Органическая химия. Основной курс.

А.Э. ЩербинА
Л.Г. МАтусевич

Органическая химия. 
ОснОвнОй курс

Утверждено 
Министерством образования Республики Беларусь  
в качестве учебника для студентов  
учреждений высшего образования 
по химико-технологическим специальностям

2013

Под редакцией А.Э. Щербины

 
Минск 
Москва
 
«Новое знание» 
«ИНФРАМ»

УДК 547(075.8) 
ББК 24.2я73 
 
Щ64

 
© Щербина А.Э., Матусевич Л.Г., 
2013
 
© ООО «Новое знание», 2013

ISBN 978-985-475-551-9 (Новое знание)
ISBN 978-5-16-006956-2 (ИНФРА-М)

Рецензенты:
кафедра химии Белорусского государственного педагогического университета им. М. Танка (зав. кафедрой — доцент Ф.Ф. Лахвич);
доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии Белорусского государственного университета С.М. Лещев

Щербина, А.Э.
Органическая химия. Основной курс : учебник / А.Э. Щербина, Л.Г. Матусевич ; под ред. А.Э. Щербины. — Минск : Новое знание ; М. : ИНФРА-М, 2013. — 808 с. : ил. — (Высшее 
образование: Бакалавриат).

ISBN 978-985-475-551-9 (Новое знание) 
ISBN 978-5-16-006956-2 (ИНФРА-М)

В учебнике сохранено основное направление современной органической химии: установление взаимосвязи между электронным, 
энергетическим, пространственным строением и реакционной способностью органических соединений. Во второе издание добавлены 
часть «Гетерофункциональные карбоксилсодержащие соединения», 
рубрика «Новые реакции. Новые катализаторы», а также реакции 
нобелевских лауреатов последнего десятилетия, реакции метатезиса 
алкенов, ионные реакции алканов, реакции, протекающие в сверхкритических средах и т.д.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по различным химико-технологическим специальностям.

УДК 547(075.8) 
ББК 24.2я73

Щ64

Оглавление

Предисловие.................................................................................................................................................12

От авторов................................................................................................................................................13

Список символов и обозначений.......................................................................................................16

Часть I. стРОЕНИЕ ОРГаНИЧЕсКИХ сОЕДИНЕНИЙ 

И тЕОРЕтИЧЕсКИЕ ОсНОВЫ ХИМИЧЕсКИХ РЕаКЦИЙ

Глава 1. Химическое строение, структурная изомерия и основы 
номенклатуры органических соединений..............................................................................20
1.1. Способы изображения строения органических соединений..................................20
1.2. Классификация органических соединений........................................................................22
1.3. Структурная изомерия..................................................................................................................26
1.4. Номенклатура органических соединений..........................................................................29

1.4.1. Углеводородные заместители........................................................................................30
1.4.2. Рациональная номенклатура..........................................................................................34
1.4.3. Номенклатура ИЮПАК.......................................................................................................35

Глава 2. Электронное строение органических молекул. 
Природа ковалентной связи............................................................................................................41
2.1. Атомные орбитали, электроотрицательность атомов..................................................41
2.2. Молекулярные орбитали.

Квантово‑механическое описание химической связи.................................................44

2.3. Ковалентные связи.........................................................................................................................51

2.3.1. Способы образования двухэлектронной ковалентной связи.........................51
2.3.2. Гибридизация и пространственная направленность связей...........................53
2.3.3. Длина связи. Ковалентный радиус...............................................................................55
2.3.4. Энергия связи и стабильность молекулы..................................................................56
2.3.5. Полярность связи и молекулы.......................................................................................58
2.3.6. Поляризуемость связи.......................................................................................................60

2.4. Делокализованные связи. Сопряженные системы........................................................62
2.5. Способы графического изображения делокализованных связей.........................68
2.6. Электронные смещения в молекулах...................................................................................71

2.6.1. Индуктивный эффект..........................................................................................................71
2.6.2. Мезомерный эффект...........................................................................................................73

Глава 3. Пространственное строение и стереоизомерия органических 
соединений................................................................................................................................................77
3.1. Конформации и конформеры...................................................................................................78
3.2. Хиральность молекул....................................................................................................................80
3.3. Энантиомеры. Оптическая активность.................................................................................83

Оглавление
4

3.4. Способы изображения энантиомеров с одним стереогенным центром.........87
3.5. Что такое конфигурация?...........................................................................................................89
3.5.1. Относительная конфигурация. D,L‑номенклатура...............................................89
3.5.2. Абсолютная конфигурация. R,S‑номенклатура......................................................90
3.6. Диастереомеры................................................................................................................................93
3.6.1. s‑Диастереомеры................................................................................................................94
3.6.2. p‑Диастереомеры................................................................................................................96
3.7. Методы разделения рацемических смесей......................................................................99
3.8. Хиральность как уникальное свойство 
биологически активных соединений................................................................................101

Глава 4. Химическая реакция......................................................................................................104
4.1. Термодинамические основы химических превращений........................................104
4.2. Химическая кинетика................................................................................................................106
4.3. Теория переходного состояния...........................................................................................110
4.4. Механизмы реакций...................................................................................................................115
4.4.1. Способы разрыва связей и типы механизмов реакций..................................115
4.4.2. Классификация реагентов и органических реакций .......................................117
4.5. Интермедиаты в органических реакциях.......................................................................124
4.6. Кислотно‑основные свойства органических соединений......................................131
4.6.1. Протолитическая теория Бренстеда — Лоури...................................................132
4.6.2. Электронная теория кислот и оснований Льюиса............................................134
4.6.3. Зависимость кислотных свойств от строения молекул..................................136
4.6.4. Зависимость основности соединений от их строения ...................................140
4.6.5. Влияние среды на кислотно‑основные свойства соединений....................143
4.7. Катализаторы и каталитические реакции ......................................................................145

Часть II. УГЛЕВОДОРОДЫ

Глава 5. алканы....................................................................................................................................153
5.1. Номенклатура и изомерия.....................................................................................................154
5.2. Электронное строение и физические параметры связей.....................................155
5.3. Характеристика реакционной способности..................................................................157
5.4. Механизм и стереохимия реакций радикального замещения...........................161
5.5. Галогенирование..........................................................................................................................166
5.6. Другие SR‑реакции ......................................................................................................................170
5.6.1. Нитрование .........................................................................................................................170
5.6.2. Сульфохлорирование и сульфоокисление ..........................................................172
5.7. Окисление........................................................................................................................................173
5.8. Термические реакции................................................................................................................176
5.9. Каталитическое дегидрирование........................................................................................179
5.10. Ионные реакции........................................................................................................................181

Оглавление
5

5.11. Промышленные методы переработки алканов с целью получения 
компонентов моторных топлив и сырья для нефтехимического синтеза....184
5.12. Методы получения алканов................................................................................................186

Глава 6. Алициклические углеводороды .............................................................................190
6.1. Классификация, номенклатура и изомерия циклоалканов..................................190
6.2. Размеры и относительная стабильность циклов .......................................................192
6.3. Конформации малых и нормальных циклов................................................................194
6.4. Реакции циклоалканов .............................................................................................................198
6.5. Методы получения циклоалканов......................................................................................201

Глава 7. Ненасыщенные углеводороды................................................................................206
7.1. Классификация, изомерия, номенклатура......................................................................206
7.2. Электронное строение и физические параметры связей.....................................208
7.3. Характеристика реакционной способности..................................................................212
7.4. Электрофильное присоединение........................................................................................214
7.4.1. Механизмы АdЕ-реакций...............................................................................................216
7.4.2. Региоселективность АdЕ-реакций. Правило Марковникова........................219
7.4.3. Реакционная способность субстратов в АdЕ-реакциях...................................220
7.4.4. Сопряженное присоединение....................................................................................220
7.4.5. Стереохимия присоединения электрофильных реагентов 
по двойной связи.........................................................................................................................221
7.5. Конкретные АdE-реакции.........................................................................................................223
7.5.1. Гидрогалогенирование..................................................................................................223
7.5.2. Присоединение серной, хлорно- и бромноватистой кислот.......................225
7.5.3. Присоединение воды и спиртов................................................................................226
7.5.4. Присоединение ацетата ртути....................................................................................229
7.5.5. Присоединение галогенов (галогенирование)...................................................230
7.5.6. Специфические АdE-реакции......................................................................................234
7.6. Нуклеофильное присоединение..........................................................................................241
7.7. Радикальные реакции...............................................................................................................246
7.8. Реакции циклоприсоединения.............................................................................................249
7.9. Реакции алкинов по терминальной С–Н-связи...........................................................253
7.10. Реакции восстановления.......................................................................................................255
7.10.1. Каталитическое гидрирование.............................................................................255
7.10.2. Некаталитические методы восстановления ...................................................258
7.11. Реакции окисления ..................................................................................................................259
7.11.1. Методы окисления ненасыщенных углеводородов ...................................259
7.11.2. цис-Гидроксилирование...........................................................................................261
7.11.3. Эпоксидирование........................................................................................................263
7.11.4. транс-Гидроксилирование....................................................................................265
7.11.5. Окисление алкенов в присутствии солей палладия...................................265

Оглавление
6

7.11.6. Озонолиз.........................................................................................................................266
7.11.7. Окисление с расщеплением p- и s-связей ......................................................267
7.11.8. Окисление алкинов....................................................................................................268
7.12. Методы получения ненасыщенных углеводородов...............................................270
7.13. Новые реакции. Новые катализаторы...........................................................................277

Глава 8. Реакции полимеризации.............................................................................................279
8.1. Реакции и механизмы полимеризации алкенов 
и мономеров винильного типа ...........................................................................................281
8.2. Полимеризация алкинов .........................................................................................................289
8.3. Полимеризация алкадиенов..................................................................................................291
8.4. Новые реакции. Новые катализаторы..............................................................................293

Глава 9. Арены (ароматические углеводороды)..............................................................296
9.А. Бензол и его гомологи...........................................................................................................297
9.А.1. Номенклатура моноциклических аренов...................................................................297
9.А.2. Строение бензола....................................................................................................................299
9.А.3. Ароматический характер бензола..................................................................................302
9.А.4. Реакции, протекающие с потерей ароматичности................................................303
9.А.5. Реакции, протекающие с сохранением p-ароматической 
системы, — реакции электрофильного замещения..............................................306
9.А.5.1. Механизм SE-реакций бензола ............................................................................307
9.А.5.2. Влияние заместителей на скорость и направление SЕ-реакций..........310
9.А.5.3. Правила ориентации у дизамещенных бензолов. 
Согласованная и несогласованная ориентация .........................................................317
9.А.5.4. Влияние индуктивного эффекта и пространственного фактора 
на соотношение продуктов о-, п-замещения ...............................................................319
9.А.5.5. Катализаторы SЕ-реакций.......................................................................................321
9.А.6. Конкретные SE-реакции........................................................................................................321
9.А.6.1. Нитрование...................................................................................................................321
9.А.6.2. Галогенирование........................................................................................................326
9.А.6.3. Алкилирование...........................................................................................................331
9.А.6.4. Ацилирование.............................................................................................................337
9.А.6.5. Сульфирование...........................................................................................................341
9.А.7. Реакции боковых цепей аренов......................................................................................345
9.А.7.1. Реакции алкилбензолов..........................................................................................345
9.А.7.2. Реакции алкенил- и алкинилбензолов.............................................................350
9.А.8. Методы получения моноциклических аренов.........................................................351
9.Б. Полициклические арены.......................................................................................................355
9.Б.1. Полициклические арены с изолированными бензольными циклами........355
9.Б.1.1. Особенности строения............................................................................................355
9.Б.1.2. Химические свойства...............................................................................................356
9.Б.1.3. Методы получения ....................................................................................................359

Оглавление
7

9.Б.2. Многоядерные арены с конденсированными циклами......................................360
9.Б.2.1. Номенклатура, изомерия .......................................................................................360
9.Б.2.2. Природа связей и строение конденсированных полициклов..............361
9.Б.2.3. Нафталин. Химические свойства.........................................................................363
9.Б.2.4. Антрацен. Химические свойства.........................................................................369
9.Б.2.5. Фенантрен. Химические свойства......................................................................371
9.Б.2.6. Методы получения аренов с конденсированными циклами ................371
9.В. Концепция ароматичности ..............................................................................................372
9.В.1. Общие положения...................................................................................................................372
9.В.2. Правило Хюккеля как критерий ароматичности....................................................375
9.В.3. Фуллерены — молекулярная форма углерода .......................................................380

Часть III. ФУНКЦИОНаЛьНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ

Глава 10. Галогенопроизводные углеводородов............................................................385
10.1. Классификация, номенклатура, изомерия...................................................................385
10.2. Основные физические параметры связи С–Наl .......................................................387
10.3. Характеристика реакционной способности ...............................................................388
10.4. Реакции нуклеофильного замещения у алкил-  
и циклоалкилгалогенидов....................................................................................................389
10.4.1. Механизмы реакций нуклеофильного замещения......................................391
10.4.2. Факторы, влияющие на механизм 
и скорость нуклеофильного замещения........................................................................397
10.4.3. Особенности протекания реакций нуклеофильного замещения 
с амбидентными нуклеофилами. Правило Корнблюма...........................................403
10.5. Реакции нуклеофильного замещения у аллил- и бензилгалогенидов.........406
10.6. Элиминирование .......................................................................................................................408
10.6.1. Механизмы элиминирования................................................................................409
10.6.2. Направление и стереохимия реакций элиминирования .........................411
10.6.3. Факторы, влияющие на конкуренцию SN- и E-реакций..............................413
10.7. Нуклеофильное замещение у винил- и арилгалогенидов..................................415
10.7.1. Активированные и неактивированные арилгалогениды.........................416
10.7.2. Механизм SN-реакций у неактивированных арилгалогенидов..............418
10.7.3. Механизм SN-реакций у активированных арилгалогенидов...................421
10.8. Реакции галогенопроизводных углеводородов с металлами. 
Металлоорганические соединения .................................................................................423
10.8.1. Натрий- и литийорганические соединения....................................................424
10.8.2. Магнийорганические соединения ......................................................................425
10.8.3. Купратные реагенты...................................................................................................428
10.9. Методы получения галогенопроизводных углеводородов................................430
10.10. Новые реакции. Новые катализаторы.........................................................................434

Оглавление
8

Глава 11. Нитросоединения...........................................................................................................438
11.1. Номенклатура и классификация........................................................................................438
11.2. Строение нитрогруппы и характеристика реакционной

способности нитросоединений..........................................................................................439

11.3. Реакции восстановления........................................................................................................441
11.4. Реакции нитроалканов по a-углеродному атому.....................................................444

11.4.1. С–Н-кислотность и таутомерия..............................................................................444
11.4.2. Другие реакции по Сa-атому...................................................................................445

11.5. Реакции нитроаренов по бензольному кольцу.........................................................447
11.6. Методы получения нитросоединений............................................................................450

Глава 12. Амины...................................................................................................................................453
12.1. Классификация, номенклатура и изомерия.................................................................453
12.2. Стереохимия атома азота......................................................................................................456
12.3. Физические параметры связей и характеристика

реакционной способности....................................................................................................457

12.4. Кислотно-оснóвные свойства..............................................................................................458

12.4.1. Амины как N–H-кислоты...........................................................................................458
12.4.2. Амины как основания.................................................................................................459

12.5. Амины как нуклеофильные реагенты.............................................................................462

12.5.1. N-Алкилирование и N-арилирование аминов................................................463
12.5.2. N-Ацилирование аминов..........................................................................................468

12.6. Реакции нитрозирования.......................................................................................................471

12.6.1. Нитрозирование алифатических аминов.........................................................471
12.6.2. Нитрозирование ароматических аминов.........................................................472

12.7. Окисление аминов....................................................................................................................473
12.8. Реакции аминов по бензольному кольцу.....................................................................475
12.9. Методы получения аминов...................................................................................................480
12.10. Биологически активные амины и их производные..............................................484

Глава 13. Диазо- и азосоединения.............................................................................................488
13.1. Классификация и номенклатура........................................................................................488
13.2. Диазоалканы.................................................................................................................................489
13.3. Ароматические соли диазония. Реакция диазотирования..................................492
13.4. Реакции солей арендиазония с выделением азота................................................496
13.5. Реакции солей арендиазония, протекающие без выделения азота..............504
13.6. Элементы теории цветности................................................................................................510
13.7. Азокрасители................................................................................................................................514

Глава 14. Спирты и фенолы...........................................................................................................518
14.1. Классификация, номенклатура и изомерия.................................................................518
14.2. Физические параметры связей и электронное строение молекул

спиртов и фенолов...................................................................................................................521

Оглавление
9

14.3. Характеристика реакционной способности ...............................................................522
14.4. Кислотно-оснóвные свойства .............................................................................................523
14.4.1. Спирты и фенолы как О–Н-кислоты....................................................................523
14.4.2. Спирты и фенолы как основания.........................................................................527
14.5. Гидроксилсодержащие соединения как нуклеофильные реагенты...............528
14.5.1. О-Алкилирование спиртов и фенолов ..............................................................528
14.5.2. О-Ацилирование спиртов и фенолов.................................................................530
14.6. Нуклеофильное замещение гидроксильной группы в спиртах  
и фенолах .....................................................................................................................................534
14.6.1. Нуклеофильное замещение спиртового гидроксила.................................534
14.6.2. Взаимодействие спиртов с галогеноводородными кислотами.............535
14.6.3. Взаимодействие спиртов с галогенидами фосфора и серы ....................540
14.6.4. Нуклеофильное замещение гидроксильной группы в фенолах ...........542
14.7. Дегидратация спиртов............................................................................................................543
14.7.1. Межмолекулярная дегидратация........................................................................544
14.7.2. Внутримолекулярная дегидратация...................................................................545
14.7.3. Дегидратация многоатомных спиртов ..............................................................547
14.8. Реакции фенолов по бензольному кольцу.................................................................550
14.9. Реакции окисления и восстановления..........................................................................560
14.9.1. Окисление одноатомных спиртов.......................................................................560
14.9.2. Окисление диолов и полиолов.............................................................................564
14.9.3. Окисление фенолов ...................................................................................................565
14.9.4. Восстановление спиртов и фенолов ..................................................................567
14.10. Методы получения спиртов..............................................................................................569
14.11. Методы получения фенолов.............................................................................................576

Глава 15. Простые эфиры...............................................................................................................580
15.1. Классификация и номенклатура.......................................................................................580
15.2. Строение и характеристика реакционной способности  
простых эфиров ........................................................................................................................581
15.3. Простые эфиры как основания.........................................................................................582
15.4. Расщепление связи С–О........................................................................................................583
15.5. Автоокисление............................................................................................................................586
15.6. Реакционноспособные простые эфиры ........................................................................586
15.7. Краун-эфиры................................................................................................................................591
15.8. Методы получения простых эфиров..............................................................................594
15.9. Новые реакции. Новые катализаторы...........................................................................596

Глава 16. Альдегиды и кетоны....................................................................................................598
16.1. Классификация и номенклатура.......................................................................................598
16.2. Строение и физические параметры карбонильной группы..............................600
16.3. Характеристика реакционной способности ...............................................................602

Оглавление
10

16.4. Механизм АdN-реакций. Факторы, определяющие скорость 
нуклеофильного присоединения .....................................................................................603
16.5. Конкретные АdN-реакции......................................................................................................606
16.5.1. Присоединение гидросульфита натрия............................................................608
16.5.2. Присоединение О-нуклеофилов..........................................................................609
16.5.3. Присоединение С-нуклеофилов...........................................................................613
16.6. Присоединение N-нуклеофилов........................................................................................617
16.7. С–Н-кислотность и a-галогенирование карбонильных соединений.............622
16.8. Реакции конденсации.............................................................................................................626
16.8.1. Характеристика реакций конденсации ............................................................626
16.8.2. Альдольно-кротоновая конденсация................................................................630
16.8.3. Реакции перекрестной альдольной конденсации.......................................634
16.8.4. Конденсация ароматических альдегидов с ангидридами кислот........636
16.9. Новые реакции. Новые катализаторы. Органокатализ.........................................637
16.10. Реакции окисления................................................................................................................638
16.11. Реакции восстановления ....................................................................................................645
16.12. Новые реакции. Новые катализаторы.........................................................................650
16.13. Реакции полимеризации низших альдегидов.........................................................652
16.14. Методы получения.................................................................................................................653
16.15. Хиноны.........................................................................................................................................658

Глава 17. Карбоновые кислоты и их производные........................................................667
17.1. Классификация, номенклатура...........................................................................................667
17.2. Строение карбоксильной группы и характеристика реакционной 
способности карбоновых кислот.....................................................................................670
17.3. О–Н-кислотность карбоновых кислот............................................................................674
17.4. Соли карбоновых кислот......................................................................................................676
17.5. Нуклеофильное замещение у ацильного атома углерода..................................679
17.5.1. Механизм реакций ацилирования......................................................................679
17.5.2. Факторы, определяющие скорость реакций ацилирования..................680
17.6. Галогенангидриды кислот.....................................................................................................682
17.7. Ангидриды кислот....................................................................................................................686
17.8. Сложные эфиры.........................................................................................................................690
17.9. Амиды кислот..............................................................................................................................697
17.10. Нитрилы.......................................................................................................................................702
17.11. Дикарбоновые кислоты и их производные.............................................................708
17.11.1. Получение и химические свойства дикарбоновых кислот.................708
17.11.2. Реакции циклических ангидридов и имидов.............................................712
17.11.3. Синтезы на основе малонового эфира .........................................................714
17.11.4. Реакции поликонденсации.................................................................................717
17.12. Методы получения карбоновых кислот.....................................................................719
17.13. Новые методы проведения реакции...........................................................................724

Оглавление
11

17.14. Ненасыщенные карбонильные соединения.............................................................725
17.15. Гидроксил- и карбонилсодержащие соединения как природные 
душистые вещества. Ароматерапия..............................................................................730

Часть IV. ГЕтЕРОФУНКЦИОНаЛьНЫЕ 

КаРБОКсИЛсОДЕРЖаЩИЕ сОЕДИНЕНИЯ

Глава 18. Галогено- и гидроксизамещенные карбоновые кислоты.....................737
18.1. Номенклатура и изомерия...................................................................................................737
18.2. Методы получения...................................................................................................................738
18.3. Химические свойства..............................................................................................................741

Глава 19. Оксокислоты.....................................................................................................................745
19.1. Классификация, номенклатура, способы получения .............................................745
19.2. Химические свойства..............................................................................................................747
19.3. Ацетоуксусный эфир ...............................................................................................................748
19.3.1. Строение и свойства ацетоуксусного эфира..................................................750
19.3.2. Реакции ацетоуксусного эфира ............................................................................751
19.3.3. Синтез кетонов и карбоновых кислот 
на основе ацетоуксусного эфира.......................................................................................755

Глава 20. аминокислоты. Пептиды и белки........................................................................758
20.1. Номенклатура и изомерия аминокислот.....................................................................758
20.2. Методы получения...................................................................................................................761
20.3. Химические свойства..............................................................................................................764
20.4. Значение a-аминокислот ......................................................................................................768
20.5. Общие представления о строении пептидов и белков.......................................769

Часть V. ФИЗИЧЕсКИЕ сВОЙстВа ОРГаНИЧЕсКИХ сОЕДИНЕНИЙ

Глава 21. Некоторые физические характеристики углеводородов ....................775

Глава 22. Некоторые физические характеристики функциональных 
производных.........................................................................................................................................781

Список литературы............................................................................................................................790

Именной указатель.............................................................................................................................792

Указатель веществ.............................................................................................................................794

Указатель терминов и понятий.................................................................................................802

Предисловие

Органическая химия как учебная дисциплина занимает ведущее место в си
стеме химического образования. Своеобразие этой науки заключается в том, 
что органическая химия способна сама создавать предмет изучения — органические вещества, разнообразие которых безгранично, как и их свойства, области применения и формы воздействия на окружающую среду. Успехи органический химии и смежных химических дисциплин определяют современный 
уровень понимания устройства материального мира. В то же время бурное развитие химических технологий приводит в возникновению многих проблем глобального характера, таких как изменение климата, защита окружающей среды, 
обеспечение населения планеты запасами чистой воды, продуктов питания, 
энергетическими ресурсами.
В объективно сложившихся условиях современного общества само понятие 
«образование» претерпевает существенное изменение: оно нацелено на удовлетворение социального заказа, выполняя роль «образовательной услуги», заказчиками которой являются прежде всего государство, сферы хозяйственной деятельности и общество в целом. В связи с этим возникают новые требования 
к учебным пособиям, в которых должны сочетаться высокий уровень основ 
дисциплины и практическая реализация новых идей и методов в лабораторных 
и промышленных условиях.

С этой точки зрения издание учебника А.Э. Щербины и Л.Г. Матусевич «Ор
ганическая химия» представляется актуальным и отвечающим современным 
требованиям при подготовке специалистов химико-технологического профиля. 
Отличие этого учебника от других заключается в тщательном отборе фактического материала из стремительно расширяющегося арсенала органической химии в соответствии с современным уровнем развития теории и практики основных разделов органической химии. Авторы включили в структуру учебника ряд 
новых теоретических представлений, реакций, катализаторов, методов исследования. В учебнике рассмотрены новые подходы в оценке реакционной способности углеводородов на примере таких не характерных для классической органической химии реакций, как олигомеризация метана с получением высших 
углеводородов, метатезис алкенов и алкинов, каталитическая изомеризация 
алканов в присутствии катализаторов-«суперкислот» и др. Следует также отметить, что во всех разделах учебника рассматриваются важнейшие достижения 
стереохимии и энантиоселективного катализа, которые открывают путь к созданию многих типов высококачественных композиционных полимерных материалов и биологически активных веществ.

Уверен, что издание этого учебника будет полезным для студентов, аспиран
тов, преподавателей химико-технологических университетов и для более широкого круга читателей, интересующихся достижениями современной органической химии.

Академик В.Е. Агабеков, 
директор Института химии новых материалов  
НАН Беларуси

От авторов

Первое учебное пособие, изданное в 2000 г., в течение десяти лет служило 

основным пособием по органической химии для студентов химико-технологических специальностей в Республике Беларусь. Основу учебника составляют 
тексты лекционных курсов, читаемых авторами в Белорусском государственном 
технологическом университете на протяжении последних двадцати лет. В новом 
издании сохранено основное направление современной органической химии: 
установление взаимосвязей между электронным, пространственным и энергетическим состоянием органических молекул и их реакционной способностью.
Каждое новое издание учебника неизбежно связано с необходимостью его 
улучшения и пересмотра отдельных положений и гипотез дискуссионного характера. С этой целью в новом издании не только устранены некоторые неточности и стилистические погрешности, более четко сформулированы определения 
и основные термины, но и изменена архитектура учебника путем перестановки 
или введения некоторых новых глав, а также разделов внутри отдельных глав.
В содержательном плане сохранена структура первого издания: в основу 
книги положена классификация органических соединений по функциональным 
группам, определяющим их реакционную способность. В каждом разделе вводится такое количество новых идей и понятий, которое необходимо для освоения 
материала на данной стадии изучения курса. Именно поэтому методы получения 
соединений различных классов вынесены в конец каждой главы и представлены 
в табличном виде с краткими пояснениями и ссылками на соответствующие главы.

В первой части (главы 1–4) рассматриваются основные теоретические положения органической химии: природа химических связей, основные принципы метода молекулярных орбиталей, механизмы реакций, интермедиаты. Более 
подробно рассмотрены кислотно-основные равновесия, поскольку большинство 
органических реакций протекают (частично или полностью) через стадии кислотно-основных взаимодействий. Стереохимические представления также вводятся как отдельная глава в начале курса и в дальнейшем широко используются при рассмотрении механизмов и результатов различных реакций.

Во второй части (главы 5–9) изложена химия углеводородов с соблюдением 

принципа «от простого к сложному». Рассмотрены строение и химические свойства алканов и циклоалканов, ненасыщенных (алкенов, алкинов, алкадиенов, 
циклоалкенов) и ароматических углеводородов. В главе «Ненасыщенные углеводороды» объединены методы получения и свойства всех типов непредельных 
соединений. Авторы полагают, что уже на этом этапе у студентов должно вырабатываться умение сопоставлять, анализировать и оценивать влияние различных типов связей: двойных и тройных, локализованных и делокализованных — на реакционную способность и механизмы превращений углеводородов.

В главах 10–17 третьей части сконцентрирован материал, включающий ме
тоды функционализации молекул углеводородов и трансформации функциональных групп. Детально рассмотрены механизмы, стереохимические особенности и практическая значимость синтетических методов и реакций, а также 
продуктов синтеза, получаемых в лабораторных и промышленных условиях.

Новой в настоящем издании является четвертая часть — «Гетерофункцио
нальные карбоксилсодержащие соединения», в которой рассматриваются строе

От авторов
14

ние и свойства основных классов замещенных карбоновых кислот (галогено-, 
гидрокси-, оксо- и аминокислот). Этот важнейший раздел основного курса органической химии практически отсутствовал в первом издании. В связи с этим 
и с целью уменьшения объема в новое издание не был включен раздел «Гетероциклы», который представляет собой самостоятельную область изучения подобно другим специальным разделам органической химии, таким как химия 
терпенов, стероидов, элементоорганических соединений и т.д.

Пятая часть книги (главы 21, 22) содержит сведения о некоторых физикохимических характеристиках основных классов органических соединений.

Самая сложная проблема, которую пришлось решать авторам, — это тщательный отбор фактического материала из стремительно расширяющегося арсенала 
органической химии и приведение содержания всех глав учебника в соответствие 
с современным уровнем развития науки. Для этого из текста либо исключены, 
либо кратко в нем упомянуты реакции, представляющие лишь исторический 
интерес, например классический вариант синтеза Вюрца, синтез дивинила по 
Лебедеву и др.

С другой стороны, в учебник дополнительно включены некоторые новые тео
ретические представления, ряд новых реакций, катализаторов и методов исследования. В частности, более подробно рассмотрен купратный метод как основной 
метод синтеза новых С–С-связей. В последние годы усилился интерес к получению из метана синтез-газа и использованию его в методе Фишера — Тропша. 
В учебнике приведены новые методы переработки метана с получением углеводородов с большей молярной массой, а также таких практически важных кислородсодержащих соединений, как метанол, формальдегид, уксусная кислота и др.

Особый интерес представляют реакции каталитической изомеризации алка
нов в присутствии новых катализаторов — суперкислот — с образованием концентрированного изомеризата, необходимого для производства современных 
моторных топлив. Таким образом, меняется взгляд на реакционную способность 
алканов: в настоящее время ионные реакции (наряду с радикальными) рассматриваются как наиболее характерные реакции алканов, имеющие значительное 
теоретическое и практическое значение.

В свете изложенного становится понятной необходимость введения в отдельные разделы учебного курса дополнительной рубрики «Новые реакции. Новые 
катализаторы». Рассмотрены реакции Нобелевских лауреатов последнего десятилетия: Р. Хека, Б. Шарплесса, У. Нойлеса и др. (методы каталитического 
энантиоселективного синтеза), реакции метатезиса алканов, ионные реакции 
алканов, а также реакции, протекающие в сверхкритических средах.

В конце учебника приведен справочный раздел, включающий три типа ука
зателя: именной, предметный, а также указатель терминов и понятий.

Как и в первом издании, в новом учебнике отсутствует методический и ди
дактический материал, так как за прошедшие годы был создан учебно-методический комплекс, включающий еще три пособия, в которых теоретические 
и экспериментальные основы дисциплины сочетаются с принципами дидактики 
и индивидуализации обучения: «Сборник задач и упражнений» (издания 2003 
и 2007 гг.), «Идентификация и структурный анализ органических соединений» 
(2005 г.), «Лабораторный практикум по органическому синтезу» (2006 г.).

От авторов
15

Работая над новым изданием, авторам хотелось показать своим основным 

читателям — студентам, что органическая химия — чрезвычайно интересная 
наука, непрерывно развивающаяся параллельно с творческим потенциалом 
химиков-исследователей всех направлений. Нам хотелось написать такой учебник, который вызвал бы у студентов эстетический интерес и представление 
о «Красоте и Утилитарности Мира органической химии».

В то же время авторы осознают, что само понятие «образование» претерпе
вает существенное изменение в объективно сложившихся условиях: оно нацелено на удовлетворение социального заказа, выполняя роль «образовательной 
услуги», заказчиками которой являются прежде всего государство, сферы хозяйственной деятельности, а также семья и личность.
Именно поэтому авторы надеются, что новое издание будет полезно студентам, магистрантам и аспирантам не только как источник необходимых знаний, 
но и как фактор, стимулирующий интерес к научной деятельности при планировании и выполнении студенческих научно-исследовательских работ, подготовке докладов, рефератов и других видов творческой и профессиональной деятельности. Мы надеемся также, что учебник будет полезен и интересен педагогам 
и учащимся средних и специальных учебных заведений, углублено изучающим 
органическую химию.
В заключение авторы выражают глубокую благодарность академику НАН РБ 
В.Е. Агабекову, ректору Белорусского государственного технологического университета, профессору И.М. Жарскому, нашим уважаемым рецензентам профессору Белорусского государственного университета С.М. Лещеву, заведующему кафедрой химии Белорусского государственного педагогического университета им. М. Танка Ф.Ф. Лахвичу, всем сотрудникам кафедры органической 
химии Белорусского государственного технологического университета, неоднократно обсуждавшим многие теоретические концепции и проблемы органического синтеза, а также нашим студентам, которые активно участвовали в подготовке компьютерных вариантов графического изображения строения молекул, 
механизмов протекания реакций и методов получения новых материалов.

Список символов и обозначений

 
АО — атомная орбиталь

 
АУЭ — ацетоуксусный эфир

 
ААС2 — кислотно-катализируемое нуклеофильное замещение

 
AdE — электрофильное присоединение

 
AdN — нуклеофильное присоединение

 
AdR — радикальное присоединение

 
ВАС2 — основно-катализируемое нуклеофильное замещение

 
BINAP — 2,2′-бис(дифенилфосфино)-1,1′-бинафтил
 
t-Bu — трет-бутил

 
ВЗМО — высшая занятая молекулярная орбиталь

 
ГМДА — гексаметилендиамин

 
ДАК — донорно-акцепторный комплекс

 
ДАС — донорно-акцепторный механизм образования связи

 
ДМСО — диметилсульфоксид
 
ДМФА — диметилформамид

D-(-)-DET

и L-(+)-DET  — энантиомеры диэтилтартрата (диэтилового эфира винной

кислоты)
 
Е1 — мономолекулярное элиминирование

 
Е2 — бимолекулярное элиминирование

 
ee — энантиомерный избыток [(A) - (B)]/[(A) + (B)]

 
in situ — без выделения

 
in vitro — в лабораторных условиях

 
in vivo — в живом организме

 
ЛКАО — линейная комбинация атомных орбиталей

 
МО — молекулярная орбиталь

 
НЗМО — низшая занятая молекулярная орбиталь

 
НСМО — низшая свободная молекулярная орбиталь

 
НЭП — неподеленная электронная пара

 
i-Pr — изопропил
 
SE — электрофильное замещение

 
SN1 — мономолекулярное нуклеофильное замещение

 
SN2 — бимолекулярное нуклеофильное замещение

 
SN2Ar — бимолекулярное арильное нуклеофильное замещение

 
SR — радикальное замещение

 
ТГФ — тетрагидрофуран

 
Ts — тозил (п-толуолсульфонил)

Часть I

СТРОЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ 
СОЕДИНЕНИЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ 
ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКИХ 
РЕАКЦИЙ

Часть I. Строение органических соединений и теоретические основы химических реакций
18

К числу фундаментальных теоретических положений органической химии 

может быть отнесена теория строения органических соединений, позволяющая систематизировать огромный объем информации о миллионах органических соединений, объяснить важнейшие закономерности органической 
химии, предсказать новые факты. Эта теория дает представление о том, каким 
образом молекулы образуются из атомов, описывает порядок связи атомов 
в молекуле, а также позволяет оценить форму и размер молекул и распределение электронов между атомами.

Создание теории строения органических соединений связано с именами 

трех великих химиков второй половины ХIХ века: А.С. Купера, Ф.А. Кекуле 
и А.М. Бутлерова. В работах А. Купера и Ф. Кекуле впервые отмечено свойство атомов углерода связываться друг с другом с образованием цепей и предложено обозначать такие связи с помощью черточек (формулы Купера). Сущность теории химического строения была сформулирована А.М. Бутлеровым 
(1861–1864 гг.):

«Свойства органических соединений определяются не только типом и количеством атомов в молекуле, но и способом связывания атомов, т.е. химическим 
строением».

Большой вклад в понимание природы химических связей внесли также 

В. Коссель и Г. Льюис (1916 г.): они ввели такие фундаментальные понятия, 
как ионная и ковалентная связи. Ковалентная связь в органических соединениях образуется в результате обобществления пары электронов подобно 
тому, как это происходит при образовании молекулы водорода: Н• + •Н → Н2. 
Электронные представления о химической связи получили дальнейшее развитие в работах Г. Льюиса, Р. Робинсона, К. Ингольда. В ХХ веке более 
глубокое познание природы химической связи было обусловлено развитием 
квантовой механики (М. Планк, Л. де Бройль, Э. Шрёдингер), изучающей 
движение и энергетическое состояние микрочастиц. Основные положения 
квантово-химической теории в изложении, наиболее приемлемом для химиков, были сформулированы Э. Шрёдингером (1926 г.) и затем развиты в работах Э. Хюккеля, М. Дьюара, Р. Хофмана и др. Основу современной теории 
строения органических соединений составляют электронные и орбитальные 
концепции, корректность которых подтверждена многими расчетными и экспериментальными физико-химическими методами.

Химическим связям присуща пространственная направленность, вели
чина валентного угла и длина: все это обусловливает соответствующую форму 
и размер молекул. Попытки изучения пространственного строения молекул 
(стереохимии) предпринимались химиками еще в начале ХIХ века. Серьезным 
толчком к развитию стереохимии как науки явилась концепция тетраэдрического строения атома углерода, сформулированная Я. Вант-Гоффом и А. Ле 
Белем (1874 г.). В настоящее время стереохимия не ограничивается рассмотрением только пространственного строения молекул и связанных с ним 

Часть I. Строение органических соединений и теоретические основы химических реакций
19

свойств веществ. Она изучает также стереохимические закономерности протекания реакций — влияние пространственного строения исходных веществ 
на направление реакции, зависимость между строением продуктов реакции 
и ее механизмом. Пространственное строение молекул определяет также их 
биологическую активность, в частности, способность участвовать в метаболизме (так называют совокупность химических реакций, протекающих 
в живых организмах).

Таким образом, современный подход к изучению строения органических 

соединений включает следующие аспекты:

y исследование химического строения — состава и порядка связей атомов 

в молекуле;

y определение электронного состояния молекулы — характера связей, 

распределения электронной плотности, параметров связей;

y изучение пространственного строения молекул.