno preklapanje

• Višestruke veze organskih molekula nastaju
  spajanjem s-veze i jedne ili dve ?-veze.

24

• TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA Npr. H2

25

• TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA Npr. CH4

• Preklapaju se 4 orbitale atoma C sa cetiri 1s
  orbitale vodonika i nastaje 8 MO 4 vezujuce i 4
  razvezujuce.
• Vezujuce MO (jedna ?s i tri ?p-orbitale) primaju
  8 valentnih elektrona i nastaju cetiri ? veze.
• ?s-veza se energetski razlikuje od ostalih.

26
sp3 HIBRIDIZACIJA
E
Energetski dijagram C atoma
27
sp3 HIBRIDIZACIJA
28
sp3 HIBRIDIZACIJA
CH4
- Tetraedarska geometrija
29
C2H6
30
sp2 HIBRIDIZACIJA
- Planarna geometrija
31
Nehibridizovana pz-orbitala

• sp2-hibridne orbitale nastaju kombinacijom jedne
  2s i dve 2p-orbitale
• Tri hibridne sp2 orbitale smeštene su pod uglom
  od 1200 i leže u istoj ravni jer je tako
  postignuto maksimalno odbijanje elektronskih
  parova u nastalim vezama
• Preostaje nehibridizovana pz orbitala s jednim
  elektronom

32
C2H4
sp2 HIBRIDIZACIJA
Molekul ETENA
33
sp HIBRIDIZACIJA
- Linearni molekuli
34
Dve nehibridizovane p-orbitale

• sp-hibridne orbitale nastaju kombinacijom jedne
  2s i jedne 2p orbitale dve hibridne sp-orbitale
  su linearne geometrije s uglom od 1800

35
sp HIBRIDIZACIJA
C2H2
Molekul ETINA
36
POREÐENJE JEDNOSTRUKE, DVOSTRUKE I TROSTRUKE C-C
VEZE
VEZA Sastoji se od Dužina (nm) Jacina (kJ/mol)
C-C 1 ? veze 0,154 368
CC 1 ? i 1 ? veze 0,134 611
C?C 1 ? i 2 ? veze 0,120 820
37
(No Transcript)
38

• Otkriven 1825. godine od strane Faraday-a
• Tek 1865. godine Kekulé postavlja
  zadovoljavajucu, ciklicnu strukturu benzena

39
STRUKTURA BENZENA
i

• Medutim, po ovoj strukturi trebalo bi da postoje
  dva razlicita 1,2-dibrombenzena

40

• Kekulé je pretpostavio da benzen i njegovi
  derivati postoje u dva oblika koji su u
  dinamickoj ravnoteži
• Danas je poznato da ovakva ravnoteža izmedu dva
  oblika benzena ne postoji
• Eksperimentalne cinjenice o benzenu

• stabilan molekul
• pravilan šestougaonik
• sve veze izmedu C-atoma su iste dužine
• uglovi veza C-C-C i C-C-H su 120? - trigonalna
  hibridizacija
• sve C-H veze su ekvivalentne

41

• Svaki od 6 C-atoma u benzenu vezan je
  sp2-hibridnim orbitalama za tri druga atoma (2C i
  1H)
• Svih 6 C-atoma leže u istoj ravni, u uglovima
  pravilnog šestougaonika (ovakvu geometriju
  uslovljava sp2-hibridizacija)
• Svi uglovi, C-C-C i C-C-H, iznose 120?

42
(No Transcript)
43

• Što je vrednost za toplotu hidrogenizacije manja,
  to je jedinjenje stabilnije
• Razlika izmedu kolicine toplote koja se stvarno
  oslobodi i vrednosti izracunate na osnovu
  Kekulé-ove strukture naziva se rezonanciona
  energija (ili energija delokalizacije)
• Kekulé-ove strukture kojima se predstavlja benzen
  nisu razliciti molekuli koji su u ravnoteži, vec
  predstavljaju jedan molekul koji se opisuje sa
  dve rezonancione strukture

44

• Benzenov prsten se može predstaviti na više
  nacina od kojih svaki ima svojih prednosti

AROMATICNA JEDINJENJA

• Planarna - sadrže sp2 hibridizovane orbitale
• Sadrže konjugovane dvostruke veze
• Imaju 4n2 ?-elektrona

45

• Pored medusobnog preklapanja i preklapanja sa 1s
  orbitalama vodonika, sp3 hibridne orbitale
  ugljenika mogu se preklapati sa AO

• Kiseonika - alkoholi, etri
• Azota - amini
• Sumpora - tioli

• I sp2 hibridne orbitale ugljenika se mogu
  preklapati sa raznim atomima gradeci proste
  veze enoletri, enolamini, fenoli.

46

• Kovalentna veza može biti nepolarna i polarna.
• Ako oba atoma pokazuju podjednak afinitet prema
  elektronskom paru, veza je nepolarna i molekul je
  nepolaran.

• Ukoliko jedan atom ili grupa u molekulu pokazuju
  vecu elektronegativnost - veza je polarna i
  molekul je polaran.
• Veoma bitne polarne veze u organskoj hemiji su

• hidroksilna (O-H)
• karbonilna (CO)
• estarska (HO-CO)
• etarska (C-O-C)
• cijano (C?N)
• tiolna (S-H)

47

• Polarne kovalentne veze su veoma bitne kod
  makromolekula npr. proteina.
• Vodonicna veza sposobnost atoma
• vodonika vezanog za atom nekog
• jako elektronegativnog elementa
• da gradi još jednu hemijsku vezu.
• Deli se na

• Intermolekulsku vodonicnu vezu (izmedu molekula)

48

• Intermolekulska vodonicna veza izmedu O i H se
  javlja kod alkohola, karboksilnih kiselina,
  ugljenih hidrata, oksi-kiselina, nekih
  aminokiselina, vitamina, hormona, proteina i
  lipida.
• Intramolekulska vodonicna veza se javlja unutar
  jednog molekula

Salicilaldehid
Ftalna kiselina