Органическая химия : в 4 ч. Ч. 1

ÎÐÃÀÍÈ×ÅÑÊÀß
ÕÈÌÈß

ОРГАНИЧЕСКАЯ
ХИМИЯ

О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин
1

В 4-х частях
Часть 1

9-е издание, электронное

Допущено Министерством образования Российской Федерации
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению и специальности «Химия»

Москва
Лаборатория знаний
2021

УДК 547
ББК 24.2я73
P44
Печатается
по решению Ученого совета
Московского государственного университета
имени М. В. Ломоносова
Рецензенты:
кафедра органической химии ТСХА (заведующий кафедрой
доктор химических наук, профессор В. Н. Дрозд); доктор химических наук, профессор Ю. И. Смушкевич; академик РАН
Н. С. Зефиров
Реутов О. А.
P44
Органическая химия : в 4 ч. Ч. 1 / О. А. Реутов, А. Л. Курц,
К. П. Бутин. — 9-е
изд.,
электрон. — М.
:
Лаборатория
знаний, 2021. — 570 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ;
экран 10". — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-906828-42-2 (Ч. 1)
ISBN 978-5-906828-33-0
В учебнике систематически описаны органические соединения по
классам, а также изложены основные теоретические положения органической химии. Строение и свойства органических соединений рассмотрены
с позиций как теории электронных смещений, так и теории молекулярных
орбиталей.
В первую часть вошли главы, посвященные теоретическим проблемам
органической химии (теория атомных и молекулярных орбиталей, теория
электронных смещений), а также химии алканов, алкенов, алкинов и диенов
алифатических углеводородов.
Для студентов университетов и химико-технологических вузов, аспирантов и специалистов.
УДК 547
ББК 24.2я73

Деривативное издание на основе печатного аналога: Органическая химия : в 4 ч. Ч. 1 / О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин. — 9-е изд. — М. : Лаборатория знаний, 2021. — 567 с. : ил. — ISBN 978-5-00101-334-1 (Ч. 1);
ISBN 978-5-00101-333-4.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных
техническими
средствами
защиты
авторских
прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков
или выплаты компенсации

ISBN 978-5-906828-42-2 (Ч. 1)
ISBN 978-5-906828-33-0

© Лаборатория знаний, 2015
© МГУ имени М. В. Ломоносова,
художественное оформление, 2003

Уважаемый читатель!

Вы открыли одну из замечательных книг, изданных в серии
«Классический университетский учебник», посвященной 250-летию Московского университета. Серия включает свыше 150 учебников и учебных пособий, рекомендованных к изданию Учеными
советами факультетов, редакционным советом серии и издаваемых
к юбилею по решению Ученого совета МГУ.
Московский университет всегда славился своими профессорами
и преподавателями, воспитавшими не одно поколение студентов,
впоследствии внесших заметный вклад в развитие нашей страны,
составивших гордость отечественной и мировой науки, культуры и
образования.
Высокий уровень образования, которое дает Московский университет, в первую очередь обеспечивается высоким уровнем написанных выдающимися учеными и педагогами учебников и учебных
пособий, в которых сочетаются как глубина, так и доступность
излагаемого материала. В этих книгах аккумулируется бесценный
опыт методики и методологии преподавания, который становится
достоянием не только Московского университета, но и других
университетов России и всего мира.
Издание серии «Классический университетский учебник» наглядно демонстрирует тот вклад, который вносит Московский
университет в классическое университетское образование в нашей
стране и, несомненно, служит его развитию.
Решение этой благородной задачи было бы невозможным без
активной помощи со стороны издательств, принявших участие в
издании книг серии «Классический университетский учебник». Мы
расцениваем это как поддержку ими позиции, которую занимает
Московский университет в вопросах науки и образования. Это
служит также свидетельством того, что 250-летний юбилей Московского университета — выдающееся событие в жизни всей нашей
страны, мирового образовательного сообщества.

Ректор Московского университета

академик РАН, профессор
В. А. Садовничий

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к первому изданию ......................................
7

Глава 1. Атомные и молекулярные орбитали ...................
15

Глава 2. Внутри- и межмолекулярные взаимодействия ....
78

Глава 3. Кислоты и основания .........................................
195

Глава 4. Алканы ...............................................................
317

Глава 5. Алкены ...............................................................
362

Глава 6. Алкины ...............................................................
468

Глава 7. Сопряженные и кумулированные диены ............
518

Светлой памяти
Нины Владимировны РЕУТОВОЙ,
Лидии Владимировны КУРЦ и
Марии Ивановны БУТИНОЙ
посвящается

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Органическая химия относится к молодым естественно-научным дисциплинам и насчитывает немногим более полутораста лет
своего развития с того чисто условно выбранного момента, когда
Ф. Велер сумел превратить неорганическое вещество изоцианат
аммония в органическое вещество мочевину. За этот короткий
исторический промежуток времени органическая химия сумела
войти в ряд наиболее развитых и стремительно развивающихся
фундаментальных наук и накопить огромный фактический материал. Не менее 90% всех известных в настоящее время химических
соединений являются органическими, и их число приближается
к десяти миллионам. Интересно отметить, что химики-органики
составляют более половины всех химиков, занятых научной и педагогической деятельностью. Органическая химия занимает доминирующее положение и в мировой химической индустрии, где
ежегодно производятся тысячи органических продуктов.
Несмотря на то что органическая химия молода, она сама
прародительница по крайней мере четырех чрезвычайно важных
современных научных дисциплин: биоорганическая химия, химия
высокомолекулярных соединений (полимеров), фармакологическая
химия и промышленный органический синтез. Новые науки «отпочковались» всего 40–50 лет назад в процессе развития органической
химии и теперь развиваются совершенно самостоятельно, с успехом
используя богатейший опыт органической химии и ее новейшие
достижения в теоретической и практической областях. Среди «потомков» органической химии наиболее важное значение имеют
фармакологическая химия, поскольку подавляющее большинство
лекарственных препаратов представляют собой сложные органические соединения, биотехнология и современная агрохимия (в связи
с острым дефицитом продовольствия в слаборазвитых странах).

7

Что может дать студенту, аспиранту и начинающему ученому
изучение органической химии? На этот вопрос трудно дать краткий ответ. Каждый может удовлетворить разные области своих
интересов в соответствии с интеллектуальными запросами и возможностями. Одних эта наука привлечет дедуктивной логикой
и теоретическими концепциями, касающимися механизмов разнообразных химических реакций, реакционной способности органических молекул и наиболее важной проблемы — связи химической
структуры и реакционной способности. Все это можно объединить
термином «физическая органическая химия». Другую группу студентов, аспирантов и молодых ученых могут привлечь вопросы
строения органических соединений и связанные с этим проблемы.
К их услугам разнообразные современные физико-химические методы: ЯМР-, ЭПР-, ИК- и УФ-спектроскопия, масс-спектрометрия,
а также квантовохимические расчетные методы. Однако общий
интерес к органической химии всегда был связан с органическим
синтезом, не только удовлетворяющим практические запросы, но
и открывающим пути к получению сложных по строению молекул,
соответствующих высочайшим требованиям химической эстетики.
В крупнотоннажной химической технологии большинство процессов в той или иной степени связано с органической химией.
К их числу относятся производства современных сырьевых материалов, биотехнологические производства, получение материалов
для оптической электроники, сенсорные технологии, получение
суперпроводящих материалов (высшая критическая температура
для органического суперпроводника составляет 29 К, тогда как для
керамического неорганического материала на основе производных
таллия — только 125 К).
В табл. 1 обобщены некоторые наиболее важные сферы применения органических соединений, и этот далеко не полный перечень
дает вполне наглядное представление о значении органической
химии для современного общества.
Органическая химия находится в постоянном развитии: ежегодно разрабатываются и предлагаются новые реагенты и методики,
гораздо реже — новые реакции и, что очень важно, теоретические
принципы совершенствуются.
Студенты или аспиранты должны постигать органическую химию не в статике, а в динамике ее развития.
Обычно при написании учебника по органической химии могут
быть использованы два альтернативных принципа организации
огромного фактического материала: первый — традиционный — по
классам органических соединений в соответствии с функциональной группой и второй, основанный на механизме реакций. В со
8

Т а б л и ц а 1
Сферы применения органических соединений

I. Химическая технология
Полимеры
Малые молекулы
полиэтилен
топливо (бензин, керосин, мазут)
полистирол
красители, пигменты
тефлон
растворители
каучук
лекарственные препараты
искусственная шерсть
пестициды (инсектициды, гербициды)
нейлон
огнетушители, душистые вещества,
полиэфиры
детергенты, рефрижеренты

II. Физика
III. Биология и биохимия
термодинамика
белки и пептиды
энергетика
нуклеиновые кислоты
структура
углеводы
динамика
липиды
спектроскопия
стероиды
электропроводность
гормоны
квантовая механика
витамины
адсорбция
порфины и порфирины
фотохимия
ферменты
лазеры
гели

временных учебниках для студентов первого года обучения, как
правило, используется смешанный принцип, где наряду с рассмотрением классов органических соединений отдельные главы целиком
посвящены фундаментальным механизмам органических реакций
(замещения, отщепления и присоединения).
За последние десятилетия за рубежом было опубликовано
несколько превосходных учебников по органической химии для
студентов первого года обучения:
A. Streitwieser, C. H. Heathcock, E. Kosower. Introduction to organic
chemistry. Macmillan Publishing Company. N. Y. 4-th Ed. 1992. 1256 p.
K. P. C. Vollhardt. Organic chemistry. W. H. Freeman and Co. N. Y.,
1987. 1275 р.
J. McMurry. Organic chemistry. Brooks/Cole Publishing Company.
Monterey; California, 1984. 1167 p.
L. G. Wade. Organic chemistry. Prentice-Hall. Inc. Englewood Cliffs.
New Jersey, 1987. 1377 p.
Т. W. Graham Solomons. Fundamentals of organic chemistry. John
Wiley and Sons. N. Y., 1982. 827 p.

9

R. J. Fessenden,
J. S. Fessenden.
Organic
chemistry.
4-th
Ed. Brooks/Cole. California, 1990. 1137 p.
Все эти учебники однотипны по принципу построения, отличаются логикой и глубиной изложения, прекрасным иллюстративным материалом, обилием таблиц с описанием физико-химических
свойств органических соединений, а также тщательным отбором экспериментальных данных; специальные разделы отведены
биоорганической химии и биохимии и различным видам современной спектроскопии (УФ- и ИК-спектрам, спектроскопии ЯМР
и масс-спектрометрии). К сожалению, ни один из этих учебников
не переведен на русский язык.
Из вышедших на русском языке нам хотелось бы рекомендовать
следующие:
А. Терней. Современная органическая химия. Т. 1, 2. — М.: Мир,
1981.
Дж. Робертс,
М. Касерио.
Основы
органической
химии.
Т. 1, 2. — М.: Мир, 1968.
Наиболее острую проблему представляет собой создание современного учебника или учебного пособия, предназначенного
для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих самостоятельную научно-исследовательскую деятельность молодых
ученых. В мировой научно-учебной литературе, по нашему мнению,
имеются всего два учебных пособия этого уровня:
Ф. Кери, P. Сандберг. Углубленный курс органической химии.
Т. 1, 2. — М.: Химия, 1981 (новое, третье издание не было переведено: F. А. Саrеу, R. J. Sandberg. Advanced organic chemistry. Part «A»
and «B». Plenum Press. N. Y.; L., 1990).
Дж. Марч. Органическая химия. Т. 1–4. — М.: Мир. 1987–19881.
Эти учебные пособия для углубленного изучения органической
химии могут быть полезны аспирантам и молодым научным сотрудникам, но в первую очередь они предназначены для преподавателей
с целью обновления, реорганизации и углубления собственных
знаний.
Предлагаемый вниманию читателя учебник написан для студентов; в особенности он будет полезен старшекурсникам, аспирантам
и молодым научным сотрудникам, избравшим органическую химию своей специальностью. Безусловно по нему смогут учиться
и студенты первого года обучения по органической химии.
Мы старались придерживаться классического типа организации
материала: в соответствии с классами органических соединений.

1 Готовится к изданию перевод 6-го (последнего) издания этой книги: Смит М.,
Марч Дж. Органическая химия Марча: Пер. с англ. В 4-х томах. — М.: БИНОМ. Лаборатория
знаний, 2010.

10