"А.М. Бутлеровын химийн бүтцийн онол" хичээл-лекц

Лекц 15

Бүтцийн онол органик бодис. Органик нэгдлүүдийн үндсэн ангиуд.

Органик хими -органик бодисыг судалдаг шинжлэх ухаан. Үгүй бол гэж тодорхойлж болно нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн хими. Сүүлийнх нь Д.И.Менделеевийн үечилсэн системд олон төрлийн нэгдлүүдийн хувьд онцгой байр эзэлдэг бөгөөд тэдгээрийн 15 сая орчим нь мэдэгдэж байгаа бол органик бус нэгдлүүдийн тоо таван зуун мянга байдаг. Органик бодисууд нь элсэн чихэр, ургамлын болон амьтны гаралтай өөх тос, будагч бодис, анхилуун үнэртэй, эмийн бодис гэж хүн төрөлхтөнд эрт дээр үеэс мэдэгдэж ирсэн. Аажмаар хүмүүс эдгээр бодисыг боловсруулж сурсан, төрөл бүрийн үнэ цэнэтэй органик бүтээгдэхүүн: дарс, цуу, саван гэх мэт Органик химийн ололт амжилт нь уураг, нуклейн хүчил, витамин гэх мэт химийн салбарын ололтод тулгуурладаг.Органик хими дийлэнх нь анагаах ухааны хөгжилд маш чухал ач холбогдолтой юм эмнь зөвхөн байгалийн гаралтай төдийгүй үндсэндээ нийлэгжүүлэн олж авсан органик нэгдлүүд юм. Онцгой үнэ цэнэ тэнүүчилжээ макромолекулорганик нэгдлүүд (нийлэг давирхай, хуванцар, утас, синтетик резин, будагч бодис, гербицид, шавьж устгах бодис, фунгицид, дефолиант гэх мэт). Хүнс, аж үйлдвэрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд органик химийн ач холбогдол асар их юм.

Орчин үеийн органик хими нь хүнсний бүтээгдэхүүнийг хадгалах, боловсруулах явцад тохиолддог химийн процессуудад гүн гүнзгий нэвтэрсэн: тосыг хатаах, исгэх, жигнэх, даршилах, ундаа авах, сүүн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх гэх мэт. Фермент, үнэртэн, гоо сайхны бүтээгдэхүүний нээлт, судалгаа бас чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

Органик нэгдлүүдийн олон янзын шалтгаануудын нэг нь төрөл, уртаараа ялгаатай нүүрстөрөгчийн атомуудаар ковалент холбоо, гинж үүсэх замаар илэрдэг тэдгээрийн бүтцийн онцлог юм. Тэдгээрийн нүүрстөрөгчийн атомын тоо хэдэн арван мянгад хүрч болох бөгөөд нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний тохиргоо нь шугаман эсвэл мөчлөгтэй байж болно. Нүүрстөрөгчийн атомуудаас гадна гинжин хэлхээнд хүчилтөрөгч, азот, хүхэр, фосфор, хүнцэл, цахиур, цагаан тугалга, хар тугалга, титан, төмөр гэх мэт орно.

Эдгээр шинж чанаруудын нүүрстөрөгчийн илрэл нь хэд хэдэн шалтгаантай холбоотой юм. С–С ба С–О бондын энерги нь харьцуулж болохуйц байгаа нь батлагдсан. Нүүрстөрөгч нь тойрог замын гурван төрлийн эрлийзжилтийг бий болгох чадвартай: дөрвөн sp 3 - эрлийз тойрог зам, тэдгээрийн орон зайд чиг баримжаа нь тетраэдр бөгөөд тохирч байна. энгийнковалент холбоо; гурван эрлийз sp 2 - эрлийз бус тойрог замтай хослуулан нэг хавтгайд байрладаг тойрог замууд давхар үржвэрхолболтууд (─С = С─); Мөн шугаман чиглэлийн sp - эрлийз орбитал ба нүүрстөрөгчийн атомуудын хоорондох эрлийз бус орбиталуудын тусламжтайгаар үүсдэг. гурвалсан үржвэрхолбоо (─ C ≡ C ─) Үүний зэрэгцээ эдгээр төрлийн холбоо нь зөвхөн өөр хоорондоо төдийгүй бусад элементүүдтэй нүүрстөрөгчийн атом үүсгэдэг. Тиймээс, орчин үеийн онолБодисын бүтэц нь зөвхөн олон тооны органик нэгдлүүдийг төдийгүй тэдгээрийн химийн бүтцийн шинж чанарт үзүүлэх нөлөөг тайлбарладаг.

Энэ нь мөн үндсэн зарчмуудыг бүрэн баталж байна химийн бүтцийн онолууд, Оросын агуу эрдэмтэн А.М.Бутлеров боловсруулсан. Түүний үндсэн заалтууд:

1) органик молекул дахь атомууд хоорондоо холбогддог тодорхой дараалалмолекулын бүтцийг тодорхойлдог тэдгээрийн валентийн дагуу;

2) органик нэгдлүүдийн шинж чанар нь тэдгээрийн бүрдүүлэгч атомын шинж чанар, тоо, түүнчлэн молекулын химийн бүтцээс хамаарна;

3) тус бүр химийн томъёотодорхой тооны боломжит изомер бүтэцтэй тохирч байна;

4) органик нэгдэл бүр нэг томьёотой бөгөөд тодорхой шинж чанартай байдаг;

5) молекулуудад атомууд бие биендээ харилцан үйлчилдэг.

Органик нэгдлүүдийн ангилал

Онолын дагуу органик нэгдлүүдийг ациклик ба циклик нэгдлүүд гэсэн хоёр цувралд хуваадаг.

1. Циклийн нэгдлүүд.(алкан, алкен) нь нээлттэй, нээлттэй нүүрстөрөгчийн гинжийг агуулдаг - шулуун эсвэл салаалсан:

Н Н Н Н Н Н Н

│ │ │ │ │ │ │

N─ S─S─S─S─ N N─S─S─S─N

│ │ │ │ │ │ │

N N N N N │ Н

Хэвийн бутан изобутан (метил пропан)

2. a) Алицикл нэгдлүүд- молекул дахь нүүрстөрөгчийн хаалттай (циклик) гинж бүхий нэгдлүүд:

циклобутан циклогексан

б) үнэрт нэгдлүүд,молекулуудад бензолын араг яс байдаг - ээлжлэн дан ба давхар холбоо (арен) бүхий зургаан гишүүнт мөчлөг:

в) Гетероциклийн нэгдлүүд- нүүрстөрөгчийн атомуудаас гадна азот, хүхэр, хүчилтөрөгч, фосфор болон зарим микроэлементүүдийг агуулсан циклийн нэгдлүүдийг гетероатом гэж нэрлэдэг.

фуран пиррол пиридин

Мөр бүрт органик бодисыг молекулуудын функциональ бүлгүүдийн шинж чанарын дагуу нүүрсустөрөгч, спирт, альдегид, кетон, хүчил, эфир зэрэг ангилалд хуваадаг.

Мөн ханалтын зэрэг, функциональ бүлгүүдийн ангилал байдаг. Ханалтын түвшингээс хамааран дараахь зүйлийг ялгадаг.

1. Хязгаар ханасанНүүрстөрөгчийн араг ясанд зөвхөн ганц холбоо байдаг.

─С─С─С─

2. Ханаагүй ханаагүй– нүүрстөрөгчийн араг ясанд олон (=, ≡) холбоо байдаг.

─С=С─ ─С≡С─

3. үнэрт– (4n + 2) π-электронуудын цагираг холболттой хязгааргүй мөчлөг.

Функциональ бүлгүүдээр

1. Архи R-CH 2 OH

2. Фенол

3. Альдегид R─COH Кетон R─C─R

4. Карбоксилын хүчил R─COOH O

5. R─COOR эфир 1

A.M-ийн химийн бүтцийн онолын үндсэн заалтууд. Бутлеров

1. Молекул дахь атомууд хоорондоо валентийнх нь дагуу тодорхой дарааллаар холбогддог. Молекул дахь атом хоорондын холболтын дарааллыг түүний химийн бүтэц гэж нэрлэдэг бөгөөд нэг бүтцийн томъёогоор (бүтцийн томъёо) тусгагдсан байдаг.

2. Химийн бүтцийг химийн аргаар тогтоож болно. (Одоогоор орчин үеийн физик аргуудыг бас ашиглаж байна).

3. Бодисын шинж чанар нь химийн бүтцээс хамаарна.

4. Тухайн бодисын шинж чанараар та молекулын бүтцийг тодорхойлж, молекулын бүтцээр нь шинж чанарыг таамаглаж болно.

5. Молекул дахь атом ба атомын бүлгүүд бие биедээ харилцан нөлөөлдөг.

Бутлеровын онол нь органик химийн шинжлэх ухааны үндэс суурь болж, түүний хурдацтай хөгжилд хувь нэмэр оруулсан юм. Онолын заалтууд дээр үндэслэн А.М. Бутлеров изомеризмын үзэгдлийн тайлбарыг өгч, янз бүрийн изомерууд байгааг урьдчилан таамаглаж, тэдгээрийн заримыг анх удаа олж авсан.

Бүтцийн онолыг хөгжүүлэхэд Кекуле, Колбе, Купер, Вант Хофф нарын бүтээл тусалсан. Гэсэн хэдий ч тэдний онолын саналууд нь ерөнхий шинж чанартай биш байсан бөгөөд туршилтын материалыг тайлбарлахад голчлон үйлчилдэг байв.

2. Бүтцийн томьёо

Бүтцийн томъёо (бүтцийн томъёо) нь молекул дахь атомуудын холболтын дарааллыг тодорхойлдог, өөрөөр хэлбэл. түүний химийн бүтэц. Бүтцийн томъёонд байгаа химийн холбоог зураасаар дүрсэлсэн. Устөрөгч болон бусад атомуудын хоорондын холбоог ихэвчлэн заадаггүй (ийм томъёог товчилсон бүтцийн томъёо гэж нэрлэдэг).

Жишээлбэл, n-бутан C4H10-ийн бүрэн (өргөжүүлсэн) болон товчилсон бүтцийн томьёо нь:

Өөр нэг жишээ бол изобутаны томъёо юм.

Зөвхөн устөрөгчийн атомтай холбоог төдийгүй нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомуудын тэмдэглэгээг дүрсэлсэн тохиолдолд томьёоны илүү богино тэмдэглэгээг ихэвчлэн ашигладаг. Жишээлбэл, бензол C6H6-ийн бүтцийг дараахь томъёогоор илэрхийлнэ.

Бүтцийн томъёо нь молекулын (нийт) томъёоноос ялгаатай бөгөөд зөвхөн тухайн бодисын найрлагад ямар элементүүд, ямар харьцаатай байгааг (өөрөөр хэлбэл чанарын болон тоон элементийн найрлага) харуулдаг боловч атомуудыг холбох дарааллыг тусгаагүй болно.

Жишээлбэл, n-бутан ба изобутан нь ижил молекулын томъёо C4H10, гэхдээ өөр холболтын дараалалтай.

Тиймээс бодисын ялгаа нь зөвхөн өөр өөр чанарын болон тоон элементийн найрлагаас гадна өөр өөр химийн бүтэцтэй холбоотой бөгөөд үүнийг зөвхөн бүтцийн томъёонд тусгаж болно.

3. Изомеризмын тухай ойлголт

Бүтцийн онолыг бий болгохоос өмнө ижил элементийн найрлагатай, гэхдээ өөр өөр шинж чанартай бодисууд мэдэгдэж байсан. Ийм бодисыг изомер гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд энэ үзэгдлийг өөрөө изомеризм гэж нэрлэдэг байв.

Изомеризмын гол цөмд А.М. Бутлеров, ижил атомуудаас бүрдэх молекулуудын бүтцийн ялгаа оршдог. Тиймээс,

изомеризм гэдэг нь ижил чанарын болон тоон найрлагатай, гэхдээ өөр бүтэцтэй, улмаар өөр өөр шинж чанартай нэгдлүүдийн оршин тогтнох үзэгдэл юм.

Жишээлбэл, молекул нь 4 нүүрстөрөгчийн атом, 10 устөрөгчийн атом агуулсан тохиолдолд 2 изомерийн нэгдлүүд байж болно.

Изомеруудын бүтцийн ялгааны шинж чанараас хамааран бүтцийн болон орон зайн изомеризмыг ялгадаг.

4. Бүтцийн изомерууд

Бүтцийн изомерууд - атомыг холбох дарааллаар, өөрөөр хэлбэл химийн бүтцээрээ ялгаатай чанарын болон тоон найрлагатай нэгдлүүд.

Жишээлбэл, C5H12-ийн найрлага нь 3 бүтцийн изомертэй тохирч байна.

Өөр нэг жишээ:

5. Стереоизомерууд

Ижил найрлагатай, ижил химийн бүтэцтэй орон зайн изомерууд (стереоизомерууд) нь молекул дахь атомуудын орон зайн байрлалаар ялгаатай байдаг.

Орон зайн изомерууд нь оптик ба цис-транс изомерууд (өөр өөр өнгийн бөмбөлөгүүд нь өөр атом эсвэл атомын бүлгүүдийг төлөөлдөг):

Ийм изомеруудын молекулууд нь орон зайн хувьд үл нийцдэг.

Стереоизомеризм нь органик химийн шинжлэх ухаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тусдаа ангиудын нэгдлүүдийг судлахдаа эдгээр асуудлыг илүү нарийвчлан авч үзэх болно.

6. Органик химийн электрон дүрслэл

Атомын бүтцийн электрон онолыг ба химийн холбоог органик химид хэрэглэх нь органик нэгдлүүдийн бүтцийн онолыг хөгжүүлэх хамгийн чухал үе шатуудын нэг байв. Химийн бүтцийн тухай ойлголтыг атомуудын хоорондох холбоосын дараалал (А.М. Бутлеров) электрон ба орон зайн бүтэц, тэдгээрийн органик нэгдлүүдийн шинж чанарт үзүүлэх нөлөөллийн талаархи санаануудаар цахим онолоор баяжуулсан. Эдгээр дүрслэл нь молекул дахь атомуудын харилцан нөлөөллийг шилжүүлэх арга замууд (электрон ба орон зайн нөлөөлөл), химийн урвал дахь молекулуудын зан үйлийг ойлгох боломжийг олгодог.

Орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу органик нэгдлүүдийн шинж чанарыг дараахь байдлаар тодорхойлдог.

атомын мөн чанар, электрон бүтэц;

атомын тойрог замын төрөл ба тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн шинж чанар;

химийн бондын төрөл;

молекулуудын химийн, электрон ба орон зайн бүтэц.

7. Электрон шинж чанар

Электрон нь хоёрдмол шинж чанартай байдаг. Янз бүрийн туршилтуудад энэ нь бөөмс болон долгионы шинж чанарыг харуулж чаддаг. Электроны хөдөлгөөн нь квант механикийн хуулиудад захирагддаг. Электроны долгион ба корпускуляр шинж чанаруудын хоорондын холбоо нь де Бройлийн хамаарлыг илэрхийлдэг.

Электрон болон бусад энгийн бөөмсийн энерги, координатыг ижил нарийвчлалтайгаар нэгэн зэрэг хэмжих боломжгүй (Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчим). Тиймээс атом эсвэл молекул дахь электроны хөдөлгөөнийг траекторийн тусламжтайгаар дүрслэх боломжгүй юм. Электрон сансар огторгуйн аль ч цэгт байж болох ч магадлал нь өөр.

Сансар огторгуйн электрон олох магадлал өндөр хэсгийг орбитал буюу электрон үүл гэж нэрлэдэг.

Жишээлбэл:

8. Атомын тойрог замууд

Атомын тойрог зам (AO) - атомын цөмийн цахилгаан талбарт электрон (электрон үүл) байх хамгийн их магадлалтай бүс.

Тогтмол систем дэх элементийн байрлал нь энерги, хэлбэр, хэмжээ, орон зайн чиг баримжаагаар ялгаатай атомуудын орбиталуудын төрлийг (s-, p-, d-, f-AO гэх мэт) тодорхойлдог.

1-р үеийн элементүүд (H, He) нь нэг AO - 1s-ээр тодорхойлогддог.

2-р үеийн элементүүдэд электронууд нь эрчим хүчний хоёр түвшинд таван АО-г эзэлдэг: эхний түвшин нь 1s; хоёр дахь түвшин - 2s, 2px, 2py, 2pz. (тоонууд нь энергийн түвшний тоог, үсэг нь тойрог замын хэлбэрийг заана).

Атом дахь электроны төлөвийг квант тоогоор бүрэн дүрсэлдэг.

Молекулын химийн бүтэцЭнэ нь түүний ерөнхий шинж чанарыг (механик, физик, хими, биохимийн) тодорхойлдог тул түүний хамгийн онцлог, өвөрмөц талыг илэрхийлдэг. Молекулын химийн бүтцэд гарсан аливаа өөрчлөлт нь түүний шинж чанарыг өөрчлөхөд хүргэдэг. Нэг молекулд бага зэргийн бүтцийн өөрчлөлт гарсан тохиолдолд түүний шинж чанарт бага зэрэг өөрчлөлтүүд гарч ирдэг (ихэвчлэн физик шинж чанар), гэхдээ хэрэв молекул бүтцийн гүн гүнзгий өөрчлөлтийг мэдэрсэн бол түүний шинж чанар (ялангуяа химийн шинж чанар) гүнзгий өөрчлөгдөх болно.

Жишээлбэл, альфа-аминопропионы хүчил (Альфа-аланин) нь дараахь бүтэцтэй байдаг.

Альфа аланин

Бидний харж байгаа зүйл:

1. Зарим атомууд байгаа эсэх (C, H, O, N),
2. тодорхой дарааллаар холбогдсон анги тус бүрт хамаарах тодорхой тооны атомууд;

Эдгээр бүх дизайны онцлогууд нь альфа-аланины хэд хэдэн шинж чанарыг тодорхойлдог, тухайлбал: нэгтгэх хатуу төлөв, буцлах температур 295 ° C, усанд уусах чадвар, оптик идэвхжил, амин хүчлийн химийн шинж чанар гэх мэт.

Амин бүлэг ба өөр нүүрстөрөгчийн атомын хооронд холбоо байгаа тохиолдолд (жишээ нь, бүтцийн хувьд бага зэрэг өөрчлөлт гарсан) бета-аланинтай тохирч байна.

бета аланин

Химийн ерөнхий шинж чанарууд нь амин хүчлүүдийн шинж чанар хэвээр байгаа боловч буцалгах цэг нь аль хэдийн 200 ° C, оптик идэвхжил байхгүй байна.

Жишээлбэл, энэ молекул дахь хоёр атомыг N атомаар дараах дарааллаар холбосон бол (бүтцийн гүн өөрчлөлт):

тэгвэл үүссэн бодис нь физик болон химийн шинж чанарамин хүчлээс огт өөр: 1-нитро-пропан нь шар шингэн, буцлах температур нь 131 ° C, усанд уусдаггүй.

Тиймээс, бүтэц-өмчийн харилцаамэдэгдэж байгаа бүтэцтэй бодисын ерөнхий шинж чанарыг дүрслэх боломжийг олгодог бөгөөд эсрэгээр нь түүний ерөнхий шинж чанарыг мэдэж, бодисын химийн бүтцийг олох боломжийг олгодог.

Органик нэгдлүүдийн бүтцийн онолын ерөнхий зарчим

Органик нэгдлүүдийн бүтцийг тодорхойлох мөн чанарт тэдгээрийн бүтэц, шинж чанаруудын хоорондын хамаарлаас дараахь зарчмууд оршдог.

а) аналитик цэвэр төлөвт байгаа органик бодисууд нь бэлтгэх аргаас үл хамааран ижил найрлагатай байх;

б) аналитик цэвэр төлөвт байгаа органик бодисууд нь тогтмол физик, химийн шинж чанартай байдаг;

в) тогтмол найрлага, шинж чанар бүхий органик бодис, зөвхөн нэг өвөрмөц бүтэцтэй.

1861 онд Оросын агуу эрдэмтэн А.М.Бутлеров"Бодисын химийн бүтцийн тухай" өгүүлэлдээ тэрээр химийн бүтцийн онолын гол санааг илчилсэн бөгөөд энэ нь органик бодис дахь атомуудыг холбох аргын түүний шинж чанарт үзүүлэх нөлөөллөөс бүрддэг. Тэрээр органик нэгдлүүдийн бүтцийн онолд тухайн үеийн химийн нэгдлүүдийн бүтцийн талаархи бүх мэдлэг, санааг нэгтгэн дүгнэсэн.

А.М.Бутлеровын онолын үндсэн заалтууд

дараах байдлаар дүгнэж болно.

1. Органик нэгдлийн молекул дахь атомууд нь тодорхой дарааллаар холбогддог бөгөөд энэ нь түүний бүтцийг тодорхойлдог.
2. Органик нэгдлүүдийн нүүрстөрөгчийн атом нь дөрвөн валенттай байдаг.
3. Молекулын ижил найрлагатай бол энэ молекулын атомуудыг хооронд нь холбох хэд хэдэн хувилбар боломжтой. Ижил найрлагатай боловч өөр өөр бүтэцтэй ийм нэгдлүүдийг изомер гэж нэрлэдэг бөгөөд ижил төстэй үзэгдлийг изомеризм гэж нэрлэдэг.
4. Органик нэгдлийн бүтцийг мэдэхийн тулд түүний шинж чанарыг урьдчилан таамаглах боломжтой; Органик нэгдлүүдийн шинж чанарыг мэдэхийн тулд түүний бүтцийг урьдчилан таамаглах боломжтой.
5. Молекулыг бүрдүүлдэг атомууд харилцан үйлчлэлд өртдөг бөгөөд энэ нь тэдний реактив байдлыг тодорхойлдог. Шууд холбогдсон атомууд бие биедээ илүү их нөлөө үзүүлдэг бол шууд холбоогүй атомуудын нөлөө илүү сул байдаг.

Сурагч A.M. Бутлеров - В.В.Марковников 1869 онд "Химийн нэгдлүүд дэх атомуудын харилцан нөлөөллийн материал" диссертацийн ажилд тусгагдсан атомуудын харилцан нөлөөллийн асуудлыг үргэлжлүүлэн судалжээ.

А.М-ийн гавьяа. Бутлеров, химийн бүтцийн онолын ач холбогдол нь химийн синтезийн хувьд онцгой ач холбогдолтой юм. Органик нэгдлүүдийн үндсэн шинж чанарыг урьдчилан таамаглах, тэдгээрийн синтезийн арга замыг урьдчилан харах боломж гарч ирэв. Химийн бүтцийн онолын ачаар химичүүд эхлээд молекулыг атомуудын хоорондох хатуу холбоо бүхий эмх цэгцтэй систем гэж үнэлэв. Одоогийн байдлаар Бутлеровын онолын үндсэн заалтууд нь өөрчлөлт, тодруулгыг үл харгалзан орчин үеийн органик химийн онолын үзэл баримтлалын үндэс суурь болж байна.

Ангилал,

1.А.М.-ийн химийн бүтцийн онолын үндсэн заалтууд. Бутлеров

1. Молекул дахь атомууд хоорондоо валентийнх нь дагуу тодорхой дарааллаар холбогддог. Молекул дахь атом хоорондын холболтын дарааллыг түүний химийн бүтэц гэж нэрлэдэг бөгөөд нэг бүтцийн томъёогоор (бүтцийн томъёо) тусгагдсан байдаг.

2. Химийн бүтцийг химийн аргаар тогтоож болно. (Одоогоор орчин үеийн физик аргуудыг бас ашиглаж байна).

3. Бодисын шинж чанар нь химийн бүтцээс хамаарна.

4. Тухайн бодисын шинж чанараар та молекулын бүтцийг тодорхойлж, молекулын бүтцээр нь шинж чанарыг таамаглаж болно.

5. Молекул дахь атом ба атомын бүлгүүд бие биедээ харилцан нөлөөлдөг.

Органик нэгдлийн молекул нь тодорхой дарааллаар, ихэвчлэн ковалент холбоогоор холбогдсон атомуудын цуглуулга юм. Энэ тохиолдолд холбогдсон атомууд нь электрон сөрөг чанарын утгаараа ялгаатай байж болно. Цахилгаан сөрөг байдлын утгууд нь туйлшрал, хүч чадал (үүсэх энерги) зэрэг чухал холболтын шинж чанарыг тодорхойлдог. Хариуд нь молекул дахь бондын туйлшрал, бат бөх байдал нь молекулын тодорхой химийн урвалд орох чадварыг ихээхэн хэмжээгээр тодорхойлдог.

Нүүрстөрөгчийн атомын электрон сөрөг чанар нь түүний эрлийзжилтийн төлөв байдлаас хамаарна. Энэ нь эрлийз тойрог зам дахь s орбиталын фракцтай холбоотой: sp3-ийн хувьд бага, sp2 ба sp эрлийз атомын хувьд том байна.

Молекулыг бүрдүүлдэг бүх атомууд хоорондоо холбоотой бөгөөд харилцан нөлөөллийг мэдэрдэг. Энэхүү нөлөөлөл нь голчлон электрон эффект гэж нэрлэгддэг ковалент бондын системээр дамждаг.

Электрон эффект гэдэг нь орлуулагчийн нөлөөн дор молекул дахь электрон нягтын шилжилт юм.

Туйлын холбоогоор холбогдсон атомууд хэсэгчилсэн цэнэгтэй бөгөөд Грекийн "дельта" (d) үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. s-бондын электрон нягтыг өөрийн чиглэлд "татах" атом d- сөрөг цэнэгийг олж авдаг. Ковалент холбоогоор холбогдсон хос атомыг авч үзэхэд илүү электрон сөрөг атомыг электрон хүлээн авагч гэж нэрлэдэг. Үүний дагуу түүний s-бондын хамтрагч нь электрон нягтын алдагдалтай тэнцүү хэмжээтэй байх болно, өөрөөр хэлбэл. d+ хэсэгчилсэн эерэг цэнэгийг электрон донор гэж нэрлэнэ.

s-бондын гинжин хэлхээний дагуух электрон нягтын шилжилтийг индуктив эффект гэж нэрлээд I-ээр тэмдэглэнэ.

2. Изомеризм- элементийн найрлага, молекул жинтэй ижил боловч физик, химийн шинж чанараараа ялгаатай нэгдлүүд (гол төлөв органик) байдаг. Ийм нэгдлүүдийг изомер гэж нэрлэдэг.

Бүтцийн изомеризм- химийн бүтцийн ялгааны үр дүн. Энэ төрөлд:

Нүүрстөрөгчийн атомуудын өөр өөр холболтын дарааллын улмаас нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризм. Хамгийн энгийн жишээ бол бутан CH3-CH2-CH2-CH3 ба изобутан (CH3)3CH юм. Бусад жишээнүүд: антрацен ба фенантрен (I ба II томъёо), циклобутан ба метилциклопропан (III ба IV).

Валентын изомеризм нь бүтцийн изомеризмын тусгай төрөл бөгөөд изомеруудыг зөвхөн бондыг дахин хуваарилах замаар бие биедээ хувиргах боломжтой. Жишээлбэл, бензолын (V) валентийн изомерууд нь бициклогекса-2,5-диен (VI, "Дьюарын бензол"), призман (VII, "Ладенбургийн бензол"), бензвален (VIII) юм.

Функциональ бүлгийн изомеризм - Функциональ бүлгийн шинж чанараараа ялгаатай; жишээ нь этанол (CH3-CH2-OH) ба диметил эфир (CH3-O-CH3).

байрлалын изомеризм- Ижил функциональ бүлгүүдийн байрлалын ялгаа эсвэл ижил нүүрстөрөгчийн араг ястай давхар холбоогоор тодорхойлогддог бүтцийн изомеризмын нэг төрөл. Жишээ нь: 2-хлорбутаны хүчил ба 4-хлорбутанийн хүчил.

Энантиомерууд (оптик изомерууд, толин тусгал изомерууд) нь хос оптик антиподууд юм - бусад бүх физик, химийн шинж чанаруудтай ижил төстэй гэрлийн туйлшралын хавтгайн эсрэг тэмдгээр, ижил хэмжээтэй эргэлтээр тодорхойлогддог бодисууд (харилцаанаас бусад). бусад оптик идэвхит бодисууд ба хираль орчинд физик шинж чанарууд). Оптик антипод үүсэх зайлшгүй бөгөөд хангалттай шалтгаан нь молекул нь дараахь цэгүүдийн тэгш хэмийн бүлгүүдийн аль нэгэнд хамаарах явдал юм: Cn, Dn, T, O, эсвэл I (чирал байдал). Ихэнхдээ бид тэгш бус нүүрстөрөгчийн атом, өөрөөр хэлбэл дөрвөн өөр орлуулагчтай холбоотой атомын тухай ярьж байна.

3. sp³ эрлийзжүүлэх -Нэг s- ба гурван p-орбитал холих үед үүсдэг. 109° 28' (109.47°), 0.154 нм урттай тетраэдр өнцгөөр бие биенээсээ харьцангуйгаар байрладаг дөрвөн ижил тойрог зам гарч ирдэг.

Нүүрстөрөгчийн атом болон 2-р үеийн бусад элементүүдийн хувьд энэ үйл явц дараах схемийн дагуу явагдана.

2s + 2px + 2py + 2pz = 4 (2sp3)

Алканууд(ханасан нүүрсустөрөгч, парафин, алифатик нэгдлүүд) - зөвхөн энгийн холбоог агуулсан, CnH2n + 2 ерөнхий томьёотой гомолог цуврал үүсгэдэг шугаман эсвэл салаалсан бүтэцтэй ацикл нүүрсустөрөгчид. .Алкины химийн бүтэц(Молекул дахь атомуудын холболтын дараалал) хамгийн энгийн алкануудын - метан, этан, пропан - 2-р хэсэгт өгөгдсөн бүтцийн томьёог үзүүлэв. Эдгээр томъёоноос харахад алкануудад хоёр төрлийн химийн холбоо байдгийг харж болно.

S-S ба S-N. С-С бонд нь туйлшралгүй ковалент юм. C-H холбоо нь ковалент сул туйлтай, учир нь нүүрстөрөгч ба устөрөгч нь электрон сөрөг чанараараа ойролцоо байдаг

Хавтгайд перпендикуляр байрладаг эрлийзжилтэд оролцдоггүй p-орбитал σ-бонд, бусад атомуудтай π холбоо үүсгэхэд ашигладаг. Нүүрстөрөгчийн энэхүү геометр нь бал чулуу, фенол гэх мэтэд түгээмэл байдаг.

Валентын өнцөг- нэг атомаас үүсэх химийн бондын чиглэлээс үүссэн өнцөг. Молекулын геометрийг тодорхойлохын тулд бондын өнцгийн талаархи мэдлэг шаардлагатай. Валентын өнцөг нь хавсарсан атомуудын бие даасан шинж чанар, төв атомын атомын орбиталуудын эрлийзжилтээс хамаарна. Энгийн молекулуудын хувьд бондын өнцөг болон молекулын бусад геометрийн параметрүүдийг квант химийн аргаар тооцоолж болно. Туршилтаар тэдгээрийг эргэлтийн спектрийг шинжлэх замаар олж авсан молекулуудын инерцийн моментуудын утгуудаас тодорхойлдог (Хэт улаан туяаны спектроскопи, Молекулын спектр, Бичил долгионы спектроскопийг үзнэ үү). Нарийн төвөгтэй молекулуудын холболтын өнцгийг дифракцийн бүтцийн шинжилгээний аргуудаар тодорхойлно.

4. sp2 эрлийзжилт (хавтгай-тригональ)Нэг s- ба хоёр p-орбитал холилдож, гурван эквивалент sp2-эрлийз орбиталууд үүсдэг бөгөөд нэг хавтгайд 120 ° өнцгөөр байрладаг (цэнхэрээр тодруулсан). Тэд гурван σ-бонд үүсгэж болно. Гурав дахь p-орбитал нь эрлийз бус хэвээр байгаа бөгөөд эрлийз тойрог замын хавтгайд перпендикуляр чиглэнэ. Энэ p-AO нь π-бонд үүсэхэд оролцдог . 2-р үеийн элементүүдийн хувьд sp2-ийг эрлийзжүүлэх үйл явц дараахь схемийн дагуу явагдана.

2s + 2px + 2py = 3 (2sp2)

Нүүрстөрөгчийн атомын хоёр дахь валентийн төлөв.Нүүрстөрөгчийн атом нь дөрөв биш, гурван хөрш атомтай холбогдож, дөрвөн валент хэвээр үлддэг органик бодисууд байдаг.

5. sp гибридизаци (шугаман)Нэг s- ба нэг p-орбитал холилдож, 180 өнцгөөр байрлах хоёр эквивалент sp-орбитал үүсгэдэг, i.e. нэг тэнхлэг дээр. Hybrid sp orbitals нь хоёр σ холбоо үүсэхэд оролцдог. Хоёр p-орбитал нь эрлийз биш бөгөөд харилцан перпендикуляр хавтгайд байрладаг. -Орбиталууд нэгдлүүдэд хоёр π-бонд үүсгэдэг.

2-р үеийн элементүүдийн хувьд sp-hybridization нь схемийн дагуу явагдана.

2с + 2px= 2 (2сп)

2py- ба 2pz-AO өөрчлөгдөхгүй.

Ацетилен- ханаагүй нүүрсустөрөгч C2H2. Нүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд гурвалсан холбоо байдаг, алкины ангилалд багтдаг

Ацетилен дэх нүүрстөрөгчийн атомууд нь sp-эрлийзжсэн байдаг. Тэдгээр нь нэг ба хоёр бондоор холбогддог, макс. нягтралууд нь харилцан перпендикуляр хоёр хэсэгт байрладаг бөгөөд цилиндр хэлбэртэй байдаг. электрон нягтын үүл; түүний гадна H атомууд байдаг.

метилацетилен(пропин, аллилен) CH3C=CH. Химийн дагуу. Saint-you M. нь ацетилений нүүрсустөрөгчийн ердийн төлөөлөгч юм. Электрофиз, нуклеофийн тойрогт амархан ордог. гурвалсан холбоонд радикал нэмэлт, жишээ нь. харилцан үйлчлэлтэй метанолтой бол метил изопропенилийн эфир үүсгэдэг.

6. Харилцааны төрөл -Металл холбоо, Ковалент холбоо, Ионы холбоо, Устөрөгчийн холбоо

Ионы холбоо- электрон сөрөг чанарын том ялгаа бүхий атомуудын хооронд үүссэн химийн хүчтэй холбоо бөгөөд нийтлэг электрон хос нь илүү их цахилгаан сөрөг утгатай атом руу бүрэн шилждэг. Жишээ нь CsF нэгдэл бөгөөд "ионы зэрэг" нь 97% байна.

ковалент туйлшралын туйлшралын онцгой тохиолдол. Ердийн металл ба металл бус хооронд үүссэн. Энэ тохиолдолд металаас электронууд металл бус руу бүрэн шилждэг. Ионууд үүсдэг.

Хэрэв электрон сөрөг чанарын маш том зөрүүтэй атомуудын хооронд химийн холбоо үүссэн бол (Полингын дагуу EO > 1.7) бол хуваалцсан электрон хос нь илүү том ЭО-той атом руу бүрэн шилждэг. Үүний үр дүнд эсрэг цэнэгтэй ионуудын нэгдэл үүсдэг.

ковалент холбоо(атомын холбоо, гомеополяр холбоо) - валентын электрон үүлний хос давхардал (нийгэмшил) -ээс үүссэн химийн холбоо. Харилцаа холбоог хангадаг электрон үүл (электрон) -ийг нийтлэг электрон хос гэж нэрлэдэг.

Энгийн ковалент холбоо нь атом тус бүрээс нэг хосгүй валентын хоёр электроноос үүсдэг.

Нийгэмшлийн үр дүнд электронууд нь дүүргэсэн энергийн түвшинг бүрдүүлдэг. Хэрэв энэ түвшний нийт энерги нь анхны төлөвөөс бага байвал бонд үүсдэг (мөн энергийн ялгаа нь бондын энергиээс өөр зүйл биш байх болно).

Н2 молекул дахь атомын (ирмэг дээр) ба молекулын (төвд) орбиталуудын электрон дүүргэлт. Босоо тэнхлэг нь энергийн түвшинтэй тохирч, электронууд нь тэдний эргэлтийг тусгасан сумаар тэмдэглэгдсэн байдаг.

Молекулын тойрог замын онолын дагуу хоёр атомын орбиталын давхцал нь хамгийн энгийн тохиолдолд хоёр молекул орбитал (MO) үүсэхэд хүргэдэг: холбох MO ба эсрэг холбоо (сулрах) MO. Хуваалцсан электронууд нь бага энергитэй MO дээр байрладаг.

7. Алканууд- зөвхөн энгийн холбоог агуулсан, CnH2n + 2 ерөнхий томьёотой гомолог цуваа үүсгэдэг шугаман эсвэл салаалсан бүтэцтэй ацикл нүүрсустөрөгчид.

Алканууд нь ханасан нүүрсустөрөгч бөгөөд хамгийн их устөрөгчийн атом агуулдаг. Алкан молекул дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр нь sp³-эрлийзжих төлөвт байдаг - С атомын бүх 4 эрлийз орбитал нь хэлбэр, энергийн хувьд тэнцүү, 4 электрон үүл нь тетраэдрын орой руу 109 ° 28 " өнцгөөр чиглэгддэг. С атомуудын хооронд дан бонд руу, нүүрстөрөгчийн бондыг тойрон чөлөөтэй эргэдэг. Нүүрстөрөгчийн бондын төрөл нь σ-бонд бөгөөд бонд нь туйлшрал багатай, туйлшрах чадвар муутай. Нүүрстөрөгчийн бондын урт нь 0.154 нм.

Ханасан нүүрсустөрөгчийн изомеризм нь бүтцийн изомеризмын хамгийн энгийн хэлбэр болох нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризмтэй холбоотой юм. ижил төстэйялгаа нь -CH2-. Гурваас дээш нүүрстөрөгчийн атомтай алканууд изомеруудтай байдаг. Нүүрстөрөгчийн атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр эдгээр изомеруудын тоо асар хурдацтай нэмэгддэг. n = 1…12 алкануудын хувьд изомерын тоо 1, 1, 1, 2, 3, 5, 9, 18, 35, 75, 159, 355 байна.

Нэршил -Рациональ. Нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний нэг атомыг сонгосон бөгөөд түүнийг орлуулсан метан гэж үздэг бөгөөд үүнтэй харьцуулахад алкил1алкил2алкил3алкил4метан гэж нэрлэв.

Баримт. Алкануудын галоген деривативыг сэргээх. Согтууруулах ундааг нөхөн сэргээх. Карбонилийн нэгдлүүдийг сэргээх. Ханаагүй нүүрсустөрөгчийн устөрөгчжүүлэлт. Колбегийн синтез. Хатуу түлшийг хийжүүлэх. Вюрцийн хариу үйлдэл. Фишер-Тропшийн синтез.

8. Алкануудхимийн идэвхжил багатай. Учир нь дан C-H болон C-C бондууд харьцангуй бат бөх бөгөөд таслахад хэцүү байдаг.

Радикал орлуулах урвал.

Алкануудын галогенжилтрадикал механизмаар явагддаг. Урвалыг эхлүүлэхийн тулд алкан ба галогенийн хольцыг хэт ягаан туяагаар цацах эсвэл халаах шаардлагатай. Метаныг хлоржуулах нь метил хлорид авах үе шатанд зогсдоггүй (хэрэв хлор ба метаныг тэнцүү хэмжээгээр авах юм бол) метил хлоридоос эхлээд дөрвөн хлорт нүүрстөрөгч хүртэл орлуулах боломжтой бүх бүтээгдэхүүн үүсэхэд хүргэдэг.

Нитратжуулалт (Коноваловын урвал)

Алканууд нь хийн фаз дахь азотын хүчил эсвэл азотын ислийн N2O4-ийн 10% -ийн уусмалтай урвалд орж, нитро дериватив үүсгэдэг.

RH + HNO3 = RNO2 + H2O

Бүх боломжит өгөгдөл нь чөлөөт радикал механизмыг харуулж байна. Урвалын үр дүнд бүтээгдэхүүний холимог үүсдэг.

Исэлдэлтийн урвалууд. Шатаах

Түлш болгон ашиглахыг тодорхойлдог ханасан нүүрсустөрөгчийн гол химийн шинж чанар нь шаталтын урвал юм. Жишээ нь: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q

Хүчилтөрөгчийн дутагдалтай тохиолдолд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн оронд нүүрстөрөгчийн дутуу исэл эсвэл нүүрс (хүчилтөрөгчийн агууламжаас хамаарч) авдаг.

Ерөнхийдөө аливаа нүүрсустөрөгчийн CxHy-ийн шаталтын урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно: CxHy + (x + 0.5y)O2 → xCO2 + 0.5yH2O

каталитик исэлдэлт

Спирт, альдегид, карбоксилын хүчил үүсч болно.

Алкануудын дулааны хувиргалт. Задаргаа

Задрах урвал нь зөвхөн өндөр температурын нөлөөн дор явагддаг. Температурын өсөлт нь нүүрстөрөгчийн холбоо тасарч, чөлөөт радикалууд үүсэхэд хүргэдэг.

Жишээ нь: CH4 → C + 2H2 (t > 1000 ° C); C2H6 → 2C + 3H2

Хагарах

500 ° C-аас дээш халах үед алканууд нь пиролитийн задралд ордог бөгөөд тэдгээрийн найрлага, харьцаа нь температур, урвалын хугацаанаас хамаардаг нарийн төвөгтэй бүтээгдэхүүн үүсгэдэг.

Усгүйжүүлэх

Алкен үүсэх ба устөрөгчийн хувьсал

Урсгалын нөхцөл: 400 - 600 ° C, катализатор - Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3;C2H6 → C2H4 + H2

Изомержилт -Катализаторын нөлөөн дор (жишээ нь AlCl3) алканы изомержилт явагдана, жишээлбэл:

Хөнгөн цагааны хлорид (AlCl3) -тай харилцан үйлчилдэг бутан (C4H10) нь n-бутанаас 2-метилпропан болж хувирдаг.

Метан хувиргалт

CH4 + H2O → CO + H2 - Ni катализатор ("CO + H2" "синтезийн хий")

Алканууд нь калийн перманганат (KMnO4) ба бромын ус (Br2) -тай харьцдаггүй.

9. Алкенууд(өөрөөр бол олефин эсвэл этилен нүүрсустөрөгч) - нүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд нэг давхар холбоо агуулсан ацикл ханаагүй нүүрсустөрөгчид нь CnH2n ерөнхий томьёотой гомологийн цуваа үүсгэдэг. Давхар бондын нүүрстөрөгчийн атомууд нь sp² эрлийзжих төлөвт байгаа бөгөөд 120 ° холбоосын өнцөгтэй байна. Хамгийн энгийн алкен бол этен (C2H4) юм. IUPAC-ийн нэршлийн дагуу алкенуудын нэрийг "-an" дагаварыг "-en"-ээр сольж харгалзах алкануудын нэрсээс бүрддэг; давхар бондын байрлалыг араб тоогоор илэрхийлнэ.

Гураваас дээш нүүрстөрөгчийн атомтай алкенууд изомеруудтай байдаг. Алкенууд нь нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризм, давхар бондын байрлал, анги хоорондын болон орон зайн шинж чанартай байдаг. этилен (этилен) C2H4, пропен С3Н6, бутен С4Н8, пентен С5Н10, гексен С6Н12,

Алкеныг олж авах арга -Алкеныг олж авах үйлдвэрлэлийн гол арга бол газрын тос, байгалийн хийн нүүрсустөрөгчийн каталитик ба өндөр температурт хагарал юм. Доод алкенуудыг үйлдвэрлэхийн тулд харгалзах спиртийн шингэн алдалтын урвалыг бас ашигладаг.

Лабораторийн практикт хүчтэй эрдэс хүчлийн дэргэд спиртийг усгүйжүүлэх, харгалзах галоген деривативыг дегидрогалогенжүүлэх, галогенжүүлэх аргыг ихэвчлэн ашигладаг; Хоффман, Чугаев, Виттиг, Копе нарын синтез.

10. Алкены химийн шинж чанарАлкенууд нь химийн идэвхтэй байдаг. Тэдний химийн шинж чанар нь давхар бонд байгаа эсэхээс ихээхэн хамаардаг. Алкены хувьд электрофил нэмэх урвал ба радикал нэмэх урвал нь хамгийн онцлог шинж чанартай байдаг. Нуклеофилийн нэмэлт урвал нь ихэвчлэн хүчтэй нуклеофилийг шаарддаг бөгөөд алкенуудын хувьд ердийн зүйл биш юм.

Алкенууд нь мөн циклд ачаалал ба метатезийн урвалыг агуулдаг.

Алкенууд нь исэлдэлтийн урвалд амархан ордог, катализаторын нөлөөн дор хүчтэй бууруулагч бодис эсвэл устөрөгчөөр устөрөгчжүүлж, алкан руу орлуулах чадвартай байдаг.

Электрофилийн нэмэлтийн урвалууд.Эдгээр урвалд довтолж буй бөөмс нь электрофил юм.Үндсэн өгүүлэл: Электрофилийн нэмэлт урвалууд

Алкены галогенжилт, энэ нь радикал урвалын санаачлагчид байхгүй үед явагддаг - электрофил нэмэлтийн ердийн урвал. Энэ нь туйлшралгүй идэвхгүй уусгагчийн орчинд хийгддэг (жишээлбэл: CCl4):

Галогенжих урвал нь стерео өвөрмөц байдаг - нэмэлт нь алкены молекулын хавтгайтай харьцуулахад эсрэг талаас явагддаг.

Гидрогалогенжилт.Марковниковын дүрмийн дагуу алкенуудад галоген устөрөгчийн электрофил нэмэлт нь явагддаг.

Гидроборация.Нэмэлт нь завсрын цикл идэвхжсэн цогцолбор үүсэх замаар олон үе шатанд явагддаг бөгөөд борын нэмэлт нь Марковниковын дүрмийн эсрэг явагддаг - хамгийн их устөрөгчжүүлсэн нүүрстөрөгчийн атомд.

Чийгшүүлэх.Усыг алкен руу нэмэх урвал нь хүхрийн хүчил байгаа нөхцөлд явагддаг

Алкилизаци.Бага температурт хүчиллэг катализатор (HF эсвэл H2SO4) байлцуулан алкенуудад алкан нэмэх нь илүү их молекул жинтэй нүүрсустөрөгч үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн үйлдвэрлэлд ашигладаг.

11. Алкинууд(өөрөөр ацетилен нүүрсустөрөгч) - CnH2n-2 ерөнхий томьёотой нүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд гурвалсан холбоо агуулсан нүүрсустөрөгчид. Гурвалсан холбоо дахь нүүрстөрөгчийн атомууд sp эрлийзжих төлөвт байна.

Алкинууд нь нэмэлт урвалаар тодорхойлогддог. Электрофилийн нэмэлт урвалаар тодорхойлогддог алкенуудаас ялгаатай нь алкинууд нь нуклеофилийн нэмэлт урвалд ордог. Энэ нь бондын s шинж чанар, үүний үр дүнд нүүрстөрөгчийн атомын цахилгаан сөрөг чанар нэмэгдсэнтэй холбоотой юм. Үүнээс гадна гурвалсан холбоо дахь устөрөгчийн атомын өндөр хөдөлгөөн нь орлуулах урвал дахь алкины хүчиллэг шинж чанарыг тодорхойлдог.

Гол аж үйлдвэрийн авах аргаацетилен нь метаныг цахилгаан эсвэл дулааны хагарал, байгалийн хийн пиролиз ба карбидын арга юм.

12. ДИЕНИЙН НҮҮСНҮҮрстөрөгч(диен), хоёр давхар холбоо бүхий ханаагүй нүүрсустөрөгчид. Алифатик dienes СnН2n_2 гэж нэрлэдэг. алкадиен, алицикл CnH2n_4 - циклоалкадиенүүд. Уг өгүүлэлд коньюгат давхар холбоо бүхий диен нүүрсустөрөгчийн тухай өгүүлнэ [коньюгат диен; хүснэгтийг үзнэ үү]. Химийн хувьд тусгаарлагдсан давхар холбоо бүхий диенүүд. Гол нь та Гэгээн. олефинүүдээс ялгагдахгүй. Холболтын тухай. хуримтлагдсан давхар бондтой бол Алленсыг үзнэ үү. Диен нүүрсустөрөгчид нэгдмэл системийн бүх дөрвөн нүүрстөрөгчийн атом нь sp2 эрлийзжсэн бөгөөд нэг хавтгайд байрладаг. Дөрвөн p-электрон (нүүрстөрөгчийн атом бүрээс нэг) нийлж дөрвөн p-молекулын орбитал (хоёр холболт - эзлэгдсэн, хоёр сулрах - чөлөөтэй) үүсгэдэг бөгөөд үүнээс зөвхөн хамгийн бага нь бүх нүүрстөрөгчийн атомууд дээр задарсан байдаг. Р-электронуудын хэсэгчилсэн делокализаци нь системийн энергийн бууралт (тусгаарлагдсан давхар бондын системтэй харьцуулахад 13-17 кЖ / моль), атом хоорондын зайг тохируулах замаар илэрдэг коньюгацийн эффектийг үүсгэдэг: давхар бонд нь бага зэрэг байдаг. урт (0.135 нм), энгийн нь коньюгацигүй молекулуудаас богино (0.146 нм) (0.133 ба 0.154 нм), туйлшралын өсөлт, молекулын хугарлын өргөлт болон бусад физик. нөлөө. Диенийн нүүрсустөрөгч нь бие биедээ нэвтэрдэг хоёр конформацийн хэлбэрээр оршдог бөгөөд s-транс хэлбэр нь илүү тогтвортой байдаг.

13. согтууруулах ундаанэг буюу хэд хэдэн гидроксил бүлэг агуулсан нэгдлүүдийг нэрлэдэг. Тэдний тоогоор архи нь нэг атомт, хоёр атомт, гурван атомт гэх мэт хуваагддаг. Метилийн спирт дэх холбоосын урт ба холбоосын өнцөг.

Согтууруулах ундааны хувьд тэдгээрийг нэрлэх хэд хэдэн арга байдаг. Орчин үеийн IUPAC-ийн архины нэр томъёонд нүүрсустөрөгчийн нэрэнд "ol" гэсэн төгсгөлийг нэмдэг. OH функциональ бүлгийг агуулсан хамгийн урт гинжийг гидроксил бүлэгт хамгийн ойр төгсгөлөөс нь дугаарлаж, орлуулагчдыг угтварт зааж өгсөн болно.

Баримт. Алкенуудын усжилт.Алкенууд хүчлүүдийн шингэрүүлсэн усан уусмалтай урвалд ороход гол бүтээгдэхүүн нь спирт юм.

Гидроксимеркураци-алкений демеркураци. Энэ урвал нь дахин зохицуулалт дагалддаггүй бөгөөд бие даасан архи үүсэхэд хүргэдэг. Урвалын чиглэл нь Марковниковын дүрэмд нийцдэг бөгөөд урвал нь тоон үзүүлэлттэй ойролцоо ургацтай зөөлөн нөхцөлд явагддаг.

Алкены гидробораци ба дараагийн исэлдэлтшүлтлэг орчинд устөрөгчийн хэт ислийн уусмал бүхий боранууд нь эцсийн дүндээ давхар холбоонд ус нэмсэн Марковниковын эсрэг бүтээгдэхүүнд хүргэдэг.

Альдегид ба кетоныг литийн хөнгөн цагааны гидрид эсвэл натрийн боргидридээр бууруулах

LiAlH4 ба NaBH4 нь альдегидийг анхдагч спирт болгон, кетоныг хоёрдогч болгон бууруулж, натрийн боргидрид нь илүү аюулгүй байдаг тул үүнийг илүүд үздэг: усан болон спиртийн уусмалд ч хэрэглэж болно. Лити хөнгөн цагааны гидрид нь ус, спирттэй тэсрэх урвалд орж, хуурай төлөвт 120°-аас дээш халах үед тэсрэх аюултайгаар задардаг.

Эфир ба карбоксилын хүчлийг анхдагч спирт болгон сэргээх.Анхдагч спиртүүд нь эфир ба карбоксилын хүчлүүдийг литийн хөнгөн цагааны гидридээр эфир эсвэл THF-д ангижруулах замаар үүсдэг. Лити хөнгөн цагааны гидрид бүхий эфирийг багасгах арга нь бэлтгэлийн хувьд ялангуяа тохиромжтой байдаг. Натрийн боргидрид нь эфир ба карбоксилын бүлгийг бууруулдаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь эфир ба карбоксил бүлгүүдийн дэргэд NaBH4-тэй карбонилийн бүлгийг сонгомол бууруулах боломжийг олгодог. Нөхөн сэргээх бүтээгдэхүүний гарц 80% -иас бага байх нь ховор. Lithium borohydride нь NaBH4-ээс ялгаатай нь эфирийг анхдагч спирт болгон бууруулдаг.

14. олон атомт спирт. Глицерол- HOCH2CH(OH)-CH2OH эсвэл C3H5(OH)3 томъёотой химийн нэгдэл. Гурвалсан спиртийн хамгийн энгийн төлөөлөгч. Энэ нь наалдамхай тунгалаг шингэн юм. Байгалийн (ургамлын болон амьтны гаралтай) өөх тос, тос (триглицерид) -ийн гидролизийн үр дүнд амархан үүсдэг бөгөөд анх 1779 онд өөх тосыг саванжуулах явцад Карл Шееле гаргаж авсан.

физик шинж чанар. Глицерол- өнгөгүй, наалдамхай, гигроскоп шингэн, усанд хязгааргүй уусдаг. Амтлаг амттай тул энэ нэрийг авсан (гликос - чихэрлэг). Энэ нь олон бодисыг сайн уусгадаг.

Химийн шинж чанарглицерин нь олон атомт спиртийн хувьд ердийн зүйл.Глицерол нь галоген устөрөгч эсвэл фосфорын галидуудтай харилцан үйлчлэлцэхэд моно- ба дигалогидринууд үүсдэг.Глицерол нь карбоксилын болон эрдэс хүчлүүдтэй эфиржиж харгалзах эфирийг үүсгэдэг. Тиймээс, азотын хүчилтэй хамт глицерин нь тринитрат - нитроглицерин (1847 онд Асканио Собреро (Англи хэл) олж авсан) үүсгэдэг бөгөөд үүнийг одоо утаагүй нунтаг үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Шингэн алдагдсан үед энэ нь акролеин үүсгэдэг.

HOCH2CH(OH)-CH2OH H2C=CH-CHO + 2 H2O,

Этилен гликол, HO-CH2-CH2-OH нь олон атомт спиртийн хамгийн энгийн төлөөлөгч юм. Цэвэршүүлсэн үед бага зэрэг тослог тууштай тунгалаг, өнгөгүй шингэн юм. Энэ нь үнэргүй, чихэрлэг амттай байдаг. Хортой. Этилен гликол эсвэл түүний уусмалыг залгих нь бие махбодид эргэлт буцалтгүй өөрчлөлт орж, үхэлд хүргэдэг.

Аж үйлдвэрт этилен гликол чийгшүүлэх замаар олж авдагэтилен оксидыг 10 атм ба 190-200 хэмд эсвэл 1 атм ба 50-100 хэмд 0.1-0.5% хүхрийн (эсвэл фосфорын) хүчил байгаа нөхцөлд 90% -д хүрдэг. Энэ тохиолдолд дайвар бүтээгдэхүүн нь диэтилен гликол, триэтилен гликол ба этилен гликолын бага хэмжээний өндөр полимер гомологууд юм.

15. Альдегид- устөрөгчгүй архи; нэг орлуулагчтай карбонилийн бүлэг (C=O) агуулсан органик нэгдлүүд.

Альдегид ба кетонууд нь маш төстэй бөгөөд ялгаа нь сүүлийнх нь карбонилийн бүлэгт хоёр орлуулагчтай байдагт оршино. Мезомер коньюгацийн зарчмын дагуу "нүүрстөрөгч-хүчилтөрөгч" давхар бондын туйлшрал нь дараахь резонансын бүтцийг бичих боломжийг олгодог.

Ийм цэнэгийг тусгаарлах нь судалгааны физик аргуудаар нотлогдож, альдегидийн реактив чанарыг тодорхой электрофил гэж тодорхойлдог. Ерөнхийдөө альдегидийн химийн шинж чанар нь кетонтой төстэй боловч альдегид нь илүү идэвхтэй байдаг нь бондын туйлшрал ихтэй холбоотой байдаг. Нэмж дурдахад альдегид нь кетонуудын хувьд ердийн бус урвалаар тодорхойлогддог, жишээлбэл, усан уусмал дахь усжилт: метаналын хувьд илүү их холболтын туйлшралын улмаас энэ нь бүрэн, бусад альдегидийн хувьд хэсэгчилсэн байдаг.

RC(O)H → RC(OH)2H, энд R нь H, дурын алкил эсвэл арил радикал.

Хамгийн энгийн альдегид нь хурц үнэртэй байдаг (жишээлбэл, бензалдегид нь бүйлсний үнэртэй байдаг).

Гидроксиламины нөлөөн дор тэдгээр нь оксим болж хувирдаг: CH3CHO + NH2OH = CH3C (=NOH)H + H2O.

Формальдегид (Латин хэлнээс - шоргоолж), формальдегид, CH2O,алифатик альдегидийн гомологийн цувралын анхны гишүүн; хурц үнэртэй өнгөгүй хий, ус, спиртэнд маш сайн уусдаг, bp - 19 ° C. Аж үйлдвэрт метилийн спирт эсвэл метаныг агаар мандлын хүчилтөрөгчтэй исэлдүүлэх замаар F. үүсдэг. F. амархан полимержих (ялангуяа 100 ° C хүртэл температурт), тиймээс үүнийг хадгалах, тээвэрлэх, гол төлөв формалин болон хатуу бага молекул полимерууд - триоксан (Триоксиметиленийг үзнэ үү) ба параформ (Параформальдегидийг үзнэ үү) хэлбэрээр ашигладаг.

F. маш идэвхтэй байдаг; түүний олон урвал нь хэд хэдэн чухал бүтээгдэхүүнийг олж авах үйлдвэрлэлийн аргын үндэс суурь болдог. Тиймээс аммиактай харилцан үйлчлэхэд F. нь уротропин үүсгэдэг (Гексаметилентетраминыг үзнэ үү), мочевинтай - мочевин-формальдегидийн давирхай, меламинтай - меламин-формальдегидийн давирхай, фенолтой - фенол-формальдегидийн давирхай (Фенол-альдегидийн давирхайг үзнэ үү), фенол-альдегидийн давирхай -. ба нафталинсульфоны хүчил - идээлэгч бодис, кетентэй - b-пропиолактон. F. нь мөн поливинилформал (Polyvinyl acetals-ыг үзнэ үү), изопрен, пентаэртритол, эм, будагч бодис, арьс идээлэх, ариутгагч, үнэр дарагч бодис болгон ашигладаг. F.-ийн полимержилт нь полиформальдегидийг хүлээн авдаг. F. хортой; агаар дахь хамгийн их зөвшөөрөгдөх концентраци 0.001 мг/л байна.

Ацетальдегид, ацетальдегид, CH3CHO, органик нэгдэл, хурц үнэртэй өнгөгүй шингэн; буцлах цэг 20.8 ° C. Хайлах цэг - 124 ° C, нягт нь 783 кг / м3 ", ус, спирт, эфиртэй бүх талаараа холилдох. A. альдегидийн бүх ердийн шинж чанартай байдаг. Ашигт малтмалын хүчлүүдтэй үед шингэн тримерийн паральдегид (CH3CHO) болж полимержих боломжтой. ) 3 ба талст тетрамер металлдегид (CH3CHO) 4. Хоёр полимерийг хүхрийн хүчилтэй хамт халаахад А ялгарна.

Хамгийн алдартай хүмүүсийн нэг авах арга замууд A. нь ойролцоогоор 95 ° C температурт мөнгөн усны давс агуулсан ацетиленд ус нэмэхээс бүрдэнэ.

16. Кетонууд- Эдгээр нь карбонил бүлэг нь нүүрсустөрөгчийн хоёр радикалтай холбогддог молекул дахь органик бодисууд юм.

Кетонуудын ерөнхий томъёо: R1-CO-R2. Бусад карбонилийн нэгдлүүдийн дотроос карбонил бүлэгт шууд холбогдсон хоёр нүүрстөрөгчийн атомын кетонуудад агуулагдах нь тэдгээрийг карбоксилын хүчил ба тэдгээрийн деривативууд, түүнчлэн альдегидүүдээс ялгадаг.

физик шинж чанар.Кетон нь устай сайн холилддог дэгдэмхий шингэн эсвэл бага хайлдаг хатуу бодис юм. Молекул хоорондын устөрөгчийн холбоо үүсэх боломжгүй байгаа нь ижил молекул жинтэй спирт, карбоксилын хүчлүүдээс арай илүү тогтворгүй байдлыг үүсгэдэг.

Синтезийн аргууд. Хоёрдогч спиртийн исэлдэлт.

Кригийн дахин зохион байгуулалтаар гуравдагч пероксоэфирүүдээс.

Ruzicka циклизаци хийх замаар циклокетонуудыг олж авч болно.

Friedel-Crafts урвалаар анхилуун үнэрт кетонуудыг бэлтгэж болно

Химийн шинж чанар.Кетон урвалын гурван үндсэн төрөл байдаг.

Эхнийх нь карбонил бүлгийн нүүрстөрөгчийн атомын нуклеофилийн дайралттай холбоотой юм. Жишээлбэл, кетонуудын цианидын анион эсвэл металл органик нэгдлүүдтэй харилцан үйлчлэл. Ижил төрлийн (нуклеофилийн нэмэлт) нь карбонил бүлгийн спирттэй харилцан үйлчлэлцэж, ацетал ба хагасацеталд хүргэдэг.

Согтууруулах ундаатай харьцах:

CH3COCH3 + 2C2H5OH → C2H5—O—C(CH3)2—O—C2H5

Grignard урвалжуудтай:

C2H5-C(O)-C2H5 + C2H5MgI → (C2H5)3OMgI → (C2H5)3OH, гуравдагч спирт. Альдегид, ялангуяа метаналтай урвалд орох нь мэдэгдэхүйц идэвхтэй бөгөөд альдегидтэй хоёрдогч спирт, метаналтай анхдагч спирт үүсдэг.

Мөн кетонууд нь азотын суурьтай, жишээлбэл аммиак ба анхдагч аминуудтай урвалд орж, имин үүсгэдэг.

CH3—C(O)—CH3 + CH3NH2 → CH3—C(N—CH3)—CH3 + H2O

Хоёрдахь төрлийн урвал нь карбонил бүлэгтэй харьцуулахад бета нүүрстөрөгчийн атомын протонаци юм. Үүссэн карбанион нь карбонилийн бүлэгтэй нэгдэж тогтворжиж, протоныг зайлуулах хялбар байдал нэмэгддэг тул карбонилийн нэгдлүүд харьцангуй хүчтэй S-Hхүчил.

Гурав дахь нь хүчилтөрөгчийн атомын ганц хос электрофилуудын зохицуулалт, жишээлбэл, AlCl3 гэх мэт Льюисийн хүчлүүд юм.

Тусдаа төрлийн урвал нь кетонуудын бууралттай холбоотой байж болно - Лейккартын дагуу бууралт нь тоон үзүүлэлттэй ойролцоо байна.

17. 15 ба 16-р асуултуудыг харьцуул.

18. Монобассик хязгаарлагч карбоксилын хүчил(монобассик ханасан карбоксилын хүчил) - ханасан нүүрсустөрөгчийн радикал нь нэг карбоксилын бүлэг -COOH-тэй холбогдсон карбоксилын хүчил. Тэд бүгд СnH2n+1COOH ерөнхий томьёотой бөгөөд n = 0, 1, 2, ...

Нэршил.Нэг суурьт ханасан карбоксилын хүчлүүдийн системчилсэн нэрсийг -овая дагавар, хүчил гэсэн үг нэмсэн харгалзах алканы нэрээр өгдөг.

Нүүрс устөрөгчийн радикал дахь араг ясны изомеризм нь хоёр изомер бүхий бутанийн хүчилээс эхэлдэг.

CH3-CH2-CH2-COOH n-butanoic хүчил; CH3-CH(CH3)-COOH 2-метилпропаной хүчил.

Анги хоорондын изомеризм нь цууны хүчлээс эхлэн илэрдэг.

CH3-COOH цууны хүчил; H-COO-CH3 метил формат (хорхойн хүчлийн метил эфир); HO-CH2-COH гидроксиэтанал (гидрокси цууны альдегид); HO-CHO-CH2 гидроксиэтилен исэл.

19. Эфир- органик нэгдлүүд, карбоксил эсвэл эрдэс хүчлийн деривативууд, тэдгээрийн доторх хүчлийн функцийн гидроксил бүлэг -OH нь спиртийн үлдэгдэлээр солигддог. Эдгээр нь хоёр нүүрсустөрөгчийн радикал нь хүчилтөрөгчийн атомаар (R1-O-R2) холбогддог эфирээс ялгаатай.

Өөх тос эсвэл триглицерид- байгалийн органик нэгдлүүд, глицерин ба нэг суурь тосны хүчлүүдийн бүрэн эфир; липидийн ангилалд багтдаг. Нүүрс ус, уургийн хамт өөх тос нь амьтан, ургамал, бичил биетний эсийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Шингэн ургамлын тосыг цөцгийн тостой адил тос гэж нэрлэдэг.

карбоксилын хүчил- молекулууд нь нэг буюу хэд хэдэн функциональ карбоксил бүлэг агуулсан органик нэгдлүүдийн ангилал -COOH. Хүчиллэг шинж чанарыг нь тайлбарладаг энэ бүлэгпротоныг харьцангуй амархан салгаж чаддаг. Ховор тохиолдолд карбоксилын хүчил сул байдаг. Жишээлбэл, цууны хүчил CH3COOH нь хүчиллэг байдлын тогтмол нь 1.75 10−5 байна. Ди- ба трикарбоксилын хүчил нь монокарбоксилын хүчлээс илүү хүчтэй байдаг.

Өөх тос нь сайн дулаан тусгаарлагч тул олон халуун цуст амьтдын арьсан доорх өөхний эдэд хуримтлагдаж, дулааны алдагдлыг бууруулдаг. Ялангуяа зузаан арьсан доорх өөхний давхарга нь усны хөхтөн амьтдын онцлог шинж юм (халим, морж гэх мэт). Үүний зэрэгцээ халуун уур амьсгалд амьдардаг амьтдад (тэмээ, ижий) өөх тосны нөөц хуримтлагддаг.

бүтцийн функц

Фосфолипидууд нь эсийн мембраны хоёр давхарга, холестерол нь мембраны шингэний зохицуулагчийн үндэс болдог. Археаль мембран нь изопреноид нүүрсустөрөгчийн деривативуудыг агуулдаг. Лав нь ургамлын газрын дээрх эрхтнүүдийн (навч, залуу найлзуурууд) гадаргуу дээр кутикул үүсгэдэг. Тэдгээрийг мөн олон шавж үйлдвэрлэдэг (жишээлбэл, зөгий тэднээс зөгийн сархинаг үүсгэдэг, өт, масштабтай шавж нь хамгаалалтын бүрхүүл үүсгэдэг).

Зохицуулалтын

Витамин - липид (A, D, E)

Гормон (стероидууд, эйкозаноидууд, простагландинууд гэх мэт)

Кофакторууд (долихол)

Дохио молекулууд (диглицерид, жасмоны хүчил; MP3 каскад)

Хамгаалах (шок шингээх)

Өөхний зузаан давхарга нь олон амьтдын дотоод эрхтнийг нөлөөллийн үед гэмтэхээс хамгаалдаг (жишээлбэл, нэг тонн жинтэй далайн арслан 4-5 м өндөртэй хадан эрэг рүү үсрэх боломжтой).

20-21-22. Монобастик ханаагүй хүчил- нэг устөрөгчийн атомыг карбоксил бүлгээр сольсон ханаагүй нүүрсустөрөгчийн деривативууд.

Нэршил, изомеризм.Ханаагүй хүчлүүдийн бүлэгт эмпирик нэрсийг ихэвчлэн ашигладаг: CH2=CH-COOH - нийлэг (пропеной) хүчил, CH2=C(CH3)-COOH - метакрил (2-метилпропеной) хүчил. Ханаагүй нэг суурь хүчлүүдийн бүлгийн изомеризм нь дараахь байдалтай холбоотой.

a) нүүрстөрөгчийн араг ясны изомеризм; б) давхар бондын байрлал; в) цис-транс изомеризм.

Яаж авах вэ.1. Галогенжүүлсэн хүчлийг дегидрогалогенжүүлэх:

CH3-CH2-CHCl-COOH ---KOH(conc)---> CH3-CH=CH-COOH

2. Гидрокси хүчлийн шингэн алдалт: HO-CH2-CH2-COOH -> CH2=CH-COOH

Физик шинж чанар. Доод ханаагүй хүчил - усанд уусдаг шингэн, хурц хурц үнэртэй; өндөр - хатуу, усанд уусдаггүй бодис, үнэргүй.

Химийн шинж чанарханаагүй карбоксилын хүчлүүд нь карбоксил бүлгийн шинж чанар болон давхар бондын шинж чанараас шалтгаална. Карбоксил бүлэгт ойрхон байрладаг давхар холбоо бүхий хүчил - альфа, бета ханаагүй хүчил нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Эдгээр хүчлүүдийн хувьд галоген устөрөгчийн нэмэлт ба усжилт нь Марковниковын дүрэмтэй зөрчилддөг: CH2 = CH-COOH + HBr -> CH2Br-CH2-COOH

Болгоомжтой исэлдүүлснээр дигидрокси хүчил үүсдэг: CH2 \u003d CH-COOH + [O] + H20 -> HO-CH2-CH (OH) -COOH

Хүчтэй исэлдэлтийн үед давхар холбоо тасарч, өөр өөр бүтээгдэхүүний холимог үүсдэг бөгөөд үүнээс давхар холболтын байрлалыг тодорхойлж болно. Олейны хүчил С17Н33СООН нь хамгийн чухал өндөр ханаагүй хүчлүүдийн нэг юм. Энэ нь хүйтэнд хатуурдаг өнгөгүй шингэн юм. Түүний бүтцийн томьёо нь CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.

23. Хоёр суурьт хязгаарлагч карбоксилын хүчил(хоёр суурьт ханасан карбоксилын хүчил) - ханасан нүүрсустөрөгчийн радикал нь хоёр карбоксилын бүлэг -COOH-тэй холбогдсон карбоксилын хүчил. Тэд бүгд HOOC(CH2)nCOOH ерөнхий томьёотой бөгөөд энд n = 0, 1, 2, …

Нэршил. Хоёр суурьт ханасан карбоксилын хүчлүүдийн системчилсэн нэрсийг -диоик дагавар ба хүчил гэдэг үг нэмсэн харгалзах алканы нэрээр өгдөг.

Нүүрс устөрөгчийн радикал дахь араг ясны изомеризм нь хоёр изомер бүхий бутандионы хүчилээс эхэлдэг.

HOOC-CH2-CH2-COOH n-butanedioic хүчил (этан-1,2-дикарбоксилын хүчил);

CH3-CH(COOH)-COOH этан-1,1-дикарбоксилын хүчил.

24-25. Окси хүчил (гидроксикарбоксилын хүчил), молекулд карбоксил бүлэг - COOH, гидроксил бүлэг - OH-тэй хамт байх жишээтэй. HOCH2COOH (гликолийн хүчил). Ургамал, амьтны организмд агуулагддаг (сүүн, нимбэг, дарс болон бусад хүчил).

Байгаль дахь тархалт

Гидрокси хүчил нь маш өргөн тархсан; Иймээс дарс, нимбэг, алим, сүүн хүчлүүд болон бусад хүчил нь гидрокси хүчил бөгөөд тэдгээрийн нэр нь энэ бодис олдсон байгалийн үндсэн эх сурвалжийг илэрхийлдэг.

Синтезийн аргууд

Реформацкийн урвал нь β-гидроксикарбоксилын хүчлүүдийн эфирийг нийлэгжүүлэх арга юм.

"Жимсний хүчил". Олон тооны гидрокси хүчлийг гоо сайхны бүтээгдэхүүнд кератолитик болгон ашигладаг. Гэсэн хэдий ч маркетерууд нэрийг бага зэрэг өөрчилсөн - гоо сайхны салбарт илүү их анхаарал татахуйц тэднийг "жимсний хүчил" гэж нэрлэдэг.

26-27. окси хүчил (архины хүчил), усан үлдэгдэл ба карбоксилын бүлгийг хоёуланг нь агуулсан спирт ба хүчил хоёулаа хос функцтэй нэгдлүүд. COOH-тай харьцуулахад OH-ийн байрлалаас хамааран (зэрэгцээ, нэг, хоёр, гурван газраар дамжин) a-, /?-, y-, b-гидрокси хүчлүүд ялгагдана. O. хүлээн авах нь олон арга байдаг, glycols нь to-rykh болгоомжтой исэлдэлтийн гол нь: CH3.CH(OH).CH2.OH + 02 = CH3. .CH(OH).COOH; оксинитрилүүдийг саванжуулах CH3.CH(OH).CN —* CH3.CH(OH).COOH; галоген хүчлүүд дэх галогенийг OH-оор солих: CH2C1.COOH + KOH = CH2(OH).COOH + + KC1, HN02-ийн амин хүчлүүд дээр үзүүлэх нөлөө: CH2(NH2). COOH + HN02 = CH2 (OH) + N2 + + H20. Амьтны биед гидрокси хүчил нь амин хүчлийг задлах (харна уу), исэлдэлтийн явцад үүсдэг. өөх тос(Ацетон бие, Метаболизм - уураг үзнэ үү), гликолиз (харна уу), исгэх (харна уу) гэх мэт хим. үйл явц. Гидрокси хүчил нь өтгөн шингэн эсвэл талст юм. бодисууд. Химийн чиглэлээр. О.-ийн хамаарал нь спирт болон - та хоёрын аль алинд нь урвалд ордог: өг жишээлбэл. энгийн ба эфирийн аль аль нь; фосфорын галоген нэгдлүүдийн нөлөөн дор OH хоёулаа галогенээр солигддог; Усны хүчил нь зөвхөн спиртийн OH-тэй урвалд ордог.Тусгай урвалууд нь a-, /)-, y- ба b-гидрокси хүчлүүдийг тодорхойлдог: а-гидрокси хүчлүүд, хоёр молекулаас ус алдаж, циклийн эфир, лактид: 2CH2 (OH).COOH = 2H20 + CH2.O.CO (гликолид); so.o.sn2 /Z-O., ус ялгаруулж, ханаагүй хүчил үүсгэдэг: CH2 (OH).CH2.COOH- H20 \u003d CH2:CH. .COOH; y- ба d-гидрокси хүчил нь ангидрид - лактон үүсгэдэг: CH3.CH(OH).CH2.CH2.COOH = = H2O + CH3.CH.CH2.CH2.CO. O. амьтан, ургамлын организмд өргөн тархсан. Алифатик a-O-ийн төлөөлөгчид. гликолийн хүчил, CH2OH.COOH(оксицууны хүчил), сүүн хүчил; /?-гидрокси хүчлүүдээс - гидракрил, CH2OH.CH2COOH, /9-гидрокси-бутирийн хүчил; у-о. чөлөөт хэлбэрээр нь тодорхойгүй, учир нь ус алдаж, лактон руу ордог. Хоёр суурьтай O.-ийн дунд алимны хүчил (oxyamber-naya) чухал байдаг; COOH.CHOH.CH2.COOH, ургамалд өргөн тархсан; сул уусмалд зүүн эргэлттэй, хүчтэй бол баруун эргэлттэй; синтетик - энэ нь идэвхгүй байна. Хоёр үндсэн тетраатомын хүчилд дарсны хүчил (диоксисуцин) орно. Нөгөө O. - нимбэг, HO.SO.CH2. .(COH)(COOH).CH2.COOH, ургамлын ертөнцөд маш их байдаг (усан үзэм, нимбэгэнд) бөгөөд амьтны биед (сүүнд) байдаг; төмрийн цитрат хэлбэрээр эмийн зориулалтаар ашиглагддаг. Үнэрт O.-аас (фенолын хүчил), салицилийн хүчил, галлийн хүчил, тэдгээрийн уламжлал нь анагаах ухаанд чухал ач холбогдолтой; салицилийн хүчлийн фенил эфир (салол), сульфосалицилийн хүчил, C6H3.OH.S03H.COOH (уургийн урвалж), ацетилсалицилын хүчил (аспирин). Ургамалд анхилуун төрлийн олон төрлийн O. байдаг бөгөөд то-рыхын деривативууд нь бусад зүйлсийн дотор техникийн чухал ач холбогдолтой таннин юм. Биолын тухай. тусдаа O.-ийн үнэ цэнэ, тэдгээрийн тоон тодорхойлолтын аргуудын талаар-үзнэ үү. Ацетон бие, Бро-гликолиз, Деаминжуулалт, Цус, Сүүн хүчил, Шээс, Булчин, Бета(^)-гидроксибутирийн хүчил.

28-29. аммиакийн молекул дахь устөрөгчийн атомыг нүүрсустөрөгчийн радикалуудаар дараалан орлуулахын тулд амины ангилалд хамаарах нэгдлүүдийг олж авна. Үүний дагуу аминууд нь анхдагч (RNH2), хоёрдогч (R2NH), гуравдагч (R3N) юм. -NH2 бүлгийг амин бүлэг гэж нэрлэдэг.

Азотын атомд ямар радикалууд наалдсанаас хамааран алифатик, ароматик, алициклик, гетероциклик аминууд байдаг.

Аминуудын нэрсийн бүтцийг азотын атомтай холбоотой радикалуудын жагсаалтад орсон нэрсүүдэд харгалзах нүүрсустөрөгчийн (анхдагч аминууд) нэрэнд амино- угтвар эсвэл төгсгөлийн -амин нэмэх замаар гүйцэтгэнэ (ямар нэгэн амины хувьд).

олж авах арга замууд.1. Хоффманы хариу үйлдэл.Анхдагч аминыг олж авах анхны аргуудын нэг бол аммиакийг алкил галидтай алкилжуулах явдал байв. . 2. Зинины урвал- үнэрт нитро нэгдлүүдийг багасгахад үнэрт аминыг олж авах тохиромжтой арга. Дараахь бодисыг бууруулагч болгон ашигладаг: H2 (катализатор дээр). Заримдаа устөрөгч нь урвалын үед шууд үүсдэг бөгөөд үүний тулд металыг (цайры, төмөр) шингэрүүлсэн хүчилээр эмчилдэг.

Аминуудын физик шинж чанар.Азотын атомд хуваагдаагүй электрон хос байгаа нь харгалзах алкануудаас өндөр буцлах цэгийг үүсгэдэг. Аминууд нь тааламжгүй хурц үнэртэй байдаг. Өрөөний температур ба атмосферийн даралтад хэд хэдэн анхдагч амины анхны төлөөлөгчид нь усанд сайн уусдаг хий юм. Нүүрстөрөгчийн радикал ихсэх тусам буцлах цэг нэмэгдэж, усанд уусах чадвар буурдаг.

Аминуудын химийн шинж чанар. Аминуудын үндсэн шинж чанарууд

Азотын атом нь донор-хүлээн авагч механизмын дагуу электроны хомсдолтой зүйлүүдтэй холбоо үүсгэх электрон хосыг хангаж чаддаг тул аминууд нь суурь юм. Тиймээс аминууд нь аммиак шиг хүчил ба устай харилцан үйлчилж, протон нэмж, холбогдох аммонийн давс үүсгэдэг.

Аммонийн давс нь усанд маш сайн уусдаг боловч органик уусгагчид муу уусдаг. Аминуудын усан уусмал нь шүлтлэг байдаг.

Аминуудын үндсэн шинж чанар нь орлуулагчийн шинж чанараас хамаардаг. Ялангуяа үнэрт аминууд нь алифатикаас сул суурьтай байдаг, учир нь азотын чөлөөт электрон хос нь үнэрт цөмийн -системтэй коньюгацид ордог бөгөөд энэ нь азотын атом дээрх электроны нягтыг бууруулдаг (-M-эффект). Харин эсрэгээр, алкил бүлэг нь сайн электрон нягтралтай донор (+I-үр нөлөө).

Аминуудын исэлдэлт. Аминуудын шаталт нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азот, ус үүсэх дагалддаг: 4CH3NH2 + 9O2 \u003d 4CO2 + 2N2 + 10H2O

Үнэрт аминууд агаарт аяндаа исэлддэг. Тиймээс анилин нь исэлдэлтийн улмаас агаарт хурдан бор өнгөтэй болдог.

Алкил галидын нэмэлт Аминууд галоалкануудыг нэмж давс үүсгэдэг

Аминуудын азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэл нь натрийн нитритийг давсны хүчилтэй урвалд оруулснаар газар дээр нь олж авсан азотын хүчлийн нөлөөн дор анхдагч үнэрт аминуудыг диазотжуулах урвал маш чухал юм.

Анхдагч алифатик аминууд нь азотын хүчилтэй урвалд ороход спирт үүсгэдэг бөгөөд хоёрдогч алифат ба үнэрт аминууд N-нитрозо деривативуудыг үүсгэдэг: R-NH2 + NaNO2 + HCl \u003d R-OH + N2 + NaCl + H2O; NH+NaNO2+HCl=R2N-N=O+NaCl+H2O

Аромат аминд амин бүлэг нь бензолын цагирагийн орто ба пара байрлалд орлуулах үйл явцыг хөнгөвчилдөг. Тиймээс анилин галогенжилт нь катализатор байхгүй үед ч хурдан явагддаг бөгөөд бензолын цагирагийн гурван устөрөгчийн атомыг нэг дор сольж, 2,4,6-триброманилины цагаан тунадас үүсдэг.

Бромтой устай энэ урвалыг анилины чанарын урвал болгон ашигладаг.

Өргөдөл

Аминыг эмийн үйлдвэр, органик синтез (CH3NH2, (CH3) 2NH, (C2H5) 2NH гэх мэт); нейлон (NH2-(CH2)6-NH2 - гексаметилендиамин) үйлдвэрлэлд; будагч бодис, хуванцар (анилин) үйлдвэрлэх түүхий эд болгон.

30. Амин хүчлүүд (аминкарбоксилын хүчил)- молекул нь карбоксил ба амин бүлгүүдийг нэгэн зэрэг агуулсан органик нэгдлүүд. Амин хүчлийг нэг буюу хэд хэдэн устөрөгчийн атомыг амин бүлгээр сольсон карбоксилын хүчлүүдийн дериватив гэж үзэж болно.

Химийн ерөнхий шинж чанарууд. 1. Амин хүчлүүд нь молекулд нь карбоксил бүлэг -COOH агуулагддаг тул хүчиллэг шинж чанар, амин бүлгийн -NH2-ийн үндсэн шинж чанаруудыг хоёуланг нь харуулдаг. Үүнээс үүдэн усан дахь амин хүчлүүдийн уусмал нь буфер уусмалын шинж чанартай байдаг.

Цвиттерион нь амин хүчлийн молекул бөгөөд амин бүлэг нь -NH3+, карбокси бүлэг нь -COO- хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Ийм молекул нь тэг цэнэгтэй үед мэдэгдэхүйц диполь моменттэй байдаг. Ийм молекулуудаас ихэнх амин хүчлүүдийн талстууд үүсдэг.

Зарим амин хүчлүүд нь олон амин бүлэг, карбоксил бүлэгтэй байдаг. Эдгээр амин хүчлүүдийн хувьд тодорхой zwitterion-ийн талаар ярихад хэцүү байдаг.

2. Чухал онцлогамин хүчлүүд нь поликонденсацлах чадвар бөгөөд пептид, уураг, нейлон-66 зэрэг полиамид үүсэхэд хүргэдэг.

3. Амин хүчлийн молекулуудын хамгийн их хувь нь тэг цэнэгтэй байх рН-ийн утга нь амин хүчлийн изоэлектрик цэг юм. Энэ рН-д амин хүчил нь цахилгаан талбарт хамгийн бага хөдөлгөөнтэй байдаг бөгөөд энэ шинж чанарыг амин хүчлүүд болон уураг, пептидүүдийг салгахад ашиглаж болно.

4. Амин хүчлүүд нь ихэвчлэн карбоксилын хүчил ба аминд хамаарах бүх урвалд ордог.

Оптик изомеризм. Глицинээс бусад амьд организмын нэг хэсэг болох бүх α-амин хүчлүүд нь тэгш бус нүүрстөрөгчийн атомыг агуулдаг (треонин ба изолейцин нь хоёр тэгш бус атом агуулдаг) бөгөөд оптик идэвхжилтэй байдаг. Бараг бүх байгалийн гаралтай α-амин хүчлүүд нь L хэлбэртэй байдаг бөгөөд рибосом дээр нийлэгжсэн уургийн найрлагад зөвхөн L-амин хүчлүүд ордог.

"Амьд" амин хүчлүүдийн энэ шинж чанарыг тайлбарлахад маш хэцүү байдаг, учир нь оптик идэвхгүй бодис эсвэл рацематуудын (эртний Дэлхий дээр органик молекулууд дүрслэгдсэн бололтой) хоорондын урвалын үед L ба D хэлбэрүүд тэнцүү хэмжээгээр үүсдэг. Магадгүй. хэлбэрүүдийн аль нэгийг (L эсвэл D) сонгох нь зүгээр л нөхцөл байдлын санамсаргүй хослолын үр дүн юм: түүний эхлүүлж болох анхны молекулууд. матрицын синтез, тодорхой хэлбэртэй байсан бөгөөд тэдгээрт тохирох ферментүүд "дасан зохицсон" юм.

31. Амин хүчлүүд нь органик амфотерийн нэгдлүүд юм. Эдгээр нь молекул дахь эсрэг шинж чанартай хоёр функциональ бүлгийг агуулдаг: үндсэн шинж чанартай амин бүлэг ба хүчиллэг шинж чанартай карбоксил бүлэг. Амин хүчлүүд нь хүчил ба суурьтай харилцан үйлчилдэг:

H2N-CH2-COOH + HCl → Сl[H3N-CH2-COOH],

H2N-CH2-COOH + NaOH → H2N-CH2-COONa + H2O.

Амин хүчлийг усанд уусгах үед карбоксил бүлэг нь амин бүлэгт нэгдэж болох устөрөгчийн ионыг салгадаг. Энэ тохиолдолд дотоод давс үүсдэг бөгөөд түүний молекул нь хоёр туйлт ион юм.

H2N-CH2-COOH + H3N-CH2-COO-.

Амин хүчлүүдийн усан уусмал нь функциональ бүлгүүдийн тооноос хамааран төвийг сахисан, шүлтлэг эсвэл хүчиллэг орчинтой байдаг. Тиймээс глютамины хүчил нь хүчиллэг уусмал (хоёр бүлэг -COOH, нэг -NH2), лизин - шүлтлэг (нэг бүлэг -COOH, хоёр -NH2) үүсгэдэг.

Анхдагч аминуудын нэгэн адил амин хүчлүүд нь азотын хүчилтэй урвалд орж, амин бүлэг нь гидроксо бүлэг болж, амин хүчил нь гидрокси хүчил болж хувирдаг: H2N-CH(R)-COOH + HNO2 → HO-CH(R)-COOH + N2+ H2O

Гарсан азотын хэмжээг хэмжих нь амин хүчлийн хэмжээг тодорхойлох боломжийг олгодог (Ван Слайкийн арга).

Амин хүчлүүд нь хийн устөрөгчийн хлоридын дэргэд спирттэй урвалд орж, эфир болж хувирдаг (илүү нарийвчлалтай эфирийн гидрохлоридын давс болж): H2N-CH(R)-COOH + R"OH H2N-CH(R)- COOR" + H2O.

Амин хүчлүүдийн эфир нь хоёр туйлт бүтэцгүй бөгөөд дэгдэмхий нэгдлүүд юм. Амин хүчлүүдийн хамгийн чухал шинж чанар нь пептид үүсгэхийн тулд конденсацлах чадвар юм.

32. Карбоксил бүлэгбие биедээ харилцан нөлөөлдөг карбонил =CO ба гидроксил -OH гэсэн хоёр функциональ бүлгийг нэгтгэдэг.

Карбоксилын хүчлүүдийн хүчиллэг шинж чанар нь электрон нягтралыг карбонилийн хүчилтөрөгч рүү шилжүүлж, улмаар O-H бондын нэмэлт (архитай харьцуулахад) туйлшралтай холбоотой юм.

Усан уусмалд карбоксилын хүчлүүд нь ионуудад хуваагддаг: R-COOH = R-COO- + H+

Усанд уусах чадвар, хүчлийн өндөр буцлах цэг нь молекул хоорондын устөрөгчийн холбоо үүссэнтэй холбоотой юм.

Амин бүлэг - моновалент бүлэг -NH2, аммиакийн үлдэгдэл (NH3).Амин бүлэг нь олон органик нэгдлүүдэд агуулагддаг - амин, амин хүчил, амин спирт гэх мэт -NH2 бүлэг агуулсан нэгдлүүд нь дүрмээр бол азотын атом дээр хуваагдаагүй электрон хос байдаг тул үндсэн шинж чанартай байдаг.

Ароматик нэгдлүүд дэх электрофил орлуулах урвалын хувьд амин бүлэг нь эхний төрлийн чиг баримжаа юм, өөрөөр хэлбэл. Бензолын цагираг дахь орто ба пара байрлалыг идэвхжүүлдэг.

33. Поликонденсаци- функциональ бүлгүүдийн харилцан үйлчлэлийн явцад ихэвчлэн бага молекул жинтэй дайвар бүтээгдэхүүн (ус, спирт гэх мэт) ялгардаг олон үйлдэлт (ихэнхдээ хоёр функциональ) нэгдлүүдээс полимер нийлэгжүүлэх үйл явц.

Поликонденсацын явцад үүссэн полимерын молекулын жин нь анхны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаа, урвалын нөхцлөөс хамаарна.

Поликонденсацийн урвал нь хоёр өөр функциональ бүлэгтэй нэг мономерыг хамарч болно: жишээлбэл, ε-аминокапройн хүчлээс поли-ε-капроамид (нейлон-6, капрон) эсвэл өөр өөр функциональ бүлэг агуулсан хоёр мономер, жишээлбэл, синтез. Nylon- 66 поликонденсаци нь adipic хүчил ба гексаметилендиамин; энэ тохиолдолд шугаман бүтцийн полимерууд үүсдэг (шугаман поликонденсаци, 1-р зургийг үз). Хэрэв мономер (эсвэл мономер) нь хоёроос илүү функциональ бүлгийг агуулдаг бол гурван хэмжээст сүлжээний бүтэцтэй (гурван хэмжээст поликонденсаци) хөндлөн холбоос бүхий полимерууд үүсдэг. Ийм полимерийг олж авахын тулд "хөндлөн холбох" олон үйлдэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ихэвчлэн мономеруудын холимогт нэмдэг.

Цагираг нээх механизмаар циклийн мономеруудаас полимер нийлэгжих урвалууд онцгой анхаарал татаж байна - нэмэлт, жишээлбэл, капролактамаас нейлон-6-ийн нийлэгжилт (ε-аминокапроны хүчлийн циклийн амид); бага молекул жинтэй фрагментийг тусгаарлахгүй ч ийм урвалыг ихэвчлэн поликонденсаци гэж нэрлэдэг.

Пептидийн холбоо- нэг амин хүчлийн α-амин бүлэг (-NH2) өөр нэг амин хүчлийн α-карбоксил бүлэг (-COOH) харилцан үйлчлүүлсний үр дүнд уураг, пептид үүсэх явцад үүсдэг амидын холбоо.

Пептидийн холбоо дахь C-N иде нь хэсэгчлэн давхар шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь ялангуяа урт нь 1.32 ангстром хүртэл буурч байгаагаараа илэрдэг. Энэ нь дараахь шинж чанаруудыг бий болгодог.

4 бондын атом (C, N, O ба H) ба 2 α-нүүрстөрөгч нь нэг хавтгайд байна. R-бүлэг амин хүчлүүд ба устөрөгч ба α-нүүрстөрөгч нь энэ хавтгайгаас гадуур байдаг.

Пептидийн холбоо дахь H ба O, түүнчлэн хоёр амин хүчлийн α-нүүрстөрөгч нь дамждаг (транс-изомер илүү тогтвортой байдаг). Бүх байгалийн уураг, пептидүүдэд агуулагддаг L-амин хүчлүүдийн хувьд R-бүлэгүүд нь мөн шилжинэ.

C-N бондын эргэн тойронд эргэлт хийх боломжгүй, С-С бондын эргэн тойронд эргэлт хийх боломжтой.

пептидүүд (Грек. πεπτος - тэжээллэг) - молекулууд нь пептид (амид) бонд -C (O) NH - гинжин хэлхээнд холбогдсон α-амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүтсэн бодисын гэр бүл.

34. Уураг (уураг, полипептид) - пептидийн холбоогоор гинжин хэлхээнд холбогдсон амин хүчлүүдээс бүрдэх өндөр молекулт органик бодисууд. Амьд организмд уургийн амин хүчлийн найрлагыг генетикийн кодоор тодорхойлдог бөгөөд ихэнх тохиолдолд 20 стандарт амин хүчлийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг. Олон хослолууд өгдөг том төрөлуургийн молекулуудын шинж чанар. Үүнээс гадна уургийн найрлага дахь амин хүчлүүд нь ихэвчлэн орчуулгын дараах өөрчлөлтөд ордог бөгөөд энэ нь уураг үүргээ гүйцэтгэж эхлэхээс өмнө болон эс дэх "ажил"-ын явцад хоёуланд нь тохиолддог. Ихэнхдээ амьд организмд хэд хэдэн уургийн молекулууд нь нарийн төвөгтэй цогцолбор, жишээлбэл, фотосинтезийн цогцолбор үүсгэдэг.

Уургийн макромолекулын нарийн төвөгтэй багцыг (архитектоник) ойлгохын тулд хэд хэдэн зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. байгууллагын түвшин. Анхдагч, хамгийн энгийн бүтэц нь полипептидийн гинж, өөрөөр хэлбэл пептидийн бондоор холбогдсон амин хүчлүүдийн хэлхээ юм. Анхдагч бүтцэд амин хүчлүүдийн хоорондох бүх холбоо нь ковалент тул хүчтэй байдаг. Дараагийн, дээд түвшний зохион байгуулалт нь уургийн утас нь спираль хэлбэрээр мушгирах үед хоёрдогч бүтэц юм. Мушгианы нэг эргэлт дээр байрлах -COOH бүлгүүд болон нөгөө эргэлтэнд -NH2 бүлгүүдийн хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг. Эдгээр нь ихэвчлэн хоёр сөрөг атомын хооронд байрладаг устөрөгчийн үндсэн дээр үүсдэг. Устөрөгчийн холбоо нь ковалент бондоос сул боловч тэдгээрийн олон тооны тусламжтайгаар хангалттай хүчтэй бүтэц бий болдог. Амин хүчлүүдийн утас (полипептид) нь цаашаа ороомог болж, уураг тус бүрийн онцлогт тохирсон бөмбөлөг буюу фибрил эсвэл бөмбөрцөг үүсгэдэг. Тиймээс гуравдагч бүтэц гэж нэрлэгддэг нарийн төвөгтэй тохиргоо үүсдэг. Үүнийг тодорхойлох нь ихэвчлэн рентген туяаны дифракцийн шинжилгээний аргыг ашиглан хийгддэг бөгөөд энэ нь талст ба нарийн төвөгтэй нэгдлүүд дэх атом ба атомын бүлгүүдийн орон зай дахь байрлалыг тогтоох боломжийг олгодог.

Уургийн гуравдагч бүтцийг дэмжих холбоо нь мөн сул байдаг. Тэд ялангуяа гидрофобик харилцан үйлчлэлийн улмаас үүсдэг. Эдгээр нь туйл биш молекулуудын хооронд эсвэл усан орчин дахь молекулын туйл биш хэсгүүдийн хоорондох татах хүч юм. Усан уусмал дахь зарим амин хүчлүүдийн гидрофобик үлдэгдэл нь бие биендээ ойртож, "наалддаг" бөгөөд ингэснээр уургийн бүтцийг тогтворжуулдаг. Уургийн гуравдагч бүтцийг хадгалахад гидрофобик хүчнээс гадна амин хүчлийн үлдэгдлийн электрон сөрөг ба цахилгаан эерэг радикалуудын хоорондох электростатик холбоо чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гуравдагч бүтэц нь хүхэр агуулсан амин хүчлүүдийн хүхрийн атомуудын хооронд үүсдэг цөөн тооны ковалент дисульфид -S-S-бондоор бэхлэгддэг. Гуравдагч гэж би хэлэх ёстой; уургийн бүтэц нь эцсийнх биш юм. Ижил уургийн макромолекулууд эсвэл бусад уургийн молекулууд ихэвчлэн уургийн макромолекулд наалддаг. Жишээлбэл, цусны улаан эсэд агуулагддаг уураг болох гемоглобины нарийн төвөгтэй молекул нь дөрвөн глобины макромолекулаас бүрддэг: хоёр альфа гинж, хоёр бета гинж, тус бүр нь төмөр агуулсан гемтэй холбогддог. Тэдний нэгдлийн үр дүнд ажиллаж байгаа гемоглобины молекул үүсдэг. Зөвхөн ийм багцад гемоглобин бүрэн ажилладаг, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчийг зөөвөрлөх чадвартай байдаг. Хэд хэдэн уургийн молекулууд бие биетэйгээ нийлсэний улмаас дөрөвдөгч бүтэц үүсдэг. Хэрэв пептидийн гинж нь ороомог хэлбэрээр овоолсон бол ийм уурагуудыг бөмбөрцөг гэж нэрлэдэг. Хэрэв полипептидийн гинж нь утаснуудад овоолсон бол тэдгээрийг фибрилляр уураг гэж нэрлэдэг. Хоёрдогч бүтцээс эхлээд уургийн макромолекулуудын орон зайн зохион байгуулалт (конформац) нь бидний олж мэдсэнээр гол төлөв сул химийн холбоогоор дэмжигддэг. Гадны хүчин зүйлийн нөлөөн дор (температурын өөрчлөлт, орчны давсны найрлага, рН, цацраг болон бусад хүчин зүйлийн нөлөөн дор) макромолекулыг тогтворжуулдаг сул холбоо, уургийн бүтэц, улмаар түүний шинж чанар өөрчлөгддөг. Энэ процессыг денатураци гэж нэрлэдэг. Сул холбоосын нэг хэсэг тасарч, уургийн бүтэц, шинж чанар өөрчлөгдөх нь физиологийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор (жишээлбэл, гормоны нөлөөн дор) үүсдэг. Тиймээс уургийн шинж чанарыг зохицуулдаг: фермент, рецептор, тээвэрлэгч. Уургийн бүтэц дэх эдгээр өөрчлөлтүүд нь ихэвчлэн амархан буцдаг. Олон тооны сул холбоо тасрах нь уургийн денатурацид хүргэдэг бөгөөд энэ нь эргэлт буцалтгүй байж болно (жишээлбэл, өндөг буцалгах үед өндөгний цагааны коагуляци). Заримдаа уургийн денатураци нь биологийн ач холбогдолтой байдаг. Жишээлбэл, аалз нэг дусал нууцыг хуваарилж, ямар нэгэн тулгуурт наалддаг. Дараа нь нууцыг үргэлжлүүлэн задлахдаа тэр утсыг бага зэрэг татдаг бөгөөд энэ сул хурцадмал байдал нь уургийг уусдаг хэлбэрээс уусдаггүй хэлбэрт шилжүүлэхэд хангалттай бөгөөд утас нь хүч чадал олж авдаг.

35-36. Моносахаридууд(Грекийн монос: цорын ганц, сахар: элсэн чихэр), - нүүрс усны үндсэн бүлгүүдийн нэг болох органик нэгдлүүд; чихрийн хамгийн энгийн хэлбэр; ихэвчлэн өнгөгүй, усанд уусдаг, тунгалаг хатуу бодисууд байдаг. Зарим моносахаридууд чихэрлэг амттай байдаг. Дисахарид (сахароз гэх мэт) ба полисахаридууд (целлюлоз, цардуул гэх мэт) нийлэгждэг барилгын материал болох моносахаридууд нь гидроксил бүлгүүд ба альдегид (альдоз) эсвэл кето бүлэг (кетоз) агуулдаг. Гидроксил бүлэгтэй холбогдсон нүүрстөрөгчийн атом бүр (эхний болон сүүлчийнхээс бусад) хираль шинж чанартай бөгөөд олон изомер хэлбэрийг үүсгэдэг. Жишээлбэл, галактоз ба глюкоз нь альдогексоз боловч өөр өөр химийн болон физик шинж чанартай байдаг. Моносахаридууд нь бүх нүүрс усны нэгэн адил зөвхөн 3 элемент (C, O, H) агуулдаг.

Моносахаридууд хуваагддаг trioses, tetroses, pentoses, hexoses гэх мэт (3, 4, 5, 6 гэх мэт гинжин хэлхээнд нүүрстөрөгчийн атомууд); 9-өөс дээш нүүрстөрөгчийн атом агуулсан нүүрстөрөгчийн гинж бүхий байгалийн моносахаридууд олдоогүй байна. 5 гишүүнтэй цикл агуулсан моносахаридуудыг фураноз, 6 гишүүнтэй - пираноз гэж нэрлэдэг.

Изомеризм. n тэгш бус нүүрстөрөгчийн атом агуулсан моносахаридын хувьд 2n стереоизомер байх боломжтой (Изомеризмыг үзнэ үү).

38. Химийн шинж чанар.Моносахаридууд нь карбонил ба гидроксил бүлгийн шинж чанартай химийн урвалд ордог. Онцлогмоносахаридууд - нээлттэй (ациклик) ба мөчлөгт хэлбэрээр орших, хэлбэр тус бүрийн деривативыг өгөх чадвар. Ихэнх монозууд усан уусмалд эргэлдэж, ижил элсэн чихрийн карбонилийн бүлгийн спирт ба хагас ацетал эсвэл гемикетал (альдоз эсвэл кетоз эсэхээс хамаарч) үүсгэдэг. Жишээлбэл, глюкоз нь C1 ба O5-ийг холбож, пиранозид гэж нэрлэгддэг 6 гишүүнтэй цагираг үүсгэх замаар хагас ацетал үүсгэдэг. Үүнтэй ижил урвал C1 ба O4-ийн хооронд явагдаж, 5 гишүүнтэй фуранозид үүсгэдэг.

байгаль дахь моносахаридууд.Моносахаридууд нь нийлмэл нүүрс ус (гликозид, олигосахарид, полисахарид) ба холимог нүүрс ус агуулсан биополимеруудын (гликопротеин, гликолипид гэх мэт) нэг хэсэг юм. Энэ тохиолдолд моносахаридууд нь бие биетэйгээ болон молекулын нүүрсустөрөгчийн бус хэсэгтэй гликозидын холбоогоор холбогддог. Хүчил эсвэл ферментийн гидролизийн үед эдгээр холбоог тасалж, моносахаридуудыг ялгаруулж болно. Байгальд D-глюкоз ба D-фруктозоос бусад чөлөөт моносахаридууд ховор байдаг. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба уснаас моносахаридын биосинтез нь ургамалд тохиолддог (Фотосинтезийг үзнэ үү); моносахаридын идэвхжүүлсэн деривативууд - нуклеозидын дифосфатын сахарын оролцоотойгоор, дүрмээр бол нарийн төвөгтэй нүүрс усны биосинтез явагддаг. Бие дэх моносахаридын задрал (жишээлбэл, архины исгэх, гликолиз) нь энерги ялгардаг.

Өргөдөл.Зарим чөлөөт моносахаридууд ба тэдгээрийн деривативуудыг (жишээлбэл, глюкоз, фруктоз ба түүний дифосфат гэх мэт) ашигладаг. Хүнсний үйлдвэрболон эм.

37. Глюкоз (C6H12O6)("усан үзмийн сахар", декстроз) нь усан үзэм зэрэг олон жимс, жимсгэний шүүсэнд агуулагддаг тул энэ төрлийн элсэн чихэр нэрлэгдсэн байдаг. Энэ нь зургаан атомын элсэн чихэр (гексоз) юм.

Физик шинж чанар. Усанд сайн уусдаг, эфирт уусдаггүй, спиртэнд муу уусдаг чихэрлэг амттай цагаан талст бодис.

Молекулын бүтэц

CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-C=O

Глюкоз нь мөчлөгт (α ба β глюкоз) байж болно.

α ба β глюкоз

Глюкозын Фишерийн проекцоос Хаворт проекц руу шилжих нь Глюкоз нь ихэнх дисахарид ба полисахаридын гидролизийн эцсийн бүтээгдэхүүн юм.

биологийн үүрэг.Глюкоз нь фотосинтезийн гол бүтээгдэхүүн бөгөөд Калвины мөчлөгт үүсдэг.

Хүн ба амьтдын хувьд глюкоз нь бодисын солилцооны үйл явцын эрчим хүчний гол бөгөөд хамгийн уян хатан эх үүсвэр юм. Амьтны биеийн бүх эсүүд глюкозыг шингээх чадвартай байдаг. Үүний зэрэгцээ бусад эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах чадвар, жишээлбэл, чөлөөт өөхний хүчил ба глицерин, фруктоз эсвэл сүүн хүчлийг биеийн бүх эсүүд эзэмшдэггүй, гэхдээ зөвхөн тэдгээрийн зарим төрлүүд байдаг.

глюкозыг тээвэрлэх гадаад орчиндотор амьтны эстусгай уургийн молекулын тусламжтайгаар идэвхтэй трансмембран дамжуулалтаар хийгддэг - гексозын тээвэрлэгч (тээвэрлэгч).

Эсүүд дэх глюкоз нь ATP хэлбэрээр эрчим хүч өгөхийн тулд гликолизэнд орж болно. Гликолизийн гинжин хэлхээний эхний фермент бол гексокиназа юм. Эсийн гексокиназын үйл ажиллагаа нь гормоны зохицуулалтын нөлөөн дор байдаг - жишээлбэл, инсулин нь гексокиназын идэвхийг эрс нэмэгдүүлж, улмаар эсүүд глюкозын хэрэглээг нэмэгдүүлж, глюкокортикоидууд нь гексокиназын идэвхийг бууруулдаг.

Глюкозоос бусад энергийн олон эх үүсвэрүүд нь сүүн хүчил, олон тооны чөлөөт тосны хүчил ба глицерин, эсвэл чөлөөт амин хүчлүүд, ялангуяа аланин зэрэг энгийн бодисууд зэрэг элэг дэх глюкоз руу шууд хувирч болно. Бусад нэгдлүүдээс элгэнд глюкоз үүсэх процессыг глюконеогенез гэж нэрлэдэг.

Глюкоз руу шууд биохимийн хувиргалт хийдэггүй эрчим хүчний эх үүсвэрийг элэгний эсүүд ATP үйлдвэрлэхэд ашиглаж, улмаар глюконеогенез, сүүн хүчлээс глюкозыг дахин нийлэгжүүлэх, гликоген полисахаридын нийлэгжилтийн процессыг эрчим хүчээр хангах боломжтой. глюкозын мономеруудын нөөц. Энгийн задралын үр дүнд глюкоз дахин амархан гликогенээс үүсдэг.

Цусан дахь глюкозын түвшинг тогтвортой байлгах онцгой ач холбогдолтой тул хүн болон бусад олон амьтдад нүүрс усны солилцооны параметрүүдийг дааврын зохицуулалтын нарийн төвөгтэй систем байдаг. 1 грамм глюкозыг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болгон исэлдүүлэхэд 17.6 кЖ энерги ялгардаг. Исэлдэлтийн төлөвт -4 нүүрстөрөгчийн атом (С-4) хэлбэрээр глюкозын молекул дахь хадгалагдсан хамгийн их "боломжтой энерги" нь бодисын солилцооны явцад C + 4 (CO2 молекул дахь) хүртэл буурч болно. Өмнөх түвшинд хүртэл сэргээх ажлыг автотрофууд хийж болно.

Фруктоз эсвэл жимсний сахар C6H12O6- бараг бүх амтат жимс, жимсгэнүүдэд чөлөөт хэлбэрээр байдаг моносахарид. Олон хүмүүс элсэн чихэрийг синтетик эмээр биш, харин байгалийн фруктозоор солихыг илүүд үздэг.

Бүх нийтийн эрчим хүчний эх үүсвэр болох глюкозоос ялгаатай нь фруктоз нь инсулинээс хамааралтай эдэд шингэдэггүй. Энэ нь элэгний эсүүдэд бараг бүрэн шингэж, метаболизмд ордог. Хүний биед бараг ямар ч эс (спермозоос бусад) фруктозыг хэрэглэж чадахгүй. Элэгний эсүүдэд фруктозыг фосфоржуулж, дараа нь триоз болгон задалдаг бөгөөд энэ нь өөх тосны хүчлийн нийлэгжилтэд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь таргалалтад хүргэдэг, түүнчлэн триглицеридын түвшинг нэмэгдүүлдэг (энэ нь атеросклерозын эрсдлийг нэмэгдүүлдэг) эсвэл гликогенд ашиглагддаг. синтез (мөн глюконеогенезийн явцад хэсэгчлэн глюкоз болгон хувиргадаг). Гэсэн хэдий ч фруктозыг глюкоз болгон хувиргах нь олон үе шаттай нарийн төвөгтэй процесс бөгөөд элэгний фруктозыг боловсруулах чадвар хязгаарлагдмал байдаг. Фруктозыг шингээхэд инсулин шаардлагагүй тул чихрийн шижин өвчний хоолны дэглэмд оруулах эсэх асуудлыг сүүлийн жилүүдэд эрчимтэй судалж байна.

Хэдийгээр эрүүл хүнфруктоз нь цусан дахь глюкозын хэмжээг нэмэгдүүлдэггүй (эсвэл бага зэрэг нэмэгддэг); чихрийн шижинтэй өвчтөнд фруктоз нь глюкозын хэмжээг ихэсгэдэг. Нөгөөтэйгүүр, эсэд глюкоз дутагдсанаас чихрийн шижин өвчтэй хүмүүс биеийн өөхийг шатааж, өөх тосны нөөц шавхагдахад хүргэдэг. Энэ тохиолдолд өөх тос болгон хувиргаж, инсулин шаарддаггүй фруктозыг тэдгээрийг сэргээхэд ашиглаж болно. Фруктозын давуу тал нь элсэн чихэртэй ижил калорийн агууламжтай (380 ккал / 100 гр) 1.2-1.8 дахин чихэрлэг байдаг тул харьцангуй бага хэмжээний фруктоз агуулсан хоолонд чихэрлэг амт өгөх боломжтой юм. Гэсэн хэдий ч судалгаагаар фруктозын хэрэглэгчид хоолныхоо илчлэгийн агууламжийг бууруулдаггүй, харин чихэрлэг хоол иддэг болохыг харуулж байна.

39. Олигосахаридууд- эдгээр нь хэд хэдэн (20-иос илүүгүй) мономеруудаас бүрдэх олигомерууд - полисахаридуудаас ялгаатай нь арав, зуу, мянган моносахаридуудаас бүрддэг моносахаридууд; - гликозидын холбоогоор холбогдсон хэд хэдэн моносахаридын үлдэгдэлээс (2-оос 10 хүртэл) үүссэн нэгдлүүд.

Олигосахаридын маш чухал бөгөөд өргөн тархсан онцгой тохиолдол бол моносахаридын хоёр молекулаас бүрдэх дисахаридууд юм.

Та мөн три-, тетра- гэх мэтийн талаар ярьж болно. сахаридууд.

40. Дисахаридууд- молекул нь хоёр мономерээс бүрддэг олигосахаридын дэд ангийн ерөнхий нэр - моносахаридууд. Дисахаридууд нь хоёр моносахаридын хоорондох конденсацын урвалаар үүсдэг, ихэвчлэн гексосууд. Конденсацийн урвал нь усыг зайлуулах явдал юм. Конденсацийн урвалын үр дүнд үүссэн моносахаридын хоорондох холбоог гликозидын холбоо гэж нэрлэдэг.Ихэвчлэн энэ холбоо нь зэргэлдээх моносахаридын нэгжийн 1 ба 4-р нүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд үүсдэг (1,4-гликозидын холбоо).

Конденсацын үйл явц тоо томшгүй олон удаа давтагдаж, асар том полисахаридын молекулууд үүсдэг. Моносахаридын нэгжүүдийг нэгтгэсний дараа тэдгээрийг үлдэгдэл гэж нэрлэдэг. Хамгийн түгээмэл дисахаридууд нь лактоз ба сахароз юм.

Мутаротаци(лат. muto-өөрчлөх ба rotatio - эргэлтээс), оптикийн хэмжээг өөрчлөх. оптик идэвхтэй нэгдлүүдийн уусмалыг эпимержилтийн улмаас эргүүлэх. Энэ нь моносахарид, олигосахарид, лактон гэх мэтийг бууруулдаг. Глюкозын хувьд мутаротаци нь тэнцвэрт байдлыг бий болгосноор тайлбарлагддаг: Тэнцвэрийн төлөвт альфа хэлбэрийн 38%, бета хэлбэрийн 62% байдаг. Дунд зэрэг альдегидийн хэлбэр нь бага хэмжээний концентрацитай байдаг. Давуу тал, b хэлбэр үүсэх нь термодинамикийн хувьд илүү тогтвортой байдагтай холбоотой юм.

"Мөнгөн толь" ба "зэс толь" урвал нь альдегидийн шинж чанар юм

1) "Мөнгөн толь"-ийн урвал, туршилтын хоолойн ханан дээр Ag тунадас үүсэх.

2) Зэсийн толин тусгалын урвал, улаан Cu2O тунадасны тунадас

40. Хариуд нь зарим тохиолдолд тохиолддог дисахаридууд полисахаридын гидролиз(цардуулын гидролиз дэх мальтоза, целлюлозын гидролизд целлобиоз) эсвэл бие махбодид чөлөөт хэлбэрээр байдаг (лактоз, сахароз, трегалоз гэх мэт) нь ос- ба р-гликозидазын катализаторын нөлөөн дор бие даасан байдлаар гидролиз болдог. моносахаридууд. Бүх гликозидаза, трехалаза (от, омрегалоз-глюкогидразин) эс тооцвол нэг буюу өөр a- эсвэл (3-моносахаридын дериватив болох бараг бүх гликозидын гидролизийг хурдасгах) өргөн хүрээний өвөрмөц шинж чанартай байдаг. а- глюкозид, түүний дотор мальтоза, p-глюкозидаза - п-глюкозид, түүний дотор целлобиоз, В-галактозидаза - В-галактозид ба тэдгээрийн дотор лактоз гэх мэт гидролизийн урвалыг хурдасгадаг. a ба P-глюкозидазын үйл ажиллагааны жишээг өмнө нь өгсөн.

41. бүтэлгүйтлийн дагуу дисахаридын химийн бүтэцТрегалозын төрөл (гликозидо-гликозид) ба мальтозын төрөл (гликозид-глюкоз) нь химийн шинж чанараараа эрс ялгаатай: эхнийх нь альдегид эсвэл кетон бүлгийн шинж чанартай ямар ч урвал үүсгэдэггүй, өөрөөр хэлбэл исэлддэггүй, буурдаггүй, озон үүсгэдэггүй, тэд поликоиджих урвалд ордоггүй (давирхайждаггүй), мутацид ордоггүй гэх мэт. Мальтоз зэрэг дисахаридын хувьд дээрх бүх урвалууд нь эсрэгээрээ маш онцлог шинж чанартай байдаг. Энэ ялгааны шалтгаан нь дээр дурдсан хоёр төрлийн дисахаридын бүтэц, тэдгээрийн найрлагад орсон моносахаридын үлдэгдлийн шинж чанаруудаас тодорхой харагдаж байна. Энэ нь зөвхөн мальтоза зэрэг дисахаридуудад цагираган гинжин тавтомеризм үүсэх боломжтой бөгөөд үүний үр дүнд чөлөөт альдегид эсвэл кетон бүлэг үүсдэг бөгөөд энэ нь өөрийн онцлог шинж чанарыг харуулдаг.

Согтууруулах ундааны гидроксилуудын хувьд хоёр төрлийн дисахарид нь ижил урвал өгдөг: эфир ба эфир үүсгэдэг, металл ислийн гидратуудтай харилцан үйлчилдэг.

Байгальд олон тооны дисахаридууд байдаг; Дээр дурдсан трегалоз ба мальтоз, түүнчлэн сахароз, целлобиоз, лактоз зэрэг нь хамгийн чухал зүйл юм.

42. Мальтоз(Англи хэлнээс соёолж - соёолж) - соёолжны сахар, хоёр глюкозын үлдэгдэлээс бүрдэх байгалийн дисахарид; арвай, хөх тариа болон бусад үр тарианы соёолж (соёолж) үр тарианд их хэмжээгээр олддог; улаан лооль, олон тооны ургамлын цэцгийн тоос, нектарт байдаг. M. усанд амархан уусдаг, чихэрлэг амттай; Энэ нь орлуулахгүй гемиацетийн гидроксил бүлэгтэй тул бууруулагч элсэн чихэр юм. b-D-глюкопираносилфосфат ба D-глюкозоос M.-ийн биосинтезийг зөвхөн зарим төрлийн бактериудад мэддэг. Амьтан, ургамлын организмд M. нь цардуул ба гликогенийн ферментийн задралын үед үүсдэг (Амилазаг үзнэ үү). М.-ийн задрал нь хоёр глюкозын үлдэгдэл болон хувирах нь амьтан, хүний ​​хоол боловсруулах шүүс, соёолж буй үр тариа, хөгц мөөгөнцөрт агуулагдах а-глюкозидаза буюу мальтаза ферментийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг. Хүний гэдэсний салст бүрхэвчэд генетикийн хувьд энэ фермент байхгүй байгаа нь M.-ийн төрөлхийн үл тэвчих шинжтэй бөгөөд энэ нь M.-ийн хоолны дэглэмээс цардуул, гликогенийг хасах эсвэл мальтаза ферментийг хоолонд оруулахыг шаарддаг ноцтой өвчин юм.

Мальтозыг шингэрүүлсэн хүчлээр буцалгаж, ферментийн нөлөөгөөр мальтаза гидролиз болдог (глюкоз C6H12O6 хоёр молекул үүсдэг). Мальтоз нь хүний ​​биед амархан шингэдэг. Молекул жин - 342.32 Хайлах цэг - 108 (усгүй)

43. Лактоз(лат. lactis - сүүнээс) С12Н22О11 - сүү, сүүн бүтээгдэхүүнд агуулагдах дисахаридын бүлгийн нүүрс ус. Лактозын молекул нь глюкоз ба галактозын молекулуудын үлдэгдэлээс бүрдэнэ. Лактозыг заримдаа сүүний сахар гэж нэрлэдэг.

Химийн шинж чанар.Шингэрүүлсэн хүчилтэй хамт буцалгахад лактоз нь гидролиз болдог.

Лактозыг сүүний шар сүүнээс авдаг.

Өргөдөл.Шим тэжээлийн бодис бэлтгэх, жишээлбэл, пенициллин үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Эмийн үйлдвэрт туслах бодис (дүүргэгч) болгон ашигладаг.

Лактозоос лактулозыг олж авдаг - өтгөн хаталт гэх мэт гэдэсний эмгэгийг эмчлэх үнэ цэнэтэй эм.

44. Сахароз C12H22O11, эсвэл манжингийн сахар, нишингийн элсэн чихэр, өдөр тутмын амьдралд зүгээр л элсэн чихэр - α-глюкоз ба β-фруктоз гэсэн хоёр моносахаридаас бүрддэг дисахарид.

Сахароз бол байгальд маш түгээмэл дисахарид бөгөөд энэ нь олон жимс, жимсгэнэ, жимс жимсгэнээс олддог. Сахарозын агууламж нь ялангуяа чихрийн нишингэ, чихрийн нишингийн хувьд өндөр байдаг аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлхүнсний сахар.

Сахароз нь өндөр уусах чадвартай байдаг. Химийн хувьд фруктоз нь идэвхгүй байдаг; нэг газраас нөгөөд шилжих үед бодисын солилцоонд бараг оролцдоггүй. Заримдаа сахарозыг нөөц тэжээл болгон хадгалдаг.

Гэдэс рүү орох сахароз нь нарийн гэдэсний альфа-глюкозидазын нөлөөгөөр глюкоз ба фруктоз руу хурдан гидролиз болж, дараа нь цусанд шингэдэг. Акарбоз зэрэг альфа-глюкозидазын дарангуйлагчид сахароз, түүнчлэн альфа-глюкозидазын гидролиз болсон бусад нүүрс ус, ялангуяа цардуулын задрал, шингээлтийг саатуулдаг. Энэ нь 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчний эмчилгээнд ашиглагддаг. Ижил нэр: альфа-D-глюкопираносил-бета-D-фруктофуранозид, манжингийн сахар, нишингийн элсэн чихэр.

Химийн болон физик шинж чанар.Молекул жин 342.3 a.m.u. Нийт томъёо (Хилл систем): C12H22O11. Амт нь чихэрлэг юм. Уусах чадвар (100 грамм тутамд грамм): усанд 179 (0 ° C) ба 487 (100 ° C), этанолд 0.9 (20 ° C). Метанолд бага зэрэг уусдаг. Диэтил эфирт уусдаггүй. Нягт 1.5879 г/см3 (15°С). Натрийн D шугамын тусгай эргэлт: 66.53 (ус; 35 г/100 г; 20°С). Шингэн агаараар хөргөхөд хурц гэрлээр гэрэлтүүлсний дараа сахарозын талстууд нь фосфоржуулна. Бууруулах шинж чанаргүй - Толленсийн урвалж болон Фелингийн урвалжтай урвалд ордоггүй. Сахарозын молекул дахь гидроксил бүлгүүд байгаа нь металлын гидроксидтэй урвалд орох замаар амархан нотлогддог. Хэрэв сахарозын уусмалыг зэс (II) гидроксид нэмбэл зэсийн сахарозын тод цэнхэр уусмал үүснэ. Сахарозд альдегидийн бүлэг байдаггүй: мөнгөний (I) оксидын аммиакийн уусмалаар халаахад "мөнгөн толь" өгөхгүй, зэс (II) гидроксидоор халаахад улаан зэс (I) исэл үүсгэдэггүй. . C12H22O11 молекул томъёо бүхий сахарозын изомеруудын дотроос мальтоз ба лактозыг ялгаж болно.

Сахарозын устай урвал.Хэрэв та сахарозын уусмалыг хэдэн дусал давсны эсвэл хүхрийн хүчлээр буцалгаж, хүчилийг шүлтээр саармагжуулж, дараа нь уусмалыг халаахад альдегидийн бүлэг бүхий молекулууд гарч ирэх бөгөөд энэ нь зэс (II) гидроксидыг зэс (I) исэл болгон бууруулдаг. Энэ урвал нь сахароз нь хүчлийн катализаторын нөлөөгөөр гидролизд орж, глюкоз ба фруктозыг үүсгэдэг болохыг харуулж байна: С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О6

Байгалийн ба антропоген эх үүсвэрүүд.Чихрийн нишингэ, чихрийн нишингэ (28% хүртэл хуурай бодис), ургамлын шүүс, жимс жимсгэнэ (жишээ нь хус, агч, амтат гуа, лууван) -д агуулагддаг. Сахарозын эх үүсвэр - нишингэ эсвэл нишингээс - тогтвортой нүүрстөрөгчийн изотоп 12С ба 13С-ийн агууламжийн харьцаагаар тодорхойлогддог. Чихрийн нишингэ нь C3 нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх механизмтай (фосфоглицериний хүчлээр) ба 12С изотопыг илүү сайн шингээдэг; Чихрийн нишингэ нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг (оксало цууны хүчлээр) шингээх С4 механизмтай бөгөөд 13С изотопыг илүү сайн шингээдэг.

45. Целлобиоз- холбосон глюкозын хоёр үлдэгдэлээс бүрдэх дисахаридын бүлгийн нүүрс ус (β-глюкозидын холбоо; целлюлозын үндсэн бүтцийн нэгж).

Усанд сайн уусдаг цагаан талст бодис. Целлобиоз нь альдегид (гемацетал) бүлэг ба гидроксил бүлгүүдийн оролцоотой урвалаар тодорхойлогддог. Хүчиллэг гидролизийн үед эсвэл β-глюкозидазын ферментийн нөлөөн дор целлобиоз задарч 2 глюкозын молекул үүсгэдэг.

Целлюлозын хэсэгчилсэн гидролизийн үр дүнд целлобиозыг олж авдаг. Целлобиоз нь зарим модны шүүсэнд чөлөөт хэлбэрээр байдаг.

46. ​​Полисахаридууд- молекулууд нь арав, зуу, мянга мянган мономеруудаас бүрдэх моносахаридуудаас бүрддэг нарийн төвөгтэй өндөр молекул нүүрсустөрөгчийн ангийн ерөнхий нэр.

Полисахаридууд нь амьтан, ургамлын амьдралд зайлшгүй шаардлагатай. Эдгээр нь бие махбод дахь бодисын солилцооны үр дүнд бий болсон энергийн гол эх үүсвэрүүдийн нэг юм. Тэд дархлааны үйл явцад оролцдог, эд эс дэх эсийн наалдацыг хангаж, биосфер дахь органик бодисын дийлэнх хэсгийг бүрдүүлдэг.

Ургамлын полисахаридын олон төрлийн биологийн идэвхжил тогтоогдсон: антибиотик, вирусын эсрэг, хавдрын эсрэг, антидот [эх сурвалжийг 236 хоног заагаагүй]. Ургамлын полисахаридууд нь сийвэнгийн уураг, липопротейнтэй нэгдэл үүсгэх чадвартай тул липеми, судасны атероматозыг бууруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Полисахаридууд нь ялангуяа:

декстрин нь полисахарид, цардуулын гидролизийн бүтээгдэхүүн;

цардуул нь ургамлын организмд эрчим хүчний нөөц хэлбэрээр хуримтлагддаг гол полисахарид юм;

гликоген нь амьтны организмын эсэд энергийн нөөц хэлбэрээр хуримтлагддаг полисахарид боловч ургамлын эдэд бага хэмжээгээр агуулагддаг;

целлюлоз нь ургамлын эсийн хананы үндсэн бүтцийн полисахарид юм;

галактоманнанууд - гуарана, царцааны бохь зэрэг буурцагт ургамлын гэр бүлийн зарим ургамлын хадгалалтын полисахаридууд;

глюкоманнан - коньяк булцуунаас гаргаж авсан полисахарид нь хоолны дуршлыг бууруулдаг уусдаг хүнсний эслэг болох глюкоз ба маннозын ээлжлэн нэгжээс бүрддэг;

амилоид - илгэн цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

целлюлоз (лат. cellula - эс, эслэгтэй ижил) - [С6Н7О2 (OH) 3] n, полисахарид; бүх дээд ургамлын эсийн мембраны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг.

Целлюлоз нь целлюлозын хүчиллэг гидролизийн явцад үүсдэг глюкозын молекулуудын үлдэгдэлээс бүрдэнэ.

(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6

Целлюлоз нь 300-2500 глюкозын үлдэгдэл агуулсан, хажуугийн мөчиргүй урт утас юм. Эдгээр утаснууд нь олон устөрөгчийн бондоор холбогддог бөгөөд энэ нь целлюлозыг илүү их механик хүчийг өгдөг. Хөхтөн амьтдад (бусад ихэнх амьтдын нэгэн адил) целлюлозыг задлах фермент байдаггүй. Гэсэн хэдий ч олон өвсөн тэжээлт амьтад (хөхөөх амьтан гэх мэт) хоол боловсруулах замдаа симбионт бактери байдаг бөгөөд тэдгээр нь задрах ба эзэндээ энэ полисахаридыг шингээхэд тусалдаг.

Целлюлозыг аж үйлдвэрийн цогцолбор (комбайн) -ын нэг хэсэг болох целлюлозын үйлдвэрт хоол хийх аргаар үйлдвэрлэлийн аргаар олж авдаг. Ашигласан урвалжуудын төрлөөс хамааран нухах аргыг дараахь байдлаар ялгадаг.

Сульфит. Хоол хийх шингэн нь хүхрийн хүчил ба түүний давс, тухайлбал натрийн гидросульфит агуулдаг. Энэ аргыг давирхай багатай модны төрөл зүйлээс целлюлозыг олж авахад ашигладаг: гацуур, гацуур.

Шүлтлэг:

Сод. Натрийн гидроксидын уусмалыг хэрэглэнэ. Содын аргыг хатуу мод, нэг наст ургамлаас целлюлоз авах боломжтой.

сульфат. Өнөөдөр хамгийн түгээмэл арга. Хэрэглэсэн урвалж нь натрийн гидроксид, натрийн сульфид агуулсан уусмал бөгөөд цагаан ликёр гэж нэрлэгддэг. Энэ арга нь целлюлозын үйлдвэрээс цагаан архины сульфидыг гаргаж авдаг натрийн сульфатаас нэрээ авсан. Энэ арга нь ямар ч төрлийн ургамлын материалаас целлюлоз авахад тохиромжтой. Үүний сул тал нь сөрөг урвалын үр дүнд их хэмжээний муухай үнэртэй хүхрийн нэгдлүүдийг ялгаруулдаг: метил меркаптан, диметил сульфид гэх мэт.

Хоол хийх дараа хүлээн авсан техникийн целлюлоз нь янз бүрийн хольц агуулдаг: лигнин, гемицеллюлоз. Хэрэв целлюлоз нь химийн боловсруулалт хийх зориулалттай бол (жишээлбэл, хиймэл утас олж авах) бол түүнийг цэвэршүүлэх - гемицеллюлозыг арилгахын тулд хүйтэн эсвэл халуун шүлтийн уусмалаар боловсруулдаг.

Үлдэгдэл лигнинийг арилгаж, целлюлозыг цайруулахын тулд цайруулна. Уламжлалт хлороор цайруулах нь хоёр үе шатыг агуулдаг.

хлорын эмчилгээ - лигниний макромолекулуудыг устгах;

шүлтийн эмчилгээ - лигнинийг устгахад үүссэн бүтээгдэхүүнийг гаргаж авахад зориулагдсан.

47. Цардуул- мономер нь альфа-глюкоз болох амилоз ба амилопектины полисахаридууд. Гэрлийн нөлөөн дор (фотосинтез) янз бүрийн ургамлаар нийлэгжүүлсэн цардуул нь хэд хэдэн өөр найрлагатай, үр тарианы бүтэцтэй байдаг.

биологийн шинж чанар.Фотосинтезийн бүтээгдэхүүнүүдийн нэг болох цардуул нь байгальд өргөн тархсан байдаг. Ургамлын хувьд энэ нь шим тэжээлийн нөөц бөгөөд голчлон жимс, үр, булцуунд агуулагддаг. Үр тарианы ургамлын үр тариа нь цардуулаар хамгийн баялаг: будаа (86% хүртэл), улаан буудай (75% хүртэл), эрдэнэ шиш (72% хүртэл), төмсний булцуу (24% хүртэл).

Хүний биеийн хувьд цардуул нь сахарозын хамт хоол хүнсний хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг болох нүүрс усны гол нийлүүлэгч юм. Ферментийн нөлөөн дор цардуул нь глюкоз болж гидролиз болж эсэд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болж исэлддэг бөгөөд амьд организмын үйл ажиллагаанд шаардлагатай энерги ялгардаг.

Биосинтез.Фотосинтезийн явцад ногоон ургамалд үүссэн глюкозын нэг хэсэг нь цардуул болж хувирдаг.

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

nC6H12O6(глюкоз) → (C6H10O5)n + nH2O

Ерөнхийдөө үүнийг 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n 6nO2 гэж бичиж болно.

Нөөц хоол болох цардуул нь булцуу, жимс, ургамлын үрэнд хуримтлагддаг. Тиймээс төмсний булцуунд 24% хүртэл цардуул, улаан буудайн үр тариа - 64%, будаа - 75%, эрдэнэ шиш - 70% байдаг.

Гликоген бол полисахарид юмглюкозын үлдэгдэлээс үүссэн; хүн, амьтны үндсэн нөөц нүүрс ус. Гликоген (заримдаа энэ нэр томъёо нь буруу боловч амьтны цардуул гэж нэрлэдэг) нь амьтны эс дэх глюкозыг хадгалах гол хэлбэр юм. Энэ нь олон төрлийн эсийн (ихэвчлэн элэг, булчин) цитоплазмд мөхлөг хэлбэрээр хуримтлагддаг. Гликоген нь эрчим хүчний нөөцийг бүрдүүлдэг бөгөөд шаардлагатай бол глюкозын гэнэтийн дутагдлыг нөхөхөд хурдан дайчилж болно. Гэсэн хэдий ч гликогенийн хуримтлал нь триглицерид (өөх) агуулах шиг грамм тутамд илчлэг ихтэй байдаггүй. Зөвхөн элэгний эсэд (гепатоцит) хадгалагдсан гликогенийг глюкоз болгон хувиргаж, бүх биеийг тэжээдэг бол гепатоцитууд нь жингийнхээ 8 хүртэлх хувийг гликоген хэлбэрээр хадгалах чадвартай бөгөөд энэ нь бүх төрлийн эсийн хамгийн өндөр агууламж юм. Элэг дэх гликогенийн нийт масс насанд хүрэгсдэд 100-120 грамм хүрч болно. Булчинд гликогенийг зөвхөн орон нутгийн хэрэглээнд зориулж глюкоз болгон боловсруулж, бага концентрацид (булчингийн нийт массын 1% -иас ихгүй) хуримтлагддаг бол булчингийн нийт нөөц нь гепатоцитын нөөцөөс давж болно. Бага хэмжээний гликоген нь бөөрөнд агуулагддаг бөгөөд тархины зарим төрлийн эсүүд (глиал эсүүд) болон цусны цагаан эсүүдээс бүр бага байдаг.

48. Хитин (C8H13O5N) (Франц хитин, Грек хэлнээс chiton: chiton - хувцас, арьс, бүрхүүл) - азот агуулсан полисахаридын бүлгийн байгалийн нэгдэл. Химийн нэр: поли-N-ацетил-D-глюкоз-2-амин, b-(1,4)-гликозидын холбоогоор холбогдсон N-ацетилглюкозамины үлдэгдэл полимер. Артропод болон бусад хэд хэдэн сээр нуруугүй амьтдын экзоскелетын (зайвар) үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь мөөгөнцөр, бактерийн эсийн хананы нэг хэсэг юм.

байгальд тархалт.Хитин бол байгальд хамгийн түгээмэл полисахаридын нэг бөгөөд жил бүр дэлхий дээрх амьд организмд 10 гигатон хитин үүсч, задардаг.

Энэ нь хамгаалалтын болон туслах функцийг гүйцэтгэдэг бөгөөд эсийн хатуу байдлыг хангадаг - мөөгөнцрийн эсийн хананд агуулагддаг.

Артроподын экзоскелетийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг.

Мөн хитин нь бусад олон амьтдын организмд үүсдэг - олон төрлийн өт, коелентерат гэх мэт.

Хитин үйлдвэрлэдэг, ашигладаг бүх организмд энэ нь цэвэр хэлбэрээр биш, харин бусад полисахаридуудтай нэгдэл бөгөөд ихэвчлэн уурагтай холбоотой байдаг. Хитин нь бүтэц, физик-химийн шинж чанараараа маш төстэй бодис боловч биологийн үүрэгцеллюлоз, целлюлоз үүсгэдэг организмд (ургамал, зарим бактери) хитин олдохгүй байна.

Хитиний хими.Байгалийн хэлбэрээрээ янз бүрийн организмын хитин нь найрлага, шинж чанараараа бие биенээсээ бага зэрэг ялгаатай байдаг. Хитиний молекул жин 260,000 хүрдэг.

Хитин нь усанд уусдаггүй, шингэрүүлсэн хүчил, шүлт, спирт болон бусад органик уусгагчид тэсвэртэй. Зарим давсны (цайрын хлорид, литийн тиоцианат, кальцийн давс) төвлөрсөн уусмалд уусдаг.

Ашигт малтмалын хүчлүүдийн төвлөрсөн уусмалаар халаахад энэ нь устгагдана (гидролиз болж), ацетил бүлгүүд хуваагдана.

Практик хэрэглээ.Үүнээс үйлдвэрлэлийн аргаар гаргаж авсан хитиний деривативуудын нэг нь хитозан юм. Үүнийг үйлдвэрлэх түүхий эд нь хавч хэлбэртний хясаа (крилл, хаан хавч), түүнчлэн микробиологийн синтезийн бүтээгдэхүүн юм.

49. Үнэрт нүүрсустөрөгч, нүүрстөрөгч, устөрөгчөөс бүрдэх, бензолын цөм агуулсан органик нэгдлүүд. A.-ийн хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн чухал төлөөлөгчид. - бензол (I) ба түүний гомологууд: метилбензол, эсвэл толуол (II), диметилбензол, ксилол гэх мэт. мөн стирол (III) зэрэг ханаагүй хажуугийн гинж бүхий бензолын деривативууд орно. Энэ нь маш их мэдэгдэж байгаа A. at. молекул дахь хэд хэдэн бензолын цөмтэй, жишээлбэл, дифенилметан (IV), дифенил C6H5-C6H5, бензиний хоёр цөм нь хоорондоо шууд холбоотой байдаг; нафталинд (V) хоёр цагираг нь 2 нүүрстөрөгчийн атомыг хуваалцдаг; ийм нүүрсустөрөгчийг A. at гэж нэрлэдэг. хураангуй цөмтэй.

Бензол C6H6, PhH) нь органик химийн нэгдэл, тааламжтай амтлаг үнэртэй өнгөгүй шингэн юм. үнэрт нүүрсустөрөгч. Бензол нь бензиний бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг, эм, төрөл бүрийн хуванцар, синтетик резин, будагч бодис үйлдвэрлэх түүхий эд юм. Бензол нь түүхий тосонд байдаг ч бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс нийлэгждэг. Хортой, хорт хавдар үүсгэгч.

гомологууд- Нэг ангилалд хамаарах боловч найрлага нь бие биенээсээ CH2 бүлгийн бүхэл тоогоор ялгаатай нэгдлүүд. Бүх гомологуудын багц нь гомологийн цуваа үүсгэдэг.

физик шинж чанар.Өвөрмөц хурц үнэртэй өнгөгүй шингэн. Хайлах цэг = 5.5 ° C, Буцлах температур = 80.1 ° C, Нягт = 0.879 г / см³, Молекулын жин = 78.11 г / моль. Бүх нүүрсустөрөгчийн нэгэн адил бензол шатаж, маш их хөө тортог үүсгэдэг. Энэ нь агаартай тэсрэх хольц үүсгэж, эфир, бензин болон бусад органик уусгагчтай сайн холилдож, 69.25 ° C буцлах температуртай устай азеотроп хольц үүсгэдэг. Усанд уусах чадвар 1.79 г/л (25 ° C).

Бүтэц.Найрлагын хувьд бензол нь ханаагүй нүүрсустөрөгчид (гомолог цуврал CnH2n-6) хамаардаг боловч этилен цувралын нүүрсустөрөгчөөс ялгаатай нь C2H4 нь хатуу ширүүн нөхцөлд ханасан нүүрсустөрөгчид хамаарах шинж чанарыг харуулдаг боловч бензол нь орлуулах урвалд илүү өртөмтгий байдаг. Бензолын энэхүү "зан төлөв" нь түүний тусгай бүтэцтэй: бүтцэд 6π-электронтой үүл байгаагаар тайлбарлагддаг. Бензол дахь бондын цахим шинж чанарын тухай орчин үеийн санаа нь Бензолын молекулыг зургаан өнцөгт хэлбэрээр дүрслэхийг санал болгосон Линус Паулингын таамаглал дээр үндэслэсэн бөгөөд ингэснээр тогтмол давхар холбоогүй, тогтмол давхар холбоо байгааг онцолсон болно. циклийн бүх зургаан нүүрстөрөгчийн атомыг бүрхсэн нэг электрон үүл.

50. Үнэрт нэгдлүүд (арена)- найрлагандаа үнэрт бондын системтэй цикл органик нэгдлүүд. Тэд ханасан эсвэл ханаагүй хажуугийн гинжтэй байж болно.

Хамгийн чухал үнэрт нүүрсустөрөгчид нь C6H6 бензол ба түүний гомологууд: C6H5CH3 толуол, C6H4 (CH3) 2 ксилол гэх мэт; нафталин С10Н8, антрацен С14Н10 ба тэдгээрийн деривативууд. Химийн өвөрмөц шинж чанар- үнэрт цөмийн тогтвортой байдал нэмэгдэж, орлуулах урвалын хандлага. Үнэрт нүүрсустөрөгчийн гол эх үүсвэр нь нүүрсний давирхай, газрын тос, газрын тосны бүтээгдэхүүн юм. Нийлэг аргаар олж авах нь маш чухал юм. Үнэрт нүүрсустөрөгч нь кетон, альдегид, үнэрт хүчил, түүнчлэн бусад олон бодисыг үйлдвэрлэх эхлэлийн бүтээгдэхүүн юм. Мөн гетероциклик аренууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн дунд ихэвчлэн цэвэр хэлбэрээр, нэгдлүүд хэлбэрээр байдаг - пиридин, пирол, фуран ба тиофен, индол, пурин, хинолин.

Боразол ("органик бус бензол") нь үнэртэй боловч түүний шинж чанар нь органик аренуудаас эрс ялгаатай.

"Электрофил орлуулах урвал"(Англи хэлээр орлуулах электрофилийн урвал) - эерэг цэнэгтэй эсвэл электроны дутагдалтай бөөмс - электрофилээр халдлага хийдэг орлуулах урвалууд. Шинэ холбоо үүсэх үед гарч буй бөөмс - электрофаг нь электрон хосгүй хуваагдана. Хамгийн алдартай гарах бүлэг бол H+ протон юм.

51-52. Үнэрт электрофил орлуулах урвалууд

Үнэрт системүүдийн хувьд үнэндээ нэг электрофил орлуулах механизм байдаг SEAR. SE1 механизм (SN1 механизмтай зүйрлэвэл) маш ховор бөгөөд SE2 (SN2 механизмтай харгалзах) огт олддоггүй.

SEAR урвалын механизмэсвэл үнэрт электрофил орлуулах урвал (Англи хэлээр орлуулах электрофилик ароматик) нь анхилуун үнэрт нэгдлүүдийг орлуулах урвалын дунд хамгийн түгээмэл бөгөөд хамгийн чухал нь бөгөөд хоёр үе шатаас бүрдэнэ. Эхний шатанд электрофил бэхлэгдэж, хоёр дахь шатанд электрофюг хуваагдана.

Урвалын явцад завсрын эерэг цэнэгтэй завсрын бодис үүсдэг (зураг - 2b). Үүнийг Веландын завсрын бүтээгдэхүүн, арони ион эсвэл σ-комплекс гэж нэрлэдэг. Энэ цогцолбор нь дүрмээр бол маш идэвхтэй бөгөөд катионыг хурдан арилгах замаар амархан тогтворждог. SEAR урвалын дийлэнх хувь дахь хурдыг хязгаарлах алхам нь эхний алхам юм.

Урвалын хурд = k**

Харьцангуй сул электрофилууд нь ихэвчлэн довтлох бөөмийн үүрэг гүйцэтгэдэг тул ихэнх тохиолдолд SEAr урвал нь Льюисийн хүчлийн катализаторын нөлөөн дор явагддаг. AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2 нь бусдаас илүү их ашиглагддаг.

Энэ тохиолдолд урвалын механизм дараах байдалтай байна (бензол хлоржуулах жишээ, FeCl3 катализаторыг ашиглан):

1. Эхний шатанд катализатор нь довтолж буй тоосонцортой харилцан үйлчилж, идэвхтэй электрофил бодис үүсгэдэг.

Хоёр дахь шатанд SEAR механизм хэрэгжиж байна.

53. Гетероциклийн нэгдлүүд(гетероцикл) - нүүрстөрөгчийн хамт бусад элементийн атомуудыг агуулсан цикл агуулсан органик нэгдлүүд. Тэдгээрийг цагираг дахь гетеро орлуулагч (гетероатом) бүхий карбоциклик нэгдлүүд гэж үзэж болно. Үнэрт азот агуулсан гетероцикл нэгдлүүд нь хамгийн олон янз бөгөөд сайн судлагдсан байдаг. Гетероциклийн нэгдлүүдийн хязгаарлагдмал тохиолдол нь мөчлөгт нүүрстөрөгчийн атом агуулаагүй нэгдлүүд, жишээлбэл, пентазол юм.

пиррол- үнэрт таван гишүүнтэй азотын гетероцикл, сул үндсэн шинж чанартай. Ясны тосонд (ясыг хуурай нэрэх замаар олж авдаг), мөн нүүрсний давирхайд агуулагддаг. Пиролын цагиргууд нь порфирины нэг хэсэг юм - ургамлын хлорофилл, гемоглобин ба цитохромын гем болон бусад олон тооны биологийн чухал нэгдлүүд.

Бүтэц ба шинж чанар.Пирол бол өнгөгүй шингэн бөгөөд үнэрээрээ хлороформыг санагдуулам, агаарт өртөхөд аажмаар харанхуйлдаг. Энэ нь бага зэрэг гигроскоп, усанд бага зэрэг уусдаг, ихэнх органик уусгагчид маш сайн уусдаг. Пиролын бүтцийг 1870 онд Байер санал болгосон бөгөөд үүнийг хромын хүчлээр малеймидэд исэлдүүлж, сукцинимидыг цайрын тоосоор нэрэх явцад үүссэн.

Хүчиллэг ба металлжилт.Пиррол нь сул NH хүчил (усан дахь pKa 17.5) бөгөөд шингэн аммиак эсвэл идэвхгүй уусгагч дахь шүлтлэг металл ба тэдгээрийн амидуудтай урвалд орж 1-р байрлалд протонацийг задалж, харгалзах давс үүсгэдэг. Grignard урвалжтай урвал ижил төстэй явагддаг бөгөөд үүнд N-магнийн давс үүсдэг. N-орлуулсан пиррол нь бутил ба фениллититэй урвалд орж α-байрлалд ордог.

54. ИНДОЛ (бензо[b]пиррол), хэлэх. м 117.18; өнгөгүй нафталины сулхан үнэртэй талстууд; м.п. 52.5 ° C, bp 254 ° С; d456 1.0718; халах үед сублимат болдог. 150 ° С хүртэл; м 7.03.10-30 С.м (бензол, 25 ° C); усны уур, диэтил эфир ба NH3-аар нэрсэн; сайн байна. org-д. уусмал, халуун ус, шингэн NH3. Молекул нь хавтгай хэлбэртэй байдаг.

Индол нь сул суурь (pKa -2.4). Протонжсон үед харилцан үйлчлэлцэх үед 3H-indolium катион (f-la I) үүсгэдэг. төвийг сахисан молекултай бол индол нь димер (II) өгдөг. Сул хүчлийн хувьд (pKa 17) шингэн NH3 дахь Na-тай индол нь N-натрийн индол, 130 ° C-т KOH - N-калийн индол үүсгэдэг. Анхилуун үнэртэй. Гэгээн чи. Цахилгаан. сэлгээ явна Ч. арр. байрлалд 3. Нитратжуулалтыг ихэвчлэн бензойл нитратаар, пиридин сульфотриоксидээр сульфонжуулах, диоксан дибромидоор бромжуулах, SO2Cl2-ээр хлоржуулах, идэвхтэй алкилгалогенидтэй алкилжуулах зэрэг үйлдлүүд хийдэг. Цууны хүчил дэх ацетилизаци нь мөн оршихуйд 3-р байрлалд ордог. CH3COONa - 1-р байрлалд; цууны ангидрид 1,3-диацетилиндол үүсдэг. Индол нь a,b-ханаагүй кетон ба нитрилийн давхар холбоонд амархан нэмэгддэг.

Аминометиляци (Манних дүүрэг) зөөлөн нөхцөлд 1-р байрлал руу, хүнд нөхцөлд - 3-р байр руу шилждэг. Бензолын цагирагт орлуулах (голчлон 4 ба 6-р байрлалд) нь зөвхөн блоктой байрлалтай хүчиллэг орчинд 3. Байлцуулан явагдана. H2O2, перацид эсвэл цайвар орчинд индол нь исэлдэж, дараа нь индоксил болж хувирдаг. тример эсвэл индиго хэлбэрээр. O3, MnO2-ийн үйл ажиллагааны дор илүү хүчтэй исэлдэлт нь 2-формамидобензалдегид үүсэх замаар пирролын цагираг тасрахад хүргэдэг. Зөөлөн нөхцөлд индолыг устөрөгчөөр устөрөгчжүүлсэн тохиолдолд пирролын цагираг багасч, илүү хүнд нөхцөлд бензолын цагираг багасдаг.

Indole нь мэлрэг цэцэг, цитрус жимсний эфирийн тосонд агуулагддаг, kam.-ug-ийн нэг хэсэг юм. давирхай. Индолын цагираг нь чухал шинж чанартай молекулуудын хэлтэрхий юм. нэгдлүүд (жишээлбэл, триптофан, серотонин, мелатонин, буфотенин). Ерөнхийдөө индол нь кам.-уг-ийн нафталины фракцаас тусгаарлагддаг. давирхай эсвэл о-этиланилиныг сүүлийнхтэй нь усгүйжүүлэх замаар олж авсан. үүссэн бүтээгдэхүүний мөчлөгт . Индол ба түүний уламжлалыг мөн карбонилийн нэгдлүүдийн арилгидразоныг циклизаци хийх замаар нийлэгжүүлдэг. (R-tion Fisher), харилцан. а-галоген эсвэл а-гидроксикарбонилтой ариламинууд Comm. (R-tion Bischler) гэх мэт Индолын гол хэсэг нь индол алкалоидуудын нэг хэсэг юм. Indole нь өөрөө үнэрт үнэртүүлэгч юм; түүний деривативыг биологийн идэвхт нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. (гормон, галлюциноген) болон лек. Гэрлэх (жишээ нь, индопан, индометацин).

55. Имидазол- гетероциклийн ангиллын органик нэгдэл, циклд хоёр азотын атом, гурван нүүрстөрөгчийн атом бүхий таван гишүүнт цикл, изомераас пиразол хүртэл.

Үл хөдлөх хөрөнгө.Орлуулагчгүй имидазолын 4 ба 5 байрлал (нүүрстөрөгчийн атомууд) нь таутомеризмын улмаас тэнцүү байна. Анхилуун, диазонийн давстай урвалд ордог (хослол). Зөвхөн хүчиллэг орчинд 4-р байрлалд нитратжуулж, сульфонжуулж, шүлтлэг орчинд галогенууд 2-р байрлалд, хүчиллэг орчинд 4-р байрлалд ордог. Имин N-д амархан алкилжиж, ацилагдсан, хүчтэй хүчлүүдийн уусмалуудтай харилцан үйлчлэх үед циклийг нээдэг. ба хэт исэл. Карбоксилын хүчлүүдийн бараг саванждаггүй эфир ба амидуудын гидролизийг хурдасгадаг.

Имидазол дээр үндэслэн олон тооны өөр өөр ионы шингэнийг үйлдвэрлэдэг.

Хүлээн авах аргууд.Орто-фенилендиаминаас бензимидазол ба 4,5-имидазол дикарбоксилын хүчлээр дамжин.

Глиоксал (оксалальдегид) аммиак ба формальдегидтэй харилцан үйлчлэх.

биологийн үүрэг.Имидазолын цагираг нь гистидиний чухал амин хүчлийн нэг хэсэг юм. Гистамин, пурины суурь, дибазолын бүтцийн фрагмент.

56. Пиридин- нэг азотын атом бүхий зургаан гишүүн үнэрт гетероцикл, хурц эвгүй үнэртэй өнгөгүй шингэн; ус болон органик уусгагчтай холилдох. Пиридин нь сул суурь бөгөөд хүчтэй эрдэс хүчилтэй давс өгдөг, давхар давс, нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг амархан үүсгэдэг.

Баримт.Пиридин авах гол эх үүсвэр нь нүүрсний давирхай юм.

Химийн шинж чанар.Пиридин нь гуравдагч амины шинж чанарыг харуулдаг: N-оксид, N-алкилпиридиний давс үүсгэдэг бөгөөд сигма-донор лиганд үүрэг гүйцэтгэх чадвартай.

Үүний зэрэгцээ пиридин нь тодорхой үнэрт шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч коньюгацийн цагирагт азотын атом байгаа нь электрон нягтралыг ноцтой дахин хуваарилахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь электрофиль үнэрт орлуулалтын урвал дахь пиридины идэвхжилийг хүчтэй бууруулахад хүргэдэг. Ийм урвалд голчлон бөгжний мета байрлалууд хариу үйлдэл үзүүлдэг.

Пиридин нь анхилуун үнэрт нуклеофилийн орлуулах урвалаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь цагирагийн орто-пара байрлалд голчлон тохиолддог. Энэхүү реактив байдал нь пиридиний цагирагийн электрон дутагдалтай шинж чанарыг илтгэж байгаа бөгөөд үүнийг дараах дүрмээр нэгтгэн дүгнэж болно: ароматик нэгдэл болох пиридиний реактив байдал нь нитробензолын урвалын чадвартай ойролцоо байна.

Өргөдөл.Энэ нь будагч бодис, эм, шавьж устгах бодисын нийлэгжилт, аналитик химид, олон органик болон зарим органик бус бодисыг уусгагч, архины денатурацид ашигладаг.

Аюулгүй байдал.Пиридин нь хортой, мэдрэлийн систем, арьсанд нөлөөлдөг.

57. Биологийн үүрэг.Никотиний хүчил нь пиридиний дериватив юм. Энэ нь ходоод, арван хоёр нугалам гэдэс дотор шингэж, дараа нь аминжуулалтад ордог бөгөөд никотиноамид нь биед уурагтай хослуулан 80 гаруй фермент үүсгэдэг. Энэ бол В5 витамины физиологийн гол үүрэг юм. Тиймээс никотиний хүчил нь исэлдсэн органик бодисоос устөрөгчийг зайлуулах хурдасгагч дегидрогенез зэрэг чухал исэлдүүлэх ферментийн нэг хэсэг юм. Эдгээр ферментүүдийн авч хаясан устөрөгч нь рибофлавин зэрэг исэлдэлтийн ферментүүдэд дамждаг. Нэмж дурдахад, хөхтөн амьтдын биед пиридин нуклеотидууд нь никотинамид (ниацин) ба никотиний хүчлээс үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь NAD ба NADP-ийн коэнзим болдог. Амьтанд эдгээр прекурсорууд дутагдаж байгаа нь пеллагра өвчнийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь арьс, ходоод гэдэсний зам, мэдрэлийн систем (дерматит, суулгалт, дементиа) зэрэг шинж тэмдгүүдээр илэрдэг. NAD ба NADP-ийн коэнзим болох никотиний хүчлийн прекурсорууд нь дегидрогеназаар катализлагдсан олон исэлдэлтийн урвалд оролцдог. Никотиний хүчлийн биологийн нөлөө нь ходоод, хоол боловсруулах булчирхайн шүүрлийн үйл ажиллагааг өдөөх хэлбэрээр илэрдэг (ходоодонд байх үед чөлөөт давсны хүчлийн концентраци нэмэгддэг). В5 витамины нөлөөгөөр гликоген биосинтез нэмэгдэж, гипергликеми буурч, элэгний хоргүйжүүлэх үйл ажиллагаа нэмэгдэж, цусны судас өргөжиж, цусны бичил эргэлт сайжирдаг.

Никотиний хүчил ба хүхэр агуулсан амин хүчлүүдийн хооронд холбоо байдаг. Уургийн дутагдалтай метилникотинамидыг шээсээр ялгаруулах нь хүхэр агуулсан амин хүчлийг хоолны дэглэмд оруулснаар хэвийн болдог. Үүний зэрэгцээ элэг дэх фосфопиринуклеотидын агууламж хэвийн болдог.

58. Пиримидин (C4N2H4, Пиримидин, 1,3- эсвэл м-диазин, миазин) нь хавтгай молекул бүхий гетероциклийн нэгдэл бөгөөд 1,3-диазины хамгийн энгийн төлөөлөгч юм.

физик шинж чанар.Пиримидин - өвөрмөц үнэртэй өнгөгүй талстууд.

Химийн шинж чанар.Пиримидиний молекул жин 80.09 г/моль. Пиримидин нь сул диацидийн суурийн шинж чанарыг харуулдаг, учир нь азотын атомууд эерэг цэнэгийг олж авахын зэрэгцээ донор-хүлээн авагчийн холбооноос болж протонуудыг холбож чаддаг. Цикл дэх азотын хоёр атом байдгаас 2,4,6-р байрлал дахь электрон нягтралын бууралтаас болж пиримидиний электрофил орлуулах урвалын реактив чанар буурдаг. Орлуулалт нь зөвхөн электрон хандивлагч орлуулагчид байгаа тохиолдолд л боломжтой болох бөгөөд хамгийн бага идэвхгүй байрлал руу чиглэнэ 5. Гэсэн хэдий ч үүнээс ялгаатай нь пиримидин нь мөчлөгийн 2, 4, 6-р нүүрстөрөгчийн атомуудад халддаг нуклеофилийн урвалжуудад идэвхтэй байдаг. .

Баримт.Пиримидиныг галогенжүүлсэн пиримидины деривативыг багасгах замаар олж авдаг. Эсвэл 2,4,6-трихлорпиримидинээс барбитурын хүчлийг фосфорын хлороор эмчлэх замаар гаргаж авсан.

Пиримидиний деривативуудБиологийн олон чухал үйл явцад оролцдог зэрлэг ан амьтдад өргөн тархсан. Ялангуяа цитозин, тимин, урацил зэрэг деривативууд нь нуклейн хүчлүүдийн бүтцийн нэгж болох нуклеотидын нэг хэсэг бөгөөд пиримидины цөм нь В бүлгийн зарим витамин, ялангуяа В1, коэнзим, антибиотикуудын нэг хэсэг юм.

59. Пурин (C5N4H4, Пурин)- имидазопиримидины хамгийн энгийн төлөөлөгч болох гетероциклийн нэгдэл.

Пурины деривативууд нь байгалийн нэгдлүүдийн химийн найрлагад (ДНХ ба РНХ-ийн пурины суурь; коэнзим NAD; алкалоид, кофеин, теофиллин ба теобромин; хорт бодис, сакситоксин ба холбогдох нэгдлүүд; шээсний хүчил) чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, тиймээс эмийн бүтээгдэхүүнд.

аденин- азотын суурь, пурины амин дериватив (6-аминопурин). Урацил ба тиминтэй устөрөгчийн хоёр холбоо үүсгэдэг (нэмэлт).

физик шинж чанар.Аденин нь 360-365 С-ийн температурт хайлдаг өнгөгүй талстууд бөгөөд 266 мк (рН 7) -д шингээлтийн хамгийн их (λmax) шинж чанартай, молийн уналтын коэффициент (εmax) 13500 байна.

Химийн томъёо С5H5N5, молекул жин 135.14 г/моль. Аденин үндсэн шинж чанарыг харуулдаг (pKa1=4.15; pKa2=9.8). Азотын хүчилтэй харилцан үйлчлэхэд аденин нь амин бүлгээ алдаж, гипоксантин (6-гидроксипурин) болж хувирдаг. Усан уусмалд гурван усны молекул бүхий талст гидрат болж талсждаг.

Уусах чадвар.Усанд сайн уусцгаая, ялангуяа халуун, усны температур буурах тусам аденины уусах чадвар буурдаг. Спирт, хлороформ, эфир, түүнчлэн хүчил, шүлтлэгт муу уусдаг - уусдаггүй.

Байгаль дахь тархалт ба ач холбогдол.Аденин нь амьд организмд чухал ач холбогдолтой олон нэгдлүүдийн нэг хэсэг бөгөөд аденозин, аденозин фосфатаза, аденозин фосфорын хүчил, нуклейн хүчил, аденин нуклеотид гэх мэт. Эдгээр нэгдлүүдийн хэлбэрээр аденин нь зэрлэг ан амьтдад өргөн тархсан байдаг.

Гуанин- азотын суурь, пурины амин дериватив (6-гидрокси-2-аминопурин) нь бүрэлдэхүүн хэсэгнуклейн хүчил. ДНХ-д репликаци ба транскрипцийн үед цитозинтэй устөрөгчийн гурван холбоо үүсгэдэг (нэмэлт). Эхлээд гуаногоос тусгаарлагдсан.

физик шинж чанар.Өнгөгүй, аморф талст нунтаг. Хайлах цэг 365 ° C. HCl флюресценц дэх гуанины уусмал. Шүлтлэг ба хүчиллэг орчинд хэт ягаан туяаны спектрийн шингээлтийн хоёр дээд хязгаар (λmax) байдаг: 275 ба 248 мк (рН 2) ба 246 ба 273 мк (рН 11).

Химийн шинж чанар.Химийн томъёо нь C5H5N5O, молекул жин нь 151.15 г/моль. Үндсэн шинж чанарыг харуулна, pKa1= 3.3; pKa2= 9.2; pKa3=12.3. Хүчил ба шүлттэй урвалд орж давс үүсгэдэг.

Уусах чадвар.Хүчил, шүлтлэгт сайн уусдаг, эфир, спирт, аммиак, саармаг уусмалд муу уусдаг, усанд уусдаггүй. .

чанарын урвал.Гуаниныг тодорхойлохын тулд метафосфор болон пикриний хүчлээр тунадасжуулж, Na2CO3 уусмал дахь диазосульфоны хүчилтэй хамт улаан өнгө өгдөг.

Байгалийн тархалт, ач холбогдол.Нуклейн хүчлийн найрлагад орсон.

60. НуклеозидуудЭдгээр нь элсэн чихэртэй (рибоз эсвэл дезоксирибоз) холбоотой азотын суурь агуулсан гликозиламинууд юм.

Нуклеозидууд нь элсэн чихрийн анхдагч спиртийн бүлэгт эсийн киназуудаар фосфоржиж, холбогдох нуклеотидууд үүсдэг.

Нуклеотидууд- Нуклеозидын фосфорын эфир, нуклеозидын фосфатууд. Чөлөөт нуклеотидууд, ялангуяа ATP, cAMP, ADP нь эсийн доторх энерги, мэдээллийн үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд нуклейн хүчлүүд болон олон коэнзимүүдийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Нуклеотидууд нь нуклеозид ба фосфорын хүчлүүдийн эфир юм. Нуклеозидууд нь эргээд элсэн чихрийн үлдэгдлийн С-1 атомтай азотын атомаар холбогдсон гетероциклийн фрагмент агуулсан N-гликозидууд юм.

Нуклеотидын бүтэц.Байгалийн хувьд хамгийн түгээмэл нуклеотидууд нь пурин эсвэл пиримидинуудын β-N-гликозид ба пентозууд - D-рибоз эсвэл D-2-рибоз юм. Пентозын бүтцээс хамааран рибонуклеотид ба дезоксирибонуклеотидуудыг ялгадаг бөгөөд эдгээр нь биологийн нарийн төвөгтэй полимер (полинуклеотид) молекулуудын мономерууд болох РНХ эсвэл ДНХ юм.

Нуклеотид дахь фосфатын үлдэгдэл нь ихэвчлэн рибонуклеозидын 2'-, 3'- эсвэл 5'-гидроксилийн бүлгүүдтэй эфирийн холбоо үүсгэдэг; 2'-дезоксинуклеозидын хувьд 3'- эсвэл 5'-гидроксилийн бүлгүүд эфиржсэн байдаг.

Хоёр нуклеотидын молекулаас бүрдэх нэгдлүүдийг динуклеотид, гурвыг - тринуклеотид, цөөн тооны - олигонуклеотид, олон тооны - полинуклеотид буюу нуклейн хүчлүүд гэж нэрлэдэг.

Нуклеотидын нэрс нь гурав, дөрвөн үсэгтэй стандарт код хэлбэрээр товчилсон үг юм.

Хэрэв товчлол нь "d" (Англи хэл d) жижиг үсгээр эхэлсэн бол дезоксирибонуклеотид гэсэн үг; "d" үсэг байхгүй бол рибонуклеотид гэсэн үг. Хэрэв товчлол нь "c" (Англи c) жижиг үсгээр эхэлсэн бол бид нуклеотидын мөчлөгийн хэлбэрийн тухай ярьж байна (жишээлбэл, cAMP).

Товчлолын эхний том үсэг нь тодорхой азотын суурь эсвэл боломжит нуклейн суурийн бүлгийг, хоёр дахь үсэг нь бүтэц дэх фосфорын хүчлийн үлдэгдлийн тоог (M - моно-, D - ди-, T - три-), Гурав дахь том үсэг нь үргэлж F үсэг юм ("-фосфат"; Англи хэлний P).

Цөмийн суурийн Латин, Орос кодууд:

А - А: Аденин; G - G: Гуанин; C - C: цитозин; Т - Т: РНХ-д байдаггүй тимин (5-метилуракил) нь ДНХ-д урацилын байрыг эзэлдэг; U - U: ДНХ-д байдаггүй урацил нь РНХ-д тимины оронд ордог.

Карбонат, карбид, цианид, тиоцианат, нүүрстөрөгчийн хүчлээс гадна нүүрстөрөгчийн атом агуулсан бүх бодисууд нь органик нэгдлүүд юм. Энэ нь нүүрстөрөгчийн атомаас амьд организмууд ферментийн болон бусад урвалаар бий болдог гэсэн үг юм. Өнөөдөр олон тооны органик бодисыг зохиомлоор нийлэгжүүлэх боломжтой бөгөөд энэ нь анагаах ухаан, фармакологийг хөгжүүлэх, түүнчлэн өндөр бат бэх полимер, нийлмэл материалыг бий болгох боломжийг олгодог.

Органик нэгдлүүдийн ангилал

Органик нэгдлүүд нь хамгийн олон төрлийн бодис юм. Энд 20 орчим төрлийн бодис байдаг. Тэд химийн шинж чанараараа ялгаатай, физик чанараараа ялгаатай. Тэдний хайлах цэг, масс, дэгдэмхий чанар, уусах чадвар, түүнчлэн хэвийн нөхцөлд нэгтгэх төлөв байдал нь мөн өөр өөр байдаг. Тэдний дунд:

• нүүрсустөрөгч (алкан, алкин, алкен, алкадиен, циклоалкан, үнэрт нүүрсустөрөгч);
• альдегид;
• кетонууд;
• спирт (хоёр атомт, нэг атомт, олон атомт);
• эфир;
• эфир;
• карбоксилын хүчил;
• аминууд;
• амин хүчлүүд;
• нүүрс ус;
• өөх тос;
• уураг;
• биополимер ба синтетик полимер.

Энэхүү ангилал нь химийн бүтцийн онцлог, бодисын шинж чанарын ялгааг тодорхойлдог тодорхой атомын бүлгүүд байгаа эсэхийг тусгасан болно. Ерөнхийдөө химийн харилцан үйлчлэлийн онцлогийг харгалздаггүй нүүрстөрөгчийн араг ясны тохиргоонд үндэслэсэн ангилал нь өөр харагдаж байна. Түүний заалтын дагуу органик нэгдлүүдийг дараахь байдлаар хуваана.

• алифатик нэгдлүүд;
• үнэрт бодис;
• гетероциклийн нэгдлүүд.

Эдгээр төрлийн органик нэгдлүүд нь изомеруудтай байж болно өөр өөр бүлгүүдаа бодисууд. Атомын найрлага нь ижил байж болох ч изомеруудын шинж чанарууд өөр өөр байдаг. Энэ нь А.М.Бутлеровын тавьсан заалтуудаас үүдэлтэй. Мөн органик нэгдлүүдийн бүтцийн онол нь органик химийн бүх судалгааны үндсэн суурь болдог. Энэ нь Менделеевийн үечилсэн хуультай ижил түвшинд тавигдсан.

Химийн бүтцийн тухай ойлголтыг А.М.Бутлеров нэвтрүүлсэн. Химийн түүхэнд 1861 оны 9-р сарын 19-нд гарч ирэв. Өмнө нь шинжлэх ухаанд янз бүрийн санал бодол байсан бөгөөд зарим эрдэмтэд молекул, атом байдаг гэдгийг бүрэн үгүйсгэдэг. Тиймээс органик болон органик бус химийн хувьд ямар ч дараалал байгаагүй. Түүгээр ч зогсохгүй тодорхой бодисуудын шинж чанарыг дүгнэх ямар ч зүй тогтол байгаагүй. Үүний зэрэгцээ ижил найрлагатай, өөр өөр шинж чанарыг харуулсан нэгдлүүд бас байсан.

А.М.Бутлеровын хэлсэн үг олон талаараа химийн хөгжлийг зөв чиглэлд чиглүүлж, түүний бат бөх суурийг бий болгосон. Түүгээр дамжуулан хуримтлагдсан баримтуудыг, тухайлбал зарим бодисын химийн болон физик шинж чанар, тэдгээрийн урвалд орох хэлбэр гэх мэтийг системчлэх боломжтой байв. Энэ онолын ачаар нэгдлүүдийг олж авах арга замууд, зарим нийтлэг шинж чанарууд байгаа эсэхийг урьдчилан таамаглах боломжтой болсон. Хамгийн гол нь А.М.Бутлеров бодисын молекулын бүтцийг цахилгаан харилцан үйлчлэлээр тайлбарлаж болохыг харуулсан.

Органик бодисын бүтцийн онолын логик

1861 оноос өмнө химийн олон хүмүүс атом эсвэл молекул байдаг гэдгийг үгүйсгэж байсан тул органик нэгдлүүдийн онол нь шинжлэх ухааны ертөнцөд хувьсгалт санал болжээ. Бутлеров өөрөө зөвхөн материалист дүгнэлтээс үндэслэдэг тул органик бодисын талаархи философийн санааг няцааж чадсан юм.

Тэрээр химийн урвалаар дамжуулан молекулын бүтцийг эмпирик байдлаар таних боломжтой гэдгийг харуулж чадсан. Жишээлбэл, аливаа нүүрс усны найрлагыг тодорхой хэмжээгээр шатааж, үүссэн ус, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тоолох замаар тодорхойлж болно. Амин молекул дахь азотын хэмжээг мөн шаталтын үед хийн эзэлхүүнийг хэмжих, молекул азотын химийн хэмжээг ялгаруулах замаар тооцдог.

Хэрэв бид бүтцээс хамаардаг химийн бүтцийн талаархи Бутлеровын дүгнэлтийг эсрэг чиглэлд авч үзвэл шинэ дүгнэлт гарч ирнэ. Тухайлбал: Бодисын химийн бүтэц, найрлагыг мэдсэнээр түүний шинж чанарыг эмпирик байдлаар тооцож болно. Гэхдээ хамгийн чухал нь органик бодист өөр өөр шинж чанартай боловч ижил найрлагатай асар олон тооны бодисууд байдаг гэж Бутлеров тайлбарлав.

Онолын ерөнхий заалтууд

Органик нэгдлүүдийг авч үзэх, судлахдаа А.М.Бутлеров хамгийн чухал загваруудын заримыг гаргаж ирэв. Тэрээр тэдгээрийг органик гаралтай химийн бодисын бүтцийг тайлбарласан онолын заалтууд болгон нэгтгэсэн. Онолын заалтууд нь дараах байдалтай байна.

• органик бодисын молекул дахь атомууд нь валент байдлаас хамаардаг хатуу тодорхой дарааллаар хоорондоо холбогддог;
• химийн бүтэц нь органик молекулуудад атомууд холбогддог шууд дараалал юм;
• химийн бүтэц нь органик нэгдлийн шинж чанарыг тодорхойлдог;
• ижил тоон найрлагатай молекулуудын бүтцээс хамааран бодисын өөр өөр шинж чанар илэрч болно;
• химийн нэгдэл үүсэхэд оролцдог бүх атомын бүлгүүд бие биедээ харилцан нөлөөлнө.

Органик нэгдлүүдийн бүх ангиудыг энэ онолын зарчмын дагуу бүтээдэг. Үндэс суурийг тавьснаар А.М.Бутлеров химийн шинжлэх ухааныг шинжлэх ухааны салбар болгон өргөжүүлж чадсан. Органик бодисуудад нүүрстөрөгч дөрвийн валенттай байдаг тул эдгээр нэгдлүүдийн олон янз байдлыг тодорхойлдог гэж тэрээр тайлбарлав. Олон идэвхтэй атомын бүлгүүд байгаа нь тухайн бодис тодорхой ангилалд хамаарах эсэхийг тодорхойлдог. Энэ нь тодорхой атомын бүлгүүд (радикалууд) байдгаас болж физик, химийн шинж чанарууд гарч ирдэг.

Нүүрс устөрөгч ба тэдгээрийн деривативууд

Нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн эдгээр органик нэгдлүүд нь бүлгийн бүх бодисын найрлагад хамгийн энгийн нь юм. Тэдгээр нь алкан ба циклоалкан (ханасан нүүрсустөрөгч), алкен, алкадиен ба алкатриен, алкин (ханаагүй нүүрсустөрөгч), түүнчлэн анхилуун үнэрт бодисын дэд ангилалаар төлөөлдөг. Алкануудад бүх нүүрстөрөгчийн атомууд нь зөвхөн нэг C-C холбоогоор холбогддог тул нүүрсустөрөгчийн найрлагад нэг ч H атомыг багтааж болохгүй.

Ханаагүй нүүрсустөрөгчид устөрөгчийг давхар C=C бондын талбайд нэгтгэж болно. Мөн C-C холбоо нь гурвалсан (алкин) байж болно. Энэ нь эдгээр бодисууд нь радикалуудыг багасгах эсвэл нэмэхтэй холбоотой олон урвалд орох боломжийг олгодог. Бусад бүх бодисыг урвалд орох чадварыг судлахад хялбар болгох үүднээс нүүрсустөрөгчийн нэг ангиллын дериватив гэж үздэг.

Архи

Спиртийг нүүрсустөрөгчөөс илүү нарийн төвөгтэй органик химийн нэгдлүүд гэж нэрлэдэг. Эдгээр нь амьд эсийн ферментийн урвалын үр дүнд нийлэгждэг. Хамгийн энгийн жишээ бол исгэх үйл явцын үр дүнд глюкозоос этилийн спиртийн нийлэгжилт юм.

Аж үйлдвэрт спиртийг нүүрсустөрөгчийн галоген деривативаас гаргаж авдаг. Галоген атомыг гидроксил бүлэгт орлуулсны үр дүнд спирт үүсдэг. Нэг атомт спирт нь зөвхөн нэг гидроксил бүлэг, олон атомт - хоёр ба түүнээс дээш байдаг. Хоёр атомт спиртийн жишээ бол этилен гликол юм. Олон атомт спирт нь глицерин юм. Спиртийн ерөнхий томъёо нь R-OH (R нь нүүрстөрөгчийн гинж).

Альдегид ба кетонууд

Архи согтууруулах ундаа (гидроксил) бүлгээс устөрөгчийг зайлуулахтай холбоотой органик нэгдлүүдийн урвалд орсны дараа хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн хоорондох давхар холбоо хаагддаг. Хэрэв энэ урвал нь эцсийн нүүрстөрөгчийн атом дээр байрлах архины бүлэгт явагддаг бол үүний үр дүнд альдегид үүсдэг. Хэрэв спирттэй нүүрстөрөгчийн атом нь нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний төгсгөлд ороогүй бол шингэн алдалтын урвалын үр дүн нь кетон үүсэх явдал юм. Кетонуудын ерөнхий томъёо нь R-CO-R, альдегид R-COH (R нь гинжин хэлхээний нүүрсустөрөгчийн радикал) юм.

Эфир (энгийн бөгөөд төвөгтэй)

Энэ ангийн органик нэгдлүүдийн химийн бүтэц нь төвөгтэй байдаг. Эфирийг архины хоёр молекулын хоорондох урвалын бүтээгдэхүүн гэж үздэг. Тэднээс ус салгахад R-O-R дээжийн нэгдэл үүснэ. Урвалын механизм: нэг спиртээс устөрөгчийн протон, нөгөө спиртээс гидроксил бүлгийг арилгах.

Эфир нь спирт ба органик карбоксилын хүчил хоорондын урвалын бүтээгдэхүүн юм. Урвалын механизм: Хоёр молекулын спирт, нүүрстөрөгчийн бүлгээс усыг зайлуулах. Устөрөгчийг хүчилээс (гидроксил бүлгийн дагуу) салгаж, OH бүлэг нь өөрөө спиртээс салдаг. Үүссэн нэгдлүүдийг R-CO-O-R гэж дүрсэлсэн бөгөөд энд beech R нь радикалуудыг - нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний үлдсэн хэсгийг илэрхийлдэг.

Карбоксилын хүчил ба аминууд

Карбоксилын хүчлийг эсийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тусгай бодис гэж нэрлэдэг. Органик нэгдлүүдийн химийн бүтэц нь дараах байдалтай байна: нүүрсустөрөгчийн радикал (R) түүнд холбогдсон карбоксил бүлэг (-COOH). Карбоксил бүлэг нь зөвхөн хэт нүүрстөрөгчийн атомд байрлаж болно, учир нь (-COOH) бүлгийн С валент нь 4 байна.

Аминууд нь нүүрсустөрөгчийн дериватив болох энгийн нэгдлүүд юм. Энд ямар ч нүүрстөрөгчийн атом амины радикал (-NH2) байдаг. (-NH2) бүлэг нь нэг нүүрстөрөгчтэй холбогддог анхдагч аминууд байдаг (ерөнхий томьёо R-NH2). Хоёрдогч аминд азот нь хоёр нүүрстөрөгчийн атомтай (R-NH-R томьёо) нэгддэг. Гуравдагч аминууд нь гурван нүүрстөрөгчийн атом (R3N) -д азотыг холбодог бөгөөд p нь радикал, нүүрстөрөгчийн гинж юм.

Амин хүчлүүд

Амин хүчлүүд нь амин болон органик гаралтай хүчлүүдийн шинж чанарыг харуулдаг цогц нэгдлүүд юм. Карбоксил бүлэгтэй харьцуулахад амин бүлгийн байршлаас хамааран тэдгээрийн хэд хэдэн төрөл байдаг. Альфа амин хүчлүүд нь хамгийн чухал юм. Энд амин бүлэг нь карбоксил бүлэг хавсарсан нүүрстөрөгчийн атом дээр байрладаг. Энэ нь пептидийн холбоог үүсгэж, уураг нийлэгжүүлэх боломжийг олгодог.

Нүүрс ус, өөх тос

Нүүрс ус нь альдегидийн спирт эсвэл кето спирт юм. Эдгээр нь шугаман эсвэл мөчлөгийн бүтэцтэй нэгдлүүд, түүнчлэн полимер (цардуул, целлюлоз болон бусад) юм. Тэдний эс дэх хамгийн чухал үүрэг нь бүтэц, энерги юм. Өөх тос, эс тэгвээс липидүүд нь ижил үүрэг гүйцэтгэдэг, зөвхөн бусад биохимийн процессуудад оролцдог. Химийн хувьд өөх тос нь органик хүчил ба глицеринийн эфир юм.