UVOD U ORGANSKU HEMIJU IUNIVERZITET U NOVOM SADUPRIRODNO-MATEMATIKI FAKULTET DEPARTMAN ZA HEMIJU

Organske supstance bile su poznate u pradavna vremena.

Do 1828. god:ORGANSKA JEDINJENJA jedinjenja koja nastaju u organizmu dejstvom ivotne sile (vis vitalis).Poetak savremene organske hemije: sinteza uree iz amonijum-izocijanata (Woehler, 1828)

ORGANSKA JEDINJENJA SU ESTO ODGOVORNA ZA BOJU SUPSTANCI...Crvena

Narandasta

uta

Zelena

Plava

Ljubiasta

...NJIHOV MIRIS...Oktil-acetat

CH3(CH2)6CH2OOCCH3

...I UKUS

Papaver somniferumNezrela, zaseena aura maka- beliaste kapljice su svei opijumCvet maka

Aspirin - jedan od prvih lekova dobijenih hemijskom sintezomPenicilin G - antibiotikKortizon antireumatik i antialergetik

RANISANNajprodavaniji lek u svetu >1.000.000.000 / god.ORGANSKI BESTSELERI

PFIZER-ov sildenafilVIAGRA

Jedinstvena uloga ugljenika:Gradi jake, stabilne veze sa mnogim elementima u PSE, od kojih su najvanije C-C veze.Gradi ogroman broj razliitih struktura koje sadre ugljenine nizove osnova ivota na zemlji.Iako ini svega 0,2% Zemljine kore, najvaniji je element za ive organizme.ORGANSKA HEMIJA = HEMIJA UGLJENIKOVIH JEDINJENJA

ta to karakterie jedinjenja ugljenika tako da ih odvaja od jedinjenja svih ostalih elemenata?Mogunost ugljenika da gradi beskonane nizove vezujui se izmeu sebe. Raspored atoma, ve i u relativno malim molekulima moe biti sloen.

Mogunost da gradi prstenove svih veliina. benzen

Nizovi i prstenovi mogu biti razgranati ili popreno povezani.polistiren-karoten

C 1s2 2s2 2p2Osnovno stanje,Dva nesparena e,dvovalentanPrelaz elektrona,etiri nesparena e,etvorovalentan

TEORIJA VALENTNE VEZE Npr. CH4Preklapaju se 4 orbitale atoma C sa etiri 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

VEZA- nastaje preklapanjem orbitala du ose koja spaja jezgras-ss-pp-p

Viestruke veze organskih molekula nastaju spajanjem -veze i jedne ili dve -veze.Dve paralelne p-orbitale, jedna uz drugu-vezujua MOp-p bono preklapanje VEZA- Nastaje ako atomi vezani vezom imaju i p-AO, ije su ose normalne na osu veze.

TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA Npr. H2

Preklapaju se 4 orbitale atoma C sa etiri 1s orbitale vodonika i nastaje 8 MO 4 vezujue i 4 razvezujue. Vezujue MO (jedna s i tri p-orbitale) primaju 8 valentnih elektrona i nastaju etiri veze.s-veza se energetski razlikuje od ostalih.TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA Npr. CH4

Energetski dijagram C atomaEsp3 HIBRIDIZACIJA

sp3 HIBRIDIZACIJA

sp3 HIBRIDIZACIJA- Tetraedarska geometrijaCH4

C2H6

sp2 HIBRIDIZACIJA- Planarna geometrija

sp2-hibridne orbitale nastaju kombinacijom jedne 2s i dve 2p-orbitale Tri hibridne sp2 orbitale smetene su pod uglom od 1200 i lee u istoj ravni jer je tako postignuto maksimalno odbijanje elektronskih parova u nastalim vezamaPreostaje nehibridizovana pz orbitala s jednim elektronomNehibridizovana pz-orbitala

sp2 HIBRIDIZACIJAMolekul ETENAC2H4

sp HIBRIDIZACIJA- Linearni molekuli

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

sp HIBRIDIZACIJAMolekul ETINAC2H2

POREENJE JEDNOSTRUKE, DVOSTRUKE I TROSTRUKE C-C VEZE

VEZASastoji se odDuina (nm)Jaina (kJ/mol)C-C1 veze0,154368C=C1 i 1 veze0,134611CC1 i 2 veze0,120820

Otkriven 1825. godine od strane Faraday-aTek 1865. godine Kekul postavlja zadovoljavajuu, ciklinu strukturu benzena

STRUKTURA BENZENAMeutim, po ovoj strukturi trebalo bi da postoje dva razliita 1,2-dibrombenzena:i

Kekul je pretpostavio da benzen i njegovi derivati postoje u dva oblika koji su u dinamikoj ravnotei

Danas je poznato da ovakva ravnotea izmeu dva oblika benzena ne postoji

Eksperimentalne injenice o benzenu:stabilan molekul pravilan estougaonik sve veze izmeu C-atoma su iste duine uglovi veza C-C-C i C-C-H su 120 - trigonalna hibridizacija sve C-H veze su ekvivalentne

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

to je vrednost za toplotu hidrogenizacije manja, to je jedinjenje stabilnije

Razlika izmeu koliine toplote koja se stvarno oslobodi i vrednosti izraunate na osnovu Kekul-ove strukture naziva se rezonanciona energija (ili energija delokalizacije)Kekul-ove strukture kojima se predstavlja benzen nisu razliiti molekuli koji su u ravnotei, ve predstavljaju jedan molekul koji se opisuje sa dve rezonancione strukture

Benzenov prsten se moe predstaviti na vie naina od kojih svaki ima svojih prednosti

AROMATINA JEDINJENJAPlanarna - sadre sp2 hibridizovane orbitaleSadre konjugovane dvostruke vezeImaju 4n+2 -elektrona

Pored meusobnog preklapanja i preklapanja sa 1s orbitalama vodonika, sp3 hibridne orbitale ugljenika mogu se preklapati sa AO:Kiseonika - alkoholi, etriAzota - aminiSumpora - tioliI sp2 hibridne orbitale ugljenika se mogu preklapati sa raznim atomima gradei proste veze enoletri, enolamini, fenoli.

Kovalentna veza moe 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 veu elektronegativnost - veza je polarna i molekul je polaran.

Veoma bitne polarne veze u organskoj hemiji su:hidroksilna (O-H)karbonilna (C=O)estarska (HO-C=O)etarska (C-O-C)cijano (CN)tiolna (S-H)

Polarne kovalentne veze su veoma bitne kod makromolekula npr. proteina.Vodonina veza sposobnost atoma vodonika vezanog za atom nekog jako elektronegativnog elementa da gradi jo jednu hemijsku vezu.Deli se na:Intermolekulsku vodoninu vezu (izmeu molekula)

Intermolekulska vodonina veza izmeu O i H se javlja kod alkohola, karboksilnih kiselina, ugljenih hidrata, oksi-kiselina, nekih aminokiselina, vitamina, hormona, proteina i lipida. Intramolekulska vodonina veza se javlja unutar jednog molekulaSalicilaldehidFtalna kiselina