Բաթլերի կառուցվածքի տեսության բացահայտման ժամանակը. Քիմիական միացությունների կառուցվածքի տեսություն A. M. Butlerova — Գիտելիքի հիպերմարկետ. Ատոմների միացման հաջորդականությունը մոլեկուլում

Դասախոսություն 11-րդ դասարանի առաջադեմ մակարդակ Օրգանական կառուցվածքի տեսություն: Ալկաններ, ցիկլոալկաններ

Ա.Մ.-ի քիմիական կառուցվածքի տեսության հիմնական դրույթները. Բուտլերովը

1) Ատոմները մոլեկուլներում միացված են միմյանց որոշակի հաջորդականությամբ՝ ըստ իրենց վալենտներ. Մոլեկուլում միջատոմային կապերի հաջորդականությունը կոչվում է նրա քիմիական կառուցվածքը և արտացոլվում է մեկում. կառուցվածքային բանաձեւ(կառուցվածքի բանաձև): 2) Քիմիական կառուցվածքը կարող է հաստատվել քիմիական մեթոդներով. Ներկայումս կիրառվում են նաև ժամանակակից ֆիզիկական մեթոդներ։ 3) Նյութերի հատկությունները կախված են դրանց քիմիական կառուցվածքից. 4) Տրված նյութի հատկություններով կարելի է որոշել նրա մոլեկուլի կառուցվածքը, իսկ մոլեկուլի կառուցվածքով՝ կարող եք գուշակել հատկությունները։ 5) Ատոմները և ատոմների խմբերը մոլեկուլում ունեն փոխադարձ ազդեցությունՄիմյանց.

1) Ածխածնի ատոմի կառուցվածքը.

Ածխածնի ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքը պատկերված է հետևյալ կերպ՝ 1s 2 2s 2 2p 2 կամ սխեմատիկորեն.

Օրգանական միացություններում ածխածինը քառավալենտ է։

Դա պայմանավորված է նրանով, որ կովալենտային կապի առաջացման ժամանակ ածխածնի ատոմն անցնում է գրգռված վիճակի, որի դեպքում 2s ուղեծրի էլեկտրոնային զույգն առանձնանում է, և մեկ էլեկտրոն զբաղեցնում է դատարկ p ուղեծիրը։ Սխեմատիկորեն.

Արդյունքում, այլևս կան ոչ թե երկու, այլ չորս չզույգված էլեկտրոններ։

2) Սիգմա և պի-պարտատոմսեր.

Համընկնող ատոմային ուղեծրեր ատոմների միջուկները միացնող գծի երկայնքով,հանգեցնում է ձևավորման σ-պարտատոմսեր.

Քիմիական մասնիկի երկու ատոմների միջև հնարավոր է միայն մեկ σ-կապ. Բոլոր σ-կապերն ունեն առանցքային համաչափություն միջմիջուկային առանցքի նկատմամբ։

ժամը լրացուցիչհամընկնող ատոմային ուղեծրեր՝ կապի գծին ուղղահայաց և միմյանց զուգահեռ, 1s2 2s2 3s2

π կապեր.

Արդյունքում ատոմների միջև կան բազմակի պարտատոմսեր:

Միայնակ (σ)	Կրկնակի (σ+π)	Եռակի (σ + π + π)
S-S, S-N, S-O		С≡С և С≡N

3) հիբրիդացում.

Քանի որ ածխածնի ատոմի չորս էլեկտրոնները տարբեր են (2s- և 2p-էլեկտրոններ), ապա կապերը նույնպես պետք է տարբեր լինեն, սակայն հայտնի է, որ մեթանի մոլեկուլում կապերը համարժեք են։ Ուստի օրգանական մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը բացատրելու համար կիրառվում է մեթոդը հիբրիդացում.

1. Երբ ածխածնի գրգռված ատոմի չորս ուղեծրերի սոցիալականացում (մեկ 2s- և երեք 2p-օրբիտալներ)ձեւավորվել է չորս նոր համարժեք sp 3 հիբրիդային ուղեծրերձևավորված երկարաձգված համրով: Փոխադարձ հակահարվածի պատճառով sp 3- հիբրիդային ուղեծրերը տարածության մեջ ուղղված են դեպի գագաթները քառաեդրոնև նրանց միջև եղած անկյունները հավասար են 109 0 28" (լավագույն գտնվելու վայրը): Ածխածնի ատոմի այս վիճակը կոչվում է առաջին վալենտային վիճակ։

2. Երբ sp 2 հիբրիդացումներ մեկ s և երկու p օրբիտալներ խառնվում են՝ ձևավորելով երեք հիբրիդային ուղեծրեր, որոնց առանցքները գտնվում են նույն հարթության մեջ և միմյանց նկատմամբ ուղղված են 120° անկյան տակ։ Ածխածնի ատոմի այս վիճակը կոչվում է երկրորդ վալենտային վիճակ։

3. Երբ sp հիբրիդացում, մեկ s և մեկ p ուղեծրեր միաձուլվում են և ձևավորվում են երկու հիբրիդային օրբիտալներ,որոնց առանցքները գտնվում են միևնույն ուղիղ գծի վրա և ուղղված են ածխածնի դիտարկվող ատոմի միջուկից տարբեր ուղղություններով՝ 180° անկյան տակ։ Ածխածնի ատոմի այս վիճակը կոչվում է երրորդ վալենտային վիճակ։

ՀԻԲՐԻԴԱՑՄԱՆ ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ օրգանական նյութերում.

4) Իզոմերիզմ.

Իզոմերները այն նյութերն են, որոնք ունեն նույն բաղադրությունը (յուրաքանչյուր տեսակի ատոմների թիվը), բայց ատոմների փոխադարձ դասավորությունը՝ տարբեր կառուցվածք:

Օրինակ, կա երկու նյութ C 4 H 10 մոլեկուլային բանաձևով.

n-բութան (գծային կմախքով): CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 և իզոբութան,կամ 2-մեթիլպրոպան.CH 3 - CH - CH 3

‌ │

CH 3Նրանք են իզոմերներ.

Իզոմերիզմը տեղի է ունենում կառուցվածքային և տարածական.

Կառուցվածքային իզոմերիզմ.

1.իզոմերիզմ ածխածնային կմախք- մոլեկուլի կմախքը կազմող ածխածնի ատոմների միջև հաղորդակցության տարբեր կարգի պատճառով (տես բութան և իզոբութան):

2.Բազմաթիվ կապի կամ ֆունկցիոնալ խմբի դիրքի իզոմերիզմ- մոլեկուլների միևնույն ածխածնային կմախքով ցանկացած ռեակտիվ խմբի տարբեր դիրքի պատճառով: Այսպիսով, պրոպանը համապատասխանում է երկու իզոմերային սպիրտների.

CH 3 - CH 2 - CH 2 - OH - պրոպանոլ-1 կամ n-պրոպիլային սպիրտ

և CH 3 - CH - CH 3

OH - պրոպանոլ-2 կամ իզոպրոպիլ սպիրտ:

իզոմերիզմմի քանի կապի դիրքեր, օրինակ՝ բութեն-1 և բութեն-2

CH 3 - CH 2 - CH \u003d CH 2 - բութեն-1

CH 3 - CH \u003d CH - CH 3 - բութեն-2:

3. Միջդասակարգային իզոմերիզմ- օրգանական միացությունների տարբեր դասերի հետ կապված նյութերի իզոմերիզմ.

Ալկեններ և ցիկլոալկաններ (C 3-ով)

Ալկիններ և դիեններ (C 3-ով)

Ալկոհոլներ և եթերներ (C 2-ով)

Ալդեհիդներ և կետոններ (C 3-ով)

Միահիմն սահմանափակող կարբոքսիլաթթուներ և եթերներ (C 2-ով)

Տարածական իզոմերիզմ- բաժանված է երկու տեսակի. երկրաչափական(կամ cis-trans-իզոմերիզմ) և օպտիկական.

երկրաչափական իզոմերիզմկրկնակի կապեր կամ ցիկլոպրոպանի օղակ պարունակող միացությունների բնութագիրը. դա պայմանավորված է կրկնակի կապի կամ ցիկլի շուրջ ատոմների ազատ պտտման անհնարինությամբ։ Այս դեպքերում փոխարինողները կարող են տեղակայվել կամ կրկնակի կապի հարթության կամ օղակի մի կողմում (cis - դիրքը), կամ հակառակ կողմերում (տրանս - դիրք).

«cis» և «trans» տերմինները սովորաբար վերաբերում են մի զույգ նույնականփոխարինողներ, իսկ եթե բոլոր փոխարինողները տարբեր են, ապա պայմանականորեն զույգերից մեկին:
- էթիլեն-1,2-դիկարբոքսիլաթթվի երկու ձև. cis ձևըկամ մալեյնաթթու (I), և տրանս ձև, կամ ֆումարաթթու (II) SHAPE \* MERGEFORMAT

Օպտիկական իզոմերիզմբնորոշ է օրգանական նյութերի մոլեկուլներին, որոնք համատեղելի չեն իրենց հայելային պատկերի հետ (այսինքն՝ այս հայելային պատկերին համապատասխանող մոլեկուլի հետ): Ամենից հաճախ օպտիկական ակտիվությունը պայմանավորված է մոլեկուլում առկայությամբ ասիմետրիկատոմ Ածխածին,այսինքն՝ ածխածնի ատոմ՝ կապված չորս տարբեր փոխարինողների հետ։ Օրինակ՝ կաթնաթթուն.

OH (ածխածնի ասիմետրիկ ատոմը նշվում է աստղանիշով):

Կաթնաթթվի մոլեկուլը, առանց որևէ շարժման տիեզերքում, կարող է համընկնել իր հայելային պատկերի հետ: Թթվի այս երկու ձևերը կապված են միմյանց հետ, քանի որ աջ ձեռքը ձախ կողմում է և կոչվում են օպտիկական հակապոդներ: (էնանտիոմերներ):

Օպտիկական իզոմերների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները հաճախ շատ նման են, բայց դրանք կարող են զգալիորեն տարբերվել կենսաբանական ակտիվությամբ, համով և հոտով:

Օրգանական նյութերի դասակարգում.

Նյութի դաս	Բնութագրական	Գեներալ բանաձեւը	Վերջածանց կամ նախածանց
C o bric	Ալկաններ	Բոլոր կապերը միայնակ են	C n H 2n+2
Ալկեններ	1 կրկնակի C=C կապ	C n H 2n
դիենես	2 դուբլ C=C միացումներ	C n H 2n-2
Ալկիններ	1 եռակի կապ С≡С	C n H 2n-2
Ցիկլոալկաններ	Փակ օղակաձև ածխածնային շղթա	C n H 2n
Արեններ (արոմատիկ ածխաջրածիններ)		C n H 2n-6	…-բենզոլ
Թթվածին պարունակող կապեր	Ալկոհոլներ		C n H 2n+2 O CH 3 OH
Ֆենոլներ	բենզոլային օղակ և դրա մեջ	C n H 2n-6O C 6 H 5 OH
Ալդեհիդներ		C n H 2n O NSNO
Կետոններ		C n H 2n O C 3 H 6 O
կարբոքսիլաթթուներ		C n H 2n O 2 UNSD	…-ոիկաթթու
Էսթերներ		C n H 2n O 2
	Նիտրո միացություններ		C n H 2n+1 NO 2
Ամիններ		C n H 2n+3 N CH 3 NH 2
Ամինաթթուներ	Պարունակում է -NH 2 և -COOH	C n H 2n+1 NO 2

Օրգանական նյութերի նոմենկլատուրա

C 1 - հանդիպել C 6 - hex

C 2 - հարկ C 7 - հեպտ

C 4 - բայց C 9 - ոչ

վերջավորություններ

An - մոլեկուլում կան միայն մեկ C-C կապեր

En - մոլեկուլում կա մեկ C=C կրկնակի կապ

In - մոլեկուլում կա մեկ C≡C եռակի կապ

Դիեն - մոլեկուլում կա երկու C=C կրկնակի կապ

Ֆունկցիոնալ խմբերի ավագությունը մոլեկուլում

		Վերջածանց (կամ վերջավորություն)
	Կարբոքսի-	Oic թթու
	Հիդրօքսի-	Օլ (-ալկոհոլ)
Հալոգեններ	Ֆտոր, քլոր և այլն:
Ածխաջրածնային ռադիկալ

Օրգանական քիմիայի զարգացման ամենամեծ իրադարձությունը ռուս մեծ գիտնականի կողմից 1961թ. Ա.Մ. Բուտլերովըօրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքի տեսություն.

Մինչև Ա.Մ. Բաթլերով, անհնար էր համարվում իմանալ մոլեկուլի կառուցվածքը, այսինքն՝ ատոմների միջև քիմիական կապի կարգը։ Շատ գիտնականներ նույնիսկ հերքում էին ատոմների և մոլեկուլների իրականությունը:

Ա.Մ. Բուտլերովը հերքել է այս կարծիքը։ Նա սկսեց աջից նյութապաշտև փիլիսոփայական պատկերացումներ ատոմների և մոլեկուլների գոյության իրականության, մոլեկուլում ատոմների քիմիական կապն իմանալու հնարավորության մասին։ Նա ցույց տվեց, որ մոլեկուլի կառուցվածքը կարելի է էմպիրիկորեն հաստատել՝ ուսումնասիրելով նյութի քիմիական փոխակերպումները։ Ընդհակառակը, իմանալով մոլեկուլի կառուցվածքը, կարելի է դուրս բերել միացության քիմիական հատկությունները:

Քիմիական կառուցվածքի տեսությունը բացատրում է օրգանական միացությունների բազմազանությունը։ Դա պայմանավորված է քառավալենտ ածխածնի՝ ածխածնային շղթաներ և օղակներ ձևավորելու, այլ տարրերի ատոմների հետ համատեղվելու ունակությամբ և օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքում իզոմերիզմի առկայությամբ։ Այս տեսությունը դրեց օրգանական քիմիայի գիտական ​​հիմքերը և բացատրեց դրա կարևորագույն օրինաչափությունները։ Նրա տեսության հիմնական սկզբունքները Ա.Մ. Բուտլերովը «Քիմիական կառուցվածքի տեսության մասին» զեկույցում նշել է.

Կառուցվածքի տեսության հիմնական դրույթները հետևյալն են.

1) մոլեկուլներում ատոմները միացված են միմյանց որոշակի հաջորդականությամբ՝ ըստ իրենց վալենտության. Ատոմների միացման կարգը կոչվում է քիմիական կառուցվածք;

2) նյութի հատկությունները կախված են ոչ միայն նրանից, թե որ ատոմները և ինչ քանակով են նրա մոլեկուլի մաս, այլ նաև դրանց փոխկապակցվածության կարգից, այսինքն՝ մոլեկուլի քիմիական կառուցվածքից.

3) ատոմները կամ ատոմների խմբերը, որոնք ձևավորել են մոլեկուլ, փոխադարձաբար ազդում են միմյանց վրա:

Քիմիական կառուցվածքի տեսության մեջ մեծ ուշադրություն է դարձվում մոլեկուլում ատոմների և ատոմների խմբերի փոխադարձ ազդեցությանը։

Քիմիական բանաձևերը, որոնք ցույց են տալիս մոլեկուլներում ատոմների միացման կարգը, կոչվում են կառուցվածքային բանաձևերկամ կառուցման բանաձևեր.

Ա.Մ.-ի քիմիական կառուցվածքի տեսության արժեքը. Բուտլերով.

1) օրգանական քիմիայի տեսական հիմքի էական մասն է.

2) կարևորությամբ այն կարելի է համեմատել Դ.Ի.-ի տարրերի պարբերական համակարգի հետ. Մենդելեև;

3) այն հնարավորություն տվեց համակարգել հսկայական քանակությամբ գործնական նյութ.

4) հնարավորություն է տվել նախապես կանխատեսել նոր նյութերի առկայությունը, ինչպես նաև նշել դրանց ստացման ուղիները.

Քիմիական կառուցվածքի տեսությունը ծառայում է որպես ուղղորդող հիմք օրգանական քիմիայի բոլոր հետազոտություններում:

12 ֆենոլներ,հիդրոքսի ածանցյալներ անուշաբույր միացություններ, որը պարունակում է մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր (–OH)՝ կապված արոմատիկ միջուկի ածխածնի ատոմներին։ OH խմբերի քանակով առանձնանում է միատոմ ֆոսֆորը, օրինակ՝ օքսիբենզոլ C 6 H 5 OH, որը սովորաբար կոչվում է պարզապես. ֆենոլ, օքսիտոլուեններ CH 3 C 6 H 4 OH - այսպես կոչված cresolsօքսինաֆտալիններ - նաֆթոլներ, երկատոմային, օրինակ դիօքսիբենզոլներ C 6 H 4 (OH) 2 ( հիդրոքինոն, պիրոկատեխին, ռեզորցինոլ), պոլիատոմիկ, օրինակ պիրոգալոլ, ֆլորոգլուսինոլ. F. - անգույն բյուրեղներ բնորոշ հոտով, ավելի քիչ հաճախ հեղուկներ; լավ լուծելի է օրգանական լուծիչներում (ալկոհոլ, եթեր, էնզոլ): Ունենալով թթվային հատկություններ՝ F.-ն ձևավորում է աղանման արտադրանք՝ ֆենոլատներ՝ ArOH + NaOH (ArONa + H 2 O (Ar-ը արոմատիկ ռադիկալ է): Ֆենոլատների ալկիլացումը և ացիլացումը հանգեցնում են F. եթերների՝ պարզ ArOR և բարդ ArOCOR (R - օրգանական ռադիկալ): Եթերները կարող են ստացվել ֆոսֆորի անմիջական փոխազդեցությամբ կարբոքսիլաթթուների, դրանց անհիդրիդների և թթու քլորիդների հետ: Երբ ֆենոլները տաքացվում են CO 2-ով, ձևավորվում են ֆենոլաթթուներ, օրինակ. սալիցիլաթթու. Ի տարբերություն սպիրտներ, հիդրօքսիլ խումբը F. մեծ դժվարությամբ փոխարինվում է հալոգենով։ Ֆ–ի միջուկում էլեկտրաֆիլային փոխարինումը (հալոգենացում, նիտրացում, սուլֆոնացում, ալկիլացում և այլն) կատարվում է շատ ավելի հեշտ, քան չփոխարինված արոմատիկ ածխաջրածիններում. ուղարկվում են փոխարինող խմբեր օրթո- և զույգ- դիրքերը OH խմբին (տես. Կանոնների կողմնորոշումներ) F.-ի կատալիտիկ հիդրոգենացումը հանգեցնում է ալիցիկլիկ սպիրտների, օրինակ՝ C 6 H 5 OH-ը վերածվում է. ցիկլոհեքսանոլ. Ֆ–ին բնորոշ են նաև խտացման ռեակցիաները, օրինակ՝ ալդեհիդների և կետոնների հետ, որն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ՝ ֆենոլ– և ռեզորցինոլ–ֆորմալդեհիդային խեժեր, դիֆենիլոլպրոպան և այլ կարևոր մթերքներ ստանալու համար։

F. ստացվում է, օրինակ, համապատասխան հալոգեն ածանցյալների հիդրոլիզով, արիլսուլֆոնաթթուների ալկալային հալման ArSO 2 OH, մեկուսացված քարածխի խեժից, շագանակագույն ածխի խեժից և այլն։ Ֆ–ը կարևոր հումք է տարբեր պոլիմերների արտադրության մեջ։ սոսինձներ, ներկեր և լաքեր, ներկանյութեր և դեղամիջոցներ (ֆենոլֆթալեին, սալիցիլաթթու, սալոլ), մակերևութային ակտիվ նյութեր և բուրավետիչներ: Որոշ Ֆ. օգտագործվում են որպես հակասեպտիկ և հակաօքսիդանտներ (օրինակ՝ պոլիմերներ, քսայուղեր)։ Ֆ–ի որակական նույնականացման համար օգտագործվում են երկաթի քլորիդի լուծույթներ, որոնք գունավոր արտադրանք են կազմում Ֆ. F. թունավոր (տես. Կեղտաջրեր.).

13 Ալկաններ

ընդհանուր բնութագրերը

Ածխաջրածիններն ամենապարզ օրգանական միացություններն են, որոնք բաղկացած են երկու տարրից՝ ածխածնից և ջրածնից։ Սահմանային ածխաջրածինները կամ ալկանները (միջազգային անվանումը) միացություններ են, որոնց բաղադրությունն արտահայտվում է C n H 2n + 2 ընդհանուր բանաձևով, որտեղ n-ը ածխածնի ատոմների թիվն է։ Հագեցած ածխաջրածինների մոլեկուլներում ածխածնի ատոմները փոխկապակցված են պարզ (մեկ) կապով, իսկ մնացած բոլոր վալենտները հագեցած են ջրածնի ատոմներով։ Ալկանները կոչվում են նաև հագեցած ածխաջրածիններ կամ պարաֆիններ («պարաֆիններ» տերմինը նշանակում է «ցածր մերձություն ունեցող»):

Ալկանների հոմոլոգ շարքի առաջին անդամը մեթան CH 4 է։ -ան վերջավորությունը բնորոշ է հագեցած ածխաջրածինների անվանումներին։ Դրան հաջորդում են էթան C 2 H 6, պրոպան C 3 H 8, բութան C 4 H 10: Սկսած հինգերորդ ածխաջրածինից՝ անվանումը գոյացել է հունարեն թվից՝ նշելով մոլեկուլում ածխածնի ատոմների թիվը, իսկ վերջավորությունը՝ ան։ Սրանք են C 5 H 12 պենտան, C 6 H 14 հեքան, C 7 H 16 հեպտան, C 8 H 18 օկտան, C 9 H 20 նոնան, C 10 H 22 դեկան և այլն:

Հոմոլոգ շարքում նկատվում է ածխաջրածինների ֆիզիկական հատկությունների աստիճանական փոփոխություն՝ եռման և հալման կետերը մեծանում են, իսկ խտությունը՝ մեծանում։ Նորմալ պայմաններում (ջերմաստիճանը ~ 22 ° C) շարքի առաջին չորս անդամները (մեթան, էթան, պրոպան, բութան) գազեր են, C 5 H 12-ից C 16 H 34 հեղուկներ են, իսկ C 17 H 36-ը պինդ են:

Ալկանները, սկսած շարքի չորրորդ անդամից (բութան), ունեն իզոմերներ։

Բոլոր ալկանները հագեցված են ջրածնով մինչև սահմանը (առավելագույնը): Նրանց ածխածնի ատոմները գտնվում են sp 3 հիբրիդացման վիճակում, ինչը նշանակում է, որ նրանք ունեն պարզ (մեկ) կապեր։

Անվանակարգ

Արդեն տրվել են հագեցած ածխաջրածինների շարքի առաջին տասը անդամների անունները։ Շեշտելու համար, որ ալկանն ունի չճյուղավորված ածխածնային շղթա, անվանմանը հաճախ ավելացվում է նորմալ (n-) բառը, օրինակ.

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3

n-բութան n-հեպտան

(նորմալ բութան) (նորմալ հեպտան)

Երբ ջրածնի ատոմն անջատվում է ալկանի մոլեկուլից, ձևավորվում են միփական մասնիկներ, որոնք կոչվում են ածխաջրածնային ռադիկալներ (կրճատ՝ R)։ Միավալենտ ռադիկալների անվանումները առաջացել են համապատասխան ածխաջրածինների անվանումներից, որոնց վերջավորությունը –an փոխարինվում է -yl-ով: Ահա համապատասխան օրինակները.

Ռադիկալները ձևավորվում են ոչ միայն օրգանական, այլև անօրգանական միացություններով։ Այսպիսով, եթե ազոտաթթվից հանենք OH հիդրօքսիլ խումբը, կստանանք միավալենտ ռադիկալ՝ NO 2, որը կոչվում է նիտրո խումբ և այլն։

Երբ ածխաջրածնի մոլեկուլից հեռացվում է ջրածնի երկու ատոմ, ստացվում են երկվալենտ ռադիկալներ։ Նրանց անվանումները նույնպես ստացված են համապատասխան հագեցած ածխաջրածինների անվանումներից, որոնց վերջավորությունը փոխարինվում է -ylidene (եթե ջրածնի ատոմները անջատված են մեկ ածխածնի ատոմից) կամ -ylene (եթե ջրածնի ատոմները անջատված են երկու հարակից ածխածնի ատոմներից) . CH 2 = ռադիկալը կոչվում է մեթիլեն:

Ռադիկալների անվանումները օգտագործվում են ածխաջրածինների բազմաթիվ ածանցյալների անվանացանկում։ Օրինակ՝ CH 3 I - մեթիլ յոդիդ, C 4 H 9 Cl - բութիլ քլորիդ, CH 2 Cl 2 - մեթիլեն քլորիդ, C 2 H 4 Br 2 - էթիլեն բրոմիդ (եթե բրոմի ատոմները կապված են տարբեր ածխածնի ատոմների հետ) կամ էթիլիդեն բրոմիդ (եթե բրոմի ատոմները կապված են մեկ ածխածնի ատոմի հետ):

Իզոմերների անվան համար լայնորեն կիրառվում է երկու անվանակարգ՝ հինը՝ ռացիոնալ և ժամանակակից, փոխարինումը, որը նաև կոչվում է սիստեմատիկ կամ միջազգային (առաջարկվել է Մաքուր և կիրառական քիմիայի միջազգային միության IUPAC-ի կողմից)։

Ըստ ռացիոնալ անվանացանկի՝ ածխաջրածինները համարվում են մեթանի ածանցյալներ, որոնցում ջրածնի մեկ կամ մի քանի ատոմները փոխարինվում են ռադիկալներով։ Եթե ​​նույն ռադիկալները մի քանի անգամ կրկնվում են բանաձևում, ապա դրանք նշվում են հունարեն թվերով՝ di - երկու, երեք - երեք, tetra - չորս, penta - հինգ, hexa - վեց և այլն: Օրինակ.

Ռացիոնալ նոմենկլատուրան հարմար է ոչ շատ բարդ կապերի համար։

Ըստ փոխարինող անվանացանկի՝ անվանումը հիմնված է մեկ ածխածնային շղթայի վրա, և մոլեկուլի բոլոր մյուս բեկորները համարվում են փոխարինիչներ։ Այս դեպքում ընտրվում է ածխածնի ատոմների ամենաերկար շղթան, իսկ շղթայի ատոմները համարակալվում են ածխաջրածնային ռադիկալին ամենամոտ ծայրից։ Այնուհետև նրանք անվանում են. 1) ածխածնի ատոմի թիվը, որի հետ կապված է ռադիկալը (սկսած ամենապարզ ռադիկալից); 2) ածխաջրածին, որը համապատասխանում է երկար շղթայի. Եթե ​​բանաձևը պարունակում է մի քանի նույնական ռադիկալներ, ապա նրանց անվան առաջ նշեք թիվը բառերով (di-, tri-, tetra- և այլն), իսկ ռադիկալների համարները բաժանվում են ստորակետերով: Ահա, թե ինչպես պետք է անվանել հեքսանի իզոմերները այս անվանացանկի համաձայն.

Ահա ավելի բարդ օրինակ.

Ե՛վ փոխարինող, և՛ ռացիոնալ նոմենկլատուրան օգտագործվում է ոչ միայն ածխաջրածինների, այլև օրգանական միացությունների այլ դասերի համար։ Որոշ օրգանական միացությունների համար օգտագործվում են պատմականորեն հաստատված (էմպիրիկ) կամ, այսպես կոչված, տրիվիալ անվանումներ (մորթաթթու, ծծմբական եթեր, միզանյութ և այլն)։

Իզոմերների բանաձևերը գրելիս հեշտ է նկատել, որ ածխածնի ատոմները դրանցում անհավասար դիրք են զբաղեցնում։ Ածխածնի ատոմը, որը կապված է շղթայում միայն մեկ ածխածնի ատոմի հետ, կոչվում է առաջնային, երկուսով` երկրորդական, երեքով` երրորդական, չորսով` չորրորդական: Այսպիսով, օրինակ, վերջին օրինակում ածխածնի 1-ին և 7-րդ ատոմները առաջնային են, 4-ը և 6-ը՝ երկրորդական, 2-ը և 3-ը՝ երրորդական, 5-ը՝ չորրորդական։ Ջրածնի ատոմների, այլ ատոմների և ֆունկցիոնալ խմբերի հատկությունները կախված են նրանից, թե որ ածխածնի ատոմի հետ են դրանք կապված՝ առաջնային, երկրորդային կամ երրորդական։ Սա միշտ պետք է հաշվի առնել։

Անդորրագիր. Հատկություններ.

ֆիզիկական հատկություններ. Նորմալ պայմաններում ալկանների հոմոլոգ շարքի առաջին չորս անդամները (C 1 - C 4) գազեր են։ Նորմալ ալկանները պենտանից մինչև հեպտադեկան (C 5 - C 17) հեղուկներ են, սկսած C 18-ից և բարձր՝ պինդ: Քանի որ շղթայում ավելանում է ածխածնի ատոմների թիվը, այսինքն. հարաբերական մոլեկուլային քաշի ավելացման դեպքում ալկանների եռման և հալման կետերը մեծանում են։ Մոլեկուլում նույն թվով ածխածնի ատոմներով ճյուղավորված ալկաններն ունեն ավելի ցածր եռման կետ, քան սովորական ալկանները։

Ալկանները գործնականում չեն լուծվում ջրում, քանի որ դրանց մոլեկուլները ցածր բևեռային են և չեն փոխազդում ջրի մոլեկուլների հետ, դրանք լավ են լուծվում ոչ բևեռ օրգանական լուծիչներում, ինչպիսիք են բենզինը, ածխածնի տետրաքլորիդը և այլն: Հեղուկ ալկանները հեշտությամբ խառնվում են միմյանց հետ:

Ալկանների հիմնական բնական աղբյուրները նավթն ու բնական գազն են։ Տարբեր նավթային ֆրակցիաներ պարունակում են ալկաններ C 5 H 12-ից մինչև C 30 H 62: Բնական գազը բաղկացած է մեթանից (95%)՝ էթանի և պրոպանի խառնուրդով։

Ալկանների ստացման սինթետիկ մեթոդներից կարելի է առանձնացնել հետևյալը.

1. Չհագեցած ածխաջրածիններից ստանալը. Ալկենների կամ ալկինների փոխազդեցությունը ջրածնի հետ («ջրածինացում») տեղի է ունենում մետաղական կատալիզատորների (Ni, Pd) առկայության դեպքում.
ջեռուցում:

CH s -C≡CH + 2H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3:

2. Հալոգենացվածից ստանալը. Երբ մոնոհալոգենացված ալկանները տաքացվում են նատրիումի մետաղով, ստացվում են ածխածնի ատոմների կրկնակի քանակով ալկաններ (Վուրցի ռեակցիա).

C 2 H 5 Br + 2Na + Br-C 2 H 5 → C 2 H 5 -C 2 H 5 + 2NaBr:

Նմանատիպ ռեակցիա չի իրականացվում երկու տարբեր հալոգենով փոխարինված ալկանների հետ, քանի որ դա առաջացնում է երեք տարբեր ալկանների խառնուրդ։

3. Կարբոքսիլաթթուների աղերից ստանալը. Երբ կարբոքսիլաթթուների անջուր աղերը միաձուլվում են ալկալիների հետ, ստացվում են ալկաններ, որոնք պարունակում են մեկ պակաս ածխածնի ատոմ՝ համեմատած սկզբնական կարբոքսիլաթթուների ածխածնային շղթայի հետ.

4. Մեթանի ստացում. Ջրածնի մթնոլորտում այրվող էլեկտրական աղեղում ձևավորվում է զգալի քանակությամբ մեթան.

C + 2H 2 → CH 4.

Նույն ռեակցիան տեղի է ունենում, երբ ածխածինը տաքացվում է ջրածնի մթնոլորտում մինչև 400–500°C բարձր ճնշման դեպքում կատալիզատորի առկայության դեպքում։

Լաբորատոր պայմաններում մեթանը հաճախ ստացվում է ալյումինի կարբիդից.

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d ZSN 4 + 4Al (OH) 3.

Քիմիական հատկություններ. Նորմալ պայմաններում ալկանները քիմիապես իներտ են։ Դիմացկուն են բազմաթիվ ռեագենտների նկատմամբ՝ չեն փոխազդում խտացված ծծմբական և ազոտական ​​թթուների, խտացված և հալած ալկալիների հետ, չեն օքսիդանում ուժեղ օքսիդացնող նյութերով՝ կալիումի պերմանգանատ KMnO 4 և այլն։

Ալկանների քիմիական կայունությունը բացատրվում է C-C և C-H s կապերի բարձր ամրությամբ, ինչպես նաև դրանց ոչ բևեռականությամբ։ Ոչ բևեռային C-C և C-H կապերը ալկաններում հակված չեն իոնային ճեղքման, բայց ունակ են հոմոլիտիկորեն ճեղքվել ակտիվ ազատ ռադիկալների ազդեցության տակ: Ուստի ալկաններին բնորոշ են ռադիկալ ռեակցիաները, որոնց արդյունքում միացություններ են ստացվում, որտեղ ջրածնի ատոմները փոխարինվում են այլ ատոմներով կամ ատոմների խմբերով։ Հետևաբար, ալկանները մտնում են ռեակցիաների մեջ, որոնք ընթանում են ըստ արմատական ​​փոխարինման մեխանիզմի, որը նշվում է S R նշանով (անգլերենից՝ substitution radicalic)։ Համաձայն այս մեխանիզմի՝ ջրածնի ատոմներն առավել հեշտությամբ փոխարինվում են երրորդական, ապա երկրորդական և առաջնային ածխածնի ատոմներում։

1. Հալոգենացում. Երբ ալկանները փոխազդում են հալոգենների (քլորի և բրոմի) հետ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կամ բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ, ձևավորվում է մոնո-ից մինչև պոլիհալոգեն փոխարինված ալկանների արտադրանքի խառնուրդ։ Այս ռեակցիայի ընդհանուր սխեման ներկայացված է որպես օրինակ՝ օգտագործելով մեթանը.

բ) շղթայի աճ. Քլորի ռադիկալը հեռացնում է ջրածնի ատոմը ալկանի մոլեկուլից.

Cl + CH 4 → HCl + CH 3

Այս դեպքում ձևավորվում է ալկիլ ռադիկալ, որը քլորի մոլեկուլից հանում է քլորի ատոմը.

CH 3 + Cl 2 → CH 3 Cl + Cl

Այս ռեակցիաները կրկնվում են մինչև շղթայի դադարեցումը հետևյալ ռեակցիաներից մեկում.

Cl + Cl → Cl 2, CH 3 + CH 3 → C 2 H 6, CH 3 + Cl → CH 3 Cl

Ընդհանուր ռեակցիայի հավասարումը.

Ռադիկալ ռեակցիաներում (հալոգենացում, նիտրացիա) առաջին հերթին ջրածնի ատոմները խառնվում են երրորդական, ապա երկրորդական և առաջնային ածխածնի ատոմներում։ Սա բացատրվում է նրանով, որ ածխածնի երրորդական ատոմի կապը ջրածնի հետ ամենահեշտությամբ քայքայվում է հոմոլիտիկ կերպով (կապերի էներգիան 376 կՋ/մոլ), այնուհետև երկրորդը (390 կՋ/մոլ) և միայն այն ժամանակ առաջնայինը (415 կՋ/մոլ): մոլ):

3. Իզոմերացում. Նորմալ ալկանները կարող են փոխարկվել ճյուղավորված շղթայով ալկանների որոշակի պայմաններում.

4. Cracking-ը C-C կապերի հեմոլիտիկ խզումն է, որն առաջանում է տաքացման ժամանակ և կատալիզատորների ազդեցության տակ։
Երբ բարձր ալկանները ճեղքվում են, առաջանում են ալկեններ և ստորին ալկաններ, իսկ երբ մեթանը և էթանը ճեղքվում են, առաջանում է ացետիլեն.

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8,

2CH 4 → C 2 H 2 + ZH 2,

C 2 H 6 → C 2 H 2 + 2H 2:

Այս ռեակցիաները մեծ արդյունաբերական նշանակություն ունեն։ Այս կերպ բարձր եռման նավթային ֆրակցիաները (մազութը) վերածվում են բենզինի, կերոսինի և այլ արժեքավոր ապրանքների։

5. Օքսիդացում. Տարբեր կատալիզատորների առկայության դեպքում մեթանի մեղմ օքսիդացումով մթնոլորտային թթվածնով կարելի է ստանալ մեթիլ սպիրտ, ֆորմալդեհիդ և մածուցիկ թթու.

Բութանի փափուկ կատալիտիկ օքսիդացումը մթնոլորտային թթվածնով քացախաթթվի արտադրության արդյունաբերական մեթոդներից մեկն է.

t°
2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O:
կատու

Օդում ալկանները այրվում են մինչև CO 2 և H 2 O:

C n H 2n + 2 + (Zn + 1) / 2O 2 \u003d nCO 2 + (n + 1) H 2 O:

Ալկեններ

Ալկենները (այլապես օլեֆիններ կամ էթիլենային ածխաջրածիններ) ացիկլիկ չհագեցած ածխաջրածիններ են, որոնք պարունակում են մեկ կրկնակի կապ ածխածնի ատոմների միջև, որոնք կազմում են CnH2n ընդհանուր բանաձևով հոմոլոգ շարք։ Կրկնակի կապում ածխածնի ատոմները գտնվում են sp² հիբրիդացման վիճակում:

Ամենապարզ ալկենը էթենն է (C2H4): Համաձայն IUPAC անվանակարգի՝ ալկենների անվանումները ձևավորվում են համապատասխան ալկանների անվանումներից՝ «-an» վերջածանցը «-ene»-ով փոխարինելով; կրկնակի կապի դիրքը նշվում է արաբական թվով:

հոմոլոգ շարք

Երեքից ավելի ածխածնի ատոմ ունեցող ալկեններն ունեն իզոմերներ։ Ալկենները բնութագրվում են ածխածնի կմախքի իզոմերիայով, կրկնակի կապի դիրքերով, միջդասակարգային և երկրաչափական:

էթեն	C2H4
պրոպեն	C3H6
n-բութեն	C4H8
n-պենտեն	C5H10
n-hexene	C6H12
n-հեպտեն	C7H14
n-octene	C8H16
n-nonene	C9H18
n-decene	C10H20

Ֆիզիկական հատկություններ

Հալման և եռման կետերը մեծանում են հիմնական ածխածնային շղթայի մոլեկուլային քաշի և երկարության հետ:
Նորմալ պայմաններում ալկենները C2H4-ից մինչև C4H8 գազեր են. C5H10-ից մինչև C17H34` հեղուկներ, C18H36-ից հետո` պինդ նյութեր: Ալկենները ջրի մեջ չեն լուծվում, բայց հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում։

Քիմիական հատկություններ

Ալկենները քիմիապես ակտիվ են։ Նրանց քիմիական հատկությունները որոշվում են կրկնակի կապի առկայությամբ։
Օզոնոլիզ. ալկենը օքսիդացվում է ալդեհիդների (միփոխարինված ածխածնի դեպքում), կետոնների (չփոխարինված ածխածինների դեպքում) կամ ալդեհիդի և կետոնի խառնուրդի (եռակի փոխարինված ալկենի դեպքում՝ կրկնակի կապի վրա): ):

R1–CH=CH–R2 + O3 → R1–C(H)=O + R2C(H)=O + H2O
R1–C(R2)=C(R3)–R4+ O3 → R1–C(R2)=O + R3–C(R4)=O + H2O
R1–C(R2)=CH–R3+ O3 → R1–C(R2)=O + R3–C(H)=O + H2O

Օզոնոլիզը ծանր պայմաններում - ալկենը օքսիդացվում է թթվի.

R"–CH=CH–R" + O3 → R"–COOH + R"–COOH + H2O

Կրկնակի կապի կցորդ.
CH2=CH2 +Br2 → CH2Br-CH2Br

Օքսիդացում պերաթթուներով.
CH2=CH2 + CH3COOOOH →
կամ
CH2=CH2 + HCOOH → HOCH2CH2OH

1.Ա.Մ.-ի քիմիական կառուցվածքի տեսության հիմնական դրույթները. Բուտլերովը

1. Ատոմները մոլեկուլներում միացված են միմյանց որոշակի հաջորդականությամբ՝ ըստ իրենց արժեքների։ Մոլեկուլում միջատոմային կապերի հաջորդականությունը կոչվում է նրա քիմիական կառուցվածքը և արտացոլվում է մեկ կառուցվածքային բանաձևով (կառուցվածքի բանաձև):

2. Քիմիական կառուցվածքը կարող է հաստատվել քիմիական մեթոդներով։ (Ներկայումս կիրառվում են նաև ժամանակակից ֆիզիկական մեթոդներ)։

3. Նյութերի հատկությունները կախված են դրանց քիմիական կառուցվածքից։

4. Տրված նյութի հատկություններով կարելի է որոշել նրա մոլեկուլի կառուցվածքը, իսկ մոլեկուլի կառուցվածքով՝ կարող ես կանխատեսել հատկությունները։

5. Մոլեկուլում ատոմները և ատոմների խմբերը փոխադարձաբար ազդում են միմյանց վրա:

Օրգանական միացության մոլեկուլը ատոմների հավաքածու է, որոնք կապված են որոշակի կարգով, սովորաբար կովալենտային կապերով։ Այս դեպքում կապված ատոմները կարող են տարբերվել էլեկտրաբացասականության արժեքով։ Էլեկտրբացասականության արժեքները մեծապես որոշում են կապի այնպիսի կարևոր բնութագրերը, ինչպիսիք են բևեռականությունը և ուժը (ձևավորման էներգիա): Իր հերթին, մոլեկուլում կապերի բևեռականությունն ու ուժը մեծապես որոշում են մոլեկուլի որոշակի քիմիական ռեակցիաների մեջ մտնելու ունակությունը:

Ածխածնի ատոմի էլեկտրաբացասականությունը կախված է նրա հիբրիդացման վիճակից։ Սա պայմանավորված է հիբրիդային ուղեծրի s ուղեծրի մասնաբաժնով. այն ավելի փոքր է sp3-ի և ավելի մեծ sp2 և sp հիբրիդային ատոմների համար:

Բոլոր ատոմները, որոնք կազմում են մոլեկուլը, փոխկապակցված են և փոխադարձ ազդեցություն են ունենում: Այդ ազդեցությունը փոխանցվում է հիմնականում կովալենտային կապերի համակարգի միջոցով՝ այսպես կոչված էլեկտրոնային էֆեկտների օգնությամբ։

Էլեկտրոնային էֆեկտները մոլեկուլում էլեկտրոնային խտության տեղաշարժն են՝ փոխարինողների ազդեցության տակ։

Բևեռային կապով կապված ատոմները կրում են մասնակի լիցքեր, որոնք նշվում են հունարեն «դելտա» (d) տառով։ Այն ատոմը, որը «ձգում է» s կապի էլեկտրոնային խտությունը իր ուղղությամբ, ստանում է բացասական լիցք d-։ Երբ դիտարկվում է կովալենտային կապով կապված զույգ ատոմներ, ավելի էլեկտրաբացասական ատոմը կոչվում է էլեկտրոն ընդունող: Նրա s-bond գործընկերը համապատասխանաբար կունենա հավասար մեծության էլեկտրոնային խտության դեֆիցիտ, այսինքն. մասնակի դրական լիցք d+, կկոչվի էլեկտրոնի դոնոր:

Էլեկտրոնների խտության տեղաշարժը s-կապերի շղթայի երկայնքով կոչվում է ինդուկտիվ ազդեցություն և նշվում է I-ով:

2. Իզոմերիզմ- միացությունների (հիմնականում օրգանական) առկայությունը տարրական կազմով և մոլեկուլային քաշով նույնական, բայց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով տարբեր. Նման միացությունները կոչվում են իզոմերներ:

Կառուցվածքային իզոմերիզմ- քիմիական կառուցվածքի տարբերությունների արդյունքը. Այս տեսակը ներառում է.

Ածխածնի կմախքի իզոմերիզմ՝ պայմանավորված ածխածնի ատոմների միացման տարբեր կարգով։ Ամենապարզ օրինակն է բութանը CH3-CH2-CH2-CH3 և իզոբութանը (CH3)3CH: Այլ օրինակներ՝ անտրացեն և ֆենանտրեն (համապատասխանաբար I և II բանաձևեր), ցիկլոբութան և մեթիլցիկլոպրոպան (III և IV):

Վալենտային իզոմերիզմը կառուցվածքային իզոմերիզմի հատուկ տեսակ է, որի դեպքում իզոմերները կարող են փոխակերպվել միմյանց միայն կապերի վերաբաշխման միջոցով։ Օրինակ՝ բենզոլի (V) վալենտային իզոմերներն են բիցիկլոհեքսա-2,5-դիենը (VI, «Դյուարի բենզոլ»), պրիսմանը (VII, «Լադենբուրգի բենզոլ»), բենզվալենը (VIII)։

Ֆունկցիոնալ խմբի իզոմերիզմ ​​- Տարբերվում է ֆունկցիոնալ խմբի բնույթով. օրինակ՝ էթանոլ (CH3-CH2-OH) և դիմեթիլ եթեր (CH3-O-CH3):

դիրքի իզոմերիզմ- Կառուցվածքային իզոմերիզմի տեսակ, որը բնութագրվում է նույն ֆունկցիոնալ խմբերի դիրքի տարբերությամբ կամ նույն ածխածնային կմախքի հետ կրկնակի կապերով։ Օրինակ՝ 2-քլորբուտանաթթու և 4-քլորբուտանաթթու:

Էնանտիոմերները (օպտիկական իզոմերներ, հայելային իզոմերներ) օպտիկական հակապոդների զույգեր են. նյութեր, որոնք բնութագրվում են լույսի բևեռացման հարթության հակառակ նշանով և մեծությամբ հավասար պտույտներով՝ բոլոր մյուս ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների նույնությամբ (բացառությամբ այլ ռեակցիաների։ օպտիկական ակտիվ նյութեր և ֆիզիկական հատկություններ քիրալ միջավայրում): Օպտիկական հակապոդների առաջացման անհրաժեշտ և բավարար պատճառն այն է, որ մոլեկուլը պատկանում է կետային համաչափության հետևյալ խմբերից մեկին. Ամենից հաճախ խոսքը ասիմետրիկ ածխածնի ատոմի մասին է, այսինքն՝ չորս տարբեր փոխարինողների հետ կապված ատոմի մասին։

3. sp³ հիբրիդացում -Առաջանում է մեկ s- և երեք p-օրբիտալներ խառնելիս։ Առաջանում են չորս միանման ուղեծրեր, որոնք գտնվում են միմյանց նկատմամբ 109° 28' (109,47°) քառանիստ անկյուններում, երկարությունը 0,154 նմ:

Ածխածնի ատոմի և 2-րդ շրջանի այլ տարրերի համար այս գործընթացը տեղի է ունենում ըստ սխեմայի.

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

Ալկաններ(հագեցած ածխաջրածիններ, պարաֆիններ, ալիֆատիկ միացություններ) - գծային կամ ճյուղավորված կառուցվածքի ացիկլիկ ածխաջրածիններ, որոնք պարունակում են միայն պարզ կապեր և կազմում են հոմոլոգ շարք CnH2n + 2 ընդհանուր բանաձևով։ .Ալկինի քիմիական կառուցվածքը(Մոլեկուլներում ատոմների միացման կարգը) ամենապարզ ալկանների՝ մեթան, էթան և պրոպան, ցույց են տալիս նրանց կառուցվածքային բանաձևերը, որոնք տրված են բաժնում 2-ում: Այս բանաձևերից կարելի է տեսնել, որ ալկաններում կան երկու տեսակի քիմիական կապեր.

S-S և S-N. C-C կապը կովալենտային ոչ բևեռային է: C-H կապը կովալենտային թույլ բևեռային է, քանի որ ածխածինը և ջրածինը մոտ են էլեկտրաբացասականությամբ

p- ուղեծրը, որը չի մասնակցում հիբրիդացմանը, գտնվում է հարթությանը ուղղահայաց σ-պարտատոմսեր, օգտագործվում է այլ ատոմների հետ π կապ ստեղծելու համար։ Ածխածնի այս երկրաչափությունը բնորոշ է գրաֆիտին, ֆենոլին և այլն։

Վալենտային անկյուն- մեկ ատոմից բխող քիմիական կապերի ուղղություններով ձևավորված անկյունը. Կապի անկյունների իմացությունը անհրաժեշտ է մոլեկուլների երկրաչափությունը որոշելու համար։ Վալենտային անկյունները կախված են ինչպես կցված ատոմների անհատական ​​բնութագրերից, այնպես էլ կենտրոնական ատոմի ատոմային ուղեծրերի հիբրիդացումից։ Պարզ մոլեկուլների համար կապի անկյունը, ինչպես նաև մոլեկուլի այլ երկրաչափական պարամետրերը կարող են հաշվարկվել քվանտային քիմիայի մեթոդներով։ Փորձնականորեն դրանք որոշվում են մոլեկուլների իներցիայի պահերի արժեքներից, որոնք ստացվում են դրանց պտտման սպեկտրների վերլուծությամբ (տես Ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիա, Մոլեկուլային սպեկտրներ, Միկրոալիքային սպեկտրոսկոպիա): Բարդ մոլեկուլների կապի անկյունը որոշվում է դիֆրակցիոն կառուցվածքային վերլուծության մեթոդներով։

4. sp2 հիբրիդացում (հարթ-եռանկյուն)Մեկ s- և երկու p- ուղեծրեր խառնվում են, և ձևավորվում են երեք համարժեք sp2-հիբրիդային ուղեծրեր, որոնք գտնվում են նույն հարթության մեջ 120° անկյան տակ (ընդգծված կապույտով): Նրանք կարող են ձևավորել երեք σ-կապ: Երրորդ p- ուղեծրը մնում է չհիբրիդացված և ուղղահայաց է հիբրիդային ուղեծրերի հարթությանը։ Այս p-AO-ն մասնակցում է π- կապի ձևավորմանը . 2-րդ շրջանի տարրերի համար sp2 հիբրիդացման գործընթացը տեղի է ունենում ըստ սխեմայի.

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

Ածխածնի ատոմի երկրորդ վալենտական ​​վիճակը.Կան օրգանական նյութեր, որոնցում ածխածնի ատոմը կապված է ոչ թե չորս, այլ երեք հարևան ատոմների հետ՝ մնալով քառավալենտ։

5. sp հիբրիդացում (գծային)Մեկ s- և մեկ p- ուղեծրային միախառնում՝ ձևավորելով երկու համարժեք sp- ուղեծրեր, որոնք տեղակայված են 180 անկյան տակ, այսինքն. մեկ առանցքի վրա. Հիբրիդ sp ուղեծրերը մասնակցում են երկու σ կապերի առաջացմանը։ Երկու p-օրբիտալներ հիբրիդացված չեն և գտնվում են փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում։ -Օրբիտալները միացություններում կազմում են երկու π-կապ:

2-րդ շրջանի տարրերի համար sp-hybridization-ը տեղի է ունենում ըստ սխեմայի.

2s + 2px= 2 (2sp)

2py- և 2pz-AO-ն չեն փոխվում:

Ացետիլեն- չհագեցած ածխաջրածին C2H2: Ունի եռակի կապ ածխածնի ատոմների միջև, պատկանում է ալկինների դասին

Ածխածնի ատոմները ացետիլենում սփ-հիբրիդացված են։ Դրանք միացված են մեկ և երկու կապերով, մաքս. խտությունները to-rykh գտնվում են երկու փոխադարձ ուղղահայաց հատվածներում՝ կազմելով գլանաձև։ էլեկտրոնի խտության ամպ; դրանից դուրս H ատոմներ են:

ՄԵԹԻԼԱՑԵՏԻԼԵՆ(պրոպին, ալիլեն) CH3C=CH. Ըստ քիմ. Ացետիլենային ածխաջրածինների տիպիկ ներկայացուցիչ է Saint-you M. Հեշտությամբ մտնում է էլեկտրաֆիզի շրջան, միջուկ։ և եռակի կապին արմատական ​​հավելում, օրինակ. փոխազդեցությամբ մեթանոլով ձևավորում է մեթիլիզոպրոպենիլ եթեր։

6. Հաղորդակցության տեսակները -Մետաղական կապ, Կովալենտային կապ, Իոնային կապ, Ջրածնային կապ

Իոնային կապ- էլեկտրաբացասականության մեծ տարբերությամբ ատոմների միջև ձևավորված ուժեղ քիմիական կապ, որի դեպքում ընդհանուր էլեկտրոնային զույգն ամբողջությամբ անցնում է ավելի մեծ էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմի: Օրինակ է CsF միացությունը, որում «իոնականության աստիճանը» 97% է։

կովալենտային բևեռային կապի բևեռացման ծայրահեղ դեպք: Ձևավորվում է տիպիկ մետաղի և ոչ մետաղի միջև: Այս դեպքում մետաղից էլեկտրոններն ամբողջությամբ անցնում են ոչ մետաղին։ Ձևավորվում են իոններ։

Եթե ​​քիմիական կապ է ձևավորվում ատոմների միջև, որոնք ունեն շատ մեծ էլեկտրաբացասական տարբերություն (EO > 1,7 ըստ Pauling-ի), ապա ընդհանուր էլեկտրոնային զույգն ամբողջությամբ փոխանցվում է ավելի մեծ EO ունեցող ատոմին։ Սրա արդյունքը հակառակ լիցքավորված իոնների միացության առաջացումն է։

կովալենտային կապ(ատոմային կապ, հոմեոպոլային կապ) - քիմիական կապ, որը ձևավորվում է զույգ վալենտային էլեկտրոնային ամպերի համընկնումից (սոցիալականացումից): Էլեկտրոնային ամպերը (էլեկտրոնները), որոնք ապահովում են հաղորդակցություն, կոչվում են ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ։

Պարզ կովալենտային կապը ձևավորվում է երկու չզույգված վալենտային էլեկտրոններից, յուրաքանչյուր ատոմից մեկը.

Սոցիալիզացիայի արդյունքում էլեկտրոնները կազմում են լցված էներգիայի մակարդակ։ Կապ է ձևավորվում, եթե նրանց ընդհանուր էներգիան այս մակարդակում ավելի քիչ է, քան սկզբնական վիճակում (և էներգիայի տարբերությունը ոչ այլ ինչ կլինի, քան կապի էներգիան):

H2 մոլեկուլում ատոմային (եզրերում) և մոլեկուլային (կենտրոնում) ուղեծրերի էլեկտրոնային լիցքավորում։ Ուղղահայաց առանցքը համապատասխանում է էներգիայի մակարդակին, էլեկտրոնները նշվում են նրանց սպիններն արտացոլող սլաքներով։

Համաձայն մոլեկուլային օրբիտալների տեսության՝ երկու ատոմային օրբիտալների համընկնումը ամենապարզ դեպքում հանգեցնում է երկու մոլեկուլային ուղեծրերի (MO) ձևավորմանը՝ կապող MO և հակակապակցող (թուլացող) MO։ Համօգտագործվող էլեկտրոնները գտնվում են ավելի ցածր էներգիայի կապող MO-ի վրա:

7. Ալկաններ- գծային կամ ճյուղավորված կառուցվածքի ացիկլիկ ածխաջրածիններ, որոնք պարունակում են միայն պարզ կապեր և կազմում են հոմոլոգ շարք CnH2n + 2 ընդհանուր բանաձևով:

Ալկանները հագեցած ածխաջրածիններ են և պարունակում են ջրածնի ատոմների առավելագույն հնարավոր քանակություն։ Ալկանի մոլեկուլներում ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ գտնվում է sp³-հիբրիդացման վիճակում. C ատոմի բոլոր 4 հիբրիդային ուղեծրերը ձևով և էներգիայով հավասար են, 4 էլեկտրոնային ամպեր ուղղվում են դեպի քառաեդրոնի գագաթները 109 ° 28 «անկյան տակ: C-ի ատոմների միջև միայնակ կապերին, ազատ պտույտ ածխածնային կապի շուրջ: Ածխածնային կապի տեսակը σ-պարտատոմսեր են, կապերը ցածր բևեռականության են և վատ բևեռացվող: Ածխածնային կապի երկարությունը 0,154 նմ է:

Հագեցած ածխաջրածինների իզոմերիզմը պայմանավորված է կառուցվածքային իզոմերիզմի ամենապարզ տեսակով՝ ածխածնային կմախքի իզոմերիզմով։ հոմոլոգտարբերությունը -CH2- է: Երեքից ավելի ածխածնի ատոմ ունեցող ալկաններն ունեն իզոմերներ։ Այս իզոմերների թիվը ահռելի արագությամբ աճում է ածխածնի ատոմների քանակի ավելացման հետ մեկտեղ: n = 1…12 ունեցող ալկանների համար իզոմերների թիվը 1, 1, 1, 2, 3, 5, 9, 18, 35, 75, 159, 355 է։

Անվանակարգ -Ռացիոնալ. Ընտրվում է ածխածնային շղթայի ատոմներից մեկը, այն համարվում է փոխարինված մեթան և դրա նկատմամբ կառուցված է ալկիլ1ալկիլ2ալկիլ3ալկիլ4մեթան անվանումը։

Անդորրագիր. Ալկանների հալոգեն ածանցյալների վերականգնում: Ալկոհոլների վերականգնում. Կարբոնիլային միացությունների վերականգնում. Չհագեցած ածխաջրածինների հիդրոգենացում. Կոլբեի սինթեզը. Կոշտ վառելիքի գազաֆիկացում. Վուրցի ռեակցիա. Ֆիշեր-Տրոպշի սինթեզ.

8. Ալկաններունեն ցածր քիմիական ակտիվություն. Դա պայմանավորված է նրանով, որ առանձին C-H և C-C կապերը համեմատաբար ամուր են և դժվար է կոտրվել:

Արմատական ​​փոխարինման ռեակցիաներ.

Ալկանների հալոգենացումընթանում է արմատական ​​մեխանիզմով։ Ռեակցիան սկսելու համար ալկանի և հալոգենի խառնուրդը պետք է ճառագայթվի ուլտրամանուշակագույն լույսով կամ տաքացվի: Մեթանի քլորացումը չի դադարում մեթիլքլորիդ ստանալու փուլում (եթե վերցվում են քլորի և մեթանի համաչափ քանակություններ), այլ հանգեցնում է բոլոր հնարավոր փոխարինող ապրանքների ձևավորմանը՝ մեթիլքլորիդից մինչև ածխածնի տետրաքլորիդ։

Նիտրացիա (Կոնովալովի արձագանքը)

Ալկանները գազային փուլում փոխազդում են ազոտաթթվի կամ N2O4 ազոտի 10% լուծույթի հետ՝ առաջացնելով նիտրոածանցյալներ.

RH + HNO3 = RNO2 + H2O

Բոլոր առկա տվյալները վկայում են ազատ ռադիկալների մեխանիզմի մասին: Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են արտադրանքի խառնուրդներ։

Օքսիդացման ռեակցիաներ. Այրում

Հագեցած ածխաջրածինների հիմնական քիմիական հատկությունը, որը որոշում է դրանց օգտագործումը որպես վառելիք, այրման ռեակցիան է։ Օրինակ՝ CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q

Թթվածնի պակասի դեպքում ածխաթթու գազի փոխարեն ստացվում է ածխածնի օքսիդ կամ ածուխ (կախված թթվածնի կոնցենտրացիայից)։

Ընդհանուր առմամբ, ցանկացած ածխաջրածնի CxHy այրման ռեակցիայի հավասարումը կարող է գրվել հետևյալ կերպ. CxHy + (x + 0.5y)O2 → xCO2 + 0.5yH2O.

կատալիտիկ օքսիդացում

Կարող են առաջանալ սպիրտներ, ալդեհիդներ, կարբոքսիլաթթուներ։

Ալկանների ջերմային փոխակերպումները. Քայքայումը

Քայքայման ռեակցիաները տեղի են ունենում միայն բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ։ Ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է ածխածնային կապի խզմանը և ազատ ռադիկալների առաջացմանը։

Օրինակներ՝ CH4 → C + 2H2 (t > 1000 °C); C2H6 → 2C + 3H2

Cracking

500 °C-ից բարձր տաքացնելիս ալկանները ենթարկվում են պիրոլիտիկ տարրալուծման՝ առաջանալով արգասիքների բարդ խառնուրդ, որի բաղադրությունը և հարաբերակցությունը կախված են ջերմաստիճանից և ռեակցիայի ժամանակից։

Ջրազրկում

Ալկենի առաջացումը և ջրածնի էվոլյուցիան

Հոսքի պայմանները՝ 400 - 600 °C, կատալիզատորներ՝ Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3; C2H6 → C2H4 + H2

Իզոմերացում -Կատալիզատորի (օրինակ՝ AlCl3) ազդեցության տակ տեղի է ունենում ալկանի իզոմերացում, օրինակ.

բութանը (C4H10) ալյումինի քլորիդի (AlCl3) հետ փոխազդելով n-բութանից վերածվում է 2-մեթիլպրոպանի։

Մեթանի փոխակերպում

CH4 + H2O → CO + H2 - Ni կատալիզատոր («CO + H2» «սինթեզ գազ»)

Ալկանները չեն փոխազդում կալիումի պերմանգանատի (KMnO4) և բրոմ ջրի (Br2) հետ։

9.Ալկեններ(այլապես օլեֆիններ կամ էթիլեն ածխաջրածիններ) - ացիկլիկ չհագեցած ածխաջրածիններ, որոնք պարունակում են մեկ կրկնակի կապ ածխածնի ատոմների միջև, որոնք կազմում են հոմոլոգ շարք CnH2n ընդհանուր բանաձևով: Կրկնակի կապում ածխածնի ատոմները գտնվում են sp² հիբրիդացման վիճակում և ունեն կապի անկյուն 120°: Ամենապարզ ալկենը էթենն է (C2H4): Համաձայն IUPAC անվանակարգի՝ ալկենների անվանումները ձևավորվում են համապատասխան ալկանների անվանումներից՝ «-an» վերջածանցը «-ene»-ով փոխարինելով; կրկնակի կապի դիրքը նշվում է արաբական թվով:

Երեքից ավելի ածխածնի ատոմ ունեցող ալկեններն ունեն իզոմերներ։ Ալկենները բնութագրվում են ածխածնային կմախքի իզոմերիայով, կրկնակի կապի դիրքերով, միջդասակարգային և տարածական: էթեն (էթիլեն) C2H4, պրոպեն C3H6, բութեն C4H8, պենտեն C5H10, հեքսեն C6H12,

Ալկենների ստացման մեթոդներ -Ալկենների ստացման հիմնական արդյունաբերական մեթոդը նավթի և բնական գազի ածխաջրածինների կատալիտիկ և բարձր ջերմաստիճանի ճեղքումն է։ Ստորին ալկենների արտադրության համար օգտագործվում է նաև համապատասխան սպիրտների ջրազրկման ռեակցիան։

Լաբորատոր պրակտիկայում սովորաբար օգտագործվում է ուժեղ հանքային թթուների առկայության դեպքում սպիրտների ջրազրկման, համապատասխան հալոգենի ածանցյալների ջրազրկման և դեհալոգենացման մեթոդը. Հոֆմանի, Չուգաևի, Վիտիգի և Կոպեի սինթեզները։

10. Ալկենների քիմիական հատկություններըԱլկենները քիմիապես ակտիվ են։ Նրանց քիմիական հատկությունները մեծապես որոշվում են կրկնակի կապի առկայությամբ։ Ալկենների համար առավել բնորոշ են էլեկտրոֆիլ միացման ռեակցիաները և արմատական ​​ավելացման ռեակցիաները։ Նուկլեոֆիլային ավելացման ռեակցիաները սովորաբար պահանջում են ուժեղ նուկլեոֆիլ և բնորոշ չեն ալկեններին։

Ալկեններն ունեն նաև ցիկլային ավելացման և մետաթեզի ռեակցիաներ։

Ալկենները հեշտությամբ մտնում են օքսիդացման ռեակցիաներ, հիդրոգենացվում են ուժեղ վերականգնող նյութերի կամ ջրածնի միջոցով կատալիզատորների ազդեցության տակ ալկանների, ինչպես նաև ունակ են ալիլ ռադիկալների փոխարինման։

Էլեկտրաֆիլային հավելումների ռեակցիաներ.Այս ռեակցիաներում գրոհող մասնիկը էլեկտրոֆիլն է Հիմնական հոդված՝ Էլեկտրաֆիլային ավելացման ռեակցիաներ

Ալկենի հալոգենացում, որը տեղի է ունենում արմատական ​​ռեակցիաների նախաձեռնողների բացակայության դեպքում՝ էլեկտրոֆիլ հավելման տիպիկ ռեակցիա։ Այն իրականացվում է ոչ բևեռային իներտ լուծիչների միջավայրում (օրինակ՝ CCl4).

Հալոգենացման ռեակցիան ստերեոսպեցիֆիկ է. հավելումը տեղի է ունենում հակառակ կողմերից՝ համեմատած ալկենի մոլեկուլի հարթության վրա։

Հիդրոհալոգենացում.Ալկեններին ջրածնի հալոգենիդների էլեկտրաֆիլ ավելացումը տեղի է ունենում Մարկովնիկովի կանոնի համաձայն.

Հիդրոբորացիա.Հավելումը տեղի է ունենում բազմաթիվ փուլերում՝ միջանկյալ ցիկլային ակտիվացված համալիրի ձևավորմամբ, իսկ բորի ավելացումը տեղի է ունենում Մարկովնիկովի կանոնի դեմ՝ առավել հիդրոգենացված ածխածնի ատոմին։

Խոնավեցում.Ալկեններին ջրի ավելացման ռեակցիան ընթանում է ծծմբաթթվի առկայությամբ

Ալկիլացում.Ալկանների ավելացումը ալկեններին թթվային կատալիզատորի (HF կամ H2SO4) առկայության դեպքում ցածր ջերմաստիճաններում հանգեցնում է ավելի բարձր մոլեկուլային քաշով ածխաջրածնի առաջացմանը և հաճախ օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ։

11. Ալկիններ(այլապես ացետիլենային ածխաջրածիններ) - ածխաջրածիններ, որոնք պարունակում են եռակի կապ ածխածնի ատոմների միջև՝ CnH2n-2 ընդհանուր բանաձևով։ Եռակի կապում ածխածնի ատոմները գտնվում են sp հիբրիդացման վիճակում։

Ալկինները բնութագրվում են ավելացման ռեակցիաներով։ Ի տարբերություն ալկենների, որոնք բնութագրվում են էլեկտրոֆիլ հավելման ռեակցիաներով, ալկինները կարող են նաև մտնել նուկլեոֆիլ հավելման ռեակցիաներ։ Դա պայմանավորված է կապի զգալի s-նիշով և, որպես հետևանք, ածխածնի ատոմի էլեկտրաբացասականության բարձրացմամբ: Բացի այդ, եռակի կապում ջրածնի ատոմի բարձր շարժունակությունը որոշում է ալկինների թթվային հատկությունները փոխարինող ռեակցիաներում։

Հիմնական արդյունաբերական ստանալու միջոցացետիլենը մեթանի էլեկտրակամ ջերմային ճեղքումն է, բնական գազի պիրոլիզը և կարբիդային մեթոդը

12. ԴԻԵՆ ԱԾԽԱԾԽԱԾԻՆՆԵՐ(դիեններ), չհագեցած ածխաջրածիններ՝ երկու կրկնակի կապերով։ Ալիֆատիկ dienes СnН2n_2 կանչել. ալկադիեններ, ալիցիկլիկ CnH2n_4 - ցիկլոալկադիեններ: Հոդվածը վերաբերում է դիենային ածխաջրածիններին՝ խոնարհված կրկնակի կապերով [conjugated dienes; տես աղյուսակը]: Դիենները մեկուսացված կրկնակի կապերով քիմ. Սուրբ դուք հիմնական. չեն տարբերվում օլեֆիններից։ Conn-ի մասին կուտակված կրկնակի կապերով, տես Ալենս։ Դիենի ածխաջրածիններում խոնարհված համակարգի բոլոր չորս ածխածնի ատոմներն ունեն sp2 հիբրիդացում և գտնվում են նույն հարթության մեջ։ Չորս p-էլեկտրոններ (յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմից մեկը) միավորվում են՝ ձևավորելով չորս p-մոլեկուլային ուղեծրեր (երկու կապը՝ զբաղված և երկու թուլացող՝ ազատ), որոնցից միայն ամենացածրն է տեղայնացված ածխածնի բոլոր ատոմների վրա: p-էլեկտրոնների մասնակի տեղակայումը առաջացնում է խոնարհման էֆեկտ, որն արտահայտվում է համակարգի էներգիայի նվազմամբ (13-17 կՋ/մոլով՝ համեմատած մեկուսացված կրկնակի կապերի համակարգի հետ), միջատոմային հեռավորությունների հավասարեցում. ավելի երկար (0,135 նմ), իսկ պարզներն ավելի կարճ են (0,146 նմ), քան առանց խոնարհման մոլեկուլներում (համապատասխանաբար 0,133 և 0,154 նմ), բևեռացման բարձրացում, մոլեկուլային բեկման բարձրացում և այլ ֆիզիկական: էֆեկտներ։ Դիենի ածխաջրածինները գոյություն ունեն երկու կոնֆորմացիաների տեսքով, որոնք անցնում են միմյանց մեջ, ընդ որում s-trans ձևը ավելի կայուն է:

13. սպիրտներկոչվում են մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր պարունակող միացություններ. Ըստ քանակի սպիրտները բաժանվում են միահիդրային, երկհիդրային, եռահիդրային և այլն։ Կապի երկարությունները և կապի անկյունները մեթիլ սպիրտում:

Ալկոհոլների համար դրանք անվանելու մի քանի եղանակ կա: Ժամանակակից IUPAC նոմենկլատուրայում ալկոհոլի անվանման համար ածխաջրածնի անվանմանը ավելացվում է «ol» վերջավորությունը։ OH ֆունկցիոնալ խումբ պարունակող ամենաերկար շղթան համարակալված է հիդրօքսիլ խմբին ամենամոտ ծայրից, իսկ փոխարինիչները նշված են նախածանցում։

Անդորրագիր. Ալկենների խոնավացում.Երբ ալկենները փոխազդում են թթուների նոսր ջրային լուծույթների հետ, հիմնական արտադրանքը ալկոհոլն է։

Ալկենների հիդրօքսիմերկուրացիա-դեմերկուրացիա. Այս ռեակցիան չի ուղեկցվում վերադասավորումներով և հանգեցնում է առանձին սպիրտների առաջացման։ Ռեակցիայի ուղղությունը համապատասխանում է Մարկովնիկովի կանոնին, ռեակցիան իրականացվում է մեղմ պայմաններում՝ քանակականին մոտ եկամտաբերությամբ։

Ալկենների հիդրոբորացիա և դրան հաջորդող օքսիդացումալկալային միջավայրում ջրածնի պերօքսիդի լուծույթով բորանները, ի վերջո, հանգեցնում են կրկնակի կապին ջրի ավելացման հակամարկովնիկովյան արտադրանքին:

Ալդեհիդների և կետոնների կրճատում լիթիումի ալյումինի հիդրիդով կամ նատրիումի բորոհիդրիդով

LiAlH4-ը և NaBH4-ը ալդեհիդները վերածում են առաջնային սպիրտների, իսկ կետոնները՝ երկրորդականների, իսկ նատրիումի բորոհիդրիդը գերադասելի է բեռնաթափման ավելի մեծ անվտանգության պատճառով. այն կարող է օգտագործվել նույնիսկ ջրային և ալկոհոլային լուծույթներում: Լիթիումի ալյումինի հիդրիդը պայթուցիկ կերպով արձագանքում է ջրի և ալկոհոլի հետ և պայթուցիկորեն քայքայվում է, երբ չոր վիճակում տաքացվում է 120°-ից բարձր:

Եթերների և կարբոքսիլաթթուների վերականգնում առաջնային սպիրտներին:Առաջնային սպիրտները ձևավորվում են եթերներում կամ THF-ում լիթիումի ալյումինի հիդրիդով եթերների և կարբոքսիլաթթուների վերականգնումից։ Լիթիումի ալյումինի հիդրիդով եթերների ռեդուկցիայի մեթոդը հատկապես հարմար է նախապատրաստական ​​առումով։ Պետք է նշել, որ նատրիումի բորոհիդրիդը չի նվազեցնում էսթերային և կարբոքսիլային խմբերը։ Սա թույլ է տալիս ընտրովի կրճատել կարբոնիլային խումբը NaBH4-ով՝ եթերային և կարբոքսիլ խմբերի առկայության դեպքում: Վերականգնման արտադրանքի եկամտաբերությունը հազվադեպ է 80% -ից ցածր: Լիթիումի բորոհիդրիդը, ի տարբերություն NaBH4-ի, էսթերները վերածում է առաջնային սպիրտների։

14. պոլիհիդրիկ սպիրտներ. Գլիցերին- HOCH2CH(OH)-CH2OH կամ C3H5(OH)3 բանաձևով քիմիական միացություն: Եռահիդրիկ սպիրտների ամենապարզ ներկայացուցիչը։ Մածուցիկ թափանցիկ հեղուկ է։ Հեշտ ձևավորվել է բնական (բուսական կամ կենդանական) ճարպերի և յուղերի (տրիգլիցերիդների) հիդրոլիզից, առաջին անգամ ստացվել է Կարլ Շելեի կողմից 1779 թվականին ճարպերի սապոնացման ժամանակ։

ֆիզիկական հատկություններ. Գլիցերին- անգույն, մածուցիկ, հիգրոսկոպիկ հեղուկ, ջրի մեջ անսահման լուծվող: Համով քաղցր է, ինչի պատճառով էլ ստացել է իր անվանումը (գլիկոս՝ քաղցր): Այն լավ լուծում է շատ նյութեր։

Քիմիական հատկություններԳլիցերինը բնորոշ է պոլիհիդրիկ սպիրտներին: Գլիցերինի փոխազդեցությունը ջրածնի հալոգենիդների կամ ֆոսֆորի հալոգենիդների հետ հանգեցնում է մոնո- և դիհալոհիդրինների ձևավորմանը: Գլիցերինը էստերացվում է կարբոքսիլային և հանքային թթուներով՝ համապատասխան էսթերներ ձևավորելու համար: Այսպիսով, ազոտաթթվի հետ գլիցերինը ձևավորում է տրինիտրատ՝ նիտրոգլիցերին (ստացվել է 1847 թվականին Ascanio Sobrero-ի կողմից (անգլերեն)), որը ներկայումս օգտագործվում է առանց ծխի փոշիների արտադրության մեջ։

Երբ ջրազրկվում է, այն ձևավորում է ակրոլեին.

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

Էթիլեն գլիկոլ, HO-CH2-CH2-OH-ը բազմահիդրիկ սպիրտների ամենապարզ ներկայացուցիչն է։ Երբ մաքրվում է, այն թափանցիկ, անգույն հեղուկ է՝ մի փոքր յուղոտ խտությամբ: Այն անհոտ է և ունի քաղցր համ։ Թունավոր. Ներսում էթիլեն գլիկոլի կամ դրա լուծույթների ընդունումը կարող է հանգեցնել մարմնի անդառնալի փոփոխությունների և մահվան:

Արդյունաբերության մեջ՝ էթիլեն գլիկոլ ստացվում է խոնավեցմամբէթիլենօքսիդ 10 ատմ և 190–200°C կամ 1 ատմ և 50–100°C ջերմաստիճանում 0,1–0,5% ծծմբական (կամ ֆոսֆորական) թթվի առկայության դեպքում՝ հասնելով 90% ելքի։ Ենթամթերքներն այս դեպքում դիէթիլեն գլիկոլն են, տրիէթիլեն գլիկոլը և էթիլեն գլիկոլի ավելի բարձր պոլիմերային հոմոլոգների փոքր քանակությունը:

15. Ալդեհիդներ- ջրածնից զուրկ ալկոհոլ; օրգանական միացություններ, որոնք պարունակում են կարբոնիլ խումբ (C=O) մեկ փոխարինողով.

Ալդեհիդներն ու կետոնները շատ նման են, տարբերությունը կայանում է նրանում, որ վերջիններս կարբոնիլ խմբում ունեն երկու փոխարինող։ «Ածխածին-թթվածին» կրկնակի կապի բևեռացումը՝ ըստ մեզոմերական կոնյուգացիայի սկզբունքի, հնարավորություն է տալիս գրառել հետևյալ ռեզոնանսային կառուցվածքները.

Լիցքերի նման տարանջատումը հաստատվում է հետազոտության ֆիզիկական մեթոդներով և մեծապես որոշում է ալդեհիդների ռեակտիվությունը՝ որպես արտահայտված էլեկտրոֆիլներ։ Ընդհանուր առմամբ, ալդեհիդների քիմիական հատկությունները նման են կետոններին, սակայն ալդեհիդներն ավելի ակտիվ են, ինչը կապված է կապերի ավելի մեծ բևեռացման հետ։ Բացի այդ, ալդեհիդները բնութագրվում են ռեակցիաներով, որոնք բնորոշ չեն կետոններին, օրինակ՝ ջրային լուծույթում խոնավացումը.

RC(O)H → RC(OH)2H, որտեղ R-ն H է, ցանկացած ալկիլ կամ արիլ ռադիկալ։

Ամենապարզ ալդեհիդներն ունեն սուր բնորոշ հոտ (օրինակ՝ բենզալդեհիդն ունի նուշի հոտ)։

Հիդրօքսիլամինի ազդեցության տակ դրանք վերածվում են օքսիմների՝ CH3CHO + NH2OH = CH3C (=NOH)H + H2O:

Ֆորմալդեհիդ (լատիներեն formica - մրջյուն), ֆորմալդեհիդ, CH2O,Ալիֆատիկ ալդեհիդների հոմոլոգ շարքի առաջին անդամը. անգույն գազ՝ սուր հոտով, բարձր լուծվող ջրում և սպիրտում, bp – 19 °C։ Արդյունաբերության մեջ Մթիլ սպիրտի կամ մեթանի մթնոլորտի թթվածնով օքսիդացումից ստացվում է Ֆ. F.-ը հեշտությամբ պոլիմերանում է (հատկապես մինչև 100 °C ջերմաստիճանում), ուստի այն պահպանվում, տեղափոխվում և օգտագործվում է հիմնականում ֆորմալինի և պինդ ցածր մոլեկուլային պոլիմերների՝ տրիոքսանի (տես Տրիօքսիմեթիլեն) և պարաֆորմի (տես Պարաֆորմալդեհիդ) տեսքով։

Ֆ.-ն շատ ռեակտիվ է; Նրա ռեակցիաներից շատերը հիմք են հանդիսանում մի շարք կարևոր ապրանքներ ստանալու արդյունաբերական մեթոդների համար: Այսպիսով, ամոնիակի հետ փոխազդեցության ժամանակ Ֆ.-ն առաջացնում է ուրոտրոպին (տես Հեքսամեթիլենտետրամին), միզանյութի հետ՝ միզա-ֆորմալդեհիդային խեժեր, մելամինի հետ՝ մելամին-ֆորմալդեհիդային խեժեր, ֆենոլների հետ՝ ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժեր (տես Ֆենոլ-ալդեհիդային խեժեր), ֆենոլ-ալդեհիդային խեժեր. իսկ նաֆթալինասուլֆոնաթթուները՝ դաբաղանյութեր, քետենով՝ բ-պրոպիոլակտոն։ Ֆ–ն օգտագործվում է նաև պոլիվինիլֆորմալ (տես Պոլիվինիլացետալներ), իզոպրեն, պենտաերիտրիտոլ, դեղամիջոցներ, ներկանյութեր ստանալու համար, մաշկի արևայրուքի համար, որպես ախտահանիչ և դեզոդորանտ։ Ֆ–ի պոլիմերացումը ստանում է պոլիֆորմալդեհիդ։ F. թունավոր է; առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան օդում 0,001 մգ/լ է։

Ացետալդեհիդ, ացետալդեհիդ, CH3CHO, օրգանական միացություն, սուր հոտով անգույն հեղուկ; եռման կետ 20.8°C։ Հալման ջերմաստիճանը - 124 ° C, խտությունը 783 կգ / մ3», բոլոր առումներով խառնվում է ջրի, ալկոհոլի, եթերի հետ: A.-ն ունի ալդեհիդների բոլոր բնորոշ հատկությունները: Հանքային թթուների առկայության դեպքում այն ​​պոլիմերացվում է հեղուկ տրիմերային պարալդեհիդի (CH3CHO): ) 3 և բյուրեղային տետրամերային մետալդեհիդ (CH3CHO) 4. Երբ երկու պոլիմերները տաքացվում են ծծմբաթթվի առկայությամբ, Ա–ն արտազատվում է։

Հիմնական հայտնիներից մեկը ստանալու ուղիներԱ.-ն բաղկացած է ջրի ավելացումից ացետիլենին սնդիկի աղերի առկայությամբ մոտ 95 ° C ջերմաստիճանում.

16. Կետոններ- Սրանք օրգանական նյութեր են, որոնց մոլեկուլներում կարբոնիլային խումբը կապված է երկու ածխաջրածնային ռադիկալների հետ:

Կետոնների ընդհանուր բանաձևը՝ R1-CO-R2: Ի թիվս այլ կարբոնիլային միացությունների, կետոններում ածխածնի ուղիղ երկու ատոմների առկայությունը, որոնք ուղղակիորեն կապված են կարբոնիլ խմբին, տարբերում է դրանք կարբոքսիլաթթուներից և դրանց ածանցյալներից, ինչպես նաև ալդեհիդներից:

ֆիզիկական հատկություններ.Կետոնները ցնդող հեղուկներ են կամ ցածր հալեցման պինդ նյութեր, որոնք լավ խառնվում են ջրի հետ։ Միջմոլեկուլային ջրածնային կապերի առաջացման անհնարինությունն առաջացնում է դրանց մի փոքր ավելի մեծ անկայունություն, քան նույն մոլեկուլային քաշ ունեցող սպիրտները և կարբոքսիլաթթուները։

Սինթեզի մեթոդներ. Երկրորդային սպիրտների օքսիդացում.

Կրիգեի վերադասավորումով երրորդային պերօքսոեսթերներից:

Ցիկլոկետոններ կարելի է ստանալ Ռուզիցկայի ցիկլացման միջոցով։

Արոմատիկ կետոնները կարող են պատրաստվել Ֆրիդել-Կրաֆթսի ռեակցիայի միջոցով

Քիմիական հատկություններ.Կետոնային ռեակցիաների երեք հիմնական տեսակ կա.

Առաջինը կապված է կարբոնիլ խմբի ածխածնի ատոմի վրա նուկլեոֆիլ հարձակման հետ։ Օրինակ՝ կետոնների փոխազդեցությունը ցիանիդ անիոնի կամ մետաղական օրգանական միացությունների հետ։ Նույն տեսակը (նուկլեոֆիլային հավելումը) ներառում է կարբոնիլային խմբի փոխազդեցությունը սպիրտների հետ, ինչը հանգեցնում է ացետալների և հեմիացետալների:

Ալկոհոլների հետ փոխազդեցություն.

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

Grignard ռեագենտներով.

C2H5-C(O)-C2H5 + C2H5MgI → (C2H5)3OMgI → (C2H5)3OH, երրորդային սպիրտ։ Ալդեհիդների և հատկապես մեթանի հետ ռեակցիաները նկատելիորեն ավելի ակտիվ են, երբ ալդեհիդների հետ առաջանում են երկրորդային սպիրտներ, իսկ մեթանալի հետ՝ առաջնային սպիրտները։

Նաև կետոնները փոխազդում են ազոտային հիմքերի հետ, օրինակ՝ ամոնիակի և առաջնային ամինների հետ՝ ձևավորելով իմիններ.

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

Ռեակցիայի երկրորդ տեսակը ածխածնի բետա ատոմի ապապրոտոնացումն է՝ կարբոնիլ խմբի նկատմամբ։ Ստացված կարբանիոնը կայունանում է կարբոնիլային խմբի հետ միանալով, պրոտոնների հեռացման հեշտությունը մեծանում է, ուստի կարբոնիլային միացությունները համեմատաբար ուժեղ C-H թթուներ են։

Երրորդը էլեկտրոֆիլների կոորդինացումն է թթվածնի ատոմի միայնակ զույգի վրա, օրինակ՝ Լյուիս թթուներ, ինչպիսին է AlCl3-ը։

Կետոնների նվազմանը կարելի է վերագրել ռեակցիաների առանձին տեսակ՝ նվազեցում ըստ Leuckart-ի՝ քանակականին մոտ եկամտաբերությամբ։

17. Համեմատե՛ք 15-րդ և 16-րդ հարցերը:

18. Մոնոբազային սահմանափակող կարբոքսիլաթթուներ(միահիմն հագեցած կարբոքսիլաթթուներ) - կարբոքսիլաթթուներ, որոնցում հագեցած ածխաջրածնային ռադիկալը միացված է մեկ կարբոքսիլ խմբի՝ COOH: Նրանք բոլորն ունեն СnH2n+1COOH ընդհանուր բանաձևը, որտեղ n = 0, 1, 2, ...

Անվանակարգ.Միահիմն հագեցած կարբոքսիլաթթուների սիստեմատիկ անվանումները տրվում են համապատասխան ալկանի անունով՝ -ովայա վերջածանցով և թթու բառով։

Ածխաջրածնային ռադիկալում կմախքի իզոմերիզմը դրսևորվում է՝ սկսած բութանաթթվից, որն ունի երկու իզոմեր.

CH3-CH2-CH2-COOH n-butanoic թթու; CH3-CH(CH3)-COOH 2-մեթիլպրոպանաթթու.

Միջդասակարգային իզոմերիզմը դրսևորվում է ՝ սկսած քացախաթթվից.

CH3-COOH քացախաթթու; H-COO-CH3 մեթիլֆորմատ (մաթթվի մեթիլ էսթեր); HO-CH2-COH հիդրօքսիեթանալ (հիդրօքսաքացախային ալդեհիդ); HO-CHO-CH2 հիդրօքսիէթիլենային օքսիդ:

19. Էսթերներ- օրգանական միացություններ, կարբոքսիլային կամ հանքային թթուների ածանցյալներ, որոնցում թթվային ֆունկցիայի հիդրօքսիլ խումբը -OH փոխարինվում է սպիրտային մնացորդով. Նրանք տարբերվում են եթերներից, որոնցում երկու ածխաջրածնային ռադիկալներ միացված են թթվածնի ատոմով (R1-O-R2)։

Ճարպեր կամ տրիգլիցերիդներ- բնական օրգանական միացություններ, գլիցերինի և միաբազային ճարպաթթուների ամբողջական եթերներ. պատկանում են լիպիդների դասին։ Ածխաջրերի և սպիտակուցների հետ մեկտեղ ճարպերը կենդանիների, բույսերի և միկրոօրգանիզմների բջիջների հիմնական բաղադրիչներից են։ Հեղուկ բուսական ճարպերը սովորաբար կոչվում են յուղեր, ինչպես կարագը:

կարբոքսիլաթթուներ- օրգանական միացությունների դաս, որոնց մոլեկուլները պարունակում են մեկ կամ մի քանի ֆունկցիոնալ կարբոքսիլ խմբեր՝ COOH: Թթվային հատկությունները բացատրվում են նրանով, որ այս խումբը կարող է համեմատաբար հեշտությամբ պառակտել պրոտոնը: Հազվագյուտ բացառություններով կարբոքսիլաթթուները թույլ են: Օրինակ, քացախաթթուն CH3COOH ունի 1,75 10−5 թթվայնության հաստատուն: Երկկարբոքսիլաթթուները ավելի ուժեղ են, քան մոնոկարբոքսիլաթթուները։

Ճարպը լավ ջերմամեկուսիչ է, ուստի շատ տաքարյուն կենդանիների մոտ այն նստում է ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքում՝ նվազեցնելով ջերմության կորուստը: Հատկապես հաստ ենթամաշկային ճարպային շերտը բնորոշ է ջրային կաթնասուններին (կետեր, ծովացուլեր և այլն)։ Միևնույն ժամանակ, տաք կլիմայական պայմաններում ապրող կենդանիների մոտ (ուղտեր, ջերբոաներ) ճարպային պաշարները կուտակվում են.

կառուցվածքային գործառույթ

Ֆոսֆոլիպիդները կազմում են բջջային թաղանթների երկշերտի հիմքը, խոլեստերինը՝ թաղանթների հեղուկության կարգավորիչները։ Archaeal թաղանթները պարունակում են isoprenoid ածխաջրածինների ածանցյալներ: Մոմերը բույսերի վերգետնյա օրգանների (տերևներ և երիտասարդ ընձյուղներ) մակերեսին կուտիկուլ են կազմում։ Դրանք արտադրվում են նաև բազմաթիվ միջատների կողմից (օրինակ՝ մեղուները դրանցից մեղրախորիսխներ են կառուցում, իսկ որդերն ու թեփուկ միջատները՝ պաշտպանիչ ծածկոցներ)։

Կարգավորող

Վիտամիններ - լիպիդներ (A, D, E)

Հորմոնալ (ստերոիդներ, էիկոզանոիդներ, պրոստագլանդիններ և այլն)

Կոֆակտորներ (դոլիկոլ)

Ազդանշանի մոլեկուլներ (դիգլիցերիդներ, հասմոնաթթու; MP3 կասկադ)

Պաշտպանիչ (հարվածների կլանող)

Ճարպի հաստ շերտը պաշտպանում է բազմաթիվ կենդանիների ներքին օրգանները հարվածների ժամանակ վնասվելուց (օրինակ, մինչև մեկ տոննա կշռող ծովային առյուծները կարող են ժայռոտ ափ նետվել 4-5 մ բարձրությամբ ժայռերից):

20-21-22. Մոնոբազային չհագեցած թթուներ- չհագեցած ածխաջրածինների ածանցյալներ, որոնցում ջրածնի մեկ ատոմը փոխարինվում է կարբոքսիլային խմբով.

Անվանակարգ, իզոմերիզմ։Չհագեցած թթուների խմբում առավել հաճախ օգտագործվում են էմպիրիկ անվանումները՝ CH2=CH-COOH՝ ակրիլային (պրոպենային) թթու, CH2=C(CH3)-COOH՝ մետակրիլային (2-մեթիլպրոպենային) թթու։ Չհագեցած միահիմն թթուների խմբում իզոմերիզմը կապված է.

ա) ածխածնային կմախքի իզոմերիզմ. բ) կրկնակի կապի դիրքը. գ) ցիս-տրանս իզոմերիզմ.

Ինչպես կարելի է ստանալ.մեկ. Հալոգենացված թթուների ջրահալոգենացում.

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

2. Հիդրօքսի թթուների ջրազրկում՝ HO-CH2-CH2-COOH -> CH2=CH-COOH.

Ֆիզիկական հատկություններ. Ստորին չհագեցած թթուներ - ջրի մեջ լուծվող հեղուկներ, ուժեղ սուր հոտով; ավելի բարձր՝ պինդ, ջրում չլուծվող նյութեր, առանց հոտի։

Քիմիական հատկություններչհագեցած կարբոքսիլաթթուները պայմանավորված են ինչպես կարբոքսիլային խմբի, այնպես էլ կրկնակի կապի հատկություններով։ Կրկնակի կապ ունեցող թթուները, որոնք գտնվում են կարբոքսիլ խմբի մոտ՝ ալֆա, բետա չհագեցած թթուները, ունեն հատուկ հատկություններ։ Այս թթուների համար ջրածնի հալոգենիդների ավելացումը և խոնավացումը հակասում են Մարկովնիկովի կանոնին. CH2 = CH-COOH + HBr -> CH2Br-CH2-COOH:

Զգույշ օքսիդացումով առաջանում են երկհիդրօքսի թթուներ՝ CH2 \u003d CH-COOH + [O] + H20 -> HO-CH2-CH (OH) -COOH

Ուժեղ օքսիդացման ժամանակ կրկնակի կապը կոտրվում է և առաջանում է տարբեր արտադրատեսակների խառնուրդ, որից կարելի է որոշել կրկնակի կապի դիրքը։ Օլեինաթթուն С17Н33СООН ամենակարևոր բարձրագույն չհագեցած թթուներից է։ Այն անգույն հեղուկ է, որը պնդանում է ցրտին։ Նրա կառուցվածքային բանաձեւն է CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH:

23. Երկհիմնային սահմանափակող կարբոքսիլաթթուներ(երկհիմնական հագեցած կարբոքսիլաթթուներ) - կարբոքսիլաթթուներ, որոնցում հագեցած ածխաջրածնային ռադիկալը միացված է երկու կարբոքսիլային խմբերին՝ COOH: Դրանք բոլորն ունեն HOOC(CH2)nCOOH ընդհանուր բանաձևը, որտեղ n = 0, 1, 2, …

Անվանակարգ. Երկհիմնային հագեցած կարբոքսիլաթթուների սիստեմատիկ անվանումները տրվում են համապատասխան ալկանի անունով՝ -դիոիկ վերջածանցի և թթու բառի ավելացմամբ։

Ածխաջրածնային ռադիկալում կմախքի իզոմերիզմը դրսևորվում է՝ սկսած բութանադիոաթթվից, որն ունի երկու իզոմեր.

HOOC-CH2-CH2-COOH n-butanedioic թթու (էթան-1,2-դիկարբոքսիլաթթու);

CH3-CH(COOH)-COOH էթան-1,1-դիկարբոքսիլաթթու.

24-25։ ՕՔՍԻԱՑՈՒԹԻՆԵՐ (հիդրօքսիկարբոքսիլաթթուներ), ունեն մոլեկուլում կարբոքսիլ խմբի հետ միասին՝ COOH, հիդրօքսիլ խումբ՝ OH, օրինակ: HOCH2COOH (գլիկոլաթթու): Պարունակվում է բուսական և կենդանական օրգանիզմներում (կաթնաթթուներ, կիտրոնաթթուներ, գինու թթուներ և այլ թթուներ)։

Բաշխումը բնության մեջ

Հիդրօքսի թթուները շատ տարածված են. Այսպիսով, գինետը, կիտրոնը, խնձորաթթուները, կաթնաթթուները և այլ թթուները հիդրոքսի թթուներ են, և դրանց անվանումը արտացոլում է հիմնական բնական աղբյուրը, որում հայտնաբերվել է այս նյութը:

Սինթեզի մեթոդներ

Ռեֆորմատսկու ռեակցիան β-հիդրօքսիկարբոքսիլաթթուների էսթերների սինթեզի մեթոդ է։

«Մրգային թթուներ». Շատ հիդրոքսի թթուներ օգտագործվել են կոսմետիկայի մեջ՝ որպես կերատոլիտիկա։ Անունը, սակայն, մի փոքր փոխվել է շուկայավարների կողմից. կոսմետոլոգիայում ավելի մեծ գրավչության համար դրանք հաճախ կոչվում են «մրգային թթուներ»:

26-27. ԹԹՎԱԹԹՈՒՆԵՐ (ալկոհոլային թթուներ ), երկակի ֆունկցիայի միացություններ՝ և՛ սպիրտներ, և՛ թթուներ, որոնք պարունակում են և՛ ջրային մնացորդ, և՛ կարբոքսիլ խումբ։ Կախված OH-ի դիրքից COOH-ի նկատմամբ (կողք կողքի, մեկ, երկու, երեք տեղերով) առանձնանում են a-, /?-, y-, b-հիդրօքսի թթուները։ O. ստանալու համար կան բազմաթիվ մեթոդներ, որոնցից գլխավորը գլիկոլների տո-ռիխ զգուշավոր օքսիդացումն է՝ CH3.CH(OH).CH2.OH + 02 = CH3: .CH(OH).COOH; օքսինիտրիլների սապոնացում CH3.CH(OH).CN —* CH3.CH(OH).COOH; հալոգենի փոխանակում հալոգենաթթուներում OH-ի հետ՝ CH2C1.COOH + KOH = CH2(OH).COOH + + KC1, HN02-ի ազդեցությունը ամինաթթուների վրա՝ CH2(NH2): COOH + HN02 = CH2 (OH) + N2 + + H20: Կենդանական օրգանիզմում հիդրօքսի թթուները ձևավորվում են ամինաթթուների դեամինացիայի ժամանակ (տես), օքսիդացման ժամանակ ճարպային մինչև - t (տես Ացետոնային մարմիններ, Նյութափոխանակություն՝ սպիտակուցային), գլիկոլիզում (տես), խմորում (տես) և այլ քիմիական նյութեր։ գործընթացները։ Հիդրօքսի թթուները հաստ հեղուկներ են կամ բյուրեղային: նյութեր. քիմ. O.-ի հարաբերությունները արձագանքում են և՛ որպես սպիրտներ, և՛ որպես - դուք. տալ օրինակ. ինչպես պարզ, այնպես էլ եթերներ; ֆոսֆորի հալոգեն միացությունների ազդեցության տակ երկու OH-ները փոխարինվում են հալոգենով. հիդրոհալաթթուները փոխազդում են միայն ալկոհոլային OH-ի հետ:Հատուկ ռեակցիաներով բնութագրվում են a-, /)-, y- և b-հիդրօքսի թթուները՝ a-հիդրօքսի թթուները, կորցնելով ջուրը երկու մոլեկուլներից, տալիս են ցիկլային էսթերներ, լակտիդներ՝ 2CH2 (OH):COOH = 2H20 + CH2.O.CO (գլիկոլիդ); so.o.sn2 /Z-O., արձակելով ջուր, ձևավորում են չհագեցած թթուներ՝ CH2 (OH) CH2.COOH- H20 \u003d CH2:CH. .COOH; y- և d-հիդրօքսի թթուները առաջացնում են անհիդրիդներ՝ լակտոններ՝ CH3.CH(OH).CH2.CH2.COOH = = H2O + CH3.CH.CH2.CH2.CO: Կենդանական և բուսական օրգանիզմներում տարածված են Օ. Ալիֆատիկ a-O-ի ներկայացուցիչներ. են գլիկոլաթթու, CH2OH.COOH (օքսիաքացախ), կաթնաթթու; /?-հիդրօքսի թթուներից - հիդրակրիլ, CH2OH.CH2COOH, /9-հիդրօքսի-բուտիրաթթու; u-o. ազատ ձևով անհայտ են, քանի որ ջուրը կորցնելով՝ անցնում են լակտոնների։ Երկհիմնական Օ.-ի մեջ կարևոր է խնձորաթթուն (օքսյամբեր-նայա); COOH.CHOH.CH2.COOH, լայնորեն տարածված բույսերում; թույլ լուծույթներում ունի ձախ պտույտ, ուժեղ լուծումներում՝ աջ. սինթետիկ - դա ոչ ակտիվ է: Երկհիմն քառատոմ թթուները ներառում են գինու թթուներ (դիօքսիսուկցինային): Մյուս Օ.-ից՝ կիտրոն, ՀՈ.ՍՈ.Չ2. .(COH)(COOH).CH2.COOH, շատ տարածված է բուսական աշխարհում (խաղողի, կիտրոնների մեջ) և հանդիպում է կենդանիների օրգանիզմում (կաթի մեջ); երկաթի ցիտրատի տեսքով ունի բուժիչ կիրառություն։ Արոմատիկ Օ.-ից (ֆենոլաթթուներ) բժշկության մեջ կարևոր են սալիցիլաթթուն, գալիկաթթուն և դրանց ածանցյալները. սալիցիլաթթվի ֆենիլ եթեր (սալոլ), սուլֆոսալիսիլիկ թթու, C6H3: OH.S03H.COOH (սպիտակուցային ռեագենտ), ացետիլսալիցիլաթթու (ասպիրին): Բույսերում կան անուշաբույր շարքի բազմաթիվ զանազան Օ., to-rykh ածանցյալները, ի թիվս այլ բաների, տանիններն են, որոնք տեխնիկական մեծ նշանակություն ունեն։ Կենսաբանության մասին. առանձին Օ–ի արժեքը և դրանց քանակական սահմանման մեթոդների մասին — տե՛ս. Ացետոնային մարմիններ, Բրո-գլիկոլիզ, Արյուն, Կաթնաթթու, Մեզ, Մկաններ, Բետա(^)-հիդրօքսիբուտիրաթթու:

28-29 թթ. ամոնիակի մոլեկուլում հաջորդաբար փոխարինել ջրածնի ատոմները ածխաջրածնային ռադիկալներով, ապա կստացվեն միացություններ, որոնք պատկանում են ամինների դասին։ Համապատասխանաբար, ամինները լինում են առաջնային (RNH2), երկրորդային (R2NH), երրորդական (R3N)։ -NH2 խումբը կոչվում է ամինո խումբ:

Կախված նրանից, թե որ ռադիկալներն են կապված ազոտի ատոմին, լինում են ալիֆատիկ, արոմատիկ, ալիցիկլիկ և հետերոցիկլիկ ամիններ։

Ամինների անվանումների կառուցումն իրականացվում է համապատասխան ածխաջրածնի (առաջնային ամիններ) անվանմանը amino- նախածանցը կամ ազոտի ատոմի հետ կապված ռադիկալների թվարկված անվանումներին ավելացնելով -ամին վերջավորությունը (ցանկացած ամինների համար):

Ստանալու ուղիները.1. Հոֆմանի արձագանքը.Առաջնային ամինների ստացման առաջին մեթոդներից էր ամոնիակի ալկիլացումը ալկիլ հալոգենիդներով։ . 2. Զինինի ռեակցիա— արոմատիկ ամինների ստացման հարմար միջոց՝ անուշաբույր նիտրոմիացությունների վերականգնումում։ Որպես վերականգնող նյութեր օգտագործվում են՝ H2 (կատալիզատորի վրա): Երբեմն ջրածինը առաջանում է անմիջապես ռեակցիայի պահին, որի համար մետաղները (ցինկ, երկաթ) մշակվում են նոսր թթվով։

Ամինների ֆիզիկական հատկությունները.Ազոտի ատոմում չբաշխված էլեկտրոնային զույգի առկայությունը առաջացնում է ավելի բարձր եռման կետ, քան համապատասխան ալկանները: Ամիններն ունեն տհաճ սուր հոտ: Սենյակային ջերմաստիճանում և մթնոլորտային ճնշման դեպքում մի շարք առաջնային ամինների առաջին ներկայացուցիչները գազեր են, որոնք լավ լուծվում են ջրում։ Ածխածնի ռադիկալի աճի հետ եռման կետը բարձրանում է, և ջրի լուծելիությունը նվազում է:

Ամինների քիմիական հատկությունները. Ամինների հիմնական հատկությունները

Ամինները հիմքեր են, քանի որ ազոտի ատոմը կարող է ապահովել էլեկտրոնային զույգ՝ էլեկտրոնային անբավարար տեսակների հետ կապ ստեղծելու համար՝ համաձայն դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի (համապատասխանում է Լյուիսի հիմնականության սահմանմանը): Հետևաբար, ամինները, ինչպես և ամոնիակը, կարողանում են փոխազդել թթուների և ջրի հետ՝ ավելացնելով պրոտոն՝ համապատասխան ամոնիումային աղեր ձևավորելու համար։

Ամոնիումի աղերը շատ են լուծվում ջրում, բայց վատ են լուծվում օրգանական լուծիչների մեջ։ Ամինների ջրային լուծույթները ալկալային են։

Ամինների հիմնական հատկությունները կախված են փոխարինողների բնույթից։ Մասնավորապես, արոմատիկ ամինները ավելի թույլ հիմքեր են, քան ալիֆատիկները, քանի որ ազոտի ազատ էլեկտրոնային զույգը զուգակցվում է անուշաբույր միջուկի  համակարգի հետ, որը նվազեցնում է ազոտի ատոմի վրա էլեկտրոնային խտությունը (-M-էֆեկտ): Ընդհակառակը, ալկիլ խումբը լավ էլեկտրոնային խտության դոնոր է (+I-ազդեցություն):

Ամինների օքսիդացում. Ամինների այրումը ուղեկցվում է ածխածնի երկօքսիդի, ազոտի և ջրի ձևավորմամբ՝ 4CH3NH2 + 9O2 \u003d 4CO2 + 2N2 + 10H2O

Անուշաբույր ամինները օդում ինքնաբերաբար օքսիդանում են։ Այսպիսով, անիլինը օդում արագ շագանակագույն է դառնում օքսիդացման պատճառով։

Ալկիլ հալոգենիդների ավելացում Ամիններն ավելացնում են հալոալկաններ՝ աղ առաջացնելու համար

Ամինների փոխազդեցությունը ազոտաթթվի հետ Մեծ նշանակություն ունի առաջնային անուշաբույր ամինների դիազոտացման ռեակցիան ազոտաթթվի ազդեցությամբ, որը ստացվում է տեղում՝ նատրիումի նիտրիտի և աղաթթվի ռեակցիայի արդյունքում։

Առաջնային ալիֆատիկ ամինները, երբ արձագանքում են ազոտաթթվի հետ, առաջացնում են սպիրտներ, իսկ երկրորդային ալիֆատիկ և արոմատիկ ամինները տալիս են N-nitroso ածանցյալներ՝ R-NH2 + NaNO2 + HCl \u003d R-OH + N2 + NaCl + H2O; NH+NaNO2+HCl=R2N-N=O+NaCl+H2O

Անուշաբույր ամինների մեջ ամինո խումբը հեշտացնում է փոխարինումը բենզոլային օղակի օրթո և պարա դիրքերում: Հետևաբար, անիլին հալոգենացումը արագ է տեղի ունենում նույնիսկ կատալիզատորների բացակայության դեպքում, և բենզոլի օղակի ջրածնի երեք ատոմները միանգամից փոխարինվում են, և 2,4,6-տրիբրոմանիլինի սպիտակ նստվածքը նստում է.

Բրոմի ջրի հետ այս ռեակցիան օգտագործվում է որպես անիլինի որակական ռեակցիա։

Դիմում

Ամինները օգտագործվում են դեղագործական արդյունաբերության և օրգանական սինթեզում (CH3NH2, (CH3)2NH, (C2H5)2NH և այլն); նեյլոնի արտադրության մեջ (NH2-(CH2)6-NH2 - hexamethylenediamine); որպես ներկանյութերի և պլաստմասսաների (անիլին) արտադրության հումք։

30. Ամինաթթուներ (aminocarboxylic թթուներ)- օրգանական միացություններ, որոնց մոլեկուլը միաժամանակ պարունակում է կարբոքսիլ և ամին խմբեր. Ամինաթթուները կարելի է համարել որպես կարբոքսիլաթթուների ածանցյալներ, որոնցում ջրածնի մեկ կամ մի քանի ատոմները փոխարինվում են ամինային խմբերով։

Ընդհանուր քիմիական հատկություններ. 1. Ամինաթթուները կարող են դրսևորել և՛ թթվային հատկություններ՝ իրենց մոլեկուլներում կարբոքսիլային խմբի՝ COOH առկայության պատճառով, և՛ հիմնային հատկություններ՝ շնորհիվ ամինային խմբի՝ NH2: Դրա շնորհիվ ջրում ամինաթթուների լուծույթներն ունեն բուֆերային լուծույթների հատկություններ։

Ցվիտերիոնը ամինաթթվի մոլեկուլ է, որում ամինո խումբը ներկայացված է որպես -NH3+, իսկ կարբոքսի խումբը՝ -COO-: Նման մոլեկուլը զգալի դիպոլային մոմենտ ունի զրոյական զուտ լիցքի դեպքում։ Հենց այդպիսի մոլեկուլներից են կառուցվում ամինաթթուների մեծ մասի բյուրեղները։

Որոշ ամինաթթուներ ունեն բազմաթիվ amino խմբեր և կարբոքսիլ խմբեր: Այս ամինաթթուների համար դժվար է խոսել որևէ կոնկրետ զվիտերիոնի մասին:

2. Ամինաթթուների կարևոր հատկանիշը նրանց պոլիկոնդենսացման ունակությունն է, ինչը հանգեցնում է պոլիամիդների, այդ թվում՝ պեպտիդների, սպիտակուցների և նեյլոն-66-ի առաջացմանը:

3. Ամինաթթվի իզոէլեկտրական կետը pH արժեքն է, որի դեպքում ամինաթթվի մոլեկուլների առավելագույն համամասնությունն ունի զրոյական լիցք: Այս pH-ի դեպքում ամինաթթունն ամենաքիչ շարժունակն է էլեկտրական դաշտում, և այս հատկությունը կարող է օգտագործվել ամինաթթուների, ինչպես նաև սպիտակուցների և պեպտիդների առանձնացման համար:

4. Ամինաթթուները սովորաբար կարող են մտնել կարբոքսիլաթթուներին և ամիններին բնորոշ բոլոր ռեակցիաների մեջ:

Օպտիկական իզոմերիզմ. Բոլոր α-ամինաթթուները, որոնք կազմում են կենդանի օրգանիզմները, բացառությամբ գլիցինի, պարունակում են ասիմետրիկ ածխածնի ատոմ (տրեոնինը և իզոլեյցինը պարունակում են երկու ասիմետրիկ ատոմ) և օպտիկական ակտիվություն ունեն։ Բնության մեջ գոյություն ունեցող գրեթե բոլոր α-ամինաթթուներն ունեն L-ձև, և միայն L-ամինաթթուներն են ներառված ռիբոսոմների վրա սինթեզված սպիտակուցների բաղադրության մեջ։

«Կենդանի» ամինաթթուների այս հատկանիշը շատ դժվար է բացատրել, քանի որ օպտիկապես ոչ ակտիվ նյութերի կամ ռասեմատների միջև ռեակցիաներում (որոնք, ըստ երևույթին, օրգանական մոլեկուլները ներկայացված էին հին Երկրի վրա), L և D- ձևերը ձևավորվում են հավասար քանակությամբ: Միգուցե. Ձևերից մեկի ընտրությունը (L կամ D) պարզապես հանգամանքների պատահական համակցության արդյունք է. առաջին մոլեկուլները, որոնցից կարող էր սկսվել մատրիցային սինթեզը, ունեին որոշակի ձև, և համապատասխան ֆերմենտները «հարմարեցվեցին» դրանց:

31. Ամինաթթուները օրգանական ամֆոտերային միացություններ են. Նրանք պարունակում են մոլեկուլում հակառակ բնույթի երկու ֆունկցիոնալ խումբ՝ հիմնային հատկություններով ամինախումբ և թթվային հատկություններով կարբոքսիլ խումբ։ Ամինաթթուները փոխազդում են ինչպես թթուների, այնպես էլ հիմքերի հետ.

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

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

Երբ ամինաթթուները լուծվում են ջրի մեջ, կարբոքսիլ խումբը բաժանվում է ջրածնի իոնից, որը կարող է միանալ ամինախմբին: Այս դեպքում ձևավորվում է ներքին աղ, որի մոլեկուլը երկբևեռ իոն է.

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

Ամինաթթուների ջրային լուծույթներն ունեն չեզոք, ալկալային կամ թթվային միջավայր՝ կախված ֆունկցիոնալ խմբերի քանակից։ Այսպիսով, գլուտամինաթթուն ձևավորում է թթվային լուծույթ (երկու խումբ՝ COOH, մեկ՝ NH2), լիզինը՝ ալկալային (մեկ խումբ՝ COOH, երկու՝ NH2):

Ինչպես առաջնային ամինները, այնպես էլ ամինաթթուները փոխազդում են ազոտաթթվի հետ, ամին խումբը վերածվում է հիդրոքսո խմբի, իսկ ամինաթթունը՝ հիդրօքսի թթվի՝ H2N-CH(R)-COOH + HNO2 → HO-CH(R)-COOH + N2+ H2O

Ազատված ազոտի ծավալի չափումը թույլ է տալիս որոշել ամինաթթուների քանակը (Վան Սլայկի մեթոդ):

Ամինաթթուները գազային ջրածնի քլորիդի առկայությամբ կարող են արձագանքել սպիրտների հետ՝ վերածվելով էսթերի (ավելի ճիշտ՝ էսթերի հիդրոքլորիդ աղի). H2N-CH(R)-COOH + R"OH H2N-CH(R)- COOR» + H2O.

Ամինաթթուների էսթերները երկբևեռ կառուցվածք չունեն և ցնդող միացություններ են։ Ամինաթթուների ամենակարևոր հատկությունը խտանալու և պեպտիդների առաջացման կարողությունն է:

32. Կարբոքսիլ խումբմիավորում է երկու ֆունկցիոնալ խմբեր՝ կարբոնիլ =CO և հիդրոքսիլ -OH՝ փոխադարձաբար ազդելով միմյանց վրա։

Կարբոքսիլաթթուների թթվային հատկությունները պայմանավորված են էլեկտրոնների խտության անցումով դեպի կարբոնիլ թթվածին և արդյունքում O-H կապի լրացուցիչ (համեմատած սպիրտների) բևեռացման հետ։

Ջրային լուծույթում կարբոքսիլաթթուները տարանջատվում են իոնների՝ R-COOH = R-COO- + H+

Ջրում լուծելիությունը և թթուների բարձր եռման կետերը պայմանավորված են միջմոլեկուլային ջրածնային կապերի առաջացմամբ։

Ամինային խումբ - միավալենտ խումբ - NH2, ամոնիակի մնացորդ (NH3):Ամինախումբը պարունակվում է բազմաթիվ օրգանական միացություններում՝ ամիններ, ամինաթթուներ, ամինային սպիրտներ և այլն։ -NH2 խումբ պարունակող միացությունները, որպես կանոն, ունեն հիմնական բնույթ՝ ազոտի ատոմի վրա չկիսված էլեկտրոնային զույգի առկայության պատճառով։

Արոմատիկ միացություններում էլեկտրոֆիլ փոխարինման ռեակցիաներում ամինո խումբը առաջին տեսակի կողմնորոշիչն է, այսինքն. ակտիվացնում է օրթո և պարա դիրքերը բենզոլային օղակում:

33. Պոլիկոնդենսացիա- բազմաֆունկցիոնալ (առավել հաճախ երկֆունկցիոնալ) միացություններից պոլիմերների սինթեզման գործընթացը, որը սովորաբար ուղեկցվում է ֆունկցիոնալ խմբերի փոխազդեցության ընթացքում ցածր մոլեկուլային քաշի ենթամթերքների (ջուր, սպիրտներ և այլն) արտազատմամբ.

Պոլիկոնդենսացման գործընթացում առաջացած պոլիմերի մոլեկուլային քաշը կախված է սկզբնական բաղադրիչների հարաբերակցությունից, ռեակցիայի պայմաններից։

Պոլիկոնդենսացիայի ռեակցիաները կարող են ներառել երկու տարբեր ֆունկցիոնալ խմբերով մեկ մոնոմեր, օրինակ՝ պոլի-ε-կապրոամիդի (նեյլոն-6, կապրոն) սինթեզ ε-ամինոկապրոինաթթվից, կամ տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր կրող երկու մոնոմեր, օրինակ՝ սինթեզ։ նեյլոն-66 ադիպաթթվի և հեքսամեթիլենդիամինի պոլիկոնդենսացիա; այս դեպքում առաջանում են գծային կառուցվածքի պոլիմերներ (գծային պոլիկոնդենսացիա, տե՛ս նկ. 1): Եթե ​​մոնոմերը (կամ մոնոմերները) կրում են երկուից ավելի ֆունկցիոնալ խմբեր, առաջանում են խաչաձև կապակցված պոլիմերներ՝ եռաչափ ցանցային կառուցվածքով (եռաչափ պոլիկոնդենսացիա)։ Նման պոլիմերներ ստանալու համար մոնոմերների խառնուրդին հաճախ ավելացնում են «խաչաձեւ կապող» բազմաֆունկցիոնալ բաղադրիչներ։

Հատկապես ուշագրավ են ցիկլային մոնոմերներից պոլիմերների սինթեզի ռեակցիաները օղակի բացման մեխանիզմով - ավելացում, օրինակ, նեյլոն-6-ի սինթեզը կապրոլակտամից (ε-ամինոկապրոաթթվի ցիկլային ամիդ); չնայած այն հանգամանքին, որ ցածր մոլեկուլային զանգվածի բեկորների մեկուսացում չի լինում, նման ռեակցիաներն ավելի հաճախ կոչվում են պոլիկոնդենսացիա:

Պեպտիդային կապ- ամիդային կապի տեսակ, որն առաջանում է սպիտակուցների և պեպտիդների ձևավորման ժամանակ՝ մի ամինաթթվի α-ամինո խմբի (-NH2) մյուս ամինաթթվի α-կարբոքսիլ խմբի (-COOH) փոխազդեցության արդյունքում։

Պեպտիդային կապում C-N իդեն մասամբ ունի կրկնակի բնույթ, որն արտահայտվում է, մասնավորապես, նրա երկարության նվազմամբ մինչև 1,32 անգստրոմ։ Սա առաջացնում է հետևյալ հատկությունները.

4 կապի ատոմներ (C, N, O և H) և 2 α-ածխածինները գտնվում են նույն հարթության վրա: ամինաթթուների և ջրածինների R խմբերը α-ածխածիններում գտնվում են այս հարթությունից դուրս:

Պեպտիդային կապում H և O-ն, ինչպես նաև երկու ամինաթթուների α-ածխածինները տրանսկողմնորոշված ​​են (տրանս-իզոմերը ավելի կայուն է)։ L-ամինաթթուների դեպքում, որը հանդիպում է բոլոր բնական սպիտակուցներում և պեպտիդներում, R-խմբերը նույնպես տրանսկողմնորոշված ​​են։

C-N կապի շուրջ պտույտն անհնար է, հնարավոր է պտույտ C-C կապի շուրջ։

պեպտիդներ (հունարեն πεπτος - սննդարար) - նյութերի ընտանիք, որոնց մոլեկուլները կառուցված են α-ամինաթթուների մնացորդներից, որոնք շղթայում միացված են պեպտիդային (ամիդային) կապերով -C (O) NH -:

34. Սպիտակուցներ (սպիտակուցներ, պոլիպեպտիդներ) - բարձր մոլեկուլային օրգանական նյութեր, որոնք բաղկացած են ամինաթթուներից, որոնք շղթայում միացված են պեպտիդային կապով: Կենդանի օրգանիզմներում սպիտակուցների ամինաթթուների բաղադրությունը որոշվում է գենետիկ կոդով, շատ դեպքերում սինթեզում օգտագործվում են 20 ստանդարտ ամինաթթուներ։ Նրանցից շատերի համակցությունները տալիս են սպիտակուցի մոլեկուլների հատկությունների լայն տեսականի: Բացի այդ, սպիտակուցի բաղադրության մեջ պարունակվող ամինաթթուները հաճախ ենթարկվում են հետթարգմանական փոփոխությունների, որոնք կարող են առաջանալ ինչպես մինչև սպիտակուցը կսկսի կատարել իր գործառույթը, այնպես էլ բջջում իր «աշխատանքի» ընթացքում։ Հաճախ կենդանի օրգանիզմներում մի քանի սպիտակուցային մոլեկուլներ կազմում են բարդ բարդույթներ, օրինակ՝ ֆոտոսինթետիկ համալիր։

Սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի բարդ փաթեթավորումը (ճարտարապետություն) հասկանալու համար պետք է հաշվի առնել մի քանիսը. կազմակերպության մակարդակները. Առաջնային, ամենապարզ կառուցվածքը պոլիպեպտիդային շղթա է, այսինքն՝ ամինաթթուների շարան՝ կապված պեպտիդային կապերով։ Առաջնային կառուցվածքում ամինաթթուների միջև բոլոր կապերը կովալենտ են և, հետևաբար, ամուր: Կազմակերպվածության հաջորդ՝ ավելի բարձր մակարդակը երկրորդական կառուցվածքն է, երբ սպիտակուցային թելը ոլորվում է պարույրի տեսքով։ Ջրածնային կապեր են ձևավորվում պարույրի մի պտույտի վրա տեղակայված -COOH խմբերի և մյուս շրջադարձի վրա՝ -NH2 խմբերի միջև։ Դրանք առաջանում են ջրածնի հիման վրա, որոնք առավել հաճախ գտնվում են երկու բացասական ատոմների միջև։ Ջրածնային կապերն ավելի թույլ են, քան կովալենտային կապերը, սակայն դրանց մեծ քանակով ապահովում են բավականաչափ ամուր կառուցվածքի ձևավորում։ Ամինաթթուների թելը (պոլիպեպտիդը) հետագայում ոլորվում է՝ ձևավորելով գնդիկ կամ ֆիբրիլ կամ գնդիկ՝ հատուկ յուրաքանչյուր սպիտակուցի համար։ Այսպիսով, առաջանում է բարդ կոնֆիգուրացիա, որը կոչվում է երրորդական կառուցվածք: Դրա որոշումը սովորաբար իրականացվում է ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության մեթոդով, որը թույլ է տալիս սահմանել ատոմների և ատոմների խմբերի դիրքը բյուրեղներում և բարդ միացություններում:

Թույլ են նաև կապերը, որոնք ապահովում են սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը։ Դրանք առաջանում են, մասնավորապես, հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների պատճառով։ Սրանք գրավիչ ուժեր են ոչ բևեռային մոլեկուլների միջև կամ մոլեկուլների ոչ բևեռային շրջանների միջև ջրային միջավայրում: Ջրային լուծույթում որոշ ամինաթթուների հիդրոֆոբ մնացորդները միանում են, «կպչում» և դրանով իսկ կայունացնում սպիտակուցի կառուցվածքը։ Բացի հիդրոֆոբ ուժերից, ամինաթթուների մնացորդների էլեկտրաբացասական և էլեկտրադրական ռադիկալների միջև էլեկտրաստատիկ կապերը կարևոր դեր են խաղում սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքի պահպանման գործում: Երրորդական կառուցվածքը նույնպես ապահովված է փոքր քանակությամբ կովալենտային դիսուլֆիդային -S-S-կապերով, որոնք առաջանում են ծծմբի պարունակող ամինաթթուների ծծմբի ատոմների միջև: Պետք է ասեմ, որ երրորդ; սպիտակուցի կառուցվածքը վերջնական չէ. Նույն սպիտակուցի մակրոմոլեկուլները կամ այլ սպիտակուցների մոլեկուլները հաճախ կցված են սպիտակուցի մակրոմոլեկուլին: Օրինակ՝ հեմոգլոբինի բարդ մոլեկուլը՝ արյան կարմիր բջիջներում հայտնաբերված սպիտակուցը, բաղկացած է չորս գլոբինի մակրոմոլեկուլներից՝ երկու ալֆա շղթաներից և երկու բետա շղթայից, որոնցից յուրաքանչյուրը կապված է երկաթ պարունակող հեմի հետ։ Դրանց համակցման արդյունքում առաջանում է գործող հեմոգլոբինի մոլեկուլ։ Միայն նման փաթեթում է հեմոգլոբինը լիարժեք աշխատում, այսինքն՝ կարողանում է թթվածին տեղափոխել։ Մի քանի սպիտակուցային մոլեկուլների միմյանց հետ համակցման շնորհիվ առաջանում է չորրորդական կառուցվածք։ Եթե ​​պեպտիդային շղթաները շարված են կծիկի տեսքով, ապա այդպիսի սպիտակուցները կոչվում են գնդաձև։ Եթե ​​պոլիպեպտիդային շղթաները դրված են թելերի կապոցների մեջ, ապա դրանք կոչվում են ֆիբրիլային սպիտակուցներ: Երկրորդական կառուցվածքից սկսած՝ սպիտակուցային մակրոմոլեկուլների տարածական դասավորությունը (կոնֆորմացիան), ինչպես պարզեցինք, ապահովվում է հիմնականում թույլ քիմիական կապերով։ Արտաքին գործոնների ազդեցության տակ (ջերմաստիճանի փոփոխություն, միջավայրի աղի բաղադրություն, pH, ճառագայթման և այլ գործոնների ազդեցության տակ) մակրոմոլեկուլը կայունացնող թույլ կապերը կոտրվում են, և սպիտակուցի կառուցվածքը, հետևաբար և նրա հատկությունները փոխվում են: Այս գործընթացը կոչվում է denaturation: Թույլ կապերի մի մասի խզումը, սպիտակուցի կոնֆորմացիայի և հատկությունների փոփոխությունները նույնպես տեղի են ունենում ֆիզիոլոգիական գործոնների ազդեցության տակ (օրինակ՝ հորմոնների ազդեցությամբ)։ Այսպիսով, կարգավորվում են սպիտակուցների հատկությունները՝ ֆերմենտներ, ընկալիչներ, փոխադրիչներ։ Սպիտակուցի կառուցվածքի այս փոփոխությունները սովորաբար հեշտությամբ շրջելի են: Մեծ թվով թույլ կապերի խզումը հանգեցնում է սպիտակուցի դենատուրացիայի, որը կարող է անշրջելի լինել (օրինակ՝ ձվի սպիտակուցի կոագուլյացիա ձուն եռացնելիս)։ Երբեմն սպիտակուցի դենատուրացիան նույնպես կենսաբանական իմաստ ունի: Օրինակ, սարդը մի կաթիլ գաղտնիք է հատկացնում և այն կպչում ինչ-որ աջակցության վրա: Ապա, շարունակելով գաղտնիքը արտազատել, թեթևակի քաշում է թելը, և այս թույլ լարվածությունը բավական է, որ սպիտակուցը դենոզվի, լուծվող ձևից վերածվի անլուծելիի, և թելը ամրություն ձեռք բերի։

35-36. Մոնոսաքարիդներ(հունարենից monos. միակ, sacchar: շաքար), - օրգանական միացություններ, ածխաջրերի հիմնական խմբերից մեկը; շաքարի ամենապարզ ձևը; սովորաբար անգույն, ջրում լուծվող, թափանցիկ պինդ նյութեր են։ Որոշ մոնոսաքարիդներ ունեն քաղցր համ։ Մոնոսախարիդները՝ շինարարական բլոկները, որոնցից սինթեզվում են դիսաքարիդները (օրինակ՝ սախարոզա) և պոլիսաքարիդները (օրինակ՝ ցելյուլոզը և օսլան), պարունակում են հիդրօքսիլ խմբեր և ալդեհիդ (ալդոզներ) կամ կետո խումբ (կետոզներ)։ Ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ, որին կցված է հիդրօքսիլ խումբ (բացի առաջինից և վերջինից), քիրալային է, ինչը հանգեցնում է բազմաթիվ իզոմերային ձևերի։ Օրինակ, գալակտոզը և գլյուկոզան ալդոհեքսոզներ են, բայց ունեն տարբեր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ: Մոնոսաքարիդները, ինչպես բոլոր ածխաջրերը, պարունակում են ընդամենը 3 տարր (C, O, H):

Մոնոսաքարիդների ենթաբաժանումտրիոզների, տետրոզների, պենտոզների, հեքսոզների և այլնի համար (3, 4, 5, 6 և այլն ածխածնի ատոմները շղթայում); 9-ից ավելի ածխածնի ատոմ պարունակող ածխածնային շղթայով բնական մոնոսաքարիդներ չեն հայտնաբերվել: 5 անդամանոց ցիկլ պարունակող մոնոսաքարիդները կոչվում են ֆուրանոզներ, 6 անդամները՝ պիրանոզներ։

Իզոմերիզմ. n ասիմետրիկ ածխածնի ատոմ պարունակող մոնոսաքարիդների համար հնարավոր է 2n ստերեոիզոմերների առկայությունը (տես Իզոմերիզմ)։

38. Քիմիական հատկություններ.Մոնոսաքարիդները մտնում են կարբոնիլ և հիդրօքսիլ խմբերին բնորոշ քիմիական ռեակցիաների մեջ։ Մոնոսախարիդների բնորոշ առանձնահատկությունը բաց (ացիկլիկ) և ցիկլային ձևերով գոյության և յուրաքանչյուր ձևի ածանցյալներ տալու ունակությունն է։ Մոնոզների մեծ մասը ցիկլվում է ջրային լուծույթում՝ առաջացնելով կիսացետալներ կամ հեմիկետալներ (կախված նրանից, թե դրանք ալդոզներ են, թե կետոզներ) ալկոհոլի և նույն շաքարի կարբոնիլ խմբի միջև։ Գլյուկոզան, օրինակ, հեշտությամբ ձևավորում է կիսացետալներ՝ միացնելով իր C1-ը և O5-ը՝ ձևավորելով 6 անդամանոց օղակ, որը կոչվում է պիրանոզիդ: Նույն ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ C1-ի և O4-ի միջև՝ ձևավորելով 5 անդամից բաղկացած ֆուրանոսիդ:

մոնոսաքարիդներ բնության մեջ.Մոնոսաքարիդները բարդ ածխաջրերի (գլիկոզիդներ, օլիգոսաքարիդներ, պոլիսախարիդներ) և խառը ածխաջրեր պարունակող կենսապոլիմերների (գլիկոպրոտեիններ, գլիկոլիպիդներ և այլն) մի մասն են։ Այս դեպքում մոնոսաքարիդները գլիկոզիդային կապերով կապված են միմյանց և մոլեկուլի ոչ ածխաջրային մասի հետ։ Թթուների կամ ֆերմենտների կողմից հիդրոլիզի արդյունքում այդ կապերը կարող են կոտրվել՝ մոնոսաքարիդների ազատման համար։ Բնության մեջ ազատ մոնոսաքարիդները, բացառությամբ D-գլյուկոզայի և D-ֆրուկտոզայի, հազվադեպ են: Ածխածնի երկօքսիդից և ջրից մոնոսաքարիդների կենսասինթեզը տեղի է ունենում բույսերում (տես Ֆոտոսինթեզ); մոնոսաքարիդների ակտիվացված ածանցյալների՝ նուկլեոզիդ դիֆոսֆատ շաքարների մասնակցությամբ, որպես կանոն, տեղի է ունենում բարդ ածխաջրերի կենսասինթեզ։ Օրգանիզմում մոնոսաքարիդների քայքայումը (օրինակ՝ ալկոհոլային խմորում, գլիկոլիզ) ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ։

Դիմում.Որոշ ազատ մոնոսաքարիդներ և դրանց ածանցյալներ (օրինակ՝ գլյուկոզա, ֆրուկտոզա և դրա դիֆոսֆատ և այլն) օգտագործվում են սննդի արդյունաբերության և բժշկության մեջ։

37. Գլյուկոզա (C6H12O6)(«խաղողի շաքար», դեքստրոզա) հանդիպում է բազմաթիվ մրգերի և հատապտուղների, այդ թվում՝ խաղողի հյութի մեջ, այստեղից էլ այս տեսակի շաքարի անվանումը։ Այն վեց ատոմային շաքար է (հեքսոզա):

Ֆիզիկական հատկություններ. Քաղցր համով սպիտակ բյուրեղային նյութ, ջրում շատ լուծվող, եթերի մեջ չլուծվող, սպիրտի մեջ վատ լուծվող նյութ։

Մոլեկուլի կառուցվածքը

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

Գլյուկոզան կարող է գոյություն ունենալ ցիկլերով (α և β գլյուկոզա):

α և β գլյուկոզա

Գլյուկոզայի անցումը Ֆիշերի պրոյեկցիայից Haworth պրոեկցիային Գլյուկոզան դիսաքարիդների և պոլիսախարիդների մեծ մասի հիդրոլիզի վերջնական արդյունքն է:

կենսաբանական դեր.Գլյուկոզան ֆոտոսինթեզի հիմնական արդյունքն է և ձևավորվում է Կալվինի ցիկլում։

Մարդկանց և կենդանիների մոտ գլյուկոզան էներգիայի հիմնական և ամենատարբեր աղբյուրն է նյութափոխանակության գործընթացների համար: Կենդանիների մարմնի բոլոր բջիջներն ունեն գլյուկոզա կլանելու հատկություն։ Միևնույն ժամանակ, էներգիայի այլ աղբյուրներ օգտագործելու ունակությունը, օրինակ՝ ազատ ճարպաթթուները և գլիցերինը, ֆրուկտոզան կամ կաթնաթթունը, ունեն մարմնի ոչ բոլոր բջիջները, այլ միայն դրանց որոշ տեսակներ:

Արտաքին միջավայրից գլյուկոզայի տեղափոխումը կենդանական բջիջ իրականացվում է ակտիվ տրանսմեմբրանային փոխանցման միջոցով հատուկ սպիտակուցային մոլեկուլի՝ հեքսոզային կրիչի (փոխադրողի) օգնությամբ։

Բջիջներում գլյուկոզան կարող է ենթարկվել գլիկոլիզի՝ էներգիա ապահովելու համար ATP-ի տեսքով: Գլիկոլիզի շղթայի առաջին ֆերմենտը հեքսոկինազն է: Բջջային հեքսոկինազի ակտիվությունը գտնվում է հորմոնների կարգավորիչ ազդեցության տակ, օրինակ՝ ինսուլինը կտրուկ մեծացնում է հեքսոկինազի ակտիվությունը և, հետևաբար, բջիջների կողմից գլյուկոզայի օգտագործումը, իսկ գլյուկոկորտիկոիդները նվազեցնում են հեքսոկինազի ակտիվությունը։

Էներգիայի բազմաթիվ աղբյուրներ, բացի գլյուկոզայից, կարող են ուղղակիորեն փոխակերպվել լյարդում գլյուկոզայի, ինչպիսիք են կաթնաթթունը, շատ ազատ ճարպաթթուները և գլիցերինը կամ ազատ ամինաթթուները, հատկապես ավելի պարզները, ինչպիսիք են ալանինը: Այլ միացություններից լյարդում գլյուկոզայի առաջացման գործընթացը կոչվում է գլյուկոնեոգենեզ։

Էներգիայի այն աղբյուրները, որոնց համար ուղղակի կենսաքիմիական փոխակերպում չկա գլյուկոզայի, կարող են օգտագործվել լյարդի բջիջների կողմից ATP արտադրելու համար և հետագայում էներգիա ապահովել գլյուկոնեոգենեզի, կաթնաթթվից գլյուկոզայի վերասինթեզի կամ գլիկոգենի պոլիսախարիդների պաշարների սինթեզի գործընթացի համար էներգիա մատակարարելու համար: գլյուկոզայի մոնոմերներից: Գլյուկոզան կրկին հեշտությամբ արտադրվում է գլիկոգենից՝ պարզ տրոհման միջոցով:

Արյան մեջ գլյուկոզայի կայուն մակարդակի պահպանման բացառիկ կարևորության պատճառով մարդիկ և շատ այլ կենդանիներ ունեն ածխաջրերի նյութափոխանակության պարամետրերի հորմոնալ կարգավորման բարդ համակարգ: Երբ 1 գրամ գլյուկոզան օքսիդացվում է ածխաթթու գազի և ջրի մեջ, 17,6 կՋ էներգիա է անջատվում։ Պահպանված առավելագույն «պոտենցիալ էներգիան» գլյուկոզայի մոլեկուլում օքսիդացման վիճակի -4 ածխածնի ատոմների (C-4) ձևով նյութափոխանակության գործընթացների ժամանակ կարող է նվազել մինչև C + 4 (CO2 մոլեկուլում): Դրա վերականգնումը նախկին մակարդակին կարող է իրականացվել ավտոտրոֆների միջոցով։

Ֆրուկտոզա կամ մրգային շաքար C6H12O6- մոնոսաքարիդ, որն ազատ տեսքով առկա է գրեթե բոլոր քաղցր հատապտուղներում և մրգերում: Շատերը նախընտրում են շաքարը փոխարինել ոչ թե սինթետիկ դեղամիջոցներով, այլ բնական ֆրուկտոզայով։

Ի տարբերություն գլյուկոզայի, որը ծառայում է որպես էներգիայի համընդհանուր աղբյուր, ֆրուկտոզան չի ներծծվում ինսուլինից կախված հյուսվածքների կողմից: Այն գրեթե ամբողջությամբ ներծծվում և նյութափոխանակվում է լյարդի բջիջների կողմից: Մարդու մարմնի գործնականում ոչ մի այլ բջիջ (բացի սպերմատոզոիդներից) չի կարող ֆրուկտոզա օգտագործել: Լյարդի բջիջներում ֆրուկտոզան ֆոսֆորիլացվում է և այնուհետև տրոհվում տրիոզների, որոնք կամ օգտագործվում են ճարպաթթուների սինթեզի համար, ինչը կարող է հանգեցնել գիրության, ինչպես նաև բարձրացնում է տրիգլիցերիդների մակարդակը (որն իր հերթին մեծացնում է աթերոսկլերոզի վտանգը), կամ օգտագործվում է գլիկոգենի համար։ սինթեզ (գլյուկոնեոգենեզի ընթացքում նաև մասամբ վերածվում է գլյուկոզայի): Այնուամենայնիվ, ֆրուկտոզայի վերածումը գլյուկոզայի բարդ բազմաստիճան գործընթաց է, և լյարդի ֆրուկտոզա մշակելու ունակությունը սահմանափակ է: Վերջին տարիներին ինտենսիվորեն ուսումնասիրվել է այն հարցը, թե արդյոք ֆրուկտոզա ներառել դիաբետով հիվանդների սննդակարգում, քանի որ ինսուլինը չի պահանջվում դրա կլանման համար:

Չնայած նրան, որ ֆրուկտոզան չի (կամ փոքր-ինչ) բարձրացնում արյան գլյուկոզայի մակարդակը առողջ մարդու մոտ, ֆրուկտոզան հաճախ հանգեցնում է շաքարախտով հիվանդների մոտ գլյուկոզայի մակարդակի բարձրացման: Մյուս կողմից, բջիջներում գլյուկոզայի բացակայության պատճառով դիաբետիկները կարող են այրել ճարպերն իրենց մարմնում՝ հանգեցնելով ճարպային պաշարների սպառմանը։ Այս դեպքում դրանք վերականգնելու համար կարելի է օգտագործել ֆրուկտոզա, որը հեշտությամբ վերածվում է ճարպի և չի պահանջում ինսուլին։ Ֆրուկտոզայի առավելությունն այն է, որ համեմատաբար փոքր քանակությամբ ֆրուկտոզա ունեցող ճաշատեսակին կարելի է քաղցր համ հաղորդել, քանի որ այն 1,2-1,8 անգամ ավելի քաղցր է նույն կալորիականությամբ (380 կկալ / 100 գ), որքան շաքարավազը: Այնուամենայնիվ, ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ ֆրուկտոզա սպառողները չեն նվազեցնում իրենց կերակուրների կալորիականությունը, փոխարենը նրանք ավելի քաղցր են ուտում:

39. Օլիգոսաքարիդներ- սրանք օլիգոմերներ են, որոնք բաղկացած են մի քանի (20-ից ոչ ավելի) մոնոմերներից՝ մոնոսաքարիդներից, ի տարբերություն պոլիսաքարիդների, որոնք բաղկացած են տասնյակ, հարյուրավոր կամ հազարավոր մոնոսաքարիդներից. - միացություններ, որոնք կառուցված են մի քանի մոնոսաքարիդների մնացորդներից (2-ից 10-ը), որոնք կապված են գլիկոզիդային կապով:

Օլիգոսաքարիդների շատ կարևոր և տարածված առանձնահատուկ դեպք են դիսաքարիդները՝ մոնոսաքարիդների երկու մոլեկուլներից բաղկացած դիմերները։

Կարող եք խոսել նաև տրի-, տետրա- և այլնի մասին: սախարիդներ.

40. Դիսաքարիդներ- օլիգոսաքարիդների ենթադասի ընդհանուր անվանումը, որում մոլեկուլը բաղկացած է երկու մոնոմերներից՝ մոնոսաքարիդներից։ Դիսաքարիդները ձևավորվում են երկու մոնոսաքարիդների, սովորաբար հեքսոզների միջև խտացման ռեակցիայի արդյունքում: Խտացման ռեակցիան ներառում է ջրի հեռացում: Կոնդենսացիայի ռեակցիայի արդյունքում առաջացող մոնոսաքարիդների միջև կապը կոչվում է գլիկոզիդային կապ:Սովորաբար այդ կապը ձևավորվում է հարակից մոնոսաքարիդային միավորների 1-ին և 4-րդ ածխածնի ատոմների միջև (1,4-գլիկոզիդային կապ):

Խտացման գործընթացը կարող է կրկնվել անթիվ անգամ, ինչի արդյունքում հսկայական պոլիսախարիդային մոլեկուլներ են առաջանում: Երբ մոնոսաքարիդային միավորները միավորվում են, դրանք կոչվում են մնացորդներ: Ամենատարածված դիսաքարիդներն են կաթնաշաքարը և սախարոզը:

Մուտարոտացիա(լատ. muto-change-ից և rotatio - պտույտ), օպտիկականի չափի փոփոխություն։ օպտիկական ակտիվ միացությունների լուծույթների ռոտացիան՝ պայմանավորված դրանց էպիմերիզացիայից։ Բնորոշ է մոնոսաքարիդներին, վերականգնող օլիգոսաքարիդներին, լակտոններին և այլն։ Մուտարոտացիան կարող է կատալիզացվել թթուների և հիմքերի միջոցով։ Գլյուկոզայի դեպքում մուտառոտացիան բացատրվում է հավասարակշռության հաստատմամբ՝ հավասարակշռության վիճակում կա ալֆա ձևի 38%-ը և բետա ձևի 62%-ը։ Միջանկյալ ալդեհիդային ձևը պարունակվում է աննշան կոնցենտրացիայի մեջ: Առավելությունները, b-ձևի ձևավորումը պայմանավորված է նրանով, որ այն ավելի թերմոդինամիկորեն կայուն է։

Ալդեհիդներին բնորոշ են «արծաթե հայելի» և «պղնձի հայելի» ռեակցիաները

1) «արծաթե հայելու» ռեակցիան, փորձանոթի պատերին Ag նստվածքի առաջացումը.

2) Պղնձի հայելային ռեակցիա, կարմիր Cu2O նստվածքի տեղումներ

40. Իր հերթին դիսաքարիդները, որոնք որոշ դեպքերում առաջանում են ընթացքում պոլիսախարիդների հիդրոլիզ(մալտոզը՝ օսլայի հիդրոլիզի ժամանակ, ցելոբիոզը՝ ցելյուլոզայի հիդրոլիզի ժամանակ) կամ օրգանիզմում գոյություն ունեցող ազատ ձևով (լակտոզա, սախարոզա, տրեհալոզա և այլն), հիդրոլիզվում են օս- և պ-գլիկոզիդազների կատալիտիկ գործողության ներքո՝ առանձին: մոնոսաքարիդներ. Բոլոր գլիկոզիդազները, բացառությամբ տրեհալազի (ot, omregalose-glucohydrazine), ունեն սպեցիֆիկության լայն շրջանակ՝ արագացնելով գրեթե ցանկացած գլիկոզիդների հիդրոլիզը, որոնք այս կամ այն ​​ա- կամ (3-մոնոսաքարիդների: Այսպիսով, a-glucosidase-ի ածանցյալներն են): արագացնում է a-գլյուկոզիդների հիդրոլիզի ռեակցիան, ներառյալ մալտոզը, p-glucosidase-p-glucosides, ներառյալ ցելոբիոզը, B-galactosidase-B-գալակտոզիդները և այդ թվում՝ լակտոզա և այլն: Ա և P-գլյուկոզիդազների գործողության օրինակները տրվել են ավելի վաղ:

41. Ըստ ձախողման դիսաքարիդների քիմիական կառուցվածքըտրեհալոզա տիպը (գլիկոզիդո-գլիկոզիդները) և մալտոզային տիպերը (գլիկոզիդ-գլյուկոզա) ունեն զգալիորեն տարբեր քիմիական հատկություններ. առաջինները չեն տալիս ալդեհիդային կամ կետոն խմբին բնորոշ որևէ ռեակցիա, այսինքն՝ չեն օքսիդանում, չեն նվազեցվում, չեն առաջացնում օզոններ, չե՞ն մտնում պոլիկոիդացման ռեակցիայի մեջ (չեն ռեզինացվում), չեն մուտացիայի ենթարկվում և այլն: Դիսաքարիդների համար, ինչպիսին է մալթոզը, վերը նշված բոլոր ռեակցիաները, ընդհակառակը, շատ բնորոշ են: Այս տարբերության պատճառը միանգամայն պարզ է վերևում ասվածից երկու տեսակի դիսաքարիդների կառուցվածքի և դրանց բաղադրության մեջ ներառված մոնոսաքարիդների մնացորդների հատկությունների մասին: Դա կայանում է նրանում, որ միայն դիսաքարիդներում, ինչպիսին է մալթոզը, հնարավոր է օղակաձև շղթայի տավտոմերիզմ, որի արդյունքում ձևավորվում է ազատ ալդեհիդ կամ կետոն խումբ, որն արտահայտում է իր բնորոշ հատկությունները:

Ալկոհոլային հիդրոքսիլների համար երկու տեսակի դիսաքարիդներն էլ տալիս են նույն ռեակցիաները՝ դրանք ձևավորում են եթերներ և էսթերներ, փոխազդում են մետաղների օքսիդների հիդրատների հետ։

Բնության մեջ կան մեծ թվով դիսաքարիդներ; Վերը նշված տրեհալոզը և մալթոզը, ինչպես նաև սախարոզը, ցելոբիոզը և կաթնաշաքարը ամենակարևորներից են:

42. Մալթոզա(անգլերեն ածիկ - ածիկ) - ածիկի շաքար, բնական դիսաքարիդ, որը բաղկացած է երկու գլյուկոզայի մնացորդներից; մեծ քանակությամբ հայտնաբերված է գարու, տարեկանի և այլ հացահատիկների ծլած հատիկներում (ածիկ); հայտնաբերվել է նաև լոլիկի, ծաղկափոշու և մի շարք բույսերի նեկտարի մեջ: Մ.-ն հեշտությամբ լուծվում է ջրում, ունի քաղցր համ; Այն վերականգնող շաքար է, քանի որ այն ունի չփոխարինված կիսացետալ հիդրօքսիլ խումբ: B-D-գլյուկոպիրանոսիլֆոսֆատից և D-գլյուկոզայից M.-ի կենսասինթեզը հայտնի է միայն որոշ տեսակի բակտերիաներում։ Կենդանական և բուսական օրգանիզմներում Մ–ն առաջանում է օսլայի և գլիկոգենի ֆերմենտային տրոհման ժամանակ (տես Ամիլազներ)։ Մ.-ի տրոհումը գլյուկոզայի երկու մնացորդների տեղի է ունենում a-glucosidase կամ մալթազ ֆերմենտի գործողության արդյունքում, որը պարունակվում է կենդանիների և մարդկանց մարսողական հյութերում, բողբոջած հացահատիկներում, բորբոսներում և խմորիչներում։ Մարդու աղիների լորձաթաղանթում այս ֆերմենտի գենետիկորեն պայմանավորված բացակայությունը հանգեցնում է Մ.-ի նկատմամբ բնածին անհանդուրժողականության՝ լուրջ հիվանդություն, որը պահանջում է Մ.-ի սննդակարգից օսլայի և գլիկոգենի բացառումը կամ սննդի մեջ մալթազ ֆերմենտի ավելացումը:

Երբ մալթոզը եփում են նոսր թթվով և ֆերմենտի ազդեցությամբ, մալթազը հիդրոլիզվում է (առաջանում է C6H12O6 գլյուկոզայի երկու մոլեկուլ)։ Մալտոզան հեշտությամբ ներծծվում է մարդու մարմնի կողմից: Մոլեկուլային քաշ - 342,32 Հալման կետ - 108 (անջուր)

43. Լակտոզա(լատ. lactis-ից՝ կաթ) С12Н22О11 - դիսաքարիդների խմբի ածխաջրեր, որը հանդիպում է կաթում և կաթնամթերքում։ Լակտոզայի մոլեկուլը բաղկացած է գլյուկոզայի և գալակտոզայի մոլեկուլների մնացորդներից։ Լակտոզան երբեմն կոչվում է կաթնային շաքար:

Քիմիական հատկություններ.Նոսրած թթվով եփելիս լակտոզան հիդրոլիզվում է։

Լակտոզան ստացվում է կաթնային շիճուկից։

Դիմում.Օգտագործվում է սննդանյութերի պատրաստման համար, օրինակ՝ պենիցիլինի արտադրության մեջ։ Օգտագործվում է որպես օժանդակ նյութ (լրացուցիչ) դեղագործական արդյունաբերության մեջ։

Լակտոզայից ստացվում է լակտուլոզա՝ արժեքավոր դեղամիջոց աղիքային խանգարումների բուժման համար, ինչպիսին է փորկապությունը։

44. Սախարոզա C12H22O11, կամ ճակնդեղի շաքարավազ, եղեգնաշաքար, առօրյա կյանքում պարզապես շաքարավազ՝ դիսաքարիդ, որը բաղկացած է երկու մոնոսաքարիդներից՝ α-գլյուկոզա և β-ֆրուկտոզա։

Սախարոզը բնության մեջ շատ տարածված դիսաքարիդ է, այն հանդիպում է բազմաթիվ մրգերի, մրգերի և հատապտուղների մեջ: Սախարոզայի պարունակությունը հատկապես մեծ է շաքարի ճակնդեղի և շաքարեղեգի մեջ, որոնք օգտագործվում են ուտելի շաքարի արդյունաբերական արտադրության համար։

Սախարոզա ունի բարձր լուծելիություն: Քիմիապես ֆրուկտոզան բավականին իներտ է. մի տեղից մյուսը տեղափոխվելիս գրեթե չի մասնակցում նյութափոխանակությանը: Երբեմն սախարոզը պահվում է որպես պահուստային սննդանյութ:

Սախարոզը, մտնելով աղիքներ, արագ հիդրոլիզվում է բարակ աղիքի ալֆա-գլյուկոզիդազով` վերածելով գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի, որոնք այնուհետև ներծծվում են արյան մեջ: Ալֆա-գլյուկոզիդազի ինհիբիտորները, ինչպիսիք են ակարբոզը, արգելակում են սախարոզայի, ինչպես նաև ալֆա-գլյուկոզիդազի, մասնավորապես օսլայի կողմից հիդրոլիզացված այլ ածխաջրերի քայքայումն ու կլանումը: Այն օգտագործվում է 2-րդ տիպի շաքարախտի բուժման համար։ Հոմանիշներ՝ ալֆա-Դ-գլյուկոպիրանոսիլ-բետա-Դ-ֆրուկտոֆուրանոզիդ, ճակնդեղի շաքար, եղեգնաշաքար:

Քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ:Մոլեկուլային քաշը 342.3 am.u. Համախառն բանաձև (Hill համակարգ)՝ C12H22O11: Համը քաղցր է։ Լուծելիությունը (գրամ 100 գրամի դիմաց)՝ ջրում 179 (0°C) և 487 (100°C), էթանոլում՝ 0,9 (20°C)։ Մի փոքր լուծելի է մեթանոլում: Դիէթիլ էթերում չլուծվող: Խտությունը 1,5879 գ/սմ3 (15°C): Նատրիումի D-line-ի հատուկ ռոտացիա՝ 66.53 (ջուր; 35 գ/100 գ; 20°C): Հեղուկ օդով սառչելիս վառ լույսով լուսավորվելուց հետո սախարոզայի բյուրեղները ֆոսֆորանում են։ Չի ցույց տալիս նվազեցնող հատկություն - չի փոխազդում Տոլենսի ռեագենտի և Ֆեհլինգի ռեագենտի հետ: Սախարոզայի մոլեկուլում հիդրօքսիլային խմբերի առկայությունը հեշտությամբ հաստատվում է մետաղների հիդրօքսիդների հետ ռեակցիայի միջոցով։ Եթե ​​պղնձի (II) հիդրօքսիդին ավելացնում են սախարոզայի լուծույթ, առաջանում է պղնձի սախարոզայի վառ կապույտ լուծույթ։ Սախարոզայում ալդեհիդային խումբ չկա. արծաթի (I) օքսիդի ամոնիակային լուծույթով տաքացնելիս այն «արծաթե հայելի» չի տալիս, պղնձի (II) հիդրօքսիդով տաքացնելիս չի առաջանում կարմիր պղնձի (I) օքսիդ։ . C12H22O11 մոլեկուլային բանաձևով սախարոզայի իզոմերներից կարելի է առանձնացնել մալթոզը և կաթնաշաքարը։

Սախարոզայի արձագանքը ջրի հետ:Եթե ​​դուք եռացնում եք սախարոզայի լուծույթը մի քանի կաթիլ աղաթթվի կամ ծծմբաթթվի հետ և չեզոքացնում եք թթուն ալկալիով, ապա տաքացնում եք լուծույթը, առաջանում են ալդեհիդային խմբերով մոլեկուլներ, որոնք պղնձի (II) հիդրօքսիդը վերածում են պղնձի (I) օքսիդի։ Այս ռեակցիան ցույց է տալիս, որ սախարոզը թթվի կատալիտիկ գործողության տակ անցնում է հիդրոլիզ, որի արդյունքում առաջանում է գլյուկոզա և ֆրուկտոզա՝ С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6։

Բնական և մարդածին աղբյուրներ:Պարունակվում է շաքարեղեգի, շաքարի ճակնդեղի (մինչև 28% չոր նյութ), բույսերի հյութերի և մրգերի (օրինակ՝ կեչի, թխկի, սեխի և գազարի) մեջ։ Սախարոզայի աղբյուրը՝ ճակնդեղից կամ եղեգից, որոշվում է ածխածնի կայուն իզոտոպների՝ 12C և 13C պարունակության հարաբերակցությամբ: Շաքարի ճակնդեղն ունի C3 ածխածնի երկօքսիդի կլանման մեխանիզմ (ֆոսֆոգլիցերինաթթվի միջոցով) և նախընտրելիորեն կլանում է 12C իզոտոպը; Շաքարեղեգն ունի ածխածնի երկօքսիդի կլանման C4 մեխանիզմ (օքսալոքացախաթթվի միջոցով) և գերադասելիորեն կլանում է 13C իզոտոպը։

45. Ցելոբիոզ- ածխաջրեր դիսաքարիդների խմբից, որը բաղկացած է երկու գլյուկոզայի մնացորդներից, որոնք միացված են (β-գլյուկոզիդային կապով. ցելյուլոզայի հիմնական կառուցվածքային միավորը.

Սպիտակ բյուրեղային նյութ՝ շատ լուծելի ջրում։ Ցելլոբիոզը բնութագրվում է ռեակցիաներով, որոնք ներառում են ալդեհիդային (հեմացետալ) խումբ և հիդրօքսիլ խմբեր: Թթվային հիդրոլիզի ժամանակ կամ β-գլյուկոզիդազ ֆերմենտի ազդեցության տակ ցելոբիոզը ճեղքվում է՝ առաջացնելով 2 գլյուկոզայի մոլեկուլ։

Ցելլոբիոզը ստացվում է ցելյուլոզայի մասնակի հիդրոլիզով։ Ցելոբիոզը ազատ ձևով հանդիպում է որոշ ծառերի հյութում։

46. ​​Պոլիսաքարիդներ- բարդ բարձր մոլեկուլային ածխաջրերի դասի ընդհանուր անվանումը, որի մոլեկուլները բաղկացած են տասնյակ, հարյուրավոր կամ հազարավոր մոնոմերներից՝ մոնոսաքարիդներից։

Պոլիսաքարիդները անհրաժեշտ են կենդանիների և բույսերի կյանքի համար: Դրանք օրգանիզմի նյութափոխանակության արդյունքում առաջացող էներգիայի հիմնական աղբյուրներից են։ Նրանք մասնակցում են իմունային գործընթացներին, ապահովում են հյուսվածքների բջիջների կպչունությունը և կազմում են կենսոլորտի օրգանական նյութերի հիմնական մասը:

Բույսերի պոլիսախարիդների բազմազան կենսաբանական ակտիվություն է հաստատվել՝ հակաբիոտիկ, հակավիրուսային, հակաուռուցքային, հակաթույն [աղբյուրը նշված չէ 236 օր]: Բուսական պոլիսախարիդները կարևոր դեր են խաղում լիպեմիայի և անոթային աթերոմատոզի նվազեցման գործում՝ շնորհիվ պլազմայի սպիտակուցների և լիպոպրոտեինների հետ բարդույթներ ստեղծելու ունակության:

Պոլիսաքարիդները, մասնավորապես, ներառում են.

դեքստրինը պոլիսախարիդ է, օսլայի հիդրոլիզի արտադրանք;

օսլան հիմնական պոլիսաքարիդն է, որը պահվում է որպես էներգիայի պաշար բույսերի օրգանիզմներում.

գլիկոգենը պոլիսախարիդ է, որը պահվում է որպես էներգիայի պաշար կենդանիների օրգանիզմների բջիջներում, բայց փոքր քանակությամբ հայտնաբերվում է նաև բույսերի հյուսվածքներում.

ցելյուլոզը բույսերի բջիջների պատերի հիմնական կառուցվածքային պոլիսախարիդն է.

galactomannans - լոբազգիների ընտանիքի որոշ բույսերի պահեստային պոլիսախարիդներ, ինչպիսիք են գուարանան և մորեխի մաստակը;

գլյուկոմանան - կոնյակի պալարներից ստացված պոլիսաքարիդ, որը բաղկացած է գլյուկոզայի և մանոզի փոփոխվող միավորներից, լուծվող սննդային մանրաթելից, որը նվազեցնում է ախորժակը.

ամիլոիդ - օգտագործվում է մագաղաթյա թղթի արտադրության մեջ:

Ցելյուլոզ (լատ. cellula - բջիջ, նույնը, ինչ մանրաթելը) - [С6Н7О2 (OH) 3] n, պոլիսախարիդ; բոլոր բարձրակարգ բույսերի բջջային թաղանթների հիմնական բաղադրիչը:

Ցելյուլոզը բաղկացած է գլյուկոզայի մոլեկուլների մնացորդներից, որոնք ձևավորվում են ցելյուլոզայի թթվային հիդրոլիզի ժամանակ.

(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6

Ցելյուլոզը 300-2500 գլյուկոզայի մնացորդ պարունակող երկար թել է՝ առանց կողային ճյուղերի։ Այս թելերը փոխկապակցված են բազմաթիվ ջրածնային կապերով, ինչը բջջանյութին տալիս է ավելի մեծ մեխանիկական ուժ։ Կաթնասունները (ինչպես շատ այլ կենդանիներ) չունեն ֆերմենտներ, որոնք կարող են քայքայել ցելյուլոզը։ Այնուամենայնիվ, շատ խոտակեր կենդանիներ (օրինակ՝ որոճողներ) իրենց մարսողական տրակտում ունեն սիմբիոնտ բակտերիաներ, որոնք քայքայվում են և օգնում իրենց տերերին կլանել այս պոլիսախարիդը։

Ցելյուլոզը ձեռք է բերվում արդյունաբերական մեթոդով՝ արդյունաբերական համալիրների (կոմբինատների) մաս կազմող ցելյուլոզային գործարաններում եփելու եղանակով։ Ըստ օգտագործվող ռեակտիվների տեսակի՝ առանձնանում են պուլպայի հետևյալ մեթոդները.

Սուլֆիտ. Խոհարարական լիկյորը պարունակում է ծծմբաթթու և դրա աղ, օրինակ՝ նատրիումի հիդրոսուլֆիտ: Այս մեթոդը օգտագործվում է ցածր խեժ ունեցող փայտի տեսակներից՝ եղեւնի, եղեւնի ցելյուլոզ ստանալու համար:

Ալկալային:

Սոդա. Օգտագործվում է նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթ։ Սոդայի մեթոդը կարող է օգտագործվել կարծր փայտից և միամյա բույսերից ցելյուլոզ ստանալու համար:

սուլֆատ. Այսօրվա ամենատարածված մեթոդը. Օգտագործված ռեագենտը նատրիումի հիդրօքսիդ և նատրիումի սուլֆիդ պարունակող լուծույթ է և կոչվում է սպիտակ լիկյոր։ Մեթոդը ստացել է իր անվանումը նատրիումի սուլֆատից, որից սպիտակ լիկյորի համար սուլֆիդ է ստացվում միջուկային գործարաններում: Մեթոդը հարմար է ցանկացած տեսակի բուսանյութից ցելյուլոզ ստանալու համար։ Դրա թերությունը կողմնակի ռեակցիաների արդյունքում մեծ քանակությամբ գարշահոտ ծծմբային միացությունների՝ մեթիլմերկապտանի, դիմեթիլսուլֆիդի և այլնի արտազատումն է։

Եփվելուց հետո ստացված տեխնիկական ցելյուլոզը պարունակում է տարբեր կեղտեր՝ լիգնին, կիսցելյուլոզներ։ Եթե ​​ցելյուլոզը նախատեսված է քիմիական մշակման համար (օրինակ՝ արհեստական ​​մանրաթելեր ստանալու համար), ապա այն ենթարկվում է զտման՝ մշակման սառը կամ տաք ալկալային լուծույթով՝ կիսելլյուլոզները հեռացնելու համար։

Մնացորդային լիգնինը հեռացնելու և միջուկն ավելի սպիտակեցնելու համար այն սպիտակեցնում են: Ավանդական քլորի սպիտակեցումը ներառում է երկու փուլ.

քլորի բուժում - ոչնչացնել lignin մակրոմոլեկուլները;

ալկալիների բուժում - լիգնինի ոչնչացման արդյունքում առաջացած արտադրանքի արդյունահանման համար:

47. Օսլա- ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի պոլիսախարիդներ, որոնց մոնոմերը ալֆա-գլյուկոզա է: Օսլան, որը սինթեզվում է տարբեր բույսերի կողմից լույսի ազդեցության տակ (ֆոտոսինթեզ), ունի մի քանի տարբեր բաղադրություն և հատիկավոր կառուցվածք։

կենսաբանական հատկություններ.Օսլան, լինելով ֆոտոսինթեզի արգասիքներից մեկը, լայնորեն տարածված է բնության մեջ։ Բույսերի համար այն սննդանյութերի պաշար է և գտնվում է հիմնականում մրգերի, սերմերի և պալարների մեջ: Օսլայով առավել հարուստ է հացահատիկային բույսերի հատիկը՝ բրինձ (մինչև 86%), ցորեն (մինչև 75%), եգիպտացորեն (մինչև 72%), ինչպես նաև կարտոֆիլի պալար (մինչև 24%)։

Մարդու օրգանիզմի համար օսլան, սախարոզայի հետ մեկտեղ, ածխաջրերի հիմնական մատակարարն է՝ սննդի ամենակարևոր բաղադրիչներից մեկը: Ֆերմենտների ազդեցության տակ օսլան հիդրոլիզացվում է գլյուկոզայի, որը բջիջներում օքսիդացվում է ածխաթթու գազի և ջրի՝ կենդանի օրգանիզմի գործունեության համար անհրաժեշտ էներգիայի արտազատմամբ։

Կենսասինթեզ.Ֆոտոսինթեզի ընթացքում կանաչ բույսերում ձևավորված գլյուկոզայի մի մասը վերածվում է օսլայի.

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

nC6H12O6 (գլյուկոզա) → (C6H10O5)n + nH2O

Ընդհանուր առմամբ, սա կարելի է գրել 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n 6nO2:

Օսլան որպես պահուստային սնունդ կուտակվում է պալարներում, պտուղներում, բույսերի սերմերում։ Այսպիսով, կարտոֆիլի պալարները պարունակում են մինչև 24% օսլա, ցորենի հատիկները՝ մինչև 64%, բրինձը՝ 75%, եգիպտացորենը՝ 70%։

Գլիկոգենը պոլիսախարիդ էձևավորվում է գլյուկոզայի մնացորդներով; մարդկանց և կենդանիների հիմնական պահուստային ածխաջրերը: Գլիկոգենը (երբեմն նաև կոչվում է կենդանական օսլա, չնայած տերմինի անճշտությանը) կենդանական բջիջներում գլյուկոզայի պահպանման հիմնական ձևն է։ Այն կուտակվում է որպես հատիկներ ցիտոպլազմայում բազմաթիվ բջիջների տեսակներում (հիմնականում լյարդում և մկաններում): Գլիկոգենը կազմում է էներգիայի պաշար, որը անհրաժեշտության դեպքում կարող է արագ մոբիլիզացվել՝ փոխհատուցելու գլյուկոզայի հանկարծակի պակասը: Գլիկոգենի պահեստավորումը, սակայն, մեկ գրամի համար այնքան բարձր կալորիականություն չունի, որքան տրիգլիցերիդների (ճարպերի) պահեստավորումը: Միայն լյարդի բջիջներում (հեպատոցիտներում) պահվող գլիկոգենը կարող է վերածվել գլյուկոզայի՝ ամբողջ մարմինը կերակրելու համար, մինչդեռ հեպատոցիտները կարող են պահպանել իրենց քաշի մինչև 8 տոկոսը գլիկոգենի տեսքով, որը ամենաբարձր կոնցենտրացիան է ցանկացած տեսակի բջիջներից: Լյարդում գլիկոգենի ընդհանուր զանգվածը մեծահասակների մոտ կարող է հասնել 100-120 գրամի։ Մկաններում գլիկոգենը վերամշակվում է գլյուկոզայի բացառապես տեղական սպառման համար և կուտակվում է շատ ավելի ցածր կոնցենտրացիաներում (մկանների ընդհանուր զանգվածի 1%-ից ոչ ավելի), մինչդեռ դրա ընդհանուր մկանային պաշարը կարող է գերազանցել հեպատոցիտներում կուտակված պաշարը: Գլիկոգենի փոքր քանակությունը հայտնաբերվում է երիկամներում, և նույնիսկ ավելի քիչ՝ ուղեղի որոշ տեսակների (գլիալ բջիջներ) և սպիտակ արյան բջիջներում:

48. Խիտին (C8H13O5N) (ֆրանս. chitine, հունարեն chiton-ից՝ chiton - հագուստ, կաշի, խեցի) - բնական միացություն ազոտ պարունակող պոլիսախարիդների խմբից։ Քիմիական անվանում՝ պոլի-N-ացետիլ-D-գլյուկոզա-2-ամին, N-ացետիլգլյուկոզամինի մնացորդների պոլիմեր՝ կապված b-(1,4)-գլիկոզիդային կապերով։ Հոդվածոտանիների և մի շարք այլ անողնաշարավորների էկզոկմախքի (կուտիկուլի) հիմնական բաղադրիչը սնկերի և բակտերիաների բջջային պատի մի մասն է։

բաշխումը բնության մեջ.Խիտինը բնության մեջ ամենատարածված պոլիսախարիդներից մեկն է. ամեն տարի մոտ 10 գիգատոն քիտին ձևավորվում և քայքայվում է Երկրի կենդանի օրգանիզմներում:

Այն կատարում է պաշտպանիչ և աջակցող գործառույթներ՝ ապահովելով բջիջների կոշտություն - այն պարունակվում է սնկերի բջջային պատերում։

Արթրոպոդի էկզոկմախքի հիմնական բաղադրիչը։

Նաև քիտինը ձևավորվում է շատ այլ կենդանիների օրգանիզմներում՝ մի շարք ճիճուներ, կոելենտերատներ և այլն։

Բոլոր օրգանիզմներում, որոնք արտադրում և օգտագործում են քիտին, այն գտնվում է ոչ թե իր մաքուր ձևով, այլ այլ պոլիսախարիդների հետ բարդության մեջ և շատ հաճախ կապված է սպիտակուցների հետ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ քիտինը կառուցվածքով, ֆիզիկաքիմիական հատկություններով և կենսաբանական դերով շատ նման նյութ է ցելյուլոզային, ցիտինը չի հայտնաբերվել ցելյուլոզ առաջացնող օրգանիզմներում (բույսեր, որոշ բակտերիաներ):

Խիտինի քիմիա.Իրենց բնական ձևով տարբեր օրգանիզմների խիտինները որոշ չափով տարբերվում են միմյանցից բաղադրությամբ և հատկություններով։ Խիտինի մոլեկուլային զանգվածը հասնում է 260000-ի։

Խիտինը ջրի մեջ չլուծվող է, դիմացկուն է նոսր թթուների, ալկալիների, ալկոհոլի և այլ օրգանական լուծիչների նկատմամբ: Լուծվում է որոշ աղերի խտացված լուծույթներում (ցինկի քլորիդ, լիթիումի թիոցիանատ, կալցիումի աղեր)։

Հանքային թթուների խտացված լուծույթներով տաքացնելիս այն քայքայվում է (հիդրոլիզվում)՝ պառակտելով ացետիլային խմբերը։

Գործնական օգտագործում.Արդյունաբերական ճանապարհով նրանից ստացվող քիտինի ածանցյալներից մեկը խիտոզանն է։ Դրա արտադրության հումքն են խեցգետնակերպերի (կրիլ, թագավորական խեցգետին) խեցգետինները, ինչպես նաև մանրէաբանական սինթեզի արտադրանքները։

49. Արոմատիկ ածխաջրածիններ, օրգանական միացություններ, որոնք բաղկացած են ածխածնից և ջրածնից և պարունակում են բենզոլի միջուկներ։ Ա.-ի ամենապարզ և ամենակարևոր ներկայացուցիչները ատ. - բենզոլ (I) և նրա հոմոլոգները՝ մեթիլբենզոլ, կամ տոլուոլ (II), դիմեթիլբենզոլ կամ քսիլեն և այլն։ ներառում են նաև չհագեցած կողային շղթաներով բենզոլի ածանցյալներ, ինչպիսին է ստիրոլը (III): Հայտնի է շատ Ա. մոլեկուլում բենզոլի մի քանի միջուկներով, օրինակ՝ դիֆենիլմեթան (IV), դիֆենիլ C6H5-C6H5, որոնցում բենզոլի երկու միջուկներն էլ ուղղակիորեն կապված են միմյանց հետ. Նաֆթալինում (V) երկու օղակներն էլ կիսում են ածխածնի 2 ատոմ; այդպիսի ածխաջրածինները կոչվում են Ա. խտացված միջուկներով։

Բենզոլ C6H6, PhH) օրգանական քիմիական միացություն է, անգույն հեղուկ՝ հաճելի քաղցր հոտով։ անուշաբույր ածխաջրածին. Բենզոլը բենզինի բաղադրիչն է, լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ և հումք է դեղամիջոցների, տարբեր պլաստմասսաների, սինթետիկ կաուչուկի և ներկանյութերի արտադրության համար։ Չնայած բենզոլը հայտնաբերվել է հում նավթի մեջ, այն կոմերցիոնորեն սինթեզվում է այլ բաղադրիչներից: Թունավոր, քաղցկեղածին:

հոմոլոգներ- Նույն դասին պատկանող, բայց բաղադրությամբ միմյանցից CH2 խմբերի ամբողջ թվով տարբերվող միացություններ. Բոլոր հոմոլոգների բազմությունը կազմում է հոմոլոգ շարք:

ֆիզիկական հատկություններ.Անգույն հեղուկ՝ յուրահատուկ սուր հոտով։ Հալման կետ = 5,5 °C, եռման կետ = 80,1 °C, խտություն = 0,879 գ/սմ³, մոլեկուլային քաշ = 78,11 գ/մոլ: Ինչպես բոլոր ածխաջրածինները, այնպես էլ բենզոլը այրվում է և շատ մուր է առաջացնում։ Այն օդի հետ առաջացնում է պայթուցիկ խառնուրդներ, լավ խառնվում է եթերներին, բենզինին և այլ օրգանական լուծիչներին և 69,25 °C եռման ջերմաստիճան ունեցող ջրի հետ առաջացնում է ազեոտրոպ խառնուրդ։ Լուծելիությունը ջրում 1,79 գ/լ (25 °C-ում)։

Կառուցվածք.Ըստ բաղադրության՝ բենզոլը պատկանում է չհագեցած ածխաջրածիններին (հոմոլոգ շարք CnH2n-6), սակայն, ի տարբերություն էթիլենային շարքի ածխաջրածինների, C2H4-ը ծանր պայմաններում ցուցադրում է հագեցած ածխաջրածիններին բնորոշ հատկություններ, բայց բենզոլն ավելի հակված է փոխարինման ռեակցիաներին։ Բենզոլի այս «վարքագիծը» բացատրվում է նրա հատուկ կառուցվածքով՝ կառուցվածքում զուգակցված 6π-էլեկտրոնային ամպի առկայությամբ։ Բենզոլում կապերի էլեկտրոնային բնույթի ժամանակակից գաղափարը հիմնված է Լինուս Պաուլինգի վարկածի վրա, ով առաջարկել է բենզոլի մոլեկուլը պատկերել որպես վեցանկյուն՝ ներգծված շրջանով, դրանով իսկ ընդգծելով ֆիքսված կրկնակի կապերի բացակայությունը և մեկ էլեկտրոնային ամպ, որը ծածկում է ցիկլի բոլոր վեց ածխածնի ատոմները:

50. Արոմատիկ միացություններ (արենաներ)- ցիկլային օրգանական միացություններ, որոնք իրենց կազմի մեջ ունեն անուշաբույր կապի համակարգ. Նրանք կարող են ունենալ հագեցած կամ չհագեցած կողմնակի շղթաներ:

Ամենակարևոր անուշաբույր ածխաջրածիններից են C6H6 բենզոլը և նրա հոմոլոգները՝ C6H5CH3 տոլուոլ, C6H4(CH3)2 քսիլեն և այլն; նաֆթալին C10H8, անտրացին C14H10 և դրանց ածանցյալները: Հատկանշական քիմիական հատկություններ- անուշաբույր միջուկի կայունության բարձրացում և փոխարինման ռեակցիաների միտում: Արոմատիկ ածխաջրածինների հիմնական աղբյուրներն են քարածխի խեժը, նավթը և նավթամթերքները։ Մեծ նշանակություն ունեն ստացման սինթետիկ մեթոդները։ Անուշաբույր ածխաջրածինները կետոնների, ալդեհիդների և արոմատիկ թթուների, ինչպես նաև բազմաթիվ այլ նյութերի արտադրության մեկնարկային արտադրանք են։ Կան նաև հետերոցիկլիկ արեններ, որոնցից առավել հաճախ հանդիպում են մաքուր ձևով և միացությունների տեսքով՝ պիրիդին, պիրոլ, ֆուրան և թիոֆեն, ինդոլ, պուրին, քինոլին։

Բորազոլը («անօրգանական բենզոլ») ունի նաև բուրավետություն, սակայն նրա հատկությունները զգալիորեն տարբերվում են օրգանական արեններից:

Էլեկտրաֆիլային փոխարինման ռեակցիաներ»(Անգլերեն փոխարինման էլեկտրոֆիլ ռեակցիա) - փոխարինման ռեակցիաներ, որոնցում հարձակումն իրականացվում է էլեկտրոֆիլի կողմից՝ դրական լիցքավորված մասնիկ կամ էլեկտրոնների դեֆիցիտ: Երբ ձևավորվում է նոր կապ, ելքային մասնիկը` էլեկտրոֆագը բաժանվում է առանց իր էլեկտրոնային զույգի: Ամենահայտնի հեռացող խումբը H+ պրոտոնն է:

51-52 թթ. Արոմատիկ էլեկտրոֆիլ փոխարինման ռեակցիաներ

Արոմատիկ համակարգերի համար իրականում գոյություն ունի մեկ էլեկտրոֆիլ փոխարինման մեխանիզմ՝ SEAR: SE1 մեխանիզմը (ի անալոգիա SN1 մեխանիզմի) չափազանց հազվադեպ է, իսկ SE2 (համապատասխանում է SN2 մեխանիզմին) ընդհանրապես չի հայտնաբերվել։

SEAR ռեակցիայի մեխանիզմկամ արոմատիկ էլեկտրոֆիլային փոխարինման ռեակցիաներ (անգլ. substitution electrophilic aromatic) ամենատարածվածն ու ամենակարևորն է արոմատիկ միացությունների փոխարինման ռեակցիաների մեջ և բաղկացած է երկու փուլից։ Առաջին փուլում էլեկտրոֆիլը կցվում է, երկրորդում՝ էլեկտրոֆուգը պառակտվում է։

Ռեակցիայի ընթացքում ձևավորվում է դրական լիցքավորված միջանկյալ միջանկյալ նյութ (նկարում՝ 2b): Այն կոչվում է Weland միջանկյալ, արոնիումի իոն կամ σ-համալիր: Այս համալիրը, որպես կանոն, շատ ռեակտիվ է և հեշտությամբ կայունանում է կատիոնի արագ վերացման միջոցով։ SEAR ռեակցիաների ճնշող մեծամասնության արագությունը սահմանափակող քայլը առաջին քայլն է:

Ռեակցիայի արագությունը = k**

Համեմատաբար թույլ էլեկտրոֆիլները սովորաբար գործում են որպես գրոհող մասնիկ, հետևաբար, շատ դեպքերում SEAR ռեակցիան ընթանում է Լյուիս թթվի կատալիզատորի ազդեցության ներքո: AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2 օգտագործվում են ավելի հաճախ, քան մյուսները:

Այս դեպքում ռեակցիայի մեխանիզմը հետևյալն է (բենզոլի քլորացման, FeCl3 կատալիզատորի օրինակով).

1. Առաջին փուլում կատալիզատորը փոխազդում է հարձակվող մասնիկի հետ՝ ձևավորելով ակտիվ էլեկտրոֆիլ նյութ։

Երկրորդ փուլում, փաստորեն, ներդրվում է SEAR մեխանիզմը։

53. Հետերոցիկլիկ միացություններ(հետերոցիկլներ) - ցիկլեր պարունակող օրգանական միացություններ, որոնք ածխածնի հետ ներառում են նաև այլ տարրերի ատոմներ։ Դրանք կարելի է համարել որպես կարբոցիկլային միացություններ՝ օղակում հետերոսփոխարինողներով (հետերոատոմներ)։ Արոմատիկ ազոտ պարունակող հետերոցիկլիկ միացություններն ամենատարբերն են և լավ ուսումնասիրված։ Հետերոցիկլիկ միացությունների սահմանափակող դեպքերը միացություններ են, որոնք ցիկլում չեն պարունակում ածխածնի ատոմներ, օրինակ՝ պենտազոլ։

պիրոլ- անուշաբույր հնգանդամ ազոտային հետերոցիկլ, ունի թույլ հիմնական հատկություններ. Պարունակվում է ոսկրային յուղի մեջ (որը ստացվում է ոսկորների չոր թորման արդյունքում), ինչպես նաև քարածխի խեժում։ Պիրոլի օղակները պորֆիրինների մաս են կազմում՝ բույսերի քլորոֆիլը, հեմոգլոբինների և ցիտոքրոմների հեմը և մի շարք այլ կենսաբանական կարևոր միացություններ։

Կառուցվածք և հատկություններ.Պիրոլը անգույն հեղուկ է, որը հոտով հիշեցնում է քլորոֆորմը, որը դանդաղորեն մթնում է, երբ ենթարկվում է օդի: Այն թեթևակի հիգրոսկոպիկ է, փոքր-ինչ լուծելի է ջրում և շատ լուծվող օրգանական լուծիչների մեծ մասում: Պիրոլի կառուցվածքը առաջարկվել է 1870 թվականին Բայերի կողմից՝ հիմնվելով նրա քրոմաթթվով մալեյիմիդ օքսիդացման և ցինկի փոշու հետ սուկցինիմիդի թորման ժամանակ դրա ձևավորման վրա։

Թթվայնություն և մետաղացում.Պիրոլը թույլ NH թթու է (ջրում pKa 17.5) և փոխազդում է ալկալային մետաղների և դրանց ամիդների հետ հեղուկ ամոնիակում կամ իներտ լուծիչներում՝ 1-ին դիրքում ապապրոտոնացված և համապատասխան աղեր առաջացնելու համար։ Նույն կերպ է ընթանում ռեակցիան Grignard ռեակտիվների հետ, որոնցում առաջանում են N-մագնեզիումի աղեր։ N-փոխարինված պիրոլները փոխազդում են բութիլ- և ֆենիլիթիումի հետ՝ մետաղանալով α դիրքում:

54. ԻՆԴՈԼ (բենզո[b]պիրոլ), ասա. մ 117.18; անգույն բյուրեղներ նաֆթալինի թույլ հոտով; մ.պ. 52,5 °C, bp 254 °С; d456 1,0718; սուբլիմում է տաքանալիս: մինչև 150 ° С; մ 7.03.10-30 C.m (բենզոլ, 25 °C); թորած ջրային գոլորշիով, դիէթիլ եթերով և NH3; լավ սոլ. օրգ. լուծույթներ, տաք ջուր, հեղուկ NH3. Մոլեկուլն ունի հարթ կոնֆիգուրացիա։

Ինդոլը թույլ հիմք է (pKa -2,4)։ Պրոտոնավորվելիս այն ձևավորում է 3H-ինդոլիումի կատիոն (f-la I), փոխազդեցության ժամանակ։ չեզոք մոլեկուլով ինդոլը տալիս է դիմեր (II): Որպես թույլ թթու (pKa 17), ինդոլը Na-ի հետ հեղուկ NH3-ում ձևավորում է N-նատրիումի ինդոլ, իսկ KOH-ով 130 ° C-ում` N-կալիումական ինդոլ: Ունի անուշաբույր: Սուրբ դուք. Էլեկտրոֆ. փոխարինումը գնում է Չ. arr. 3-րդ դիրքին. Նիտրացումը սովորաբար իրականացվում է բենզոիլ նիտրատով, սուլֆոնացիա՝ պիրիդին սուլֆոտրիօքսիդով, բրոմացում՝ դիօքսան դիբրոմիդով, քլորացում SO2Cl2-ով, ալկիլացում՝ ակտիվ ալկիլ հալոգենիդներով։ Քացախաթթվի մեջ ացետիլացումը նույնպես անցնում է 3-րդ դիրքին, առկայության դեպքում: CH3COONa - դիրք 1; քացախային անհիդրիդում առաջանում է 1,3-դիացետիլինդոլ։ Ինդոլը հեշտությամբ ավելացնում է a,b-չհագեցած կետոնների և նիտրիլների կրկնակի կապը:

Ամինոմեթիլացումը (Mannich թաղամաս) մեղմ պայմաններում անցնում է դիրք 1, ծանր պայմաններում՝ 3 դիրք: Բենզոլային օղակում փոխարինումը (հիմնականում 4-րդ և 6-րդ դիրքերում) տեղի է ունենում միայն թթվային միջավայրերում արգելափակված դիրքով 3. Առկայության դեպքում: H2O2-ը, պերաթթուները կամ լույսի ներքո ինդոլը օքսիդացվում է ինդոքսիլի, որն այնուհետև վերածվում է: տրիմերում կամ ինդիգոյում: Ավելի խիստ օքսիդացում O3-ի, MnO2-ի ազդեցության տակ հանգեցնում է պիրոլի օղակի խզմանը 2-ֆորմամիդոբենզալդեհիդի ձևավորմամբ։ Երբ մեղմ պայմաններում ինդոլը ջրածնով ջրածնացվում է, պիրոլի օղակը կրճատվում է, իսկ ավելի ծանր պայմաններում՝ բենզոլային օղակը նույնպես:

Ինդոլը պարունակվում է հասմիկի և ցիտրուսային մրգերի եթերայուղերում, մաս է կազմում kam.-ug-ին։ խեժեր. Ինդոլի օղակը կարևոր բնույթի մոլեկուլների բեկոր է։ միացություններ (օրինակ՝ տրիպտոֆան, սերոտոնին, մելատոնին, բուֆոտենին): Որպես կանոն, ինդոլը մեկուսացված է kam.-ug-ի նաֆթալինային ֆրակցիայից: խեժ կամ ստացված վերջինիս հետ ո-էթիլանիլինի ջրազրկմամբ։ ստացված արտադրանքի ցիկլացումը. Ինդոլը և նրա ածանցյալները նույնպես սինթեզվում են կարբոնիլային միացությունների արիլհիդրազոնների ցիկլացման միջոցով։ (R-tion Fisher), փոխադարձ. arylamines a-halogen կամ a-hydroxycarbonyl Comm. (R-tion Bischler) և այլն: Ինդոլի միջուկը ինդոլ ալկալոիդների մի մասն է: Ինդոլն ինքնին օծանելիքի հոտի ամրագրող միջոց է. դրա ածանցյալներն օգտագործվում են կենսաբանորեն ակտիվ միացությունների արտադրության մեջ։ (հորմոններ, հալյուցինոգեններ) և լեկ. Wed-in (օրինակ, indopan, indomethacin):

55. Իմիդազոլ- հետերոցիկլների դասի օրգանական միացություն, հինգ անդամից բաղկացած ցիկլ՝ երկու ազոտի ատոմներով և երեք ածխածնի ատոմներով ցիկլում, իզոմերից մինչև պիրազոլ:

Հատկություններ.Չփոխարինված իմդազոլում 4-րդ և 5-րդ դիրքերը (ածխածնի ատոմները) համարժեք են տավտոմերիզմի պատճառով։ Անուշաբույր, փոխազդում է դիազոնիումի աղերի հետ (համակցված)։ Այն նիտրացված և սուլֆոնացված է միայն թթվային միջավայրում 4-րդ դիրքում, հալոգենները մտնում են ալկալային միջավայրում 2-րդ դիրքում և թթվային միջավայրում՝ 4-ում: Իմին N-ում հեշտությամբ ալկիլացվում և ացիլացվում է, բացում է ցիկլը ուժեղ լուծույթների հետ փոխազդելու ժամանակ: թթուներ և պերօքսիդներ: Կատալիզացնում է հազիվ սապոնացնող էսթերների և կարբոքսիլաթթուների ամիդների հիդրոլիզը:

Իմդազոլի հիման վրա արտադրվում են մեծ քանակությամբ տարբեր իոնային հեղուկներ։

Ընդունման մեթոդներ.Օրթո-ֆենիլենդիամինից բենզիմիդազոլի և 4,5-իմիդազոլ դիկարբոքսիլաթթվի միջոցով:

Գլյոքսալի (օքսալալդեհիդ) փոխազդեցությունը ամոնիակի և ֆորմալդեհիդի հետ:

կենսաբանական դեր.Իմիդազոլի օղակը էական ամինաթթվի հիստիդինի մի մասն է: Հիստամինի, պուրինային հիմքերի, դիբազոլի կառուցվածքային բեկոր:

56. Պիրիդին- վեց անդամանոց անուշաբույր հետերոցիկլ մեկ ազոտի ատոմով, անգույն հեղուկ սուր տհաճ հոտով; խառնվում է ջրի և օրգանական լուծիչների հետ: Պիրիդինը թույլ հիմք է, տալիս է ուժեղ հանքային թթուներով աղեր, հեշտությամբ առաջացնում է կրկնակի աղեր և բարդ միացություններ։

Անդորրագիր.Պիրիդինի ստացման հիմնական աղբյուրը քարածխի խեժն է։

Քիմիական հատկություններ.Պիրիդինը դրսևորում է երրորդային ամիններին բնորոշ հատկություններ՝ ձևավորում է N-օքսիդներ, N-ալկիլպիրիդինիումի աղեր և կարող է հանդես գալ որպես սիգմա-դոնոր լիգանդ։

Միևնույն ժամանակ, պիրիդինը ունի հստակ անուշաբույր հատկություններ: Այնուամենայնիվ, ազոտի ատոմի առկայությունը խոնարհման օղակում հանգեցնում է էլեկտրոնների խտության լուրջ վերաբաշխման, ինչը հանգեցնում է պիրիդինի ակտիվության ուժեղ նվազմանը էլեկտրոֆիլ արոմատիկ փոխարինման ռեակցիաներում: Նման ռեակցիաներում հիմնականում արձագանքվում են օղակի մետա դիրքերը։

Պիրիդինը բնութագրվում է անուշաբույր նուկլեոֆիլ փոխարինման ռեակցիաներով, որոնք հիմնականում տեղի են ունենում օղակի օրթո-պարա դիրքերում: Այս ռեակտիվությունը ցույց է տալիս պիրիդինային օղակի էլեկտրոնների պակասի բնույթը, որը կարելի է ամփոփել հետևյալ հիմնական կանոնում.

Դիմում.Օգտագործվում է ներկանյութերի, դեղերի, միջատասպանների սինթեզում, անալիտիկ քիմիայում՝ որպես լուծիչ շատ օրգանական և որոշ անօրգանական նյութերի, ալկոհոլի դենատուրացիայի համար։

Անվտանգություն.Պիրիդինը թունավոր է, ազդում է նյարդային համակարգի, մաշկի վրա։

57. Կենսաբանական դեր.Նիկոտինաթթուն պիրիդինի ածանցյալ է: Այն ներծծվում է ստամոքսում և տասներկումատնյա աղիքում, այնուհետև ենթարկվում է ամինացման, որի արդյունքում առաջանում է նիկոտինամիդ, որն օրգանիզմում սպիտակուցների հետ միասին կազմում է ավելի քան 80 ֆերմենտ։ Սա վիտամին B5-ի հիմնական ֆիզիոլոգիական դերն է: Այսպիսով, նիկոտինաթթուն մտնում է այնպիսի կարևոր ռեդոքս ֆերմենտների մեջ, ինչպիսին է դեհիդրոգենեզը, որը կատալիզացնում է ջրածնի հեռացումը օրգանական նյութերից, որոնք օքսիդացված են: Այս ֆերմենտների կողմից վերցված ջրածինը փոխանցվում է ռեդոքս ֆերմենտներին, որոնք ներառում են ռիբոֆլավին: Բացի այդ, կաթնասունների մարմնում նիկոտինամիդից (նիասին) և նիկոտինաթթվից առաջանում են պիրիդինային նուկլեոտիդներ, որոնք ծառայում են որպես NAD-ի և NADP-ի համար կոֆերմենտներ։ Այս պրեկուրսորների բացակայությունը կենդանիների մոտ առաջացնում է պելագրա՝ հիվանդություն, որն արտահայտվում է մաշկի, ստամոքս-աղիքային տրակտի և նյարդային համակարգի ախտանիշներով (դերմատիտ, փորլուծություն, դեմենցիա): Որպես NAD և NADP կոֆերմենտներ, նիկոտինաթթվի պրեկուրսորները ներգրավված են շատ ռեդոքս ռեակցիաներում, որոնք կատալիզացվում են դեհիդրոգենազներով: Նիկոտինաթթվի կենսաբանական ազդեցությունը դրսևորվում է ստամոքսի և մարսողական գեղձերի սեկրետորային ֆունկցիայի խթանման տեսքով (ստամոքսում դրա առկայության դեպքում ազատ աղաթթվի կոնցենտրացիան մեծանում է): Վիտամին B5-ի ազդեցությամբ նկատվում է գլիկոգենի կենսասինթեզի ավելացում և հիպերգլիկեմիայի նվազում, լյարդի դետոքսիկացնող ֆունկցիայի ավելացում, արյան անոթների ընդլայնում և արյան միկրոշրջանառության բարելավում։

Կապ կա նիկոտինաթթվի և ծծմբ պարունակող ամինաթթուների միջև։ Սպիտակուցի անբավարարությամբ մեթիլնիկոտինամիդի միզուղիների արտազատման ավելացումը նորմալացվում է սննդակարգում ծծումբ պարունակող ամինաթթուների ընդգրկմամբ: Միաժամանակ նորմալացվում է նաև լյարդում ֆոսֆոպիրինուկլեոտիդների պարունակությունը։

58. Պիրիմիդին (C4N2H4Պիրիմիդին, 1,3- կամ մ-դիազին, միազին) հարթ մոլեկուլ ունեցող հետերոցիկլիկ միացություն է, 1,3-դիազինների ամենապարզ ներկայացուցիչը։

ֆիզիկական հատկություններ.Պիրիմիդին - անգույն բյուրեղներ՝ բնորոշ հոտով։

Քիմիական հատկություններ.Պիրիմիդինի մոլեկուլային զանգվածը 80,09 գ/մոլ է։ Պիրիմիդինը ցուցադրում է թույլ դիաթթու բազայի հատկություններ, քանի որ ազոտի ատոմները կարող են պրոտոններ կցել դոնոր-ընդունիչ կապի շնորհիվ՝ միաժամանակ ձեռք բերելով դրական լիցք: Պիրիմիդինի էլեկտրոֆիլ փոխարինման ռեակցիաներում ռեակտիվությունը նվազում է 2,4,6 դիրքերում էլեկտրոնային խտության նվազման պատճառով, որը պայմանավորված է ցիկլում երկու ազոտի ատոմների առկայությամբ։ Փոխարինումը հնարավոր է դառնում միայն էլեկտրոն նվիրաբերող փոխարինողների առկայության դեպքում և ուղղված է դեպի ամենաքիչ ապաակտիվացված դիրքը 5: Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն դրա, պիրիմիդինը ակտիվ է նուկլեոֆիլ ռեակտիվների նկատմամբ, որոնք հարձակվում են ածխածնի ատոմների 2, 4 և 6 ցիկլի մեջ: .

Անդորրագիր.Պիրիմիդինը ստացվում է հալոգենացված պիրիմիդինի ածանցյալների վերականգնմամբ։ Կամ 2,4,6-տրիքլորոպիրիմիդինից, որը ստացվում է բարբիտուրաթթուն ֆոսֆորի քլորով մշակելով։

Պիրիմիդինի ածանցյալներլայնորեն տարածված են վայրի բնության մեջ, որտեղ նրանք ներգրավված են բազմաթիվ կարևոր կենսաբանական գործընթացներում: Մասնավորապես, ածանցյալները, ինչպիսիք են ցիտոզինը, թիմինը, ուրացիլը, նուկլեոտիդների մի մասն են, որոնք նուկլեինաթթուների կառուցվածքային միավորներն են, պիրիմիդինի միջուկը որոշ B վիտամինների, մասնավորապես B1-ի, կոֆերմենտների և հակաբիոտիկների մի մասն է:

59. Պուրին (C5N4H4, Պուրին)- հետերոցիկլիկ միացություն, իմիդազոպիրիմիդինների ամենապարզ ներկայացուցիչը:

Պուրինի ածանցյալները կարևոր դեր են խաղում բնական միացությունների քիմիայում (ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի պուրինային հիմքեր, կոենզիմ NAD; ալկալոիդներ, կոֆեին, թեոֆիլին և թեոբրոմին, տոքսիններ, սաքսիտոքսին և հարակից միացություններ, միզաթթու) և, հետևաբար, դեղագործության մեջ:

ադենին- ազոտային հիմք, պուրինի ամինային ածանցյալ (6-ամինոպուրին): Ուրացիլի և թիմինի հետ ձևավորում է երկու ջրածնային կապ (կոմպլեմենտարություն)։

ֆիզիկական հատկություններ.Ադենինը անգույն բյուրեղներ է, որոնք հալվում են 360-365 C ջերմաստիճանում: Այն ունի բնորոշ կլանման առավելագույն (λmax) 266 մկ (pH 7) մոլային մարման գործակիցը (εmax) 13500:

Քիմիական բանաձեւ С5H5N5, մոլեկուլային քաշը՝ 135,14 գ/մոլ։ Ադենինը ցույց է տալիս հիմնական հատկությունները (pKa1=4.15; pKa2=9.8): Ազոտական ​​թթվի հետ փոխազդելիս ադենինը կորցնում է իր ամինախումբը՝ վերածվելով հիպոքսանտինի (6-հիդրօքսիպուրին)։ Ջրային լուծույթներում այն ​​բյուրեղանում է ջրի երեք մոլեկուլներով բյուրեղային հիդրատի։

Լուծելիություն.Լավ լուծվենք ջրի մեջ, հատկապես տաք, ջրի ջերմաստիճանի նվազման հետ մեկտեղ ընկնում է ադենինի լուծելիությունը։ Սպիրտում վատ լուծվող, քլորոֆորմում, եթերում, ինչպես նաև թթուներում և ալկալիներում՝ անլուծելի։

Բաշխվածությունը և նշանակությունը բնության մեջ:Ադենինը կենդանի օրգանիզմների համար կենսական նշանակություն ունեցող բազմաթիվ միացությունների մի մասն է, ինչպիսիք են՝ ադենոզինը, ադենոզինֆոսֆատազը, ադենոզինֆոսֆորաթթուները, նուկլեինաթթուները, ադենին նուկլեոտիդները և այլն։ Այս միացությունների տեսքով ադենինը լայնորեն տարածված է վայրի բնության մեջ։

Գուանին- ազոտային հիմք, պուրինի ամինային ածանցյալը (6-հիդրօքսի-2-ամինոպուրին), նուկլեինաթթուների անբաժանելի մասն է: ԴՆԹ-ում կրկնօրինակման և տրանսկրիպցիայի ժամանակ ցիտոզինի հետ ձևավորում է երեք ջրածնային կապ (կոմպլեմենտարություն)։ Առաջին անգամ մեկուսացված գուանոյից:

ֆիզիկական հատկություններ.Անգույն, ամորֆ բյուրեղային փոշի: Հալման կետը 365 °C: Գուանինի լուծույթը HCl-ում ֆլուորեսցում է: Ալկալային և թթվային միջավայրերում այն ​​ունի ուլտրամանուշակագույն սպեկտրում կլանման երկու առավելագույնը (λmax)՝ 275 և 248 մկ (pH 2) և 246 և 273 մկ (pH 11):

Քիմիական հատկություններ.Քիմիական բանաձևը՝ C5H5N5O, մոլեկուլային զանգվածը՝ 151,15 գ/մոլ։ Ցույց է տալիս հիմնական հատկությունները, pKa1= 3.3; pKa2= 9,2; pKa3=12.3. Փոխազդում է թթուների և ալկալիների հետ՝ առաջացնելով աղեր։

Լուծելիություն.Բարձր լուծվող թթուներում և ալկալիներում, վատ լուծվող էթերում, ալկոհոլում, ամոնիակում և չեզոք լուծույթներում, ջրում չլուծվող .

որակյալ ռեակցիաներ.Գուանինը որոշելու համար այն նստեցնում են մետաֆոսֆորական և պիկրիկ թթուներով, դիազոսուլֆոնաթթվով Na2CO3 լուծույթում այն ​​տալիս է կարմիր գույն։

Բաշխվածությունը բնության և նշանակության մեջ:Ներառված է նուկլեինաթթուների մեջ:

60. Նուկլեոզիդներգլիկոզիլամիններ են, որոնք պարունակում են ազոտային հիմք՝ կապված շաքարի հետ (ռիբոզ կամ դեզօքսիրիբոզ):

Նուկլեոզիդները կարող են ֆոսֆորիլացվել բջջային կինազներով շաքարի առաջնային ալկոհոլային խմբում, և ձևավորվում են համապատասխան նուկլեոտիդներ:

Նուկլեոտիդներ- Նուկլեոզիդների ֆոսֆորական եթերներ, նուկլեոզիդ ֆոսֆատներ. Ազատ նուկլեոտիդները, մասնավորապես՝ ATP, cAMP, ADP, կարևոր դեր են խաղում էներգետիկ և տեղեկատվական ներբջջային գործընթացներում, ինչպես նաև հանդիսանում են նուկլեինաթթուների և բազմաթիվ կոֆերմենտների բաղադրամասեր։

Նուկլեոտիդները նուկլեոզիդների և ֆոսֆորական թթուների եթերներ են։ Նուկլեոզիդներն իրենց հերթին N-գլիկոզիդներ են, որոնք պարունակում են հետերոցիկլիկ բեկոր, որը կապված է ազոտի ատոմի միջոցով շաքարի մնացորդի C-1 ատոմի հետ:

Նուկլեոտիդների կառուցվածքը.Բնության մեջ ամենատարածված նուկլեոտիդներն են պուրինների կամ պիրիմիդինների β-N-գլիկոզիդները և պենտոզները՝ D-ribose կամ D-2-ribose: Կախված պենտոզայի կառուցվածքից՝ առանձնանում են ռիբոնուկլեոտիդները և դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդները, որոնք բարդ կենսաբանական պոլիմերների (պոլինուկլեոտիդների) մոլեկուլների մոնոմերներ են՝ համապատասխանաբար ՌՆԹ կամ ԴՆԹ։

Նուկլեոտիդներում ֆոսֆատի մնացորդը սովորաբար էսթերային կապ է կազմում ռիբոնուկլեոզիդների 2'-, 3'- կամ 5'-հիդրօքսիլ խմբերի հետ, իսկ 2'-դեօքսինուկլեոզիդների դեպքում 3'- կամ 5'-հիդրօքսիլ խմբերը էսթերֆիկացված են:

Երկու նուկլեոտիդային մոլեկուլներից կազմված միացությունները կոչվում են դինուկլեոտիդներ, երեքը՝ տրինուկլեոտիդներ, փոքր թվով՝ օլիգոնուկլեոտիդներ, իսկ շատերը՝ պոլինուկլեոտիդներ կամ նուկլեինաթթուներ։

Նուկլեոտիդների անունները հապավումներ են՝ ստանդարտ երեք կամ չորս տառանոց ծածկագրերի տեսքով։

Եթե ​​հապավումը սկսվում է փոքրատառ «d» տառով (անգլերեն d), ապա նկատի ունի դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդ; «d» տառի բացակայությունը նշանակում է ռիբոնուկլեոտիդ: Եթե ​​հապավումը սկսվում է փոքրատառ «c» տառով (անգլերեն c), ապա խոսքը նուկլեոտիդի ցիկլային ձևի մասին է (օրինակ՝ cAMP)։

Հապավման առաջին մեծատառը ցույց է տալիս կոնկրետ ազոտային հիմք կամ հնարավոր նուկլեինային հիմքերի խումբ, երկրորդ տառը ցույց է տալիս կառուցվածքում ֆոսֆորաթթվի մնացորդների քանակը (M - mono-, D - di-, T - tri-), իսկ երրորդ մեծատառը միշտ F տառն է («-phosphate», անգլերեն P):

Լատինական և ռուսերեն ծածկագրեր նուկլեինային հիմքերի համար.

A - A: Ադենին; G - G: գուանին; C - C: Ցիտոզին; T - T. Թիմինը (5-methyluracil), որը չի հայտնաբերվել ՌՆԹ-ում, զբաղեցնում է ուրացիլի տեղը ԴՆԹ-ում; U - U. ԴՆԹ-ում չհայտնաբերված ուրացիլը ՌՆԹ-ում զբաղեցնում է թիմինի տեղը:

Օրգանական քիմիայի զարգացման ամենամեծ իրադարձությունը 1961 թվականին ռուս մեծ գիտնական Ա.Մ. Բուտլերովի տեսությունը օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքի մասին։

Մինչև Ա.Մ. Բաթլերով, անհնար էր համարվում իմանալ մոլեկուլի կառուցվածքը, այսինքն՝ ատոմների միջև քիմիական կապի կարգը։ Շատ գիտնականներ նույնիսկ հերքում էին ատոմների և մոլեկուլների իրականությունը:

Ա.Մ. Բուտլերովը հերքել է այս կարծիքը։ Նա ելնում էր ճիշտ նյութապաշտական ​​և փիլիսոփայական պատկերացումներից ատոմների և մոլեկուլների գոյության իրողության, մոլեկուլում ատոմների քիմիական կապն իմանալու հնարավորության մասին։ Նա ցույց տվեց, որ մոլեկուլի կառուցվածքը կարելի է էմպիրիկորեն հաստատել՝ ուսումնասիրելով նյութի քիմիական փոխակերպումները։ Ընդհակառակը, իմանալով մոլեկուլի կառուցվածքը, կարելի է դուրս բերել միացության քիմիական հատկությունները:

Քիմիական կառուցվածքի տեսությունը բացատրում է օրգանական միացությունների բազմազանությունը։ Դա պայմանավորված է քառավալենտ ածխածնի՝ ածխածնային շղթաներ և օղակներ ձևավորելու, այլ տարրերի ատոմների հետ համատեղվելու ունակությամբ և օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքում իզոմերիզմի առկայությամբ։ Այս տեսությունը դրեց օրգանական քիմիայի գիտական ​​հիմքերը և բացատրեց դրա կարևորագույն օրինաչափությունները։ Նրա տեսության հիմնական սկզբունքները Ա.Մ. Բուտլերովը «Քիմիական կառուցվածքի տեսության մասին» զեկույցում նշել է.

Կառուցվածքի տեսության հիմնական դրույթները հետևյալն են.

1) մոլեկուլներում ատոմները միացված են միմյանց որոշակի հաջորդականությամբ՝ ըստ իրենց վալենտության. Ատոմների միացման կարգը կոչվում է քիմիական կառուցվածք;

2) նյութի հատկությունները կախված են ոչ միայն նրանից, թե որ ատոմները և ինչ քանակով են նրա մոլեկուլի մաս, այլ նաև դրանց փոխկապակցվածության կարգից, այսինքն՝ մոլեկուլի քիմիական կառուցվածքից.

3) ատոմները կամ ատոմների խմբերը, որոնք ձևավորել են մոլեկուլ, փոխադարձաբար ազդում են միմյանց վրա:

Քիմիական կառուցվածքի տեսության մեջ մեծ ուշադրություն է դարձվում մոլեկուլում ատոմների և ատոմների խմբերի փոխադարձ ազդեցությանը։

Քիմիական բանաձևերը, որոնք պատկերում են մոլեկուլներում ատոմների միացման կարգը, կոչվում են կառուցվածքային բանաձևեր կամ կառուցվածքային բանաձևեր։

Ա.Մ.-ի քիմիական կառուցվածքի տեսության արժեքը. Բուտլերով.

1) օրգանական քիմիայի տեսական հիմքի էական մասն է.

2) կարևորությամբ այն կարելի է համեմատել Դ.Ի.-ի տարրերի պարբերական համակարգի հետ. Մենդելեև;

3) այն հնարավորություն տվեց համակարգել հսկայական քանակությամբ գործնական նյութ.

4) հնարավորություն է տվել նախապես կանխատեսել նոր նյութերի առկայությունը, ինչպես նաև նշել դրանց ստացման ուղիները.

Քիմիական կառուցվածքի տեսությունը ծառայում է որպես ուղղորդող հիմք օրգանական քիմիայի բոլոր հետազոտություններում:

5. Իզոմերիզմ. Փոքր ժամանակաշրջանների տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքը Քիմիական կապ

Օրգանական նյութերի հատկությունները կախված են ոչ միայն դրանց բաղադրությունից, այլև մոլեկուլում ատոմների միացման կարգից։

Իզոմերներն այն նյութերն են, որոնք ունեն նույն բաղադրությունը և նույն մոլային զանգվածը, բայց տարբեր մոլեկուլային կառուցվածք, հետևաբար ունեն տարբեր հատկություններ։

Քիմիական կառուցվածքի տեսության գիտական ​​նշանակությունը.

1) խորացնում է գաղափարները նյութի մասին.

2) ցույց է տալիս մոլեկուլների ներքին կառուցվածքի իմացության ճանապարհը.

3) հնարավորություն է տալիս հասկանալ քիմիայում կուտակված փաստերը. գուշակել նոր նյութերի առկայությունը և գտնել դրանք սինթեզելու ուղիներ:

Այս ամբողջ տեսությունը մեծապես նպաստեց օրգանական քիմիայի և քիմիական արդյունաբերության հետագա զարգացմանը։

Գերմանացի գիտնական Ա. Կեկուլեն արտահայտել է ածխածնի ատոմները միմյանց հետ շղթայական կապելու գաղափարը։

Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի ուսմունքը.

Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի ուսմունքի առանձնահատկությունները. 1) հնարավոր է դարձրել հասկանալ ատոմների քիմիական կապի բնույթը. 2) պարզել ատոմների փոխադարձ ազդեցության էությունը.

Էլեկտրոնների վիճակը ատոմներում և էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը:

Էլեկտրոնային ամպերը էլեկտրոնի առկայության ամենամեծ հավանականության տարածքներն են, որոնք տարբերվում են իրենց ձևով, չափերով և տարածության մեջ կողմնորոշմամբ:

Ատոմում ջրածինըմեկ էլեկտրոնն իր շարժման ընթացքում առաջացնում է գնդաձև (գնդաձև) ձևի բացասական լիցքավորված ամպ:

S-էլեկտրոնները էլեկտրոններ են, որոնք կազմում են գնդաձեւ ամպ:

Ջրածնի ատոմն ունի մեկ s-էլեկտրոն։

Ատոմում հելիումերկու s-էլեկտրոններ են:

Հելիումի ատոմի առանձնահատկությունները. 1) միևնույն գնդաձև ամպեր. 2) ամենաբարձր խտությունը հավասարապես հեռացվում է միջուկից. 3) էլեկտրոնային ամպերը միավորված են. 4) ձևավորել ընդհանուր երկէլեկտրոնային ամպ:

Լիթիումի ատոմի առանձնահատկությունները. 1) ունի երկու էլեկտրոնային շերտ. 2) ունի գնդաձև ամպ, բայց շատ ավելի մեծ է, քան ներքին երկէլեկտրոնային ամպը. 3) երկրորդ շերտի էլեկտրոնն ավելի թույլ է ձգվում դեպի միջուկը, քան առաջին երկուսը. 4) հեշտությամբ գրավվում է այլ ատոմների կողմից ռեդոքս ռեակցիաներում. 5) ունի s-էլեկտրոն.

Բերիլիումի ատոմի առանձնահատկությունները. 1) չորրորդ էլեկտրոնը s-էլեկտրոն է. 2) գնդաձև ամպը համընկնում է երրորդ էլեկտրոնի ամպի հետ. 3) ներքին շերտում կան երկու զույգ s-էլեկտրոններ, իսկ արտաքինում՝ երկու զույգ s-էլեկտրոններ:

Որքան շատ են էլեկտրոնային ամպերը համընկնում ատոմների միացման ժամանակ, այնքան ավելի շատ էներգիա է արձակվում և այնքան ուժեղ քիմիական կապ.

Միացությունների մեջ մասնիկների վարքագիծը կախված է բազմաթիվ գործոններից։ Օրգանական միացությունների կառուցվածքների տեսությունը պարզապես ուսումնասիրում է միացությունների մեջ մոլեկուլի վարքը, ատոմների բնույթը, վալենտությունը, կարգը և քիմիական կապերի բնույթը։ Այս հոդվածում համառոտ ձևակերպվում են այս տեսության հիմնական դրույթները։

Օրգանական միացությունների կառուցվածքը

Օրգանական միացությունների բազմազանությունը բացատրվում է նրանց քիմիական կառուցվածքի յուրահատկությամբ։ Մոլեկուլում ատոմները դասավորված են որոշակի հերթականությամբ՝ ըստ իրենց վալենտության։ Այս հաջորդականությունը քիմիական կառուցվածքն է:

Նյութերը, որոնք ունեն նույն որակական և քանակական բաղադրությունը (մոլեկուլային բանաձև), բայց տարբեր կառուցվածք, կոչվում են իզոմերներ, և դրանց գոյությունը իզոմերիզմ ​​է։ Հայտնի ռուս քիմիկոս Ա.

Բրինձ. 1. Իզոմերիզմի սահմանում.

Կարևոր է նաև այն դիրքը, որ ատոմները և ատոմների խմբերը մոլեկուլում փոխադարձաբար ազդում են միմյանց վրա:

Օրգանական նյութերի կառուցվածքների տեսություն

Օրգանական միացությունների կառուցվածքի տեսությունը ձևակերպվել է ռուս քիմիկոս Ա.Մ.Բուտլերովի կողմից 1861թ. Այս գիտական ​​աշխատանքի հիմնական եզրակացությունն այն պնդումն էր, որ յուրաքանչյուր նյութին համապատասխանում է միայն մեկ բանաձև։ Այս աշխատանքը ցույց է տալիս ատոմների վարքը մոլեկուլների ներսում։

Բրինձ. 2. A. M. Butlerov.

Բուտլերովի կառուցվածքի տեսության հիմնական դրույթներն ու հետևանքները կարելի է ձևակերպել հետևյալ կերպ.

• Մոլեկուլներում ատոմները պատահական չեն դասավորված, այլ ունեն որոշակի կառուցվածք։

Մոլեկուլի կառուցվածքի սխեմատիկ պատկերը կոչվում է կառուցվածքային բանաձև

Բրինձ. 3. Մոլեկուլի կառուցվածքային բանաձեւը.

Ելնելով չորսի հավասար ածխածնի ատոմի վալենտության դիրքից և շղթաներ և ցիկլեր ձևավորելու կարողությունից՝ նրանք կառուցում են օրգանական նյութերի կառուցվածքային բանաձևեր։

• Նյութի քիմիական հատկությունները կախված են ատոմների և մոլեկուլների բաղադրությունից և դասավորությունից:
• Նյութի նույն բաղադրությամբ և մոլեկուլային քաշով տարբեր կառուցվածքը առաջացնում է իզոմերիզմի երևույթը։ Բացարձակ տարբեր քիմիական տարրեր կարող են ունենալ նույն կազմը և մոլեկուլային քաշը, ամեն ինչ կախված է ամենափոքր մասնիկների տեղակայությունից և նրանց միջև եղած կապերից:
• Նյութի հատկություններով կարելի է որոշել մոլեկուլի կառուցվածքը, իսկ նրա կառուցվածքով՝ կարող եք կանխատեսել հատկությունները
• Քանի որ առանձին ռեակցիաներում մոլեկուլների ոչ բոլորը, այլ միայն որոշ մասեր են փոխվում, ուսումնասիրելով միացության քիմիական փոխակերպումների արգասիքները՝ կարելի է հաստատել դրա կառուցվածքը։
• Մոլեկուլում ատոմների ռեակտիվությունը տատանվում է՝ կախված նրանից, թե որ ատոմների հետ են դրանք կապված այդ մոլեկուլում։ Խճճված ատոմները միմյանց վրա ավելի ուժեղ են ազդում, քան չկապվածները:

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Մեծ է Բուտլերովի օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքների տեսության կարևորությունը։ Նրա տեսությունը ոչ միայն բացատրում է բոլոր հայտնի օրգանական նյութերի մոլեկուլների կառուցվածքը և դրանց հատկությունները, այլև հնարավորություն է տալիս տեսականորեն կանխատեսել անհայտ և նոր նյութերի գոյությունը, ինչպես նաև գտնել դրանք ստանալու և սինթեզելու միջոց: