Koha e zbulimit të teorisë së strukturës së Butlerov. Teoria e strukturës së përbërjeve kimike AM Butlerov - Supermarket i njohurive. Sekuenca e bashkimit të atomeve në një molekulë

Leksion Klasa 11 niveli i avancuar Teoria e strukturës organike. Alkanet, cikloalkanet

Dispozitat kryesore të teorisë së strukturës kimike të A.M. Butlerova

1) Atomet në molekula janë të lidhura me njëra -tjetrën në një sekuencë të caktuar sipas tyre valencat. Sekuenca e lidhjeve ndëratomike në një molekulë quhet struktura e saj kimike dhe pasqyrohet në një formula strukturore(sipas formulës së strukturës). 2) Struktura kimike mund të krijohet me metoda kimike. Aktualisht, përdoren gjithashtu metoda moderne fizike. 3) Vetitë e substancave varen nga struktura e tyre kimike. 4) Nga vetitë e një substance të caktuar, ju mund të përcaktoni strukturën e molekulës së saj, dhe nga struktura e molekulës, mund të parashikoni vetitë. 5) Atomet dhe grupet e atomeve në një molekulë kanë ndikim reciprok Njëri tjetrin.

1) Struktura e atomit të karbonit.

Struktura elektronike e atomit të karbonit përshkruhet si më poshtë: 1s 2 2s 2 2p 2 ose skematikisht

Karboni në përbërjet organike është tetravalent.

Kjo është për shkak të faktit se me formimin e një lidhje kovalente, atomi i karbonit kalon në një gjendje të ngacmuar, në të cilën çifti elektronik në orbitën 2s është i palidhur dhe një elektron zë orbitalin b të lirë. Skematikisht:

Si rezultat, nuk ka më dy, por katër elektrone të palidhura.

2) Sigma dhe komunikimi pi.

Orbitale atomike të mbivendosura përgjatë vijës që lidh bërthamat e atomeve,çon në arsimim σ-lidhjet.

Midis dy atomeve në një grimcë kimike është e mundur vetëm një σ-lidhje... Të gjitha lidhjet σ kanë simetri boshtore në lidhje me boshtin bërthamor.

Në komplementare mbivendosës orbitale atomike pingul me vijën e komunikimit dhe paralele me njëra -tjetrën, 1s2 2s2 3s2

π-lidhje.

Si rezultat, midis atomeve ka lidhje të shumta:

Beqar (σ)	Dyfish (σ + π)	Triple (σ + π + π)
C-C, C-H, C-O		С≡С dhe С≡N

3) Hibridizimi.

Meqenëse katër elektronet e një atomi të karbonit janë të ndryshëm (elektronet 2s dhe 2p), lidhjet gjithashtu duhet të jenë të ndryshme, por dihet që lidhjet në molekulën e metanit janë ekuivalente. Prandaj, për të shpjeguar strukturën hapësinore të molekulave organike, përdoret metoda hibridizimi

1. Kur ndarja e katër orbitaleve të një atomi të karbonit të ngacmuar (një orbitale 2s dhe tre 2p) formuar katër ekuivalente të reja sp 3 - orbitale hibride formuar si një trap i zgjatur. Për shkak të zmbrapsjes reciproke sp 3- orbitale hibride të drejtuara në hapësirë ​​drejt kulmeve katërkëndësh dhe këndet mes tyre janë të barabarta 109 0 28" (vendndodhja më e favorshme). Kjo gjendje e atomit të karbonit quhet gjendja e parë e valencës.

2. Kur sp 2 -hibridizimi një s- dhe dy p-orbitale janë të përziera dhe tre orbitale hibride janë formuar, akset e të cilave janë të vendosura në të njëjtin plan dhe drejtohen në lidhje me njëri -tjetrin në një kënd prej 120 °. Kjo gjendje e atomit të karbonit quhet gjendja e dytë e valencës.

3. Kur sp-hibridizimi bashkon një s- dhe një p-orbitale dhe formojnë dy orbitale hibride, akset e të cilëve janë të vendosur në një vijë të drejtë dhe drejtohen në drejtime të ndryshme nga bërthama e atomit të karbonit të konsideruar në një kënd prej 180 °. Kjo gjendje e atomit të karbonit quhet gjendja e tretë e valencës.

LLOJET E HYBRIDIZIMIT në substancat organike.

4) Izomerizmi.

Izomerët janë substanca që kanë të njëjtën përbërje (numri i atomeve të secilit lloj), por një rregullim të ndryshëm të ndërsjellë të atomeve - një strukturë të ndryshme.

Për shembull, ekzistojnë dy substanca me formulën molekulare C 4 H 10:

n-butan (me skelet linear): CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 dhe izo-butan, ose 2-metilpropan:CH 3 - CH - CH 3

‌ │

CH 3Ata janë izomerët

Izomerizmi ndodh strukturore dhe hapësinore.

Izomeria strukturore.

1.Izomerizmi skelet karboni- për shkak të rendit të ndryshëm të lidhjeve midis atomeve të karbonit që formojnë skeletin e molekulës (shih butan dhe izobutan).

2.Izomerizmi i pozicionit të një lidhjeje të shumëfishtë ose grup funksional- për shkak të pozicionit të ndryshëm të çdo grupi reaktiv me të njëjtin skelet karboni të molekulave. Pra, propani korrespondon me dy alkoole izomerike:

CH 3 - CH 2 - CH 2 - OH - alkool propanol -1 ose n -propil

dhe CH3 - CH - CH3

OH - propanol -2 ose alkool izopropil.

Izomerizmi pozicionet e lidhjes së shumëfishtë, për shembull, në buten-1 dhe buten-2

CH3 - CH2 - CH = CH2 - buten -1

CH3 - CH = CH - CH3 - buten -2.

3. Izomerizmi ndërklasor- izomerizmi i substancave që i përkasin klasave të ndryshme të përbërjeve organike:

Alkenet dhe cikloalkanet (me C 3)

Alkinet dhe dienet (me C 3)

Alkoolet dhe eteret (me C 2)

Aldehidet dhe ketonet (me C 3)

Acidet dhe esteret karboksilike monobazike të ngopura (me C 2)

Izomerizmi hapësinor- ndahet në dy lloje: gjeometrike(ose cis-trans-izomerizëm) dhe optike

Izomeria gjeometrike të qenësishme në komponimet që përmbajnë lidhje të dyfishta ose një unazë ciklopropani; është për shkak të pamundësisë së rrotullimit të lirë të atomeve rreth një lidhje të dyfishtë ose në një cikël. Në këto raste, zëvendësuesit mund të vendosen ose në të njëjtën anë të rrafshit të lidhjes së dyfishtë ose unazës (cis - pozicion), ose në anët e kundërta (ekstazë - pozicioni).

Termat "cis" dhe "trans" zakonisht i referohen një palë identike zëvendësuesit, dhe nëse të gjithë zëvendësuesit janë të ndryshëm, atëherë me kusht në njërën nga çiftet.
-dy forma të acidit etilen-1,2-dikarboksilik- formë cis, ose acidi maleik (I), dhe formë trans, ose acidi fumarik (II) SHIPET \ * * MERGEFORMAT

Optike izomerizëmështë karakteristikë e molekulave të substancave organike që nuk janë në përputhje me imazhin e tyre të pasqyrës (d.m.th., me një molekulë që korrespondon me këtë imazh pasqyre). Më shpesh, aktiviteti optik është për shkak të pranisë në molekulë asimetrikeatom karboni, dmth një atom karboni të lidhur me katër zëvendësues të ndryshëm. Një shembull është acidi laktik:

OH (atomi asimetrik i karbonit shënohet me një yll).

Një molekulë e acidit laktik nuk mund të përkojë me imazhin e tij të pasqyrës gjatë çdo lëvizjeje në hapësirë. Këto dy forma të acidit lidhen me njëra -tjetrën, si dora e djathtë në të majtë dhe quhen antipode optike. (enantiomerë).

Karakteristikat fizike dhe kimike të izomerëve optikë janë shpesh shumë të ngjashme, por ato mund të ndryshojnë shumë në aktivitetin biologjik, shijen dhe erën.

Klasifikimi i substancave organike.

Klasa e substancave	Karakteristike	Të përgjithshme formulë	Prapashtesë ose parashtesë
U gle v o d o r o d s	Alkanet	Të gjitha lidhjet janë të vetme	C n H 2n + 2
Alkenet	1 dyshe Lidhja C = C	C n H 2n
Dienes	2 dyshe Lidhja C = C	C n H 2n-2
Alkinë	1 lidhje trefishe С≡С	C n H 2n-2
Cikloalkane	Zinxhiri i karbonit i rrethuar	C n H 2n
Arenat (hidrokarburet aromatike)		C n H 2n-6	… -Benzen
I oksigjenuar lidhjet	Alkoolet		C n H 2n + 2 O CH 3 OH
Fenolet	Unaza e benzenit dhe në të	C n H 2n-6 O C 6 H 5 OH
Aldehidet		C n H 2n O NSNO
Ketonet		C n H 2n O C 3 H 6 O
Acidet karboksilike		C n H 2n O 2 UNLO	... -oic acid
Estere		C n H 2n O 2
	Komponimet nitro		C n H 2n + 1 JO 2
Aminet		C n H 2n + 3 N CH 3 NH 2
Aminoacidet	Përmban -NH 2 dhe -COOH	C n H 2n + 1 JO 2

Nomenklatura e substancave organike

С 1 - takuar С 6 - gjashtëkëndësh

С 2 - kati С 7 - hept

С 4 - por С 9 - jo

Përfundimet

Një - ka vetëm lidhje të vetme C -C në molekulë

En - ekziston një lidhje e dyfishtë C = C në molekulë

Ying - ekziston një lidhje e trefishtë С≡С në molekulë

Diene - ka dy lidhje C = C të dyfishta në molekulë

Vjetërsia e grupeve funksionale në një molekulë

		Prapashtesë (ose mbarim)
	Karboksi-	Acidi ovik
	Hidroksi-	OL (-alkol alkoolik)
Halogjenet	Fluori, klori, etj.
Radikale hidrokarbure

Ngjarja më e madhe në zhvillimin e kimisë organike ishte krijimi në vitin 1961 nga shkencëtari i madh rus JAM. Butlerov teoria e strukturës kimike të përbërjeve organike.

Para A.M. Butlerov, u konsiderua e pamundur të njihej struktura e një molekule, domethënë rendi i lidhjes kimike midis atomeve. Shumë shkencëtarë madje mohuan realitetin e atomeve dhe molekulave.

JAM. Butlerov e hodhi poshtë këtë mendim. Ai vazhdoi nga e drejta materialiste dhe ide filozofike për realitetin e ekzistencës së atomeve dhe molekulave, për mundësinë e njohjes së lidhjes kimike të atomeve në një molekulë. Ai tregoi se struktura e një molekule mund të vendoset në mënyrë empirike duke studiuar transformimet kimike të një substance. Në të kundërt, duke ditur strukturën e molekulës, mund të nxjerrësh në përfundim vetitë kimike të përbërjes.

Teoria e strukturës kimike shpjegon shumëllojshmërinë e përbërjeve organike. Kjo është për shkak të aftësisë së karbonit tetravalent për të formuar zinxhirë dhe unaza karboni, për t'u kombinuar me atomet e elementeve të tjerë dhe praninë e izomerizmit në strukturën kimike të përbërjeve organike. Kjo teori hodhi bazat shkencore të kimisë organike dhe shpjegoi ligjet e saj më të rëndësishme. Parimet themelore të teorisë së tij A.M. Butlerov u paraqit në raportin "Për teorinë e strukturës kimike".

Dispozitat kryesore të teorisë së strukturës janë si më poshtë:

1) në molekula, atomet janë të lidhur me njëri -tjetrin në një sekuencë të caktuar në përputhje me valencën e tyre. Rendi sipas të cilit lidhen atomet quhet strukturë kimike;

2) vetitë e një substance varen jo vetëm nga atomet dhe në çfarë sasie përfshihen në përbërjen e molekulës së saj, por edhe nga rendi në të cilin ato lidhen me njëra -tjetrën, domethënë nga struktura kimike e molekulës ;

3) atomet ose grupet e atomeve që formuan një molekulë ndikojnë reciprokisht mbi njëri -tjetrin.

Në teorinë e strukturës kimike, shumë vëmendje i kushtohet ndikimit reciprok të atomeve dhe grupeve të atomeve në një molekulë.

Formulat kimike, të cilat përshkruajnë rendin në të cilin atomet kombinohen në molekula, quhen formula strukturore ose formulat e strukturës.

Vlera e teorisë së strukturës kimike A.M. Butlerova:

1) është pjesa më e rëndësishme e themelit teorik të kimisë organike;

2) për nga rëndësia, mund të krahasohet me Tabelën Periodike të Elementeve të D.I. Mendeleev;

3) bëri të mundur sistematizimin e një sasie të madhe të materialit praktik;

4) bëri të mundur parashikimin paraprak të ekzistencës së substancave të reja, si dhe tregimin e mënyrave të prodhimit të tyre.

Teoria e strukturës kimike shërben si bazë udhëzuese në të gjitha kërkimet në kiminë organike.

12 Fenolet, derivatet hidroksi komponimet aromatike që përmbajnë një ose më shumë grupe hidroksil (- OH) të lidhura me atomet e karbonit të bërthamës aromatike. Nga numri i grupeve OH, fosfori monoatomik dallohet, për shembull, oksibenzeni C 6 H 5 OH, i quajtur zakonisht thjesht fenol, oksitoluenet CH 3 C 6 H 4 OH - të ashtuquajturat cresols, hidroksinaftalene - naphthols, diatomike, për shembull dioksibenzenet C 6 H 4 (OH) 2 ( hidrokinon, pirokatekoli, resorcinol), poliatomike, për shembull pirogallol, phloroglucinol... F. - kristale pa ngjyrë me një erë karakteristike, më rrallë lëngje; i tretshëm mirë në tretës organikë (alkool, eter, oenzen). Duke pasur veti acidike, fosfori formon produkte të ngjashme me kripën, fenate: ArOH + NaOH (ArONa + H2O (Ar është një radikal aromatik). Alkilimi dhe acilimi i fenolateve çon në etere të fosforit, ArOR të thjeshtë dhe ArOCOR kompleks (R është një radikal organik ). Esteret mund të merren nga bashkëveprimi i drejtpërdrejtë i fosforit me acidet karboksilikë, anhidridet e tyre dhe kloridet e acidit. Kur fenolët nxehen me CO 2, formohen acide fenolike, për shembull acid salicilik... Ndryshe nga alkoolet, grupi hidroksil i F. me shumë vështirësi zëvendësohet me halogjen. Zëvendësimi elektrofilik në bërthamën e fosforit (halogjenizimi, nitrimi, sulfonimi, alkilimi, etj.) Është shumë më i lehtë sesa për hidrokarburet aromatike të pazëvendësuara; grupet zëvendësuese dërgohen në orto- dhe palë-pozita në grupin OH (shih. Orientimet e rregullave) Hidrogjenizimi katalitik i fosforit çon në alkoole aliciklike, për shembull, C 6 H 5 OH reduktohet në ciklohexanol... F. karakterizohet gjithashtu nga reagimet e kondensimit, për shembull, me aldehidet dhe ketonet, e cila përdoret në industri për të marrë rrëshira fenolike dhe resorcinol-formaldehide, difenilolpropan dhe produkte të tjera të rëndësishme.

Fosfati merret, për shembull, nga hidroliza e derivateve korresponduese të halogjenit, nga shkrirja alkaline e acideve arilsulfonike ArSO 2 OH, dhe izolohet nga katrani i qymyrit, katranit, qymyrit ngjyrë kafe dhe të tjerëve. F. është një lëndë e parë e rëndësishme në prodhimin e polimere të ndryshme, ngjitëse, ngjyra dhe bojra, ngjyra dhe ilaçe (fenolftaleinë, acid salicilik, salol), surfaktantë dhe aroma. Disa F. përdoren si antiseptikë dhe antioksidantë (për shembull, polimere, vajra lubrifikues). Për identifikimin cilësor të F., përdoren zgjidhje të klorurit të hekurit, të cilat formojnë produkte me ngjyrë me F .. F. janë toksike (shih. Ujërat e zeza.).

13 Alkanet

karakteristikat e përgjithshme

Hidrokarburet janë përbërjet organike më të thjeshta, të përbëra nga dy elementë: karboni dhe hidrogjeni. Hidrokarburet e ngopura, ose alkane (emri ndërkombëtar), janë komponime përbërja e të cilave shprehet me formulën e përgjithshme C n H 2n + 2, ku n është numri i atomeve të karbonit. Në molekulat e hidrokarbureve të ngopura, atomet e karbonit lidhen me njëri -tjetrin me një lidhje të thjeshtë (të vetme), dhe të gjitha valencat e tjera janë të ngopura me atome hidrogjeni. Alkanet quhen gjithashtu hidrokarbure të ngopura ose parafina (Termi "parafina" do të thotë "të kesh prirje të ulët").

Anëtari i parë i serisë homologe të alkaneve është metani CH 4. Mbarimi -an është karakteristik për emrat e hidrokarbureve të ngopura. Kjo pasohet nga etani C 2 H 6, propani C 3 H 8, butani C 4 H 10. Duke filluar me hidrokarburen e pestë, emri formohet nga një numër grek që tregon numrin e atomeve të karbonit në një molekulë, dhe përfundimin -an. Këto janë pentani C 5 H 12 heksani C 6 H 14, heptani C 7 H 16, oktani C 8 H 18, nonani C 9 H 20, dekani C 10 H 22, etj.

Në serinë homologe, vërehet një ndryshim gradual në vetitë fizike të hidrokarbureve: pikat e vlimit dhe shkrirjes rriten dhe dendësia rritet. Në kushte normale (temperatura ~ 22 ° C), katër anëtarët e parë të serisë (metani, etani, propani, butani) janë gazra, nga C 5 H 12 në C 16 H 34 janë lëngje, dhe me C 17 H 36 janë të ngurta.

Alkanet, duke filluar nga anëtari i katërt i serisë (butani), kanë izomerë.

Të gjitha alkanet janë të ngopura me hidrogjen në kufi (maksimal). Atomet e tyre të karbonit janë në gjendje sp -hibridizimi, që do të thotë se ata kanë lidhje të thjeshta (të vetme).

Nomenklatura

Emrat e dhjetë anëtarëve të parë të serisë së hidrokarbureve të ngopura tashmë janë dhënë. Për të theksuar se një alkane ka një zinxhir të pa degëzuar të karbonit, fjala normale (n-) shpesh i shtohet emrit, për shembull:

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

n-butan n-heptan

(butani normal) (heptani normal)

Kur një atom hidrogjeni hiqet nga një molekulë alkane, formohen grimca njëvjeçare, të quajtura radikalë hidrokarbure (shkurtuar me shkronjën R). Emrat e radikalëve njëvalentë rrjedhin nga emrat e hidrokarbureve përkatëse me mbaresën -an të zëvendësuar me -yl. Këtu janë shembujt përkatës:

Radikalët formohen jo vetëm nga përbërjet organike, por edhe nga përbërjet inorganike. Pra, nëse grupi hidroksil OH zbritet nga acidi nitrik, atëherë ju merrni një radikal monovalent - NO 2, i quajtur grupi nitro, etj.

Kur dy atome hidrogjeni hiqen nga një molekulë hidrokarbure, përftohen radikalet bivalente. Emrat e tyre rrjedhin gjithashtu nga emrat e hidrokarbureve të ngopura përkatëse me zëvendësimin e përfundimit -an me -ylidene (nëse atomet e hidrogjenit janë shqyer nga një atom karboni) ose -ileni (nëse atomet e hidrogjenit janë shqyer nga dy atomet e karbonit ngjitur). Radikali CH 2 = ka emrin metilen.

Emrat e radikalëve përdoren në nomenklaturën e shumë derivateve të hidrokarbureve. Për shembull: CH 3 I është metil jodid, C 4 H 9 Cl është butil klorur, CH 2 Cl 2 është klorur metileni, C 2 H 4 Br 2 është bromid etileni (nëse atomet e bromit janë të lidhura me atome të ndryshme karboni) ose bromid etiliden (nëse atomet e bromit janë të lidhur me një atom karboni).

Për emrin e izomerëve, dy nomenklatura përdoren gjerësisht: e vjetra - racionale dhe moderne - zëvendësuese, e cila quhet gjithashtu sistematike ose ndërkombëtare (e propozuar nga Unioni Ndërkombëtar i Kimisë Teorike dhe të Aplikuar IUPAC).

Sipas nomenklaturës racionale, hidrokarburet konsiderohen si derivate të metanit, në të cilat një ose më shumë atome hidrogjeni zëvendësohen me radikalë. Nëse në formulë të njëjtat radikalë përsëriten disa herë, atëherë ato tregohen me numra grekë: di - dy, tre - tre, tetra - katër, penta - pesë, hexa - gjashtë, etj. Për shembull:

Nomenklatura racionale është e përshtatshme për lidhje jo shumë komplekse.

Sipas nomenklaturës zëvendësuese, emri bazohet në një zinxhir karboni, dhe të gjitha fragmentet e tjera të molekulës konsiderohen si zëvendësues. Në këtë rast, zgjidhet zinxhiri më i gjatë i atomeve të karbonit dhe atomet e zinxhirit numërohen nga fundi në të cilin radikali i hidrokarbureve është më afër. Pastaj ata thërrasin: 1) numrin e atomit të karbonit me të cilin lidhet radikali (duke filluar nga radikali më i thjeshtë); 2) hidrokarbure, e cila korrespondon me një zinxhir të gjatë. Nëse formula përmban disa radikalë identikë, atëherë para emrit të tyre tregoni numrin në fjalë (di-, tri-, tetra-, etj.), Dhe numrat e radikalëve ndahen me presje. Ja se si duhet të quhen izomerët e heksanit sipas kësaj nomenklature:

Dhe këtu është një shembull më kompleks:

Nomenklatura zëvendësuese dhe racionale përdoren jo vetëm për hidrokarburet, por edhe për klasat e tjera të përbërjeve organike. Për disa komponime organike, përdoren historikisht (empirikë) ose të ashtuquajturit emra të parëndësishëm (acid formik, eter sulfurik, ure, etj.).

Kur shkruani formula për izomerët, është e lehtë të vërehet se atomet e karbonit zënë pozicione të pabarabarta në to. Një atom karboni që lidhet vetëm me një atom karboni në zinxhir quhet parësor, me dy - dytësor, me tre - terciar, me katër - kuaternarë. Kështu, për shembull, në shembullin e fundit, atomet e karbonit 1 dhe 7 janë parësore, 4 dhe 6 janë sekondarë, 2 dhe 3 janë terciarë, 5 janë kuaternarë. Karakteristikat e atomeve të hidrogjenit, atomeve të tjerë dhe grupeve funksionale varen nga cili atom i karbonit ato lidhen: parësore, sekondare ose terciare. Kjo gjithmonë duhet të merret parasysh.

Marrja. Vetitë.

Vetitë fizike. Në kushte normale, katër anëtarët e parë të serisë homologe të alkaneve (C 1 - C 4) janë gazra. Alkanet normale nga pentani në heptadekan (C 5 - C 17) janë lëngje, duke filluar nga C 18 dhe më lart janë të ngurta. Ndërsa rritet numri i atomeve të karbonit në zinxhir, d.m.th. me një rritje të peshës molekulare relative, pikat e vlimit dhe shkrirjes së alkaneve rriten. Me të njëjtin numër të atomeve të karbonit në molekulë, alkanet e degëzuara kanë pika më të ulëta të vlimit sesa alkanet normale.

Alkanet janë praktikisht të patretshme në ujë, pasi molekulat e tyre janë me polaritet të ulët dhe nuk ndërveprojnë me molekulat e ujit; ato treten mirë në tretës organikë jo polarë si benzeni, tetrakloridi i karbonit, etj. Alkanet e lëngëta përzihen lehtësisht me njëra-tjetrën.

Burimet kryesore natyrore të alkaneve janë nafta dhe gazi natyror. Fraksione të ndryshme vaji përmbajnë alkane nga C 5 H 12 në C 30 H 62. Gazi natyror përbëhet nga metani (95%) i përzier me etan dhe propan.

Nga metodat sintetike për prodhimin e alkaneve, mund të dallohen sa vijon:

1. Marrja nga hidrokarburet e pangopura. Ndërveprimi i alkeneve ose alkineve me hidrogjenin ("hidrogjenizimi") ndodh në prani të katalizatorëve metalikë (Ni, Pd) në
ngrohje:

CH s -C≡CH + 2H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3.

2. Marrja nga derivatet e halogjenizuara. Kur alkanet e monohalogjenizuara nxehen me natrium metalik, fitohen alkane me dyfishin e numrit të atomeve të karbonit (reagimi Würz):

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

Një reagim i ngjashëm nuk kryhet me dy alkane të ndryshme të halogjenizuara, pasi kjo prodhon një përzierje të tre alkaneve të ndryshme

3. Marrja nga kripërat e acideve karboksilike. Kur kripërat anhidrike të acideve karboksilike shkrihen me alkalet, fitohen alkane që përmbajnë një atom karboni më pak se zinxhiri i karbonit i acideve karboksilike origjinale:

4. Prodhimi i metanit. Në një hark elektrik që digjet në një atmosferë hidrogjeni, formohet një sasi e konsiderueshme metani:

C + 2H 2 → CH 4.

I njëjti reagim ndodh kur karboni nxehet në një atmosferë hidrogjeni në 400-500 ° C në presion të lartë në prani të një katalizatori.

Në kushte laboratorike, metani shpesh merret nga karabit alumini:

Al 4 C 3 + 12H 2 O = 3CH 4 + 4Al (OH) 3.

Vetitë kimike. Në kushte normale, alkanet janë kimikisht inerte. Ato janë rezistente ndaj veprimit të shumë reagentëve: nuk ndërveprojnë me acidet sulfurikë dhe nitrikë të koncentruar, me alkalet e koncentruar dhe të shkrirë, nuk oksidohen nga oksidantë të fortë - permanganat kaliumi KMnO 4, etj.

Stabiliteti kimik i alkaneve shpjegohet me forcën e lartë të lidhjeve C-C dhe C-H s, si dhe jo-polaritetin e tyre. Lidhjet jo-polare C-C dhe C-H në alkane nuk janë të prirur ndaj ndarjes jonike, por janë të afta për ndarje homolitike nën veprimin e radikalëve të lirë aktivë. Prandaj, alkanet karakterizohen nga reaksione radikale, të cilat rezultojnë në komponime ku atomet e hidrogjenit zëvendësohen me atome ose grupe të tjera të atomeve. Si pasojë, alkanet hyjnë në reaksione duke vazhduar me mekanizmin e zëvendësimit radikal, të shënuar me simbolin S R (nga anglishtja, zëvendësimi radikal). Sipas këtij mekanizmi, atomet e hidrogjenit zëvendësohen më lehtë në terciar, pastaj në atomet e karbonit sekondar dhe parësor.

1. Halogjenizimi. Kur alkanet reagojnë me halogjenet (klorin dhe bromin) nën ndikimin e rrezatimit ultraviolet ose temperaturave të larta, formohet një përzierje e produkteve nga alkanet mono- në polihalogjenizuar. Skema e përgjithshme e këtij reagimi tregohet duke përdorur metanin si shembull:

b) Rritja e zinxhirit. Radikali i klorit heq një atom hidrogjeni nga molekula e alkaneve:

Cl + CH 4 → HCl + CH 3

Në këtë rast, formohet një radikal alkil, i cili heq atomin e klorit nga molekula e klorit:

CH 3 + Cl 2 → CH 3 Cl + Cl

Këto reagime përsëriten derisa zinxhiri të përfundojë nga një prej reagimeve:

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

Ekuacioni i përgjithshëm i reagimit:

Në reagimet radikale (halogjenizimi, nitratimi), para së gjithash, atomet e hidrogjenit përzihen në terciar, pastaj në atomet e karbonit sekondar dhe parësor. Kjo shpjegohet me faktin se lidhja homolitike e atomit të karbonit terciar me hidrogjenin thyhet më lehtë (energjia lidhëse 376 kJ / mol), pastaj sekondare (390 kJ / mol) dhe vetëm atëherë parësore (415 kJ / mol) Me

3. Izomerizimi. Alkanet normale, në kushte të caktuara, mund të konvertohen në alkane të zinxhirit të degëzuar:

4. Krisja është një ndarje hemolitike e lidhjeve C-C, e cila ndodh kur nxehet dhe nën veprimin e katalizatorëve.
Në plasaritjen e alkaneve më të larta, formohen alkene dhe alkane të ulëta, në plasaritjen e metanit dhe etanit, formohet acetileni:

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8,

2СН 4 → С 2 Н 2 + ЗН 2,

C 2 H 6 → C 2 H 2 + 2H 2.

Këto reagime kanë një rëndësi të madhe industriale. Në këtë mënyrë, fraksionet e naftës me valë të lartë (naftë) shndërrohen në benzinë, vajguri dhe produkte të tjera të vlefshme.

5. Oksidimi. Me oksidim të butë të metanit me oksigjenin atmosferik në prani të katalizatorëve të ndryshëm, alkool metil, formaldehid dhe acid formik mund të merren:

Oksidimi i butë katalitik i butanit me oksigjenin atmosferik është një nga metodat industriale për prodhimin e acidit acetik:

t °
2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O.
Mace

Në ajër, alkanet digjen në CO 2 dhe H 2 O:

С n Н 2n + 2 + (Зn + 1) / 2О 2 = nСО 2 + (n + 1) Н 2 О.

Alkenet

Alkenet (ndryshe olefina ose hidrokarburet etilen) janë hidrokarbure aciklike të pangopura që përmbajnë një lidhje të dyfishtë midis atomeve të karbonit, duke formuar një seri homologe me formulën e përgjithshme CnH2n. Atomet e karbonit në lidhjen e dyfishtë janë në gjendje të hibridizimit sp².

Alkeni më i thjeshtë është eteni (C2H4). Sipas nomenklaturës IUPAC, emrat e alkeneve rrjedhin nga emrat e alkaneve përkatës duke zëvendësuar prapashtesën "-an" me "-en"; pozicioni i lidhjes së dyfishtë tregohet me një numër arab.

Seri homologjike

Alkenet me më shumë se tre atome karboni kanë izomerë. Alkenet karakterizohen nga izomeria e skeletit të karbonit, pozicionet e lidhjeve të dyfishta, ndërklasa dhe gjeometrike.

eten	C2H4
propen	C3H6
n-buten	C4H8
n-penten	C5H10
n-heksen	C6H12
n-hepteni	C7H14
n-oktene	C8H16
n-nonen	C9H18
n-dekene	C10H20

Vetitë fizike

Pikat e shkrirjes dhe të vlimit rriten me peshën molekulare dhe gjatësinë e shtyllës kurrizore të karbonit.
Në kushte normale, alkenet nga C2H4 në C4H8 janë gaz; nga C5H10 në C17H34 - lëngje, pas C18H36 - të ngurta. Alkenet nuk treten në ujë, por treten mirë në tretës organikë.

Vetitë kimike

Alkenet janë reaktive. Karakteristikat e tyre kimike përcaktohen nga prania e një lidhjeje të dyfishtë.
Ozonolizë: alkeni oksidohet në aldehide (në rastin e karbonit vicinal monosubstituated), ketone (në rastin e karbonit të disubstituar vicinal) ose një përzierje të aldehidit dhe ketonit (në rastin e një alkeni tre të zëvendësuar në lidhjen e dyfishtë) :

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

Ozonoliza në kushte të vështira - alkeni oksidohet në acid:

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

Lidhja e lidhjes së dyfishtë:
CH2 = CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br

Oksidimi me peracidet:
CH2 = CH2 + CH3COOOH
ose
CH2 = CH2 + HCOOH HOCH2CH2OH

1. Dispozitat kryesore të teorisë së strukturës kimike të A.M. Butlerova

1. Atomet në molekula janë të lidhura me njëra -tjetrën në një sekuencë të caktuar sipas valencave të tyre. Sekuenca e lidhjeve ndëratomike në një molekulë quhet struktura e saj kimike dhe reflektohet nga një formulë strukturore (formula e strukturës).

2. Struktura kimike mund të krijohet me metoda kimike. (Aktualisht, përdoren gjithashtu metoda moderne fizike).

3. Vetitë e substancave varen nga struktura e tyre kimike.

4. Nga vetitë e një substance të caktuar, ju mund të përcaktoni strukturën e molekulës së saj, dhe sipas strukturës së molekulës, mund të parashikoni vetitë.

5. Atomet dhe grupet e atomeve në një molekulë kanë një ndikim reciprok mbi njëri -tjetrin.

Një molekulë përbërëse organike është një koleksion i atomeve të lidhur në një rend të caktuar, zakonisht me lidhje kovalente. Në këtë rast, atomet e lidhur mund të ndryshojnë në madhësinë e elektronegativitetit. Vlerat e elektronegativiteteve përcaktojnë kryesisht karakteristika të tilla të rëndësishme të një lidhjeje si polariteti dhe forca (energjia e formimit). Nga ana tjetër, polariteti dhe forca e lidhjeve në një molekulë, në një masë të madhe, përcaktojnë aftësinë e një molekule për të hyrë në reaksione të caktuara kimike.

Elektronegativiteti i një atomi të karbonit varet nga gjendja e hibridizimit të tij. Kjo është për shkak të fraksionit të s-orbitës në orbitën hibride: është më e vogël për sp3- dhe më shumë për atomet hibride sp2- dhe sp-.

Të gjithë atomet që përbëjnë një molekulë janë të ndërlidhura dhe përjetojnë ndikim reciprok. Ky ndikim transmetohet kryesisht përmes një sistemi të lidhjeve kovalente, duke përdorur të ashtuquajturat efekte elektronike.

Efektet elektronike quhen zhvendosja e densitetit të elektroneve në një molekulë nën ndikimin e zëvendësuesve.

Atomet e lidhura polare mbartin ngarkesa të pjesshme, të shënuara me shkronjën greke delta (d). Një atom që "tërheq" dendësinë e elektroneve të lidhjes s në drejtim të tij fiton një ngarkesë negative d-. Kur merret parasysh një palë atome të lidhura me një lidhje kovalente, atomi më elektronegativ quhet pranues elektronesh. Partneri i tij i lidhjes s do të ketë një deficit të barabartë të densitetit të elektroneve, d.m.th. ngarkesa e pjesshme pozitive d + do të quhet dhurues elektronesh.

Zhvendosja e densitetit të elektroneve përgjatë zinxhirit të lidhjes s quhet efekt induktiv dhe shënohet me I.

2. Izomerizmi- ekzistenca e komponimeve (kryesisht organike), identike në përbërjen elementare dhe peshën molekulare, por të ndryshme në vetitë fizike dhe kimike. Komponime të tilla quhen izomerë.

Izomeria strukturore- rezultat i ndryshimeve në strukturën kimike. Ky lloj përfshin:

Izomerizmi i skeletit të karbonit, për shkak të rendit të ndryshëm të lidhjes së atomeve të karbonit. Shembulli më i thjeshtë është butani CH3-CH2-CH2-CH3 dhe izobutani (CH3) 3CH. Shembuj të tjerë: antraceni dhe fenantreni (formula I dhe II, respektivisht), ciklobutani dhe metilciklopropani (III dhe IV).

Izomeria Valence është një lloj i veçantë i izomerisë strukturore, në të cilën izomerët mund të transformohen në njëri -tjetrin vetëm për shkak të rishpërndarjes së lidhjeve. Për shembull, izomerët e valencës së benzenit (V) janë bicikloheksa-2,5-diene (VI, "Dewar benzene"), Prisman (VII, "Benzeni i Ladenburgut"), benzvaleni (VIII).

Izomerizmi i grupit funksional - Ndryshon në natyrën e grupit funksional; për shembull etanol (CH3-CH2-OH) dhe dimetil eter (CH3-O-CH3).

Izomerizmi i pozicionit- Një lloj izomerie strukturore, e karakterizuar nga ndryshimi në pozicionin e të njëjtave grupe funksionale ose lidhjeve të dyfishta me të njëjtin skelet karboni. Shembull: Acidi 2-klorobutanoik dhe acidi 4-klorobutanoik.

Enantiomerët (izomerët optikë, izomerët e pasqyrës) janë palë antipode optike - substanca të karakterizuara nga shenja të kundërta dhe rrotullime të barabarta të rrafshit të polarizimit të dritës me identitetin e të gjitha vetive të tjera fizike dhe kimike (përveç reagimeve me substanca të tjera optikisht aktive dhe fizike) vetitë në një mjedis kiral). Një arsye e nevojshme dhe e mjaftueshme për shfaqjen e antipodeve optike është përkatësia e një molekule në njërën nga grupet e simetrisë së pikave të mëposhtme: Cn, Dn, T, O, ose I (kiraliteti). Më shpesh ne po flasim për një atom asimetrik të karbonit, domethënë një atom të lidhur me katër zëvendësues të ndryshëm.

3. sp³ -hibridizimi - Ndodh kur një s- dhe tre p-orbitale përzihen. Katër orbitale identike shfaqen, të vendosura në lidhje me njëra -tjetrën në kënde katërkëndëshe prej 109 ° 28 '(109.47 °), gjatësi 0.154 nm.

Për një atom karboni dhe elementë të tjerë të periudhës së 2 -të, ky proces ndodh sipas skemës:

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

Alkanet(hidrokarbure të ngopura, parafina, komponime alifatike) - hidrokarbure aciklike lineare ose të degëzuara që përmbajnë vetëm lidhje të thjeshta dhe që formojnë një seri homologe me formulën e përgjithshme CnH2n + 2 .Struktura kimike e alkines(rendi i lidhjes së atomeve në molekula) të alkaneve më të thjeshtë - metani, etani dhe propani - tregohen nga formula e tyre strukturore e dhënë në Seksionin 2. Nga këto formula mund të shihet se ekzistojnë dy lloje të lidhjeve kimike në alkane:

C-C dhe C-H Lidhja C-C është kovalente jo polare. Lidhja C-H është kovalente dobët polare, sepse karboni dhe hidrogjeni janë afër elektronegativitetit

P-orbital jo-hibridizues pingul me rrafshin σ-lidhjet, përdoret për të formuar një lidhje π me atomet e tjerë. Kjo gjeometri karboni është tipike për grafit, fenol, etj.

Këndi i valencës- këndi i formuar nga drejtimet e lidhjeve kimike që dalin nga një atom. Njohja e këndeve të lidhjeve është e nevojshme për të përcaktuar gjeometrinë e molekulave. Këndet e lidhjes varen si nga karakteristikat individuale të atomeve të bashkangjitur, ashtu edhe nga hibridizimi i orbitaleve atomike të atomit qendror. Për molekulat e thjeshta, këndi i lidhjes, si parametrat e tjerë gjeometrikë të molekulës, mund të llogaritet me metodat e kimisë kuantike. Në mënyrë eksperimentale, ato përcaktohen nga vlerat e momenteve të inercisë së molekulave të marra duke analizuar spektrat e tyre rrotullues (shih spektroskopinë me rreze infra të kuqe, spektrin molekular, spektroskopinë me mikrovalë). Këndi i lidhjes së molekulave komplekse përcaktohet nga analiza strukturore e difraksionit.

4.sp2-hibridizimi (aeroplan-trigonal) Përziehen një orbitale s dhe dy p, dhe formohen tre orbitale hibride ekuivalente sp2, të vendosura në të njëjtin plan në një kënd prej 120 ° (të theksuar me blu). Ato mund të formojnë tre lidhje σ. P-orbitali i tretë mbetet i pahibridizuar dhe është i orientuar pingul me rrafshin e orbitaleve hibride. Ky p-AO merr pjesë në formimin e një lidhje π . Për elementët e periudhës së 2-të, procesi i hibridizimit sp2 ndodh sipas skemës:

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

Gjendja e dytë e valencës së një atomi të karbonit. Ka substanca organike në të cilat një atom karboni nuk lidhet me katër, por me tre atome fqinjë, ndërsa mbetet tetravalent

5. sp-hibridizimi (linear) Një përzierje s- dhe një p-orbitale, duke formuar dy sp-orbitale ekuivalente të vendosura në një kënd prej 180, d.m.th. në një aks. Sp-orbitalet hibride përfshihen në formimin e dy lidhjeve σ. Dy p-orbitale nuk janë të hibridizuara dhe janë të vendosura në rrafshe reciprokisht pingul. -Orbitalet formojnë dy lidhje π në komponimet.

Për elementët e periudhës së 2-të, sp-hibridizimi ndodh sipas skemës:

2s + 2px = 2 (2sp)

2py- dhe 2pz-AO nuk ndryshojnë.

Acetilen- hidrokarbure të pangopura C2H2. Ka një lidhje të trefishtë midis atomeve të karbonit, i përket klasës së alkineve

Atomet e karbonit në acetilen sp-hibridizohen. Ato janë të lidhura me një dhe dy lidhje, max. dendësitë në-rykh janë të vendosura në dy zona pingul reciprokisht, duke formuar cilindrike. re e dendësisë së elektroneve; jashtë saj ka H.

METYLACETYLENE(propina, alileni) CH3C = CH. Nga kim. Shën ju M. është një përfaqësues tipik i hidrokarbureve acetilene. Futet lehtësisht në rrethin e elektrof., Nucleoph. dhe shtimi radikal në lidhjen e trefishtë, për shembull. kur bashkëveprojmë. formon metil izopropenil eter me metanol.

6. Llojet e komunikimit - Lidhje metalike, lidhje kovalente, lidhje jonike, lidhje hidrogjeni

Lidhje jonike- një lidhje e fortë kimike e formuar midis atomeve me një ndryshim të madh elektronegativiteti, në të cilin çifti elektronik total transferohet plotësisht në një atom me një elektronegativitet më të madh. Një shembull është përbërja CsF, në të cilën "shkalla e jonitetit" është 97%.

rast ekstrem i polarizimit të një lidhjeje polare kovalente. Formuar midis metaleve tipike dhe jo metalike. Në këtë rast, elektronet e metalit transferohen plotësisht në jo-metal. Jonet formohen.

Nëse një lidhje kimike formohet midis atomeve që kanë një ndryshim shumë të madh elektronegativiteti (EO> 1.7 sipas Pauling), atëherë çifti elektronik total transferohet plotësisht në atom me një EO më ​​të lartë. Kjo rezulton në formimin e një përbërje të joneve të ngarkuar në mënyrë të kundërt.

Lidhje kovalente(lidhje atomike, lidhje homeopolare) - një lidhje kimike e formuar nga mbivendosja (shoqërizimi) e një palë reve elektronike valence. Retë elektronike (elektronet) që sigurojnë komunikim quhen një çift elektronik i zakonshëm.

Një lidhje e thjeshtë kovalente formohet nga dy elektrone valence të palidhura, një nga secili atom:

Si rezultat i shoqërizimit, elektronet formojnë një nivel të mbushur të energjisë. Një lidhje formohet nëse energjia e tyre totale në këtë nivel është më e vogël se në gjendjen fillestare (dhe ndryshimi në energji nuk do të jetë asgjë më shumë se energjia e lidhjes).

Mbushja e orbitaleve atomike (në skajet) dhe molekulare (në qendër) në molekulën H2 me elektrone. Aksi vertikal korrespondon me nivelin e energjisë, elektronet tregohen me shigjeta që përfaqësojnë rrotullimet e tyre.

Sipas teorisë së orbitaleve molekulare, mbivendosja e dy orbitaleve atomike çon, në rastin më të thjeshtë, në formimin e dy orbitaleve molekulare (MO): një MO lidhës dhe një MO antipondues (antipondues). Elektronet e përbashkëta janë të vendosura në lidhjen MO, e cila është më e ulët në energji.

7. Alkanet- hidrokarbure aciklike të strukturës lineare ose të degëzuara, që përmbajnë vetëm lidhje të thjeshta dhe që formojnë një seri homologe me formulën e përgjithshme CnH2n + 2.

Alkanet janë hidrokarbure të ngopura dhe përmbajnë sa më shumë atome hidrogjeni. Çdo atom karboni në molekulat alkane është në një gjendje sp -hibridizimi - të 4 orbitalet hibride të atomit C janë të barabartë në formë dhe energji, 4 retë elektronike drejtohen në kulmet e tetraedrit në kënde 109 ° 28 ". për lidhjet e vetme midis atomeve C, rrotullim i lirë rreth lidhjes së karbonit Lloji i lidhjes së karbonit - lidhja σ, lidhjet janë të ulëta polare dhe të dobëta të polarizueshme Gjatësia e lidhjes së karbonit - 0.154 nm.

Izomerizmi i hidrokarbureve të ngopura është për shkak të llojit më të thjeshtë të izomerizmit strukturor - izomerizmit të skeletit të karbonit. Homolog ndryshimi është -CH2-. Alkanet me më shumë se tre atome karboni kanë izomerë. Numri i këtyre izomerëve rritet me një ritëm të jashtëzakonshëm me rritjen e numrit të atomeve të karbonit. Për alkane me n = 1 ... 12, numri i izomerëve është 1, 1, 1, 2, 3, 5, 9, 18, 35, 75, 159, 355.

Nomenklatura - Racional. Një nga atomet e zinxhirit të karbonit është zgjedhur, konsiderohet se është zëvendësuar me metan dhe emri alkil1alkyl2alkyl3alkyl4methane është ndërtuar në lidhje me të

Marrja... Reduktimi i alkaneve të halogjenizuara. Rimëkëmbja e alkooleve. Reduktimi i komponimeve karbonil. Hidrogjenizimi i hidrokarbureve të pangopura. Sinteza e Kolbe. Gazifikimi i karburantit të ngurtë. Reagimi Wurtz. Sinteza e Fischer-Tropsch.

8. Alkanet kanë aktivitet të ulët kimik. Kjo ndodh sepse lidhjet e vetme C-H dhe C-C janë relativisht të forta dhe të vështira për t'u thyer.

Reagimet radikale të zëvendësimit.

Halogjenimi i alkaneve vazhdon me një mekanizëm radikal. Për të filluar reagimin, një përzierje e alkaneve dhe halogjenit duhet të rrezatohet me dritë UV ose të nxehet. Klorimi i metanit nuk ndalet në fazën e marrjes së klorurit metil (nëse merren sasi të barabarta të klorit dhe metanit), por çon në formimin e të gjitha produkteve të mundshme zëvendësuese, nga metil kloruri në tetraklorid karboni.

Nitracioni (reagimi Konovalov)

Alkanet reagojnë me një zgjidhje 10% të acidit nitrik ose oksidit të nitrogjenit N2O4 në fazën e gazit për të formuar derivate nitro:

RH + HNO3 = RNO2 + H2O

Të gjitha të dhënat në dispozicion tregojnë një mekanizëm radikal të lirë. Si rezultat i reagimit, formohen përzierje të produkteve.

Reaksionet e oksidimit. Djegje

Karakteristika kryesore kimike e hidrokarbureve të ngopura, të cilat përcaktojnë përdorimin e tyre si lëndë djegëse, është reagimi i djegies. Shembull: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q

Në rast të mungesës së oksigjenit, monoksidi i karbonit ose qymyri prodhohet në vend të dioksidit të karbonit (në varësi të përqendrimit të oksigjenit).

Në përgjithësi, ekuacioni i reagimit të djegies për çdo hidrokarbure CxHy mund të shkruhet si më poshtë: CxHy + (x + 0.5y) O2 → xCO2 + 0.5yH2O

Oksidimi katalitik

Alkoolet, aldehidet, acidet karboksilike mund të formohen.

Shndërrimet termike të alkaneve. Dekompozim

Reagimet e dekompozimit ndodhin vetëm nën ndikimin e temperaturave të larta. Një rritje e temperaturës çon në prishjen e lidhjes së karbonit dhe formimin e radikalëve të lirë.

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

Plasaritje

Kur nxehen mbi 500 ° C, alkane pësojnë dekompozim pirolitik me formimin e një përzierje komplekse të produkteve, përbërja dhe raporti i të cilave varen nga temperatura dhe koha e reagimit.

Dehidrogjenizimi

Formimi i alkeneve dhe evolucioni i hidrogjenit

Kushtet e rrjedhjes: 400 - 600 ° C, katalizatorët - Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3; C2H6 → C2H4 + H2

Izomerizimi - Nën veprimin e një katalizatori (p.sh. AlCl3), alkani izomerizohet, për shembull:

butani (C4H10) duke bashkëvepruar me klorur alumini (AlCl3) shndërrohet nga n-butani në 2-metilpropan.

Konvertimi i metanit

CH4 + H2O → CO + H2 - katalizator Ni ("CO + H2" "gaz sinteze")

Alkanet nuk ndërveprojnë me permanganat kaliumi (KMnO4) dhe ujin e bromit (Br2).

9 alkene(ndryshe olefina ose hidrokarbure etilen) - hidrokarbure aciklike të pangopura që përmbajnë një lidhje të dyfishtë midis atomeve të karbonit, duke formuar një seri homologe me formulën e përgjithshme CnH2n. Atomet e karbonit në lidhjen e dyfishtë janë në gjendje të hibridizimit sp² dhe kanë një kënd lidhjeje prej 120 °. Alkeni më i thjeshtë është eteni (C2H4). Sipas nomenklaturës IUPAC, emrat e alkeneve rrjedhin nga emrat e alkaneve përkatës duke zëvendësuar prapashtesën "-an" me "-en"; pozicioni i lidhjes së dyfishtë tregohet me një numër arab.

Alkenet me më shumë se tre atome karboni kanë izomerë. Alkenet karakterizohen nga izomerizmi i skeletit të karbonit, pozicionet e lidhjeve të dyfishta, ndërklasore dhe hapësinore. eten (etilen) C2H4, propeneC3H6, buten C4H8, penten C5H10, heksen C6H12,

Metodat për marrjen e alkeneve - Metoda kryesore industriale për prodhimin e alkeneve është plasaritje katalitike dhe me temperaturë të lartë të hidrokarbureve të naftës dhe gazit natyror. Për prodhimin e alkeneve më të ulëta, përdoret edhe reagimi i dehidrimit të alkooleve përkatëse.

Në praktikën laboratorike, zakonisht përdoret metoda e dehidrimit të alkooleve në prani të acideve minerale të forta, dehidrohalogjenizimi dhe dehalogjenizimi i derivateve korresponduese të halogjenizuara; sintezat e Hoffmann, Chugaev, Wittig dhe Cope.

10. Vetitë kimike të alkeneve Alkenet janë reaktive. Karakteristikat e tyre kimike përcaktohen kryesisht nga prania e një lidhjeje të dyfishtë. Për alkenet, reagimet më karakteristike janë shtimi elektrofilik dhe reaksionet e shtimit radikal. Reaksionet e shtimit nukleofilik zakonisht kërkojnë një nukleofil të fortë dhe nuk janë tipike për alkenet.

Reaksionet e ciklikdicionit dhe metatezës janë gjithashtu një tipar i alkeneve.

Alkenet hyjnë lehtësisht në reaksione oksidimi, hidrogjenizohen nga agjentë të fortë reduktues ose hidrogjen nën veprimin e katalizatorëve në alkane, dhe janë gjithashtu të aftë për zëvendësim radikal alil.

Reaksionet e shtimit elektrofilik. Në këto reagime, grimca sulmuese është elektrofile.

Halogjenizimi i alkeneve zhvillimi në mungesë të iniciatorëve të reaksioneve radikale është një reagim tipik i shtimit elektrofilik. Ajo kryhet në një mjedis të tretësve jo-polarë inertë (për shembull: CCl4):

Reagimi i halogjenimit është stereospecifik - shtimi ndodh nga anët e kundërta në lidhje me rrafshin e molekulës së alkenit

Hidrohalogjenizimi. Shtimi elektrofilik i halideve të hidrogjenit në alkene ndodh sipas rregullit të Markovnikov:

Hidroboratimi. Shtimi ndodh në shumë hapa me formimin e një kompleksi të aktivizuar ciklik të ndërmjetëm, dhe shtimi i borit ndodh kundër rregullit të Markovnikov - në atomin më të hidrogjenizuar të karbonit

Hidratimi. Reagimi i shtimit të ujit në alkene zhvillohet në prani të acidit sulfurik

Alkilimi Shtimi i alkaneve në alkene në prani të një katalizatori acid (HF ose H2SO4) në temperatura të ulëta çon në formimin e një hidrokarburi me një peshë molekulare më të lartë dhe shpesh përdoret në industri

11. Alkinë(ndryshe hidrokarbure acetilene) - hidrokarbure që përmbajnë një lidhje të trefishtë midis atomeve të karbonit, me formulën e përgjithshme CnH2n -2. Atomet e karbonit në lidhjen e trefishtë janë në një gjendje sp-hibridizimi.

Për alkine, reagimet e shtimit janë karakteristike. Ndryshe nga alkenet, të cilat karakterizohen nga reaksione të shtimit elektrofilik, alkinet gjithashtu mund të hyjnë në reaksione të shtimit nukleofilik. Kjo është për shkak të natyrës domethënëse të lidhjes dhe, si pasojë, rritjes së elektronegativitetit të atomit të karbonit. Për më tepër, lëvizshmëria e lartë e atomit të hidrogjenit në lidhjen e trefishtë përcakton vetitë acidike të alkineve në reaksionet e zëvendësimit.

Industriale kryesore metoda e marrjes acetileni është plasje elektro- ose termike e metanit, pirolizës së gazit natyror dhe metodës së karabit

12. HIDROKARBONET E DIENES(dienet), hidrokarbure të pangopura me dy lidhje të dyfishta. Alifatik. dienes СnН2n_2 thirrur. alkadienet, aliciklike. СnН2n_4 - cikloalkadienet. Artikulli merret me hidrokarburet diene me lidhje të dyfishta të konjuguara [diene të konjuguara; shiko tabelën]. Diene me lidhje të dyfishta të izoluara në kim. Shën për ju në kryesore. nuk ndryshojnë nga olefina. Rreth kon. me lidhje të dyfishta të grumbulluara, shih Allens. Në hidrokarburet diene, të katër atomet e karbonit të sistemit të konjuguar janë sp2 të hibridizuar dhe shtrihen në të njëjtin plan. Katër elektronet p (një nga secili atom karboni) kombinohen për të formuar katër orbitale p -molekulare (dy lidhje - të zëna dhe dy antiplidhje - të lira), nga të cilat vetëm më e ulta delokalizohet mbi të gjithë atomet e karbonit. Delokalizimi i pjesshëm i elektroneve p shkakton efektin e konjugimit, i cili manifestohet në një rënie të energjisë së sistemit (me 13-17 kJ / mol në krahasim me sistemin e lidhjeve të dyfishta të izoluara), barazimin e distancave ndëratomike: lidhjet e dyfishta janë disi më të gjata (0.135 nm), dhe ato të thjeshta janë më të shkurtra (0.146 nm) sesa në molekulat pa konjugim (përkatësisht 0.133 dhe 0.154 nm), një rritje në polarizueshmëri, lartësim i thyerjes molekulare, etj. fizike. efektet. Hidrokarburet diene ekzistojnë në formën e dy konformacioneve, duke kaluar në njëra-tjetrën, dhe forma s-trans është më e qëndrueshme

13. Alkoolet quhen komponime që përmbajnë një ose më shumë grupe hidroksil. Sipas numrit të tyre, alkoolet ndahen në monohidrik, diatomik, triatomik, etj. Gjatësia e lidhjes dhe këndet e lidhjes në alkool metil.

Ka disa mënyra për të emëruar alkoolet. Në nomenklaturën moderne IUPAC, përfundimi "ol" i shtohet emrit të hidrokarbureve për emrin e alkoolit. Zinxhiri më i gjatë që përmban grupin funksional OH numërohet nga fundi në të cilin grupi hidroksil është më i afërt, dhe zëvendësuesit tregohen në parashtesën.

Marrja. Hidratimi i alkeneve. Kur alkenet ndërveprojnë me tretësira ujore të holluar të acideve, produkti kryesor është alkooli.

Alkenet hidroksmerkuracion-demercurim... Ky reagim nuk shoqërohet me rirregullime dhe çon në formimin e alkooleve individuale. Drejtimi i reagimit korrespondon me rregullin Markovnikov; reagimi kryhet në kushte të buta me rendimente afër sasisë.

Hidrokubimi i alkeneve dhe oksidimi pasues boranet me një zgjidhje të peroksidit të hidrogjenit në një mjedis alkalik përfundimisht çojnë në produktin anti-Markovnik të shtimit të ujit në lidhjen e dyfishtë.

Reduktimi i aldehideve dhe ketoneve me hidride litium alumini ose borohidrid natriumi

LiAlH4 dhe NaBH4 reduktojnë aldehidet në alkoole primare, dhe ketonet në alkoole dytësore, dhe natriumi borohidrid është i preferuar për shkak të sigurisë më të madhe në trajtim: mund të përdoret edhe në tretësira ujore dhe alkoolike. Hidridi i aluminit litium reagon me ujë dhe alkool në mënyrë shpërthyese dhe shpërbëhet në mënyrë shpërthyese kur nxehet mbi 120 ° në një gjendje të thatë.

Reduktimi i estereve dhe acideve karboksilike në alkoolet parësore. Alkoolet parësore formohen nga reduktimi i estereve dhe acideve karboksilike me hidrid litium alumini në eter ose THF. Veçanërisht i përshtatshëm në kuptimin përgatitor është metoda e zvogëlimit të estereve me hidrid alumini litiumi. Duhet të theksohet se borohidridi i natriumit nuk zvogëlon grupet ester dhe karboksil. Kjo lejon reduktimin selektiv të grupit karbonil me NaBH4 në prani të një grupi ester dhe karboksil. Rendimentet e rimëkëmbjes janë rrallë nën 80%. Borohidridi i litiumit, në kontrast me NaBH4, redukton esteret në alkoolet parësore.

14. Alkoolet polihidrike. Glicerinë- një përbërje kimike me formulën HOCH2CH (OH) -CH2OH ose C3H5 (OH) 3. Përfaqësuesi më i thjeshtë i alkooleve trihidrike. Shtë një lëng viskoz transparent. Formohet lehtë gjatë hidrolizës së yndyrave dhe vajrave natyrore (vegjetale ose shtazore) (trigliceridet), u mor për herë të parë nga Karl Scheele në 1779 gjatë saponifikimit të yndyrave.

Vetitë fizike. Glicerinë- lëng pa ngjyrë, viskoz, higroskopik, pafundësisht i tretshëm në ujë. E ëmbël në shije, kjo është arsyeja pse ajo mori emrin e saj (glycos - e ëmbël). Shkrin mirë shumë substanca.

Vetitë kimike glicerina janë tipike për alkoolet polihidrik.Bashkëveprimi i glicerolit me halidet e hidrogjenit ose halidet e fosforit çon në formimin e mono- dhe dihalohydrins. Pra, me acid nitrik, glicerina formon trinitrat - nitroglicerinë (e marrë në 1847 nga Ascanio Sobrero (anglisht)), e cila aktualisht përdoret në prodhimin e pluhurave pa tym.

Kur dehidratohet, ajo formon akroleinë:

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

Glikol etilen, HO - CH2 - CH2 - OH është përfaqësuesi më i thjeshtë i alkooleve polihidrike. Në formë të pastruar, është një lëng i qartë, pa ngjyrë me konsistencë pak vajore. Lessshtë pa erë dhe ka një shije të ëmbël. Toksike. Gëlltitja e etilen glikolit ose tretësirave të tij brenda mund të çojë në ndryshime të pakthyeshme në trup dhe vdekje.

Industria e etilen glikolit merret me hidratim oksid etileni në 10 atm dhe 190-200 ° C ose në 1 atm dhe 50-100 ° C në prani të 0.1-0.5% acid sulfurik (ose ortofosforik), duke arritur 90% rendiment. Në këtë rast, nënproduktet janë dietilen glikol, trietilen glikol dhe një sasi e vogël e polimerhomologëve më të lartë të etilen glikolit.

15. Aldehidet- alkool pa hidrogjen; komponimet organike që përmbajnë një grup karbonil (C = O) me një zëvendësues.

Aldehidet dhe ketonet janë shumë të ngjashme, ndryshimi është se këto të fundit kanë dy zëvendësues në grupin karbonil. Polarizimi i lidhjes së dyfishtë karbon-oksigjen sipas parimit të konjugimit mesomerik bën të mundur që të shkruhen strukturat e mëposhtme të rezonancës:

Kjo ndarje e ngarkesave konfirmohet nga metodat e kërkimit fizik dhe përcakton në masë të madhe reaktivitetin e aldehideve si elektrofile të theksuara. Në përgjithësi, vetitë kimike të aldehideve janë të ngjashme me ketonet, por aldehidet janë më aktive për shkak të polarizimit më të madh të lidhjes. Për më tepër, aldehidet karakterizohen nga reagime që nuk janë tipike për ketonet, për shembull, hidratimi në një zgjidhje ujore: në metanal, për shkak të polarizimit edhe më të madh të lidhjes, është i plotë, dhe në aldehidet e tjera, është i pjesshëm:

RC (O) H → RC (OH) 2H, ku R është H, çdo radikal alkil ose aril.

Aldehidet më të thjeshta kanë një erë karakteristike të athët (për shembull, benzaldehidi është era e bajameve).

Nën veprimin e hidroksilaminës, ato shndërrohen në oksime: CH3CHO + NH2OH = CH3C (= NOH) H + H2O

Formaldehid (nga latinishtja formica - milingonë), aldehid formik, CH2O, anëtari i parë i serisë homologe të aldehideve alifatike; gaz pa ngjyrë me një erë të fortë, lehtësisht i tretshëm në ujë dhe alkool, pika e vlimit - 19 ° С. Në industri, fosfori prodhohet nga oksidimi i alkoolit metil ose metanit me oksigjenin atmosferik. F. polimerizohet lehtë (veçanërisht në temperaturat deri në 100 ° C); prandaj, ruhet, transportohet dhe përdoret kryesisht në formën e formalinës dhe polimereve të ngurta me peshë të ulët molekulare-trioksan (shih Trioksimetilen) dhe paraformaldehid (shih Paraformaldehid )

F. është shumë reaktiv; shumë nga reagimet e tij qëndrojnë në themel të metodave industriale të marrjes së një numri produktesh të rëndësishme. Kështu, kur bashkëveprojmë me amoniakun, F. formon urotropinë (shih Hexamethylenetetramine), me ure, rrëshira ure-formaldehide, me melaminë, rrëshira melamine-formaldehide, me fenole, rrëshira fenol-formaldehide (shih rrëshirat fenolike-aldehide), me fenol- dhe acidet naftalen -sulfonike - taninet, me keten - b -propiolakton. F. përdoret gjithashtu për të marrë polivinil formal (shih. Polivinil acetal), izopren, pentaerythritol, substanca medicinale, ngjyra, për rrezitje të lëkurës, si një agjent dezinfektues dhe deodorues. Polimerizimi i fosforit prodhon poliformaldehid. F. është toksik; përqendrimi maksimal i lejuar në ajër është 0.001 mg / l.

Acetaldehid, Acetaldehid, CH3CHO, përbërje organike, lëng pa ngjyrë me një erë të athët; pika e vlimit 20.8 ° C. Pika e shkrirjes - 124 ° C, dendësia 783 kg / m3 ", e përzier në të gjitha aspektet me ujë, alkool, eter. A. ka të gjitha vetitë tipike të aldehideve. Në prani të acideve minerale, polimerizohet në paraldehid trimerik të lëngët (CH3CHO ) 3 dhe metaldehid kristalor tetramerik (CH3CHO) 4. Kur të dy polimeret nxehen në prani të acidit sulfurik, A.

Një nga kryesorët e njohur prej kohësh mënyra për të marrë A. konsiston në shtimin e ujit në acetilen në prani të kripërave të merkurit në një temperaturë prej rreth 95 ° C

16. Ketonet janë substanca organike në molekulat e të cilave grupi karbonil lidhet me dy radikale hidrokarbure.

Formula e përgjithshme e ketoneve: R1-CO-R2. Ndër komponimet e tjera karbonil, prania në ketone të vetëm dy atomeve të karbonit të lidhur drejtpërdrejt me grupin karbonil i dallon ato nga acidet karboksilike dhe derivatet e tyre, si dhe aldehidet.

Vetitë fizike. Ketonet janë lëngje të paqëndrueshme ose lëndë të ngurta me shkrirje të ulët që përzihen mirë me ujë. Pamundësia e formimit të lidhjeve hidrogjenore ndërmolekulare përcakton paqëndrueshmërinë e tyre disi më të madhe se ajo e alkooleve dhe acideve karboksilike me të njëjtën peshë molekulare.

Metodat e sintezës. Oksidimi i alkooleve dytësore.

Nga peroksoesterët terciarë nga riorganizimi i Kriege.

Cikloketonet mund të merren duke ciklizuar Ruzicka.

Ketonet aromatike mund të merren nga reagimi Friedel-Crafts

Vetitë kimike. Ekzistojnë tre lloje kryesore të reaksioneve të ketonit.

E para shoqërohet me një sulm nukleofilik ndaj atomit të karbonit të grupit karbonil. Për shembull, ndërveprimi i ketoneve me anionin cianid ose komponimet organometalike. I njëjti lloj (shtimi nukleofilik) përfshin ndërveprimin e grupit karbonil me alkoolet, duke çuar në acetale dhe hemiacetale.

Ndërveprimi me alkoolet:

CH3COCH3 + 2C2H5OH C2H5 - O - C (CH3) 2 - O - C2H5

me reagentë Grignard:

C2H5 - C (O) —C2H5 + C2H5MgI → (C2H5) 3OMgI → (C2H5) 3OH, alkool terciar. Reagimet me aldehidet, dhe veçanërisht me metanalin, janë shumë më aktive, ndërsa alkoolet dytësore formohen me aldehide, dhe alkoolet parësore me metanal.

Ketonet gjithashtu reagojnë me baza azotike, për shembull, me amoniak dhe amina parësore për të formuar imina:

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

Lloji i dytë i reagimit është deprotonimi i atomit beta-karbon në lidhje me grupin karbonil. Karbanioni që rezulton është stabilizuar për shkak të konjugimit me grupin karbonil, lehtësia e heqjes së protonit rritet; prandaj, përbërjet karbonil janë acide CH relativisht të forta.

E treta është koordinimi i elektrofileve nga çifti i vetëm i atomit të oksigjenit, për shembull, acide Lewis si AlCl3

Reduktimi i ketoneve - zvogëlimi sipas Leuckart me rendimente afër sasisë mund t'i atribuohet një lloji të veçantë të reagimit.

17. Krahasoni pyetjet 15 dhe 16.

18. Acidet karboksilike të ngopura monobazike(acide karboksilike të ngopura monobazike) - acide karboksilike në të cilat një radikal hidrokarbure i ngopur kombinohet me një grup karboksil -COOH. Të gjithë kanë formulën e përgjithshme СnH2n + 1COOH, ku n = 0, 1, 2, ...

Nomenklatura. Emrat sistematikë të acideve karboksilike të ngopura monobazike jepen me emrin e alkanit përkatës me shtimin e prapashtesës -oik dhe fjalës acid.

Izomeria skeletore në radikalin e hidrokarbureve manifestohet duke filluar nga acidi butanoik, i cili ka dy izomerë:

CH3-CH2-CH2-COOH acid n-butanoik; CH3-CH (CH3) -COOH 2-acid metilpropanoik.

Izomeria ndërklasore shfaqet duke filluar me acidin acetik:

CH3-COOH acid acetik; H-COO-CH3 format metil (metil ester i acidit formik); HO - CH2 - COH hidroksietanal (aldehid hidroksiacetik); Oksid hidroksietileni HO-CHO-CH2.

19. Estere- komponimet organike, derivatet e acideve karboksilike ose minerale, në të cilat grupi hidroksil -OH i funksionit të acidit zëvendësohet me një mbetje alkooli. Ato ndryshojnë nga eterët, në të cilët dy radikalë hidrokarbure janë të lidhur me një atom oksigjeni (R1-O-R2).

Yndyrnat, ose trigliceridet- komponimet organike natyrore, estere të plota të glicerolit dhe acideve yndyrore monobazike; i përkasin klasës së lipideve. Së bashku me karbohidratet dhe proteinat, yndyrnat janë një nga përbërësit kryesorë të qelizave të kafshëve, bimëve dhe mikroorganizmave. Yndyrnat e lëngshme vegjetale zakonisht quhen vajra, ashtu si gjalpi.

Acidet karboksilike- një klasë e përbërjeve organike, molekulat e të cilave përmbajnë një ose më shumë grupe karboksil funksionale -COOH. Vetitë acidike shpjegohen me faktin se ky grup mund të heqë një proton relativisht lehtë. Me përjashtime të rralla, acidet karboksilike janë të dobëta. Për shembull, për acidin acetik CH3COOH, konstanta e aciditetit është 1.75 · 10−5. Acidet di- dhe trikarboksilike janë më të fortë se acidet monokarboksilike.

Yndyra është një izolues i mirë i nxehtësisë, kështu që në shumë kafshë me gjak të ngrohtë depozitohet në indin dhjamor nënlëkuror, duke zvogëluar humbjen e nxehtësisë. Një shtresë yndyre nënlëkurore veçanërisht e trashë është karakteristike për gjitarët ujorë (balena, mollë, etj.). Në të njëjtën kohë, në kafshët që jetojnë në klimë të nxehtë (deve, xherboa) rezervat e yndyrës depozitohen në

Funksioni strukturor

Fosfolipidet formojnë bazën e shtresës së dyfishtë të membranës qelizore, kolesterolit - rregullatorët e rrjedhshmërisë së membranës. Në arkeat, membranat përmbajnë derivate të hidrokarbureve izoprenoidë. Dyllet formojnë një kutikulë në sipërfaqen e organeve mbitokësore (gjethet dhe filizat e rinj) të bimëve. Ato prodhohen gjithashtu nga shumë insekte (për shembull, bletët ndërtojnë huall mjalti prej tyre, dhe insektet e shkallëzuara dhe insektet e shkallëzuara formojnë mbulesa mbrojtëse).

Rregullatore

Vitamina - lipide (A, D, E)

Hormonal (steroid, eikosanoid, prostaglandina dhe të tjerë.)

Kofaktorët (dolikol)

Molekulat sinjalizuese (digliceride, acid jasmonik; kaskada MP3)

Mbrojtëse (amortizimi)

Një shtresë e trashë dhjami mbron organet e brendshme të shumë kafshëve nga dëmtimi i goditjes (për shembull, luanët e detit që peshojnë deri në një ton mund të hidhen në një breg shkëmbor nga shkëmbinjtë 4-5 m të lartë).

20-21-22. Acidet monobazike të pangopura- derivatet e hidrokarbureve të pangopura, në të cilat një atom hidrogjeni zëvendësohet nga një grup karboksil.

Nomenklatura, izomeria. Në grupin e acideve të pangopura, emrat empirikë përdoren më shpesh: CH2 = CH -COOH -acid akrilik (propenoik), CH2 = C (CH3) -COOH -acid metakrilik (2 -metilpropenoik). Izomerizmi në grupin e acideve monobazike të pangopura shoqërohet me:

a) izomerizmi i skeletit të karbonit; b) pozicionin e lidhjes së dyfishtë; c) izomerizëm cis-trans.

Metodat e marrjes.1 Dehidrohalogjenizimi i acideve të halogjenizuara:

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

2. Dehidratimi i acideve hidroksi: HO-CH2-CH2-COOH-> CH2 = CH-COOH

Vetitë fizike... Acidet e ulëta të pangopura janë lëngje të tretshme në ujë me një erë të fortë të fortë; më e lartë - substanca të ngurta, të patretshme në ujë, pa erë.

Vetitë kimike acidet karboksilike të pangopura i detyrohen si vetive të grupit karboksil ashtu edhe vetive të lidhjes së dyfishtë. Acidet me një lidhje të dyfishtë afër grupit karboksil - alfa, acide beta të pangopura - kanë veti specifike. Në këto acide, shtimi i halideve të hidrogjenit dhe hidratimi shkojnë kundër rregullit të Markovnikov: CH2 = CH-COOH + HBr-> CH2Br-CH2-COOH

Me oksidim të kujdesshëm, formohen acide dioksi: CH2 = CH-COOH + [O] + H20-> HO-CH2-CH (OH) -COOH

Me oksidim të fuqishëm, lidhja e dyfishtë prishet dhe formohet një përzierje e produkteve të ndryshme, me anë të së cilës mund të përcaktohet pozicioni i lidhjes së dyfishtë. Acidi oleik С17Н33СООН është një nga acidet më të rëndësishme më të larta të pangopura. Shtë një lëng pa ngjyrë që ngurtësohet në të ftohtë. Formula e saj strukturore: CH3- (CH2) 7-CH = CH- (CH2) 7-COOH.

23. Acidet karboksilike të ngopura dibasike(acide karboksilike të ngopura dibazike) - acide karboksilike në të cilat një radikal hidrokarbure i ngopur kombinohet me dy grupe karboksil -COOH. Të gjithë kanë formulën e përgjithshme HOOC (CH2) nCOOH, ku n = 0, 1, 2, ...

Nomenklatura. Emrat sistematikë të acideve karboksilike të ngopura dibasike jepen me emrin e alkanit përkatës me shtimin e prapashtesës -diik dhe fjalës acid.

Izomeria skeletore në radikalin e hidrokarbureve manifestohet duke filluar nga acidi butanedioik, i cili ka dy izomerë:

HOOC-CH2-CH2-COOH acid n-butanedioik (acid etan-1,2-dikarboksilik);

Acid CH3-CH (COOH) -COOH etan-1,1-dikarboksilik.

24-25. OXYCIDS (acidet hidroksikarboksilike), kanë në molekulë, së bashku me grupin karboksil - COOH, grupin hidroksil - OH, për shembull. HOCH2COOH (acid glikolik). Përmbahet në organizmat bimorë dhe shtazorë (acidet laktike, limoni, tartarike dhe të tjera).

Shpërndarja në natyrë

Acidet hidroksi janë shumë të përhapura; kështu, acidet tartarike, limoni, malike, laktike dhe të tjera i përkasin acideve hidroksi, dhe emri i tyre pasqyron burimin parësor natyror në të cilin u gjet kjo substancë.

Metodat e sintezës

Reagimi Reformatsky është një metodë për sintezën e estereve të acideve β-hidroksikarboksilike.

"Acidet e frutave". Shumë acide hidroksi përdoren në kozmetikë si keratolitikë. Emri, megjithatë, u ndryshua pak nga tregtarët - për tërheqje më të madhe në kozmetologji ato shpesh quhen "acide frutash".

26-27. OXYACIDS (acidet alkoolike ), komponime me funksion të dyfishtë, në të njëjtën kohë alkoole dhe acide që përmbajnë një mbetje ujore dhe një grup karboksil. Duke parë pozicionin e OH në lidhje me COOH (pranë, përmes një, dy, tre vendeve), dallohen acidet a-, /?-, y-, b-hidroksi. Për të marrë O. ka shumë metoda, më të rëndësishmet prej të cilave janë oksidimi i kujdesshëm i glikoleve: CH3.CH (OH) .CH2.OH + 02 = CH3. .CH (OH) .COOH; saponifikimi i oksinitrileve me CH3.CH (OH). CN - * CH3.CH (OH). COOH; shkëmbimi i halogjenit në acidet halogjene për OH: CH2C1COOH + KOH = CH2 (OH). COOH + + KC1, efekti i HN02 në aminoacidet: CH2 (NH2). COOH + HN02 = CH2 (OH) + N2 + + H20. Në organizmin e kafshëve, acidet hidroksi formohen gjatë deaminimit (shih) aminoacidet, gjatë oksidimit të yndyrave në - t (shih. Trupat e acetonit, Metabolizmi - proteina), gjatë glikolizës (shih), fermentimit (shih), etj kim Me proceseve. Acidet hidroksi janë lëngje të trasha ose kristalore. substancave. Në kim. Marrëdhënia e O. reagon si si alkoole ashtu edhe si për - ju: jepni p.sh. si etere dhe estere; nën veprimin e komponimeve të halogjenizuara të fosforit, të dy OH zëvendësohen me halogjen; halogjenizuar ndaj-ju reagoni vetëm me OH alkoolik-Reaksione të veçanta karakterizojnë acidet a-, /)-, y- dhe b-hidroksi: a- acidet hidroksi, duke humbur ujë nga dy molekula, japin estere ciklike, laktide: 2CH2 (OH). COOH = 2H20 + CH2.O.CO (glikolid); co.o.sn2 / Z-O., duke lëshuar ujë, formë e pangopur për ju: CH2 (OH) .CH2.COOH-H20 = CH2: CH. .UNO; y- dhe d-hidroksiacidet formojnë anhidride- laktone: CH3.CH (OH) .CH2.CH2.COOH = H2O + CH3.SN.CH2.CH2.CO. O. janë të përhapura në organizmat shtazorë dhe bimorë. Përfaqësuesit e alifatik a-O. janë acid glikolik, CH2OH.COOH (oksiacetik), acid laktik; nga /? - hidroksiacide - hidrakrilike, CH2OH.CH2COOH, / acid 9 -hidroksi -butirik; u-oh në formë të lirë janë të panjohura, pasi humbja e ujit, ato kalojnë në laktone. Ndër dibasic O. mollë në - që (oksiyantar -naya) ka një rëndësi të madhe; COOH.CHON.CH2.COOH, e përhapur në bimë; posedon rrotullimin e dorës së majtë në zgjidhje të dobëta, dorën e djathtë në ato të forta; sintetike ndaj-që është joaktive. Acidet dibasike tetrahidrike përfshijnë acidet tartarike (dioksysuccinic). O. të tjera - limon, HO.CO.CH2. . (BIRI) (COOH) .CH2. COOH, është shumë i përhapur në botën bimore (në rrush, limon) dhe gjendet në organizmin e kafshëve (në qumësht); në formën e citratit të hekurit përdoret në mjekësi. Nga oksigjenet aromatike (acidet fenolike), acidi salicilik, acidi galik dhe derivatet e tyre janë të rëndësishme në mjekësi; fenil eter i acidit salicilik (salol), acid sul-fosalicilik, C6H3. OH.S03H.COOH (reagent për proteina), acid acetilsalicilik (aspirina). Në bimë ka shumë seri të ndryshme aromatike O., derivatet e to-rykh përfshijnë, ndër të tjera, taninet, të cilat kanë një rëndësi të madhe teknike. Rreth biol. vlera e O. të veçantë dhe për metodat e përcaktimit sasior të tyre - shih. Trupat acetone, Bro -Glikoliza, Deaminimi, Gjaku, Acidi laktik, Urina, Muskujt, Beta (^) - acidi hidroksibutirik.

28-29. në molekulën e amoniakut, zëvendësoni rradhazi atomet e hidrogjenit me radikalë hidrokarbure, atëherë ju merrni komponime që i përkasin klasës së amineve. Prandaj, aminat janë parësore (RNH2), sekondare (R2NH), terciare (R3N). Grupi —NH2 quhet amino grup.

Dalloni midis amineve alifatike, aromatike, aliciklike dhe heterociklike, në varësi të radikaleve të lidhura me atomin e azotit.

Ndërtimi i emrave të amineve kryhet duke shtuar parashtesën amino në emrin e hidrokarbureve përkatëse (aminet parësore) ose mbaresën -aminë në emrat e listuar të radikalëve të lidhur me atomin e azotit (për çdo amine).

Metodat e marrjes 1. Reagimi i Hoffmann. Një nga metodat e para për përgatitjen e aminave parësore ishte alkilimi i amoniakut me alkil halide . 2. Reagimi i Zinin- një mënyrë e përshtatshme për të marrë amina aromatike në reduktimin e nitro -komponimeve aromatike. Përdoret si agjentë reduktues: H2 (në një katalizator). Ndonjëherë hidrogjeni gjenerohet drejtpërdrejt në kohën e reagimit, për të cilin metalet (zinku, hekuri) trajtohen me acid të holluar.

Karakteristikat fizike të amineve. Prania e një çifti elektronesh të vetëm në atomin e azotit shkakton pika më të larta vlimi sesa për alkanet përkatëse. Aminet kanë një erë të pakëndshme, të mprehtë. Në temperaturën e dhomës dhe presionin atmosferik, përfaqësuesit e parë të një serie amineve primare janë gazrat që treten mirë në ujë. Me një rritje të radikalit të karbonit, pika e vlimit rritet dhe tretshmëria në ujë zvogëlohet.

Karakteristikat kimike të aminave. Karakteristikat themelore të amineve

Aminat janë baza, pasi atomi i azotit mund të sigurojë një çift elektronesh për formimin e një lidhjeje me grimca me mungesë elektroni sipas mekanizmit dhurues-pranues (pajtueshmëria me përcaktimin Lewis të bazësisë). Prandaj, aminat, si amoniaku, janë të aftë të ndërveprojnë me acidet dhe ujin, duke lidhur një proton për të formuar kripërat përkatëse të amonit.

Kripërat e amoniumit janë lehtësisht të tretshme në ujë, por dobët të tretshme në tretës organikë. Zgjidhjet ujore të aminave janë alkaline.

Vetitë themelore të amineve varen nga natyra e zëvendësuesve. Në veçanti, aminet aromatike janë baza më të dobëta se ato alifatike, sepse çifti elektronik i lirë i azotit hyn në bashkim me sistemin  të bërthamës aromatike, i cili zvogëlon densitetin e elektroneve në atomin e azotit (-M-efekti). Në të kundërt, grupi alkil është një dhurues i mirë i densitetit të elektroneve (efekti I).

Oksidimi i aminave. Djegia e aminave shoqërohet me formimin e dioksidit të karbonit, azotit dhe ujit: 4CH3NH2 + 9O2 = 4CO2 + 2N2 + 10H2O

Aminat aromatike oksidohen spontanisht në ajër. Kështu, anilina shpejt merr ngjyrë kafe në ajër për shkak të oksidimit.

Lidhja e alkil halideve Aminet bashkojnë haloalkanet për të formuar një kripë

Ndërveprimi i aminave me acidin nitrik Reagimi i diazotizimit të aminave paromatike aromatike nën veprimin e acidit nitrik të marrë në vend nga reagimi i nitritit të natriumit me acid klorhidrik ka një rëndësi të madhe.

Aminat alifatike parësore reagojnë me acidin nitrik për të formuar alkoole, ndërsa aminat dytësore alifatike dhe aromatike japin derivate N-nitroso: R-NH2 + NaNO2 + HCl = R-OH + N2 + NaCl + H2O; NH + NaNO2 + HCl = R2N-N = O + NaCl + H2O

Në aminet aromatike, grupi amino lehtëson zëvendësimin në pozicionet orto dhe para të unazës së benzenit. Prandaj, halogjenizimi i anilinës ndodh shpejt dhe në mungesë të katalizatorëve, dhe tre atome hidrogjeni të unazës së benzenit zëvendësohen menjëherë, dhe një precipitat i bardhë prej 2,4,6-tribromaniline precipiton:

Ky reagim me ujin e bromit përdoret si një reagim cilësor për anilinë.

Aplikacion

Aminat përdoren në industrinë farmaceutike dhe sintezën organike (CH3NH2, (CH3) 2NH, (C2H5) 2NH, etj.); në prodhimin e najlonit (NH2- (CH2) 6-NH2- hexamethylenediamine); si lëndë e parë për prodhimin e ngjyrave dhe plastikës (anilinë).

30. Aminoacidet (acidet aminokarboksilike)- komponimet organike, molekula e të cilave njëkohësisht përmban grupe karboksil dhe amine. Aminoacidet mund të konsiderohen derivate të acideve karboksilike në të cilat një ose më shumë atome hidrogjeni zëvendësohen me grupe amine.

Karakteristikat e përgjithshme kimike. 1. Aminoacidet mund të shfaqin si veti acidike për shkak të pranisë në molekulat e tyre të grupit karboksil -COOH, ashtu edhe vetive themelore për shkak të grupit amino -NH2. Për shkak të kësaj, zgjidhjet e aminoacideve në ujë kanë vetitë e zgjidhjeve tampon.

Një zwitterion është një molekulë aminoacide në të cilën grupi amino përfaqësohet si -NH3 + dhe grupi karboksi si -COO-. Një molekulë e tillë ka një moment dipole të rëndësishëm me ngarkesë totale zero. Nga këto molekula janë ndërtuar kristalet e shumicës së aminoacideve.

Disa aminoacide kanë grupe të shumta amino dhe karboksil. Për këto aminoacide, është e vështirë të flitet për ndonjë zwitterion të veçantë.

2. Një tipar i rëndësishëm i aminoacideve është aftësia e tyre për të polikondensuar, duke çuar në formimin e poliamideve, përfshirë peptidet, proteinat dhe najlon-66.

3. Pika izoelektrike e një aminoacidi është vlera e pH në të cilën fraksioni maksimal i molekulave të aminoacideve ka ngarkesë zero. Në këtë pH, një aminoacid është më pak i lëvizshëm në një fushë elektrike, dhe kjo pronë mund të përdoret për të ndarë aminoacidet, si dhe proteinat dhe peptidet.

4. Aminoacidet zakonisht mund të hyjnë në të gjitha reaksionet karakteristike të acideve karboksilike dhe aminave.

Izomeria optike... Të gjithë α-aminoacidet që përbëjnë organizmat e gjallë, përveç glicinës, përmbajnë një atom karbon asimetrik (threonina dhe izoleucina përmbajnë dy atome asimetrikë) dhe kanë aktivitet optik. Pothuajse të gjithë α-aminoacidet natyrale janë në formë L, dhe vetëm L-aminoacidet përfshihen në proteinat e sintetizuara në ribosome.

Kjo veçori e aminoacideve "të gjalla" është shumë e vështirë të shpjegohet, pasi në reagimet midis substancave optikisht joaktive ose racemateve (të cilat, me sa duket, ishin molekula organike në Tokën e lashtë), format L dhe D formohen në sasi të barabarta. Ndoshta. zgjedhja e njërës prej formave (L ose D) është thjesht rezultat i një rastësie rrethanash: molekulat e para nga të cilat mund të fillonte sinteza e matricës kishin një formë të caktuar, dhe enzimat përkatëse "u përshtatën" atyre.

31. Aminoacidet janë komponime amfoterike organike... Ato përmbajnë dy grupe funksionale të kundërta në molekulë: një grup amino me vetitë themelore dhe një grup karboksil me veti acidike. Aminoacidet reagojnë si me acidet ashtu edhe me bazat:

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

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

Kur aminoacidet treten në ujë, grupi karboksil eliminon një jon hidrogjeni, i cili mund të lidhet me grupin amino. Në këtë rast, formohet një kripë e brendshme, molekula e së cilës është një jon bipolar:

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

Zgjidhjet ujore të aminoacideve kanë një mjedis neutral, alkalik ose acid, në varësi të numrit të grupeve funksionale. Pra, acidi glutamik formon një tretësirë ​​acid (dy grupe -COOH, një -NH2), lizinën -alkaline (një grup -COOH, dy -NH2).

Ashtu si aminat parësore, aminoacidet reagojnë me acid nitrozin, ndërsa amino grupi shndërrohet në një grup hidrokso, dhe aminoacidi në një acid hidroksi: H2N -CH (R) -COOH + HNO2 → HO -CH (R) -COOH + N2 + H2O

Matja e vëllimit të azotit të lëshuar ju lejon të përcaktoni sasinë e aminoacidit (metoda Van Slike).

Aminoacidet mund të reagojnë me alkoolet në prani të klorurit të gaztë hidrogjen, duke u shndërruar në një ester (më saktë, në një kripë esteri klorhidrik): H2N -CH (R) -COOH + R "OH H2N -CH (R) -COOR" + H2O.

Esteret e aminoacideve nuk kanë një strukturë bipolare dhe janë komponime të paqëndrueshme. Karakteristika më e rëndësishme e aminoacideve është aftësia e tyre për t'u kondensuar për të formuar peptide.

32. Grupi karboksil kombinon dy grupe funksionale - karbonil = CO dhe hidroksil -OH, duke ndikuar reciprokisht në njëri -tjetrin.

Vetitë acidike të acideve karboksilike janë për shkak të zhvendosjes së densitetit të elektroneve në oksigjenin karbonil dhe polarizimit shtesë (në krahasim me alkoolet) që rezulton të lidhjes O - H.

Në një tretësirë ​​ujore, acidet karboksilike ndahen në jone: R-COOH = R-COO- + H +

Tretshmëria në ujë dhe pikat e larta të vlimit të acideve janë për shkak të formimit të lidhjeve ndërmolekulare të hidrogjenit.

Aminogruppa - grupi njëvalent - NH2, pjesa e mbetur e amoniakut (NH3). Grupi amino gjendet në shumë komponime organike - amina, aminoacide, amino alkoole, etj. Përbërjet që përmbajnë grupin -NH2 janë, si rregull, në natyrë bazike, për shkak të pranisë së një çifti elektronesh të vetëm në atomin e azotit.

Në reagimet e zëvendësimit elektrofilik në përbërjet aromatike, grupi amino është një orientant i llojit të parë, d.m.th. aktivizon pozicionet orto dhe para në unazën e benzenit.

33. Polikondensimi- procesi i sintezës së polimereve nga komponimet polifunksionale (më shpesh bifunksionale), të shoqëruara zakonisht me lëshimin e nënprodukteve me peshë të ulët molekulare (ujë, alkoole, etj.) gjatë ndërveprimit të grupeve funksionale.

Pesha molekulare e polimerit të formuar gjatë polikondensimit varet nga raporti i përbërësve fillestarë dhe kushtet e reagimit.

Reagimet e polikondensimit mund të përfshijnë të dy një monomer me dy grupe të ndryshme funksionale: për shembull, sintezën e poli-ε-kaproamidit (najlon-6, najloni) nga acidi ε-aminokaproik dhe dy monomere që mbajnë grupe të ndryshme funksionale, për shembull, sintezën prej najloni 66 me polikondensim të acidit adipik dhe heksametilendiaminës; në këtë rast, formohen polimere të strukturës lineare (polikondensimi linear, shih Fig. 1). Nëse monomeri (ose monomerët) mbajnë më shumë se dy grupe funksionale, formohen polimere të ndërlidhura të një strukture të rrjetit tre-dimensionale (polikondensimi tre-dimensional). Për të marrë polimere të tilla, përbërësit polifunksionale "të ndërlidhura" shpesh i shtohen një përzierje monomerësh.

Reagimet e sintezës së polimereve nga monomerët ciklikë nga mekanizmi i hapjes së unazës qëndrojnë të ndara-shtimi, për shembull, sinteza e najlon-6 nga kaprolaktami (amidi ciklik i acidit ε-aminokaproik); përkundër faktit se izolimi i fragmentit me peshë të ulët molekulare nuk ndodh, reagime të tilla më shpesh quhen polikondensim.

Lidhje peptide-lloji i lidhjes amide që lind gjatë formimit të proteinave dhe peptideve si rezultat i ndërveprimit të grupit α-amino (—NH2) të një aminoacidi me grupin α-karboksil (-COH) të një aminoacidi tjetër.

ide C-N në lidhjen peptide pjesërisht ka një karakter të dyfishtë, i cili manifestohet, në veçanti, në një rënie në gjatësinë e tij në 1.32 angstrom. Kjo çon në vetitë e mëposhtme:

4 atome lidhje (C, N, O dhe H) dhe 2 α-karbon janë në të njëjtin plan. Grupet R të aminoacideve dhe hidrogjeneve në α-karbon janë jashtë këtij rrafshi.

H dhe O në lidhjen peptide, si dhe α-karbonet e dy aminoacideve, janë të orientuar (izomeri trans është më i qëndrueshëm). Në rastin e L-aminoacideve, të cilat gjenden në të gjitha proteinat natyrore dhe peptidet, grupet R gjithashtu janë të transorientuara.

Rrotullimi rreth lidhjes C-N është i pamundur, rrotullimi rreth lidhjes C-C është i mundur.

peptide (greqisht πεπτος - ushqyese) - një familje substancash, molekulat e të cilave janë ndërtuar nga mbetjet e α -aminoacideve të lidhura në një zinxhir nga lidhjet peptide (amide) —C (O) NH—.

34. Proteinat (proteinat, polipeptidet) - substanca organike me peshë të lartë molekulare, të përbëra nga aminoacidet të lidhura në një zinxhir nga një lidhje peptidike. Në organizmat e gjallë, përbërja aminoacide e proteinave përcaktohet nga kodi gjenetik; në shumicën e rasteve, 20 aminoacide standarde përdoren në sintezë. Shumë nga kombinimet e tyre japin një larmi të madhe të vetive të molekulave të proteinave. Për më tepër, aminoacidet në proteinë shpesh pësojnë modifikime post-përkthimore, të cilat mund të ndodhin si para se proteina të fillojë të kryejë funksionin e saj ashtu edhe gjatë "punës" së saj në qelizë. Shpesh, në organizmat e gjallë, disa molekula proteine ​​formojnë komplekse komplekse, për shembull, një kompleks fotosintetik.

Për të kuptuar paketimin e ndërlikuar (arkitektonike) të një makromolekule proteinike, duhet të keni parasysh disa nivelet e organizimit... Struktura kryesore, më e thjeshtë është një zinxhir polipeptid, domethënë një varg aminoacidesh të lidhura me lidhje peptide. Në strukturën parësore, të gjitha lidhjet midis aminoacideve janë kovalente dhe për këtë arsye të forta. Niveli tjetër, më i lartë i organizimit është struktura dytësore, kur fija e proteinave është e shtrembëruar në një spirale. Lidhjet hidrogjenore formohen midis grupeve -COOH të vendosura në njërën kthesë të spirales dhe grupeve -NH2 në kthesën tjetër. Ato lindin në bazë të hidrogjenit, më së shpeshti të vendosura midis dy atomeve negativë. Lidhjet e hidrogjenit janë më të dobëta se lidhjet kovalente, por me një numër të madh të tyre, ato sigurojnë formimin e një strukture mjaft të fortë. Një varg aminoacidesh (polipeptid) pastaj mpikset, duke formuar një top, ose një fibril ose globulë, të veçantë për secilën proteinë. Kështu, lind një konfigurim kompleks i quajtur strukturë terciare. Përcaktimi i tij zakonisht kryhet duke përdorur metodën e analizës strukturore të rrezeve X, e cila bën të mundur përcaktimin e pozicionit në hapësirën e atomeve dhe grupeve të atomeve në kristale dhe komponime komplekse.

Lidhjet që mbështesin strukturën terciare të proteinës janë gjithashtu të dobëta. Ato lindin, në veçanti, për shkak të ndërveprimeve hidrofobike. Këto janë forcat tërheqëse midis molekulave jo polare ose midis rajoneve jo polare të molekulave në një mjedis ujor. Mbetjet hidrofobike të disa aminoacideve në një qasje të tretësirës ujore, "ngjiten së bashku" dhe kështu stabilizojnë strukturën e proteinave. Përveç forcave hidrofobike, lidhjet elektrostatike midis radikalëve elektronegativë dhe elektropozitivë të mbetjeve të aminoacideve luajnë një rol thelbësor në ruajtjen e strukturës terciare të proteinës. Struktura terciare mbështetet gjithashtu nga një numër i vogël i lidhjeve disulfide kovalente -S-S që lindin midis atomeve të squfurit të aminoacideve që përmbajnë squfur. Duhet të them që është edhe terciare; struktura e proteinave nuk është e fundme. Makromolekulat e së njëjtës proteinë ose molekulat e proteinave të tjera shpesh i bashkëngjiten një makromolekule proteinike. Për shembull, një molekulë komplekse e hemoglobinës, një proteinë e gjetur në eritrocite, përbëhet nga katër makromolekula globine: dy zinxhirë alfa dhe dy zinxhirë beta, secila prej të cilave është e kombinuar me një heme që përmban hekur. Si rezultat i kombinimit të tyre, formohet një molekulë funksionuese e hemoglobinës. Vetëm në një paketë të tillë hemoglobina funksionon plotësisht, domethënë, është në gjendje të mbajë oksigjen. Për shkak të kombinimit të disa molekulave të proteinave, formohet një strukturë kuaternare. Nëse zinxhirët peptidë palosen në formën e një spirale, atëherë proteina të tilla quhen globulare. Kur zinxhirët polipeptidikë palosen në tufa filamentesh, ato quhen proteina fibrilare. Duke u nisur nga struktura dytësore, rregullimi (konformimi) hapësinor i makromolekulave të proteinave, siç zbuluam, mbështetet kryesisht nga lidhje të dobëta kimike. Nën ndikimin e faktorëve të jashtëm (ndryshimi i temperaturës, përbërja e kripës së mediumit, pH, nën ndikimin e rrezatimit dhe faktorëve të tjerë), lidhjet e dobëta që stabilizojnë prishjen e makromolekulave, dhe struktura e proteinës, dhe për këtë arsye vetitë e saj, ndryshojnë Me Ky proces quhet denatyrim. Prishja e disa prej lidhjeve të dobëta, ndryshimet në strukturën dhe vetitë e proteinave ndodhin gjithashtu nën ndikimin e faktorëve fiziologjikë (për shembull, nën ndikimin e hormoneve). Kështu, vetitë e proteinave rregullohen: enzimat, receptorët, transportuesit. Këto ndryshime në strukturën e proteinave janë zakonisht lehtësisht të kthyeshme. Prishja e një numri të madh të lidhjeve të dobëta çon në denatyrim të proteinave, i cili mund të jetë i pakthyeshëm (për shembull, mpiksja e të bardhës së vezës kur vezët zihen). Ndonjëherë çnatyrimi i proteinave gjithashtu ka kuptim biologjik. Për shembull, një merimangë sekreton një pikë sekrecioni dhe e ngjit atë në një lloj mbështetjeje. Pastaj, duke vazhduar të sekretojë një sekret, ai tërheq pak fijen, dhe ky tension i dobët është i mjaftueshëm që proteina të denatyrohet, nga një formë e tretshme në një të pazgjidhshme, dhe filli fiton forcë.

35-36. Monosakaridet(nga greqishtja monos: single, sacchar: sheqer) - komponimet organike, një nga grupet kryesore të karbohidrateve; forma më e thjeshtë e sheqerit; janë zakonisht të ngurta pa ngjyrë, të tretshme në ujë, transparente. Disa monosakaride kanë një shije të ëmbël. Monosakaridet - blloqet ndërtuese nga të cilat sintetizohen disakaridet (si saharoza) dhe polisakaridet (të tilla si celuloza dhe niseshte), përmbajnë grupe hidroksil dhe një aldehid (aldozë) ose grup keto (ketozë). Çdo atom karboni të cilit i është bashkangjitur një grup hidroksil (përveç të parit dhe të fundit) është kirale, duke krijuar shumë forma izomerike. Për shembull, galaktoza dhe glukoza janë aldoheksoza, por kanë veti të ndryshme kimike dhe fizike. Monosakaridet, si të gjitha karbohidratet, përmbajnë vetëm 3 elementë (C, O, H).

Monosakaridet ndahen për trioza, tetrozat, pentozat, heksozat, etj (3, 4, 5, 6, etj. atomet e karbonit në zinxhir); monosakaridet natyrore me një zinxhir karboni që përmbajnë më shumë se 9 atome karboni nuk janë gjetur. Monosakaridet që përmbajnë një unazë me 5 anëtarë quhen furanoza, një unazë me 6 anëtarë-piranoza.

Izomerizmi. Për monosakaridet që përmbajnë n atome asimetrike të karbonit, ekzistenca e 2n stereoizomerëve është e mundur (shih Izomerizmin).

38. Vetitë kimike. Monosakaridet hyjnë në reaksione kimike karakteristike për grupet karbonil dhe hidroksil. Një tipar karakteristik i monosakarideve është aftësia për të ekzistuar në forma të hapura (aciklike) dhe ciklike dhe për të dhënë derivate të secilës prej formave. Shumica e monozave ciklohen në tretësirë ​​ujore për të formuar hemiacetale ose hemicetale (varësisht nëse janë aldoza ose ketoza) midis alkoolit dhe grupit karbonil të të njëjtit sheqer. Glukoza, për shembull, formon me lehtësi hemiacetale, duke u bashkuar me C1 dhe O5 të saj për të formuar një unazë me 6 anëtarë të quajtur pyranoside. I njëjti reagim mund të ndodhë midis C1 dhe O4 për të formuar furanosidin 5-anëtarësh.

Monosakaridet në natyrë. Monosakaridet janë pjesë e karbohidrateve komplekse (glikozide, oligosakaride, polisaharide) dhe biopolimere të përziera që përmbajnë karbohidrate (glikoproteina, glikolipide, etj.). Në këtë rast, monosakaridet lidhen me njëri-tjetrin dhe me pjesën jo karbohidrate të molekulës me lidhje glikozidike. Kur hidrolizohen nga acidet ose enzimat, këto lidhje mund të prishen me lëshimin e monosakarideve. Monosakaridet e lira, me përjashtim të D-glukozës dhe D-fruktozës, janë të rralla në natyrë. Biosinteza e monosakarideve nga dioksidi i karbonit dhe uji ndodh në bimë (shih Fotosintezën); me pjesëmarrjen e derivateve të aktivizuar të monosakarideve - sheqernave nukleozid difosfat - biosinteza e karbohidrateve komplekse ndodh, si rregull. Prishja e monosakarideve në trup (për shembull, fermentimi alkoolik, glikoliza) shoqërohet me lëshimin e energjisë.

Aplikacion. Disa monosakaride falas dhe derivatet e tyre (për shembull, glukoza, fruktoza dhe difosfati i saj, etj.) Përdoren në industrinë ushqimore dhe mjekësinë.

37. Glukoza (C6H12O6)("Sheqeri i rrushit", dekstrozë) gjendet në lëngun e shumë frutave dhe manave, përfshirë rrushin, kjo është arsyeja pse emri i këtij lloji të sheqerit ka origjinën. Shtë një sheqer heksoze.

Vetitë fizike... Substancë e bardhë kristalore me shije të ëmbël, e tretshme në ujë, e patretshme në eter, e tretshme dobët në alkool.

Struktura e molekulës

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

Glukoza mund të ekzistojë në cikle (α dhe β glukozë).

α dhe β glukozë

Transferimi i glukozës nga projeksioni Fischer në projeksionin Haworth. Glukoza është produkti përfundimtar i hidrolizës së shumicës së disakarideve dhe polisakarideve.

Roli biologjik. Glukoza, produkti kryesor i fotosintezës, formohet në ciklin e Calvin.

Tek njerëzit dhe kafshët, glukoza është burimi kryesor dhe më i gjithanshëm i energjisë për proceset metabolike. Të gjitha qelizat e trupit të kafshëve kanë aftësinë të asimilojnë glukozën. Në të njëjtën kohë, aftësia për të përdorur burime të tjera të energjisë - për shembull, acide yndyrore të lira dhe glicerinë, fruktoza ose acid laktik - nuk posedohen nga të gjitha qelizat e trupit, por vetëm disa nga llojet e tyre.

Transporti i glukozës nga mjedisi i jashtëm në qelizën shtazore kryhet me transport aktiv transmembranor me ndihmën e një molekule proteine ​​të veçantë - një bartës (transportues) të heksozave.

Glukoza në qeliza mund të pësojë glikolizë për të siguruar energji në formën e ATP. Enzima e parë në zinxhirin e glikolizës është heksokinaza. Aktiviteti i heksokinazës qelizore është nën ndikimin rregullator të hormoneve - për shembull, insulina rrit ndjeshëm aktivitetin e heksokinazës dhe, rrjedhimisht, përdorimin e glukozës nga qelizat, ndërsa glukokortikoidet ulin aktivitetin e heksokinazës.

Shumë burime energjie të ndryshme nga glukoza mund të konvertohen drejtpërdrejt në glukozë në mëlçi - për shembull, acid laktik, shumë acide yndyrore të lira dhe glicerinë, ose aminoacide të lira, veçanërisht ato më të thjeshtat, siç është alanina. Procesi i prodhimit të glukozës në mëlçi nga komponimet e tjera quhet glukoneogjenezë.

Ato burime energjie për të cilat nuk ka rrugë të konvertimit të drejtpërdrejtë biokimik në glukozë mund të përdoren nga qelizat e mëlçisë për prodhimin e ATP dhe furnizimin e mëvonshëm të energjisë të proceseve të glukoneogjenezës, risintezën e glukozës nga acidi laktik ose furnizimin me energji për sintezën e polisaharidit të glikogjenit rezervat nga monomeret e glukozës. Glukoza përsëri prodhohet lehtësisht nga glikogjeni me një ndarje të thjeshtë.

Për shkak të rëndësisë ekstreme të mbajtjes së një niveli të qëndrueshëm të glukozës në gjak, njerëzit dhe shumë kafshë të tjera kanë një sistem kompleks të rregullimit hormonal të parametrave të metabolizmit të karbohidrateve. Kur 1 gram glukozë oksidohet në dioksid karboni dhe ujë, lirohet 17.6 kJ energji. Maksimumi i ruajtur "energjia potenciale" në molekulën e glukozës në formën e gjendjes së oksidimit të -4 atomeve të karbonit (C -4) mund të ulet gjatë proceseve metabolike në C + 4 (në molekulën e CO2). Rivendosja e tij në nivelin e mëparshëm mund të kryhet nga autotrofët.

Fruktoza, ose sheqeri i frutave C6H12O6- një monosakarid, i cili është i pranishëm në formë të lirë në pothuajse të gjitha manaferrat dhe frutat e ëmbla. Shumë njerëz preferojnë të zëvendësojnë sheqerin jo me ilaçe sintetike, por me fruktozë natyrale.

Ndryshe nga glukoza, e cila shërben si burim universal i energjisë, fruktoza nuk absorbohet nga indet e varura nga insulina. Përthithet dhe metabolizohet pothuajse plotësisht nga qelizat e mëlçisë. Praktikisht asnjë qelizë tjetër në trupin e njeriut (përveç spermës) nuk mund të përdorë fruktozën. Në qelizat e mëlçisë, fruktoza fosforilohet dhe më pas zbërthehet në trioza, të cilat ose përdoren për të sintetizuar acidet yndyrore, të cilat mund të çojnë në obezitet, si dhe rritjen e niveleve të triglicerideve (që, nga ana tjetër, rrit rrezikun e arteriosklerozës), ose është përdoret për të sintetizuar glikogjenin (pjesërisht i konvertuar edhe në glukozë gjatë glukoneogjenezës). Sidoqoftë, shndërrimi i fruktozës në glukozë është një proces kompleks me shumë hapa dhe aftësia e mëlçisë për të përpunuar fruktozën është e kufizuar. Pyetja nëse ia vlen të përfshihet fruktoza në dietën e diabetikëve, pasi insulina nuk kërkohet për thithjen e saj, është hulumtuar intensivisht vitet e fundit.

Megjithëse fruktoza nuk rrit (ose nuk rrit ndjeshëm) glukozën në gjak tek një person i shëndetshëm, fruktoza shpesh rrit nivelet e glukozës në diabetikët. Nga ana tjetër, për shkak të mungesës së glukozës në qeliza, yndyra mund të digjet në trupat e diabetikëve, duke çuar në shterimin e rezervave të yndyrës. Në këtë rast, fruktoza, e cila shndërrohet lehtësisht në yndyrë dhe nuk kërkon insulinë, mund të përdoret për t'i rikthyer ato. Avantazhi i fruktozës është se një shije e ëmbël mund t'i jepet një pjate me sasi relativisht të vogla fruktoze, pasi me të njëjtën përmbajtje kalori si sheqeri (380 kcal / 100 g), është 1.2-1.8 herë më e ëmbël. Sidoqoftë, studimet tregojnë se konsumatorët e fruktozës nuk e zvogëlojnë marrjen e tyre të kalorive; në vend të kësaj, ata hanë ushqime më të ëmbla.

39. Oligosakaridet- këto janë oligomerë, të përbërë nga disa (jo më shumë se 20) monomerë - monosakaride, në kontrast me polisakaridet, të përbërë nga dhjetëra, qindra ose mijëra monosakaride; - komponimet e ndërtuara nga disa mbetje të monosakarideve (nga 2 në 10) të lidhura me një lidhje glikozidike.

Një rast shumë i rëndësishëm dhe i përhapur i oligosakarideve janë disakaridet - dimerët që përbëhen nga dy molekula monosakaridesh.

Ju gjithashtu mund të flisni për tri-, tetra-, etj. sakaridet.

40. Disakaridet- emri i përgjithshëm i një nënklasë të oligosakarideve, në të cilën molekula përbëhet nga dy monomerë - monosakaride. Disakaridet formohen si rezultat i një reagimi të kondensimit midis dy monosakarideve, zakonisht heksozave. Reagimi i kondensimit përfshin heqjen e ujit. Lidhja midis monosakarideve që rezulton nga një reaksion kondensimi quhet lidhje glikozidike, zakonisht midis atomeve të karbonit 1 dhe 4 të njësive monosakaride ngjitur (lidhje 1,4-glikozidike).

Procesi i kondensimit mund të përsëritet herë të panumërta, duke rezultuar në molekula të mëdha polisaharide. Pasi njësitë monosakaride kombinohen, ato quhen mbetje. Disakaridet më të zakonshme janë laktoza dhe saharoza.

Mutarotacion(nga lat. muto -change dhe rotatio - rotacion), ndryshoni vlerën e optikës. rrotullimi i tretësirave të komponimeve optikisht aktive për shkak të epimerizimit të tyre. Isshtë karakteristikë e monosakarideve, uljes së oligosakarideve, laktoneve, etj. Mutarotacioni mund të katalizohet nga acidet dhe bazat. Në rastin e glukozës, mutarotacioni shpjegohet me vendosjen e ekuilibrit: Në ekuilibër, 38% e formës alfa dhe 62% e formës beta janë të pranishme. Në mes. forma e aldehidit përmbahet në përqendrim të papërfillshëm. Përparësitë e formimit të formës b shpjegohen me faktin se është më termodinamikisht i qëndrueshëm.

Reagimet "pasqyrë argjendi" dhe "pasqyrë bakri" janë karakteristike për aldehidet

1) Reagimi i "pasqyrës së argjendtë", formimi i precipitatit Ag në muret e epruvetës

2) Reagimi i "pasqyrës së bakrit", reshja e një precipitati të kuq të Cu2O

40. Nga ana tjetër, disakaridet që dalin në një numër rastesh gjatë hidroliza e polisaharideve(maltoza në hidrolizën e niseshtës, celobioza në hidrolizën e celulozës) ose ekzistuese në trup në formë të lirë (laktozë, sakarozë, trehalose, etj.), hidrolizohen nën veprimin katalitik të grerëzave dhe p-glikozidazave në monosakaridet individuale. Të gjitha glikozidazat, me përjashtim të trehalazës (ot, omrehalose-glucohydrogenase), kanë një spektër të gjerë specifikash, duke përshpejtuar hidrolizën e pothuajse çdo glikozidi që janë derivate të një ose një tjetër a- ose (3-monosakaridi. Kështu, a-glukozidaza përshpejton reagimin e hidrolizës të a- glukozideve, përfshirë maltozën; p-glshcosidase-p-glukozidet, përfshirë celobiozën; B-galaktozidaza-B-galaktozidet dhe laktozën midis tyre, etj. Shembuj të veprimit të a dhe P-glukozidazave u dhanë më herët

41. Sipas dështimit struktura kimike e disakarideve lloji i trehalozës (glikozid-glikozidet) dhe lloji i maltozës (glikozidi-glukoza) kanë veti kimike dukshëm të ndryshme: të parat nuk japin ndonjë reagim karakteristik për grupin aldehid ose keton, domethënë ato nuk oksidohen, nuk shërohen, nuk formojnë ozazone , a nuk hyjnë në një reaksion të polikidensimit (nuk janë rrëshirë), nuk mutarotohen, etj. Për disakaridet e tipit maltozë, të gjitha reagimet e përmendura, përkundrazi, janë shumë karakteristike. Arsyeja për këtë ndryshim është mjaft e qartë nga ajo që u tha më lart për dy llojet e strukturës së disakarideve dhe vetitë e mbetjeve të monosakarideve të përfshira në përbërjen e tyre. Ai konsiston në faktin se tautomerizmi unazor është i mundur vetëm në disakaridet e llojit të maltozës, si rezultat i të cilave formohet një grup aldehidi ose ketoni falas, i cili shfaq vetitë e tij karakteristike.

Për hidroksilet alkoolike, të dy llojet e disakarideve japin të njëjtat reagime: ato formojnë etere dhe estere, ndërveprojnë me hidratet e oksideve të metaleve.

Ekziston një numër i madh i disakarideve në natyrë; Midis tyre, trehalose dhe maltoza të përmendura më lart, si dhe saharoza, celobioza dhe laktoza kanë një vlerë ekzistuese.

42. Maltozë(nga anglisht malt - malt) - sheqer malti, një disakarid natyral i përbërë nga dy mbetje glukoze; gjendet në sasi të mëdha në kokrrat e mbirë (malt) të elbit, thekrës dhe drithërave të tjerë; gjendet gjithashtu në domate, polen dhe nektar të një numri bimësh. M. është lehtësisht i tretshëm në ujë, ka një shije të ëmbël; është një sheqer reduktues pasi ka një grup hidroksil të pazëvendësuar hemiacetal. Biosinteza e M. nga fosfati b-D-glukopiranosil dhe D-glukoza është e njohur vetëm në disa lloje të baktereve. Në organizmat e kafshëve dhe bimëve, M. formohet nga prishja enzimatike e niseshtës dhe glikogjenit (shih. Amilazat). Ndarja e M. në dy mbetje glukoze ndodh si rezultat i veprimit të enzimës a-glucosidase, ose maltase, e cila përmbahet në lëngjet tretëse të kafshëve dhe njerëzve, në kokrrën e mbirë, në myk dhe maja. Mungesa e përcaktuar gjenetikisht e kësaj enzime në mukozën e zorrëve të njeriut çon në intolerancë të lindur ndaj M., një sëmundje serioze që kërkon përjashtimin e niseshtesë dhe glikogjenit nga dieta e M., ose shtimin e enzimës maltase në ushqim.

Kur maltoza zihet me acid të holluar dhe nën veprimin e enzimës, hidrolizohet maltaza (formohen dy molekula të glukozës C6H12O6). Maltoza absorbohet lehtë nga trupi i njeriut. Pesha molekulare - 342.32 T shkrirja - 108 (pa ujë)

43. Laktoza(nga latinishtja lactis - qumësht) С12Н22О11 - karbohidrat i grupit disakarid, që gjendet në qumësht dhe produkte të qumështit. Molekula e laktozës përbëhet nga mbetjet e molekulave të glukozës dhe galaktozës. Laktoza nganjëherë quhet sheqer qumështi.

Vetitë kimike. Kur zihet me acid të holluar, ndodh hidroliza e laktozës.

Laktoza merret nga hirra e qumështit.

Aplikacion. Përdoret për përgatitjen e mediave ushqyese, për shembull, në prodhimin e penicilinës. Përdoret si një ndihmës (mbushës) në industrinë farmaceutike.

Nga laktoza, merret laktuloza, një ilaç i vlefshëm për trajtimin e çrregullimeve të zorrëve, siç është kapsllëku.

44. Sukroza C12H22O11, ose sheqer panxhar, sheqer kallami, në jetën e përditshme vetëm sheqer - një disakarid, i përbërë nga dy monosakaride - α -glukozë dhe β -fruktoza.

Sukroza është një disakarid shumë i zakonshëm në natyrë; gjendet në shumë fruta, fruta dhe manaferra. Përmbajtja e saharozës është veçanërisht e lartë në panxhar sheqeri dhe kallam sheqeri, të cilat përdoren për prodhimin industrial të sheqerit ushqimor.

Sukroza është shumë e tretshme. Nga ana kimike, fruktoza është mjaft inerte, d.m.th. kur lëviz nga një vend në tjetrin, ai pothuajse nuk është i përfshirë në metabolizëm. Ndonjëherë sakaroza depozitohet si një lëndë ushqyese rezervë.

Sukroza, duke hyrë në zorrë, hidrolizohet shpejt nga alfa-glukozidaza e zorrëve të vogla në glukozë dhe fruktozë, të cilat më pas absorbohen në gjak. Frenuesit e alfa-glukozidazës, siç është akarboza, pengojnë prishjen dhe thithjen e saharozës, si dhe karbohidratet e tjera të hidrolizuara nga alfa-glukozidaza, në veçanti niseshte. Përdoret në trajtimin e diabetit të tipit 2. Sinonimet: alfa-D-glukopiranosil-beta-D-fruktofuranosid, sheqer panxhari, sheqer kallami.

Karakteristikat kimike dhe fizike. Pesha molekulare 342.3 amu Formula empirike (sistemi Hill): C12H22O11. Shija është e ëmbël. Tretshmëria (gram për 100 gram): në ujë 179 (0 ° C) dhe 487 (100 ° C), në etanol 0.9 (20 ° C). Pak i tretshëm në metanol. I patretshëm në eter dietil. Dendësia 1.5879 g / cm3 (15 ° C). Rrotullim specifik për vijën e natriumit D: 66.53 (ujë; 35 g / 100g; 20 ° C). Pas ftohjes me ajër të lëngshëm, pas ndriçimit me dritë të ndritshme, kristalet e saharozës fosforizohen. Nuk shfaq veti zvogëluese - nuk reagon me reagentin e Tollens dhe reagentin e Fehling. Prania e grupeve hidroksil në molekulën e saharozës konfirmohet lehtësisht nga reagimi me hidroksidet metalike. Nëse një tretësirë ​​saharoze i shtohet hidroksidit të bakrit (II), formohet një zgjidhje blu e ndritshme e saharozës së bakrit. Nuk ka grup aldehidi në sakarozë: kur nxehet me një zgjidhje amoniaku të oksidit të argjendit (I), ai nuk jep një "pasqyrë argjendi"; kur nxehet me hidroksid bakri (II), ai nuk formon oksid bakri (I) të kuq Me Ndër izomerët e saharozës që kanë formulën molekulare C12H22O11, maltoza dhe laktoza mund të izolohen.

Reagimi i sakarozës me ujë. Nëse vloni një solucion saharoze me disa pika acid klorhidrik ose sulfurik dhe neutralizoni acidin me alkali, dhe pastaj ngrohni zgjidhjen, atëherë shfaqen molekula me grupe aldehide, të cilat reduktojnë hidroksidin e bakrit (II) në oksid bakri (I). Ky reagim tregon se saharoza i nënshtrohet hidrolizës gjatë veprimit katalitik të acidit, duke rezultuar në formimin e glukozës dhe fruktozës: С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6

Burimet natyrore dhe antropogjene. Përmbahet në kallam sheqeri, panxhar sheqeri (deri në 28% lëndë të thatë), lëngje bimore dhe fruta (për shembull, thupër, panje, pjepër dhe karrota). Burimi i prodhimit të saharozës - nga panxhari ose kallami - përcaktohet nga raporti i përmbajtjes së izotopeve të qëndrueshëm të karbonit 12C dhe 13C. Panxhari i sheqerit ka një mekanizëm C3 për asimilimin e dioksidit të karbonit (nëpërmjet acidit fosfoglicerik) dhe në mënyrë preferenciale thith izotopin 12C; Sheqeri ka një mekanizëm absorbues të C4 për dioksidin e karbonit (nëpërmjet acidit oksaloacetik) dhe preferimisht thith izotopin 13C.

45. Celobiozë- një karbohidrate nga grupi i disakarideve, i përbërë nga dy mbetje të glukozës të lidhura (lidhja β-glukozidike; njësia kryesore strukturore e celulozës.

Substancë e bardhë kristalore, lehtësisht e tretshme në ujë. Celobioza karakterizohet nga reaksione që përfshijnë një grup aldehidi (hemiacetal) dhe grupe hidroksil. Gjatë hidrolizës së acidit ose nën veprimin e enzimës β-glukozidaza, celobioza copëtohet për të formuar 2 molekula glukoze.

Celobioza merret me hidrolizë të pjesshme të celulozës. Celobioza gjendet në formë të lirë në lëngun e disa pemëve.

46. ​​Polisakaridet- emri i përgjithshëm për një klasë të karbohidrateve komplekse me peshë të madhe molekulare, molekulat e të cilave përbëhen nga dhjetëra, qindra ose mijëra monomerë - monosakaride.

Polisakaridet janë thelbësore për jetën e kafshëve dhe organizmave bimorë. Ato janë një nga burimet kryesore të energjisë të gjeneruara si rezultat i metabolizmit të trupit. Ata marrin pjesë në proceset imune, sigurojnë ngjitjen e qelizave në inde dhe janë pjesa më e madhe e lëndës organike në biosferë.

U krijua aktivitet i larmishëm biologjik i polisaharideve me origjinë bimore: antibiotik, antiviral, antitumor, antidot [burimi nuk specifikohet 236 ditë]. Polisakaridet bimore luajnë një rol të rëndësishëm në zvogëlimin e lipemisë vaskulare dhe ateromatozës për shkak të aftësisë për të formuar komplekse me proteina dhe lipoproteina të plazmës së gjakut.

Polisakaridet përfshijnë, në veçanti:

dekstrin është një polisakarid, një produkt i hidrolizës së niseshtës;

niseshteja është polisakaridi kryesor i depozituar si rezervë energjie në organizmat bimorë;

glikogjeni është një polisakarid i depozituar si një rezervë energjie në qelizat e organizmave të kafshëve, por gjendet në sasi të vogla në indet e bimëve;

celuloza është polisakaridi kryesor strukturor i mureve të qelizave bimore;

galactomannans - polisakaridet e magazinimit të disa bimëve të familjes së bishtajoreve, të tilla si guarana dhe çamçakëzat e karkalecit;

glucomannan - një polisakarid i marrë nga zhardhokët konnyaku, përbëhet nga njësi alternative të glukozës dhe manozës, fibra dietale të tretshme që zvogëlon oreksin;

amiloid - përdoret në prodhimin e letrës pergamene.

Celuloze ( nga lat. celula - qeliza, e njëjtë me celulozën) - [С6Н7О2 (OH) 3] n, polisakarid; përbërësi kryesor i mureve qelizore të të gjitha bimëve më të larta.

Celuloza përbëhet nga mbetjet e molekulave të glukozës, të cilat formohen gjatë hidrolizës acidike të celulozës:

(C6H10O5) n + nH2O -> nC6H12O6

Celuloza është një fije e gjatë që përmban 300-2500 mbetje glukoze pa degë anësore. Këto fije janë të ndërlidhura nga shumë lidhje hidrogjeni, gjë që i jep celulozës forcë më të madhe mekanike. Gjitarët (si shumica e kafshëve të tjera) nuk kanë enzima që mund të zbërthejnë celulozën. Sidoqoftë, shumë barngrënës (për shembull, ripërtypësit) kanë baktere simbion në traktin e tyre tretës që prishen dhe ndihmojnë nikoqirët e tyre të thithin këtë polisakarid.

Me metodën industriale, celuloza merret duke gatuar në fabrikat e tulit që janë pjesë e komplekseve industriale (kombinate). Sipas llojit të reagentëve të përdorur, dallohen metodat e mëposhtme të gatimit të celulozës:

Sulfite. Tretësira e gatimit përmban acid sulfuror dhe kripën e tij, siç është sulfati i hidrogjenit të natriumit. Kjo metodë përdoret për të marrë celulozën nga speciet e drurit me rrëshirë të ulët: bredh, bredh.

Alkaline:

Natronny. Përdoret tretësira e hidroksidit të natriumit. Metoda e natronit mund të përdoret për të marrë celulozën nga speciet e drurit gjetherënës dhe bimët vjetore.

Sulfat. Metoda më e zakonshme sot. Si një reagent, përdoret një zgjidhje që përmban hidroksid natriumi dhe sulfid, dhe quhet pije e bardhë. Metoda e mori emrin nga sulfati i natriumit, nga i cili sulfidi për pije të bardhë merret në fabrikat e celulozës. Metoda është e përshtatshme për marrjen e celulozës nga çdo lloj materiali bimor. Disavantazhi i tij është lëshimi i një sasie të madhe të përbërjeve të squfurit me erë të keqe: metil mercaptan, dimetil sulfide, etj si rezultat i reaksioneve anësore.

Celuloza teknike e marrë pas gatimit përmban papastërti të ndryshme: linjinë, hemicelulozë. Nëse celuloza ka për qëllim përpunimin kimik (për shembull, për prodhimin e fibrave artificiale), atëherë ajo i nënshtrohet rafinimit - trajtimit me një zgjidhje alkali të ftohtë ose të nxehtë për të hequr hemicelulozat.

Për të hequr linjinin e mbetur dhe për t'i dhënë tulit një bardhësi, ajo zbardhet. Zbardhimi tradicional i klorit përfshin dy faza:

trajtimi i klorit - për të shkatërruar makromolekulat e linjinës;

trajtimi me alkali - për nxjerrjen e produkteve të degradimit të linjinës që rezultojnë.

47. Niseshte- polisakaridet e amilozës dhe amilopektinës, monomeri i të cilave është alfa-glukoza. Amidoni i sintetizuar nga bimë të ndryshme nën ndikimin e dritës (fotosinteza) ka disa përbërje dhe struktura të ndryshme kokrrizash.

Vetitë biologjike. Amidoni, duke qenë një nga produktet e fotosintezës, është i përhapur në natyrë. Për bimët, është një rezervë e ushqyesve dhe gjendet kryesisht në fruta, fara dhe zhardhokë. Më e pasura me niseshte është kokrra e bimëve të drithërave: oriz (deri në 86%), grurë (deri në 75%), misër (deri në 72%), si dhe zhardhokë patate (deri në 24%).

Për trupin e njeriut, niseshteja, së bashku me saharozën, është furnizuesi kryesor i karbohidrateve - një nga përbërësit më të rëndësishëm të ushqimit. Nën veprimin e enzimave, niseshte hidrolizohet në glukozë, e cila oksidohet në qeliza në dioksid karboni dhe ujë me çlirimin e energjisë së nevojshme për funksionimin e një organizmi të gjallë.

Biosinteza. Disa nga glukoza e prodhuar në bimët jeshile gjatë fotosintezës kthehet në niseshte:

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

nC6H12O6 (glukozë) (C6H10O5) n + nH2O

Në terma të përgjithshëm, kjo mund të shkruhet si 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5) n 6nO2.

Amidoni grumbullohet në zhardhokët, frutat dhe farat e bimëve si ushqim rezervë. Kështu, zhardhokët e patates përmbajnë deri në 24%niseshte, kokrra gruri - deri në 64%, oriz - 75%, misër - 70%.

Glikogjeni është një polisakarid formuar nga mbetjet e glukozës; karbohidratet kryesore të magazinimit tek njerëzit dhe kafshët. Glikogjeni (i quajtur nganjëherë niseshte shtazore, megjithëse termi është i pasaktë) është forma kryesore e ruajtjes së glukozës në qelizat e kafshëve. Ajo depozitohet në formën e kokrrizave në citoplazmë në shumë lloje qelizash (kryesisht mëlçi dhe muskuj). Glikogjeni formon një rezervë energjie që mund të mobilizohet shpejt nëse është e nevojshme për të kompensuar një mungesë të papritur të glukozës. Rezervat e glikogjenit, megjithatë, nuk janë aq të larta në kalori për gram sa trigliceridet (yndyrnat). Vetëm glikogjeni i ruajtur në qelizat e mëlçisë (hepatocitet) mund të përpunohet në glukozë për të ushqyer të gjithë trupin, ndërsa hepatocitet janë në gjendje të grumbullojnë deri në 8 përqind të peshës së tyre në formën e glikogjenit, që është përqendrimi maksimal midis të gjitha llojeve të qelizave. Masa totale e glikogjenit në mëlçi mund të arrijë 100-120 gramë tek të rriturit. Në muskuj, glikogjeni përpunohet në glukozë ekskluzivisht për konsum lokal dhe grumbullohet në përqendrime shumë më të ulëta (jo më shumë se 1% të masës totale të muskujve), në të njëjtën kohë, furnizimi i tij i përgjithshëm i muskujve mund të tejkalojë furnizimin e akumuluar në hepatocite. Sasi të vogla të glikogjenit gjenden në veshka, dhe akoma më pak në disa lloje të qelizave të trurit (glial) dhe qelizave të bardha të gjakut.

48. Chitin (C8H13O5N) (Chitine franceze, nga greqishtja chiton: chiton - veshje, lëkurë, guaskë) është një përbërje natyrale nga grupi i polisaharideve që përmbajnë azot. Emri kimik: poli-N-acetil-D-glukozë-2-aminë, një polimer i mbetjeve të N-acetilglucosamine të lidhura me lidhje b- (1,4) -glikozidike. Komponenti kryesor i ekzoskeletit (kutikulës) të artropodëve dhe një numri jovertebrorësh të tjerë është pjesë e murit qelizor të kërpudhave dhe baktereve.

Shpërndarja në natyrë. Chitin është një nga polisakaridet më të përhapur në natyrë - rreth 10 gigatonë chitin formohen dhe dekompozohen në organizmat e gjallë në Tokë çdo vit.

Kryen funksione mbrojtëse dhe mbështetëse, duke siguruar ngurtësinë e qelizave - ajo përmbahet në muret qelizore të kërpudhave.

Komponenti kryesor i ekzoskeletit të artropodit.

Chitin gjithashtu formohet në organizmat e shumë kafshëve të tjera - krimba të ndryshëm, koelenterate, etj.

Në të gjithë organizmat që prodhojnë dhe përdorin chitin, nuk është në formën e tij të pastër, por në një kompleks me polisakaridet e tjera, dhe shumë shpesh shoqërohet me proteina. Përkundër faktit se chitin është një substancë shumë e ngjashme në strukturë, vetitë fiziko -kimike dhe rolin biologjik të celulozës, nuk ishte e mundur të gjendej chitin në organizmat që formojnë celulozë (bimë, disa baktere).

Kimia e chitinit. Në formën e tyre natyrore, kitinat e organizmave të ndryshëm janë disi të ndryshëm nga njëri -tjetri në përbërje dhe veti. Pesha molekulare e chitin arrin 260,000.

Chitin është i patretshëm në ujë, rezistent ndaj acideve të holluar, alkaleve, alkoolit dhe tretësve të tjerë organikë. Le të shpërndahemi në tretësira të koncentruara të disa kripërave (klorur zinku, tiocianat litiumi, kripëra kalciumi).

Kur nxehet me tretësira të koncentruara të acideve minerale, ajo shkatërrohet (hidrolizohet), duke u ndarë nga grupet acetil.

Përdorim praktik. Një nga derivatet e chitinit të marrë prej tij në mënyrë industriale është chitosan. Lëndët e para për prodhimin e tij janë predha të krustaceve (krill, gaforre mbretërore), si dhe produkte të sintezës mikrobiologjike.

49. Hidrokarburet aromatike, komponimet organike të përbëra nga karboni dhe hidrogjeni dhe që përmbajnë bërthama benzeni. Përfaqësuesit më të thjeshtë dhe më të rëndësishëm të A. y. - benzeni (I) dhe homologët e tij: metilbenzeni, ose tolueni (II), dimetilbenzeni, ose ksileni, etj. gjithashtu përfshijnë derivatet e benzenit me zinxhirë anësorë të pangopur, për shembull stirenin (III). Ka shumë të njohur A. në. me disa bërthama benzeni në molekulë, për shembull, difenilmetan (IV), difenil C6H5 - C6H5, në të cilin të dy bërthamat e benzenit janë të lidhura drejtpërdrejt me njëra -tjetrën; në naftalinë (V), të dy unazat kanë 2 atome karboni të përbashkët; hidrokarbure të tilla quhen A. y. me bërthama të kondensuara.

Benzeni C6H6, PhH) Isshtë një përbërës kimik organik, një lëng pa ngjyrë me një erë të këndshme të ëmbël. Hidrokarbure aromatike. Benzeni është pjesë e benzinës, përdoret gjerësisht në industri, është lëndë e parë për prodhimin e barnave, plastikës të ndryshme, gomës sintetike, ngjyruesve. Edhe pse benzeni gjendet në naftën e papërpunuar, ai sintetizohet komercialisht nga përbërës të tjerë. Toksike, kancerogjene.

Homologët- Komponimet që i përkasin të njëjtës klasë, por që ndryshojnë nga njëri -tjetri në përbërje nga një numër i plotë i grupeve CH2. Koleksioni i të gjithë homologëve formon një seri homologe.

Vetitë fizike. Lëng pa ngjyrë me një erë të veçantë të mprehtë. Pika e shkrirjes = 5.5 ° C, pika e vlimit = 80.1 ° C, dendësia = 0.879 g / cm³, pesha molekulare = 78.11 g / mol. Ashtu si të gjitha hidrokarburet, benzeni djeg dhe prodhon shumë blozë. Formon përzierje shpërthyese me ajrin, përzihet mirë me eterët, benzinën dhe tretës të tjerë organikë, formon një përzierje azeotropike me ujë me një pikë vlimi prej 69.25 ° C. Tretshmëria në ujë 1.79 g / l (në 25 ° C).

Struktura. Për sa i përket përbërjes, benzeni i përket hidrokarbureve të pangopura (seri homologe CnH2n-6), por ndryshe nga hidrokarburet e serisë etilenit, C2H4 shfaq veti të qenësishme në hidrokarburet e ngopura në kushte të vështira, por benzeni është më i prirur ndaj reaksioneve të zëvendësimit. Kjo "sjellje" e benzenit shpjegohet me strukturën e saj të veçantë: prania e një reje të konjuguar 6π-elektroni në strukturë. Ideja moderne e natyrës elektronike të lidhjeve në benzen bazohet në hipotezën e Linus Pauling, i cili propozoi të përshkruante një molekulë benzeni në formën e një gjashtëkëndëshi me një rreth të gdhendur, duke theksuar kështu mungesën e lidhjeve të dyfishta fikse dhe praninë të një reje elektronike të vetme që mbulon të gjashtë atomet e karbonit të ciklit.

50. Komponimet aromatike (arena)- komponimet organike ciklike që përmbajnë një sistem lidhjes aromatike. Ato mund të kenë zinxhirë anësorë të ngopur ose të pangopur.

Hidrokarburet aromatike më të rëndësishme përfshijnë benzen C6H6 dhe homologët e tij: toluen C6H5CH3, ksilen C6H4 (CH3) 2, etj .; naftaleni C10H8, antraceni C14H10 dhe derivatet e tyre. Karakteristikat dalluese kimike- rritja e qëndrueshmërisë së bërthamës aromatike dhe një tendencë për reagime zëvendësuese. Burimi kryesor i hidrokarbureve aromatike janë katrani i qymyrit, vaji dhe produktet e naftës. Metodat sintetike të marrjes janë të një rëndësie të madhe. Hidrokarburet aromatike janë pararendës për prodhimin e ketoneve, aldehideve dhe acideve aromatike, si dhe shumë substanca të tjera. Ekzistojnë gjithashtu arena heterociklike, ndër të cilat ato gjenden më shpesh në formë të pastër dhe në formën e komponimeve - piridinë, pirrol, furan dhe tiofen, indol, purinë, kinolinë.

Borazole ("benzeni inorganik") gjithashtu ka aromë, por vetitë e tij ndryshojnë dukshëm nga ato të arenave organike.

Reagimet e zëvendësimit elektrofilik "(Reagimi elektrofilik i zëvendësimit anglez) - reagimet e zëvendësimit në të cilat sulmi kryhet nga një elektrofil - një grimcë që është e ngarkuar pozitivisht ose ka një deficit të elektroneve. Kur formohet një lidhje e re, grimca që largohet - elektrofagu ndahet pa çiftin e tij elektronik. Grupi më i popullarizuar i largimit është protoni H +.

51-52. Reagimet aromatike të zëvendësimit elektrofilik

Për sistemet aromatike, në fakt, ekziston një mekanizëm i zëvendësimit elektrofilik - SEAr. Mekanizmi SE1 (në analogji me mekanizmin SN1) është jashtëzakonisht i rrallë, dhe SE2 (që korrespondon me analogji me SN2) nuk ndodh fare.

Mekanizmi i reagimit SEAr ose reagimi i zëvendësimit aromatik elektrofilik (zëvendësimi anglisht electrophilic aromatic) është më i zakonshmi dhe më i rëndësishmi ndër reagimet e zëvendësimit të përbërjeve aromatike dhe përbëhet nga dy faza. Në fazën e parë, elektrofili është ngjitur, në të dytën, elektrofugu është i ndarë.

Gjatë rrjedhës së reagimit, formohet një ndërmjetës i ndërmjetëm i ngarkuar pozitivisht (në figurë - 2b). Quhet ndërmjetësi i Welandit, joni aronium, ose σ-kompleks. Ky kompleks në përgjithësi është shumë reaktiv dhe stabilizohet lehtë duke u shkëputur shpejt nga kationi. Faza kufizuese në shumicën dërrmuese të reagimeve të SEAr është faza e parë.

Shkalla e reagimit = k **

Si një grimcë sulmuese, elektrofilet relativisht të dobët zakonisht veprojnë; prandaj, në shumicën e rasteve, reagimi SEAr vazhdon nën veprimin e një katalizatori - acidit Lewis. Më të përdorurat janë AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2.

Në këtë rast, mekanizmi i reagimit është si më poshtë (për shembull, klorinimi i benzenit, katalizatori FeCl3):

(1) Në fazën e parë, katalizatori ndërvepron me grimcën sulmuese për të formuar një agjent elektrofilik aktiv

Në fazën e dytë, në fakt, mekanizmi SEAr është zbatuar

53. Komponimet heterociklike(heterocikle) - komponime organike që përmbajnë cikle, të cilat, së bashku me karbonin, përfshijnë edhe atomet e elementeve të tjerë. Mund të konsiderohen si komponime karbociklike me zëvendësues hetero (heteroatome) në unazë. Më të ndryshmet dhe të studiuara mirë janë komponimet aromatike që përmbajnë azot heterociklik. Rastet kufizuese të komponimeve heterociklike janë komponimet që nuk përmbajnë atome karboni unazë, për shembull, pentazole.

Pirrole- heterocikli aromatik me pesë anëtarë nitrogjen, ka veti të dobëta themelore. Përmbahet në vajin e kockave (i cili merret me distilim të thatë të eshtrave), si dhe në katran qymyri. Unazat e pirrolit janë pjesë e porfirinave - klorofilit të bimës, hemës së hemoglobinave dhe citokromeve, dhe një numër komponimesh të tjera të rëndësishme biologjikisht.

Struktura dhe vetitë. Pirroli është një lëng pa ngjyrë, që të kujton aromën e kloroformit, i cili ngadalë errësohet kur ekspozohet ndaj ajrit. Slightlyshtë pak higroskopike, pak i tretshëm në ujë dhe shumë i tretshëm në shumicën e tretësve organikë. Struktura e pirrolit u propozua në 1870 nga Bayer, bazuar në oksidimin e tij me acid kromik në maleimide dhe formimin e tij gjatë distilimit të succinimide me pluhur zinku.

Aciditeti dhe metalizimi. Pirroli është një acid NH i dobët (pKa 17.5 në ujë) dhe reagon me metale alkali dhe amide të tyre në amoniak të lëngshëm ose tretës inertë me deprotonim në pozicionin 1 dhe formimin e kripërave përkatëse. Reagimi me reagentët Grignard vazhdon në një mënyrë të ngjashme, në të cilën formohen kripërat e N-magnezit. Pirrolet e zëvendësuara me N reagojnë me butil dhe feniliti, duke u metalizuar në pozicionin α.

54. INDOL (benzo [b] pirrol), ata thone. m. 117.18; pa ngjyrë kristale me erë të dobët nafteleni; t. pl. 52.5 ° C, pp 254 ° C; d456 1.0718; sublimes në ngarkesë. deri në 150 ° C; m 7.03.10-30 CL m (benzen, 25 ° C); distiluar me avuj uji, eter dietil dhe NH3; sol i mire. në org. tretësirë, ujë të nxehtë, lëng NH3. Molekula ka një konfigurim të sheshtë.

Indoli është një bazë e dobët (pKa - 2.4). Kur protonohet, ai formon një kation 3H-indolium (f-la I), i cili shfaqet gjatë ndërveprimit. me një molekulë neutrale indoli jep dimer (II). Si acid i dobët (pKa 17), indoli me Na në NH3 të lëngët formon indol N-natriumi, me KOH në 130 ° C-indol N-kalium. Posedon aromatike. Shën ti. Elektrof. zëvendësimi po ndodh në kap. arr në pozicionin 3. Nitrimi zakonisht kryhet me benzoyl nitrat, sulfonim me sulfotrioksid piridin, bromim me dibromid dioksan, klorim me SO2Cl2 dhe alkilim me halilide alkil aktive. Acetilimi në acid acetik gjithashtu shkon në pozicionin 3, në prani. CH3COONa - në pozicionin 1; 1,3-diacetylindole formohet në anhidrid acetik. Indoli i bashkohet lehtësisht lidhjes së dyfishtë të ketoneve a, b-të pangopura dhe nitrileve.

Aminometilimi (zgjidhja Mannich) në kushte të buta vazhdon në pozicionin 1, në kushte të vështira - në pozicionin 3. Zëvendësimi në unazën e benzenit (kryesisht në pozicionet 4 dhe 6) ndodh vetëm në mjedise acidike kur pozicioni 3 është i bllokuar. H2O2, peracidet ose në dritë, indoli oksidohet në indoksil, i cili më pas transformohet. në trimer ose indigo. Oksidimi më i rëndë nën veprimin e O3, MnO2 çon në këputje të unazës pirrol me formimin e 2-formamidobenzaldehidit. Kur indoli hidrogjenizohet me hidrogjen në kushte të buta, unaza e pirrolit zvogëlohet, dhe në kushte më të vështira, unaza e benzenit gjithashtu zvogëlohet.

Indole përmbahet në vajra esenciale të jaseminit dhe agrumeve, është pjesë e cam.-ug. rrëshirë Unaza indole është një fragment i molekulave të natyrës së rëndësishme. komponimet (p.sh. triptofani, serotonina, melatonina, bufotenina). Zakonisht indoli është i izoluar nga fraksioni naftalinë i kam.-ug. rrëshirë ose e përftuar nga dehidrogjenizimi i o-etilanilinës i ndjekur nga. ciklizimi i produktit që rezulton. Indoli dhe derivatet e tij sintetizohen gjithashtu nga ciklizimi i arilhidrazoneve të komponimeve karbonil. (rrethi i Fisher), bashkëveprimi. arilaminat me komponimet a-halogjen- ose a-hidroksikarbonil. (rrethi i Bischler), etj. Bërthama indole është pjesë e alkaloideve indole. Indole në vetvete është një fiksues i parfumeve në parfumeri; derivatet e tij përdoren në prodhimin e komponimeve biologjikisht aktive. (hormonet, halucinogjenet) dhe lek. Wed-in (për shembull, indopane, indometacin).

55. Imidazole- një përbërje organike e klasës së heterocikleve, një unazë me pesë anëtarë me dy atome nitrogjeni dhe tre atome karboni në unazë, izomerike ndaj pirazolit.

Vetitë. Në imidazolin e pazëvendësuar, pozicionet 4 dhe 5 (atomet e karbonit) janë ekuivalente për shkak të tautomerizmit. Aromatike, reagon me kripërat e diazoniumit (kombinim). Nitshtë nitratuar dhe sulfonuar vetëm në një mjedis acid në pozicionin 4, halogjenet në një mjedis alkalik hyjnë në pozicionin 2, në një mjedis acid në pozicionin 4. easilyshtë alkiluar lehtë dhe aciluar në imin N, hap një cikël kur ndërvepron me tretësira të acidet dhe peroksidet e forta. Katalizon hidrolizën e estereve zjarrdurues dhe amideve të acideve karboksilike.

Një numër i madh i lëngjeve të ndryshme jonike prodhohen në bazë të imidazolit.

Metodat e marrjes. Nga ortho-phenylenediamine nëpërmjet benzimidazole dhe 4,5-imidazole acid dikarboksilik.

Ndërveprimi i glyoxal (oxalaldehyde) me amoniak dhe formaldehid.

Roli biologjik. Cikli imidazole është pjesë e aminoacidit thelbësor histidinë. Fragment strukturor i histaminës, bazave purine, dibazol.

56. Piridina- një heterocikël aromatik gjashtë anëtarësh me një atom nitrogjeni, një lëng pa ngjyrë me një erë të pakëndshme të pakëndshme; të përziera me ujë dhe tretës organikë. Piridina është një bazë e dobët, jep kripëra me acide minerale të forta, formon lehtësisht kripëra të dyfishta dhe komponime komplekse.

Marrja. Burimi kryesor për prodhimin e piridinës është katrani i qymyrit.

Vetitë kimike. Piridina shfaq veti karakteristike për aminat terciare: formon oksidet N, kripërat N-alkilpiridinium dhe mund të veprojë si një ligand donator sigma.

Në të njëjtën kohë, piridina ka veti të dallueshme aromatike. Sidoqoftë, prania e një atomi azoti në unazën e konjugimit çon në një rishpërndarje serioze të densitetit të elektroneve, gjë që çon në një rënie të fortë të aktivitetit të piridinës në reagimet e zëvendësimit aromatik elektrofilik. Në reagime të tilla, janë kryesisht meta-pozicionet e unazës që reagojnë.

Për piridinën, reagimet e zëvendësimit aromatik nukleofilik janë karakteristike, duke vazhduar kryesisht në pozicionet orto-para të unazës. Ky reaktivitet tregon natyrën e mungesës së elektroneve të unazës piridine, e cila mund të përmblidhet në rregullin e mëposhtëm: reaktiviteti i piridinës si një përbërës aromatik korrespondon afërsisht me reaktivitetin e nitrobenzenit.

Aplikacion. Ato përdoren në sintezën e ngjyrave, substancave medicinale, insekticideve, në kiminë analitike, si tretës për shumë substanca organike dhe disa inorganike, për denaturimin e alkoolit.

Siguria. Piridina është toksike, ndikon në sistemin nervor dhe lëkurën.

57. Roli biologjik. Acidi nikotinik është një derivat piridine. Përthithet në stomak dhe duoden, dhe më pas i nënshtrohet aminimit, duke rezultuar në nikotinoamid, i cili në trup, në kombinim me proteinat, formon më shumë se 80 enzima. Ky është roli kryesor fiziologjik i vitaminës B5. Pra, acidi nikotinik është pjesë e enzimave të tilla të rëndësishme redoks si dehidrogjeneza, të cilat katalizojnë heqjen e hidrogjenit nga substancat organike të oksiduara. Hidrogjeni i hequr në këtë mënyrë transferohet nga këto enzima në enzimat redoks, të cilat përfshijnë riboflavin. Përveç kësaj, në trupin e gjitarëve, nukleotidet piridinë formohen nga nikotinamidi (niacina) dhe acidi nikotinik, të cilët shërbejnë si koenzima NAD dhe NADP. Mungesa e këtyre pararendësve tek kafshët shkakton pellagra, një sëmundje e shfaqur me simptoma të lëkurës, traktit gastrointestinal dhe sistemit nervor (dermatit, diarre, demencë). Si koenzima NAD dhe NADP, pararendësit e acidit nikotinik janë të përfshirë në shumë reaksione redoks të katalizuara nga dehidrogjenazat. Efekti biologjik i niacinës manifestohet në formën e stimulimit të funksionit sekretues të stomakut dhe gjëndrave tretëse (në prani të tij, përqendrimi i acidit klorhidrik të lirë në stomak rritet). Nën ndikimin e vitaminës B5, ka një rritje të biosintezës së glikogjenit dhe një rënie të hiperglicemisë, një rritje të funksionit detoksifikues të mëlçisë, një zgjerim të enëve të gjakut, një përmirësim të mikroqarkullimit të gjakut.

Ekziston një lidhje midis acidit nikotinik dhe aminoacideve që përmbajnë squfur. Rritja e sekretimit urinar të metilnicotinamide në mungesë të proteinave normalizohet me përfshirjen e aminoacideve që përmbajnë squfur në dietë. Në të njëjtën kohë, përmbajtja e fosofirinukleotideve në mëlçi gjithashtu normalizohet.

58. Pirimidina (C4N2H4, Pirimidine, 1,3- ose m-diazine, miazine) është një përbërës heterociklik me një molekulë të rrafshët, përfaqësuesi më i thjeshtë i 1,3-diazines.

Vetitë fizike. Pirimidina janë kristale pa ngjyrë me një erë karakteristike.

Vetitë kimike. Pesha molekulare e pirimidinës është 80.09 g / mol. Pirimidina shfaq vetitë e një baze të dobët me dy acide, pasi atomet e azotit mund të bashkojnë protonet përmes një lidhje donator-pranuese, duke fituar kështu një ngarkesë pozitive. Reaktiviteti në reagimet e zëvendësimit elektrofilik në pirimidinë zvogëlohet për shkak të një rënie të densitetit të elektroneve në pozicionet 2,4,6 të shkaktuara nga prania e dy atomeve të azotit në unazë. Zëvendësimi bëhet i mundur vetëm në prani të zëvendësuesve që dhurojnë elektron dhe drejtohet në pozicionin më pak të çaktivizuar 5. Megjithatë, në të kundërt, pirimidina është aktive në lidhje me reagentët nukleofilikë që sulmojnë 2, 4 dhe 6 atome karboni në unazë.

Marrja. Pirimidina merret me reduktimin e derivateve të pirimidinës të halogjenizuar. Ose nga 2,4,6-trikloro pirimidine, e marrë duke trajtuar acidin barbiturik me kloroksid fosfori.

Derivatet e pirimidinës shpërndarë gjerësisht në jetën e egër, ku ata janë të përfshirë në shumë procese të rëndësishme biologjike. Në veçanti, derivatet si citozina, timina, uracili janë pjesë e nukleotideve, të cilat janë njësitë strukturore të acideve nukleike, bërthama pirimidine është pjesë e disa vitaminave B, në veçanti B1, koenzimave dhe antibiotikëve.

59. Purine (C5N4H4, Purine)- një përbërës heterociklik, përfaqësuesi më i thjeshtë i imidazopyrimidines.

Derivatet e purinës luajnë një rol të rëndësishëm në kiminë e përbërjeve natyrore (bazat purine të ADN -së dhe ARN -së; koenzima NAD; alkaloidet, kafeina, teofilina dhe teobromina; toksinat, saksitoksina dhe komponimet e lidhura me to; acidi urik) dhe, prandaj, në farmaceutikë.

Adenina- bazë azotike, amino derivat i purinës (6-aminopurine). Formon dy lidhje hidrogjeni me uracilin dhe timinën (komplementariteti).

Vetitë fizike. Adenina është një kristal pa ngjyrë që shkrihet në një temperaturë prej 360-365 C. Ka një maksimum karakteristik thithës (λmax) në 266 mmq (pH 7) me një koeficient molar të shuarjes (εmax) 13500.

Formula kimike C5H5N5, pesha molekulare 135.14 g / mol. Adenina shfaq vetitë themelore (pKa1 = 4.15; pKa2 = 9.8). Kur bashkëvepron me acid nitrik, adenina humbet grupin e saj amino, duke u shndërruar në hipoksantinë (6-hidroksipurinë). Në tretësira ujore, ai kristalizohet në një hidrat kristalor me tre molekula uji.

Tretshmëria. Le të tretemi mirë në ujë, veçanërisht të nxehtë, me uljen e temperaturës së ujit, tretshmëria e adeninës në të zvogëlohet. I tretshëm dobët në alkool, kloroform, eter, si dhe acide dhe alkale - të patretshme.

Prevalenca dhe rëndësia në natyrë. Adenina është pjesë e shumë komponimeve vitale për organizmat e gjallë, si: adenozina, adenozina fosfatazat, acidet fosforike adenozinë, acidet nukleike, nukleotidet adeninë, etj. Në formën e këtyre komponimeve, adenina është e përhapur në natyrë.

Guanine-baza azotike, amino derivat i purinës (6-hidroksi-2-aminopurinë), është pjesë përbërëse e acideve nukleike. Në ADN, gjatë replikimit dhe transkriptimit, ajo formon tre lidhje hidrogjeni me citozinë (komplementariteti). Së pari i izoluar nga guano.

Vetitë fizike. Pluhur kristalor pa ngjyrë, amorf. Pika e shkrirjes 365 ° C. Një zgjidhje e guaninës në HCl fluoreshente. Në mjediset alkaline dhe acidike, ai ka dy maksima thithëse (λmax) në spektrin ultravjollcë: në 275 dhe 248 mmq (pH 2) dhe 246 dhe 273 mmq (pH 11).

Vetitë kimike. Formula kimike - C5H5N5O, pesha molekulare - 151.15 g / mol. Tregon vetitë themelore, pKa1 = 3.3; pKa2 = 9.2; pKa3 = 12.3. Reagon me acidet dhe alkalet për të formuar kripëra.

Tretshmëria. I tretshëm mirë në acide dhe alkale, dobët i tretshëm në eter, alkool, amoniak dhe tretësira neutrale, i patretshëm në ujë .

Reagimet cilësore. Për të përcaktuar guaninën, ajo precipitohet me acide metafosforike dhe pikrike, me acidin diazosulfonik në një zgjidhje Na2CO3 jep një ngjyrë të kuqe.

Shpërndarja në natyrë dhe kuptim. Pjesë e acideve nukleike.

60. Nukleozidet A janë glikozilamina që përmbajnë një bazë azotike të lidhur me një sheqer (ribozë ose deoksiribozë).

Nukleozidet mund të fosforilohen nga kinazat qelizore në grupin primar të alkoolit të sheqerit dhe formohen nukleotidet përkatëse.

Nukleotidet- estere fosforike të nukleozideve, fosfateve nukleozidike. Nukleotidet e lira, në veçanti ATP, cAMP, ADP, luajnë një rol të rëndësishëm në energjinë dhe proceset ndërqelizore informative, dhe janë gjithashtu pjesë përbërëse të acideve nukleike dhe shumë koenzima.

Nukleotidet janë estere të nukleozideve dhe acideve fosforike. Nukleozidet, nga ana tjetër, janë N-glikozide që përmbajnë një pjesë heterociklike të lidhur përmes një atomi nitrogjeni me atomin C-1 të mbetjes së sheqerit.

Struktura e nukleotideve. Në natyrë, nukleotidet më të zakonshëm janë β-N-glikozidet e purinave ose pirimidinave dhe pentozave-D-ribozës ose D-2-ribozës. Në varësi të strukturës së pentozës, dallohen ribonukleotidet dhe deoksiribonukleotidet, të cilat janë monomerë të molekulave të polimereve komplekse biologjike (polinukleotide) - ARN ose ADN, respektivisht.

Mbetja e fosfatit në nukleotidet zakonisht formon një lidhje esterike me 2 " -, 3" -ose 5 "-hidroksil grupe ribonukleozidesh, në rastin e 2" -deoksinukleozideve, esterifikohen grupet 3 " -ose 5" -hidroksil.

Komponimet e përbëra nga dy molekula nukleotide quhen dinukleotide, nga tre - trinukleotide, nga një numër i vogël - oligonukleotide, dhe nga shumë - polinukleotide, ose acide nukleike.

Emrat nukleotide janë shkurtesa në formën e kodeve standarde me tre ose katër shkronja.

Nëse shkurtesa fillon me një shkronjë të vogël "d" (eng. D), do të thotë deoksiribonukleotid; mungesa e shkronjës "d" do të thotë një ribonukleotid. Nëse shkurtesa fillon me një shkronjë të vogël "c" (eng. C), atëherë ne po flasim për formën ciklike të nukleotidit (për shembull, cAMP).

Shkronja e parë e shkurtimit tregon një bazë specifike nitrogjene ose një grup bazash të mundshme nukleike, shkronja e dytë tregon numrin e mbetjeve të acidit fosforik në strukturë (M - mono-, D - di-, T - tri-), dhe shkronja e tretë e madhe është gjithmonë shkronja F ("-Fosfat"; Anglisht P).

Kodet latine dhe ruse për bazat nukleike:

A - A: Adenina; G - G: Guanine; C - C: Citozinë; T - T: Timina (5 -metiluracil), nuk gjendet në ARN, zë vendin e uracilit në ADN; U - U: Uracil, që nuk gjendet në ADN, zë vendin e timinës në ARN.

Ngjarja më e madhe në zhvillimin e kimisë organike ishte krijimi në vitin 1961 nga shkencëtari i madh rus A.M. Butlerov i teorisë së strukturës kimike të përbërjeve organike.

Para A.M. Butlerov, u konsiderua e pamundur të njihej struktura e një molekule, domethënë rendi i lidhjes kimike midis atomeve. Shumë shkencëtarë madje mohuan realitetin e atomeve dhe molekulave.

JAM. Butlerov e hodhi poshtë këtë mendim. Ai doli nga idetë e sakta materialiste dhe filozofike për realitetin e ekzistencës së atomeve dhe molekulave, për mundësinë e njohjes së lidhjes kimike të atomeve në një molekulë. Ai tregoi se struktura e një molekule mund të vendoset në mënyrë empirike duke studiuar transformimet kimike të një substance. Në të kundërt, duke ditur strukturën e molekulës, mund të nxjerrësh në përfundim vetitë kimike të përbërjes.

Teoria e strukturës kimike shpjegon shumëllojshmërinë e përbërjeve organike. Kjo është për shkak të aftësisë së karbonit tetravalent për të formuar zinxhirë dhe unaza karboni, për t'u kombinuar me atomet e elementeve të tjerë dhe praninë e izomerizmit në strukturën kimike të përbërjeve organike. Kjo teori hodhi bazat shkencore të kimisë organike dhe shpjegoi ligjet e saj më të rëndësishme. Parimet themelore të teorisë së tij A.M. Butlerov u paraqit në raportin "Për teorinë e strukturës kimike".

Dispozitat kryesore të teorisë së strukturës janë si më poshtë:

1) në molekula, atomet janë të lidhur me njëri -tjetrin në një sekuencë të caktuar në përputhje me valencën e tyre. Rendi sipas të cilit lidhen atomet quhet strukturë kimike;

2) vetitë e një substance varen jo vetëm nga atomet dhe në çfarë sasie përfshihen në përbërjen e molekulës së saj, por edhe nga rendi në të cilin ato lidhen me njëra -tjetrën, domethënë nga struktura kimike e molekulës ;

3) atomet ose grupet e atomeve që formuan një molekulë ndikojnë reciprokisht mbi njëri -tjetrin.

Në teorinë e strukturës kimike, shumë vëmendje i kushtohet ndikimit reciprok të atomeve dhe grupeve të atomeve në një molekulë.

Formulat kimike, të cilat përshkruajnë rendin në të cilin atomet bashkohen në molekula, quhen formula strukturore ose formula strukture.

Vlera e teorisë së strukturës kimike A.M. Butlerova:

1) është pjesa më e rëndësishme e themelit teorik të kimisë organike;

2) për nga rëndësia, mund të krahasohet me Tabelën Periodike të Elementeve të D.I. Mendeleev;

3) bëri të mundur sistematizimin e një sasie të madhe të materialit praktik;

4) bëri të mundur parashikimin paraprak të ekzistencës së substancave të reja, si dhe tregimin e mënyrave të prodhimit të tyre.

Teoria e strukturës kimike shërben si bazë udhëzuese në të gjitha kërkimet në kiminë organike.

5. Izomerizmi. Struktura elektronike e atomeve të elementeve të periudhave të vogla.

Vetitë e substancave organike varen jo vetëm nga përbërja e tyre, por edhe nga rendi në të cilin atomet bashkohen në një molekulë.

Izomerët janë substanca që kanë të njëjtën përbërje dhe të njëjtën masë molare, por struktura të ndryshme molekulare, dhe për këtë arsye kanë veti të ndryshme.

Rëndësia shkencore e teorisë së strukturës kimike:

1) thellon të kuptuarit e substancës;

2) tregon rrugën drejt njohjes së strukturës së brendshme të molekulave;

3) bën të mundur kuptimin e fakteve të grumbulluara në kimi; parashikojnë ekzistencën e substancave të reja dhe gjejnë mënyra të sintezës së tyre.

Nga të gjitha këto, teoria kontribuoi shumë në zhvillimin e mëtejshëm të kimisë organike dhe industrisë kimike.

Shkencëtari gjerman A. Kekule shprehu idenë e kombinimit të atomeve të karbonit me njëri -tjetrin në një zinxhir.

Doktrina e strukturës elektronike të atomeve.

Karakteristikat e doktrinës së strukturës elektronike të atomeve: 1) bënë të mundur kuptimin e natyrës së lidhjes kimike të atomeve; 2) zbuloni thelbin e ndikimit të ndërsjellë të atomeve.

Gjendja e elektroneve në atome dhe struktura e predhave të elektroneve.

Retë elektronike janë zonat me probabilitetin më të lartë të pranisë së një elektroni, të cilat ndryshojnë në formën, madhësinë, drejtimin e tyre në hapësirë.

Në atom hidrogjen një elektron i vetëm në lëvizjen e tij formon një re të ngarkuar negativisht me formë sferike (sferike).

S-elektronet janë elektrone që formojnë një re sferike.

Atomi i hidrogjenit ka një elektron s.

Në atom helium- dy s-elektrone.

Veçoritë e atomit të heliumit: 1) retë e së njëjtës formë sferike; 2) dendësia më e lartë është njësoj e largët nga thelbi; 3) retë elektronike janë të kombinuara; 4) formojnë një re të zakonshme me dy elektrone.

Veçoritë e atomit të litiumit: 1) ka dy shtresa elektronike; 2) ka një re sferike, por në madhësi është shumë më e madhe se reja e brendshme me dy elektrone; 3) elektroni i shtresës së dytë tërhiqet më pak nga bërthama sesa dy të parat; 4) kapet lehtësisht nga atomet e tjerë në reaksionet redoks; 5) ka një elektron s.

Veçoritë e atomit të berylit: 1) elektroni i katërt - s -elektron; 2) reja sferike është e kombinuar me renë e elektronit të tretë; 3) ka dy s-elektrone të çiftëzuara në shtresën e brendshme dhe dy s-elektrone të çiftuara në atë të jashtme.

Sa më shumë retë elektronike të mbivendosen kur atomet kombinohen, aq më shumë energji lirohet dhe aq më e fortë lidhje kimike.

Sjellja e grimcave në komponimet varet nga shumë faktorë. Teoria e strukturës së përbërjeve organike studion vetëm sjelljen e një molekule në përbërje, natyrën e atomeve, valencën, rendin dhe natyrën e lidhjeve kimike. Ky artikull përmbledh dispozitat kryesore të kësaj teorie.

Struktura e përbërjeve organike

Shumëllojshmëria e përbërjeve organike shpjegohet me veçantinë e strukturës së tyre kimike. Atomet në një molekulë janë rregulluar në një rend të veçantë sipas valencës së tyre. Kjo sekuencë është struktura kimike.

Substancat që kanë të njëjtën përbërje cilësore dhe sasiore (formula molekulare), por një strukturë të ndryshme, quhen izomerë, dhe vetë ekzistenca e tyre quhet izomerizëm. Kimisti i famshëm rus A.M. Butlerov vërtetoi se me ndihmën e reagimeve të kontrolluara është e mundur të merren substanca të reja.

Oriz. 1. Përkufizimi i izomerizmit.

Gjithashtu e rëndësishme është dispozita që atomet dhe grupet e atomeve në një molekulë të ndikojnë reciprokisht mbi njëri -tjetrin.

Teoria e strukturave të substancave organike

Teoria e strukturës së përbërjeve organike u formulua nga kimisti rus A.M. Butlerov në 1861. Përfundimi kryesor i kësaj pune shkencore ishte deklarata se vetëm një formulë korrespondon me secilën substancë. Kjo punë tregon sjelljen e atomeve brenda molekulave.

Oriz. 2. A. M. Butlerov.

Dispozitat dhe pasojat kryesore të teorisë së strukturës së Butlerov mund të formulohen si më poshtë:

• Në molekulat, atomet nuk janë rregulluar rastësisht, por kanë një strukturë të caktuar.

Një paraqitje skematike e strukturës së një molekule quhet një formulë strukturore

Oriz. 3. Formula strukturore e molekulës.

Bazuar në pozicionin e valencës së atomit të karbonit të barabartë me katër dhe aftësinë e tij për të formuar zinxhirë dhe cikle, formulohen strukturat strukturore të substancave organike.

• Vetitë kimike të një substance varen nga përbërja dhe rendi i rregullimit të atomeve dhe molekulave.
• Një strukturë e ndryshme me të njëjtën përbërje dhe peshë molekulare të një substance përcakton fenomenin e izomerizmit. Elementë kimikë absolutisht të ndryshëm mund të kenë të njëjtën përbërje dhe peshë molekulare, gjithçka varet nga vendndodhja e grimcave më të vogla dhe lidhjet midis tyre.
• Nga vetitë e një substance, ju mund të përcaktoni strukturën e një molekule, dhe sipas strukturës së saj, ju mund të parashikoni vetitë
• Meqenëse gjatë reaksioneve individuale, jo të gjitha, por vetëm disa pjesë të molekulave ndryshojnë, atëherë duke studiuar produktet e transformimeve kimike të një përbërjeje, është e mundur të përcaktohet struktura e tij.
• Reaktiviteti i atomeve të përfshira në një molekulë ndryshon në varësi të atomeve me të cilët shoqërohen në një molekulë të caktuar. Atomet e lidhur ndikojnë njëri -tjetrin me forcë më të madhe sesa atomet e palidhur.

Çfarë kemi mësuar?

Rëndësia e teorisë së Butlerov për strukturat kimike të përbërjeve organike është e madhe. Teoria e tij jo vetëm që shpjegon strukturën e molekulave të të gjitha substancave organike të njohura dhe vetitë e tyre, por gjithashtu bën të mundur parashikimin teorik të ekzistencës së substancave të panjohura dhe të reja, si dhe gjetjen e një mënyre për marrjen dhe sintetizimin e tyre.