Teorya ng istrukturang kemikal ng buod ng mga organikong sangkap. Teorya ng istraktura ng mga organikong compound A.M. Butlerov

Teorya ng istraktura ng mga organikong compound: homology at isomerism (structural at spatial). Mutual na impluwensya ng mga atom sa mga molekula

Teorya ng kemikal na istraktura ng mga organikong compound A. M. Butlerova

Para lang hindi organikong kimika ang batayan ng pag-unlad ay ang Periodic na batas at ang Periodic na sistema ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev, para sa organikong kimika ang teorya ng istraktura ng mga organikong compound ng A. M. Butlerov ay naging pangunahing.

Ang pangunahing postulate ng teorya ni Butlerov ay ang probisyon sa kemikal na istraktura ng bagay, na nauunawaan bilang ang pagkakasunud-sunod, ang pagkakasunud-sunod ng magkaparehong koneksyon ng mga atomo sa mga molekula, i.e. kemikal na dumidikit.

Ang istraktura ng kemikal ay nauunawaan bilang ang pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal sa isang molekula ayon sa kanilang valency.

Ang pagkakasunud-sunod na ito ay maaaring ipakita gamit ang mga structural formula kung saan ang mga valency ng mga atom ay ipinahiwatig ng mga gitling: ang isang gitling ay tumutugma sa yunit ng valence ng isang atom ng isang elemento ng kemikal. Halimbawa, para sa organic substance na methane, na mayroong molekular na formula na $CH_4$, ganito ang hitsura ng structural formula:

Ang mga pangunahing probisyon ng teorya ng A. M. Butlerov

Mga atomo sa mga molekula organikong bagay ay may kaugnayan sa isa't isa ayon sa kanilang lakas. Ang carbon sa mga organikong compound ay palaging tetravalent, at ang mga atomo nito ay nakakapagsama sa isa't isa, na bumubuo ng iba't ibang mga kadena.
Ang mga katangian ng mga sangkap ay natutukoy hindi lamang sa pamamagitan ng kanilang husay at dami ng komposisyon, kundi pati na rin sa pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo sa isang molekula, ibig sabihin, sa pamamagitan ng kemikal na istraktura ng sangkap.
Ang mga katangian ng mga organikong compound ay nakasalalay hindi lamang sa komposisyon ng sangkap at ang pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo sa molekula nito, kundi pati na rin sa magkaparehong impluwensya ng mga atomo at grupo ng mga atomo sa bawat isa.

Ang teorya ng istruktura ng mga organikong compound ay isang pabago-bago at umuunlad na doktrina. Sa pag-unlad ng kaalaman tungkol sa likas na katangian ng bono ng kemikal, tungkol sa impluwensya ng elektronikong istraktura ng mga molekula ng mga organikong sangkap, nagsimula silang gumamit, bilang karagdagan sa empirikal At istruktura, elektroniko mga formula. Sa ganitong mga formula ay nagpapahiwatig ng direksyon ng pag-aalis ng mga pares ng elektron sa molekula.

Ang quantum chemistry at ang kimika ng istraktura ng mga organikong compound ay nakumpirma ang teorya ng spatial na direksyon ng mga bono ng kemikal ( cis- At transisomerismo), pinag-aralan ang mga katangian ng enerhiya ng mutual transition sa isomer, ginawang posible na hatulan ang magkaparehong impluwensya ng mga atomo sa mga molekula iba't ibang sangkap, nilikha ang mga kinakailangan para sa paghula ng mga uri ng isomerismo at ang direksyon at mekanismo ng mga reaksiyong kemikal.

Ang mga organikong sangkap ay may ilang mga tampok:

Ang lahat ng mga organikong sangkap ay naglalaman ng carbon at hydrogen, kaya kapag sinunog, bumubuo sila ng carbon dioxide at tubig.
Ang mga organikong sangkap ay kumplikado at maaaring magkaroon ng malaking molekular na timbang (mga protina, taba, carbohydrates).
Ang mga organikong sangkap ay maaaring ayusin sa mga hanay ng mga homologue na katulad sa komposisyon, istraktura at mga katangian.
Para sa mga organikong sangkap, ang katangian ay isomerismo.

Isomerismo at homology ng mga organikong sangkap

Ang mga katangian ng mga organikong sangkap ay nakasalalay hindi lamang sa kanilang komposisyon, kundi pati na rin sa pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo sa isang molekula.

isomerismo- ito ang kababalaghan ng pagkakaroon ng iba't ibang mga sangkap - mga isomer na may parehong husay at dami ng komposisyon, i.e. na may parehong molecular formula.

Mayroong dalawang uri ng isomerism: istruktural At spatial (stereoisomerism). Ang mga istrukturang isomer ay naiiba sa bawat isa sa pagkakasunud-sunod ng pagbubuklod ng mga atomo sa isang molekula; stereoisomer - ang pagkakaayos ng mga atomo sa espasyo na may parehong pagkakasunud-sunod ng mga bono sa pagitan nila.

Ang mga sumusunod na uri ng structural isomerism ay nakikilala: carbon skeleton isomerism, position isomerism, isomerism iba't ibang klase mga organikong compound (interclass isomerism).

Structural isomerism

Isomerism ng carbon skeleton dahil sa magkakaibang pagkakasunud-sunod ng bono sa pagitan ng mga carbon atom na bumubuo sa balangkas ng molekula. Gaya ng naipakita na, dalawang hydrocarbon ang tumutugma sa molecular formula $C_4H_(10)$: n-butane at isobutane. Tatlong isomer ang posible para sa hydrocarbon $С_5Н_(12)$: pentane, isopentane at neopentane:

$CH_3-CH_2-(CH_2)↙(pentane)-CH_2-CH_3$

Sa pagtaas ng bilang ng mga carbon atom sa isang molekula, mabilis na tumataas ang bilang ng mga isomer. Para sa hydrocarbon na $С_(10)Н_(22)$ mayroon nang $75$, at para sa hydrocarbon $С_(20)Н_(44)$ - $366 319$.

posisyon isomerismo dahil sa magkaibang posisyon ng maramihang bono, substituent, functional na grupo na may parehong carbon skeleton ng molekula:

$CH_2=(CH-CH_2)↙(butene-1)-CH_3$ $CH_3-(CH=CH)↙(butene-2)-CH_3$

$(CH_3-CH_2-CH_2-OH)↙(n-propyl alcohol(1-propanol))$

Isomerismo ng iba't ibang klase ng mga organikong compound (interclass isomerism) dahil sa magkaibang posisyon at kumbinasyon ng mga atomo sa mga molekula ng mga sangkap na may parehong molecular formula, ngunit nabibilang sa iba't ibang klase. Kaya, ang molecular formula na $С_6Н_(12)$ ay tumutugma sa unsaturated hydrocarbon hexene-1 at ang cyclic hydrocarbon cyclohexane:

Ang mga isomer ay isang hydrocarbon na nauugnay sa alkynes - butyne-1 at isang hydrocarbon na may dalawang double bond sa butadiene-1,3 chain:

$CH≡C-(CH_2)↙(butyne-1)-CH_2$ $CH_2=(CH-CH)↙(butadiene-1,3)=CH_2$

Ang diethyl ether at butyl alcohol ay may parehong molecular formula $C_4H_(10)O$:

$(CH_3CH_2OCH_2CH_3)↙(\text"diethyl ether")$ $(CH_3CH_2CH_2CH_2OH)↙(\text"n-butyl alcohol (butanol-1)")$

Ang mga istrukturang isomer ay aminoacetic acid at nitroethane, na tumutugma sa molecular formula $C_2H_5NO_2$:

Ang mga isomer ng ganitong uri ay naglalaman ng iba't ibang mga functional na grupo at nabibilang sa iba't ibang klase ng mga sangkap. Samakatuwid, ang mga ito ay naiiba sa pisikal at kemikal na mga katangian ng higit pa kaysa sa carbon skeleton isomers o position isomers.

Spatial isomerism

Spatial isomerism nahahati sa dalawang uri: geometric at optical. Ang geometric isomerism ay katangian ng mga compound na naglalaman ng double bond at cyclic compound. Dahil imposible ang libreng pag-ikot ng mga atomo sa paligid ng double bond o sa isang cycle, maaaring matatagpuan ang mga substituent sa isang gilid ng eroplano ng double bond o cycle ( cis-posisyon), o sa magkabilang panig ( kawalan ng ulirat-posisyon). Notasyon cis- At kawalan ng ulirat- karaniwang tinutukoy ang isang pares ng magkatulad na mga substituent:

Ang mga geometric na isomer ay naiiba sa pisikal at kemikal na mga katangian.

Optical isomerism nangyayari kapag ang isang molekula ay hindi tugma sa imahe nito sa salamin. Ito ay posible kapag ang carbon atom sa molekula ay may apat na magkakaibang mga substituent. Ang atom na ito ay tinatawag walang simetriko. Ang isang halimbawa ng naturang molekula ay $α$-aminopropionic acid ($α$-alanine) $CH_3CH(NH_2)COOH$.

Ang molekulang $α$-alanine ay hindi maaaring magkasabay sa imaheng salamin nito sa ilalim ng anumang paggalaw. Ang ganitong mga spatial isomer ay tinatawag salamin, optical antipodes, o mga enantiomer. Ang lahat ng pisikal at halos lahat ng kemikal na katangian ng naturang mga isomer ay magkapareho.

Ang pag-aaral ng optical isomerism ay kinakailangan kapag isinasaalang-alang ang maraming mga reaksyon na nagaganap sa katawan. Karamihan sa mga reaksyong ito ay nasa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme - mga biological catalyst. Ang mga molekula ng mga sangkap na ito ay dapat lumapit sa mga molekula ng mga compound kung saan kumikilos ang mga ito tulad ng isang susi sa isang kandado; samakatuwid, ang spatial na istraktura, ang relatibong posisyon ng mga molekular na rehiyon, at iba pang spatial na mga kadahilanan ay napakahalaga para sa kurso ng mga ito. mga reaksyon. Ang mga ganitong reaksyon ay tinatawag stereoselective.

Karamihan sa mga natural na compound ay mga indibidwal na enantiomer, at ang kanilang biological na pagkilos ay naiiba nang husto mula sa mga katangian ng kanilang mga optical antipode na nakuha sa laboratoryo. Ang isang katulad na pagkakaiba sa biological na aktibidad ay mayroon malaking halaga, dahil pinagbabatayan nito ang pinakamahalagang pag-aari ng lahat ng nabubuhay na organismo - metabolismo.

Homologous na serye ay isang bilang ng mga sangkap na nakaayos sa pataas na pagkakasunud-sunod ng kanilang mga relatibong molekular na timbang, katulad sa istruktura at kemikal na mga katangian, kung saan ang bawat termino ay naiiba mula sa nauna sa pamamagitan ng homological difference na $CH_2$. Halimbawa: $CH_4$ - methane, $C_2H_6$ - ethane, $C_3H_8$ - propane, $C_4H_(10)$ - butane, atbp.

Mga uri ng mga bono sa mga molekula ng mga organikong sangkap. Hybridization ng atomic orbitals ng carbon. Radikal. functional group.

Mga uri ng mga bono sa mga molekula ng mga organikong sangkap.

Sa mga organikong compound, ang carbon ay palaging tetravalent. Sa nasasabik na estado, isang pares ng $2s^3$-electron ang nasira sa atom nito at ang isa sa mga ito ay pumasa sa p-orbital:

Ang nasabing atom ay may apat na hindi magkapares na mga electron at maaaring makibahagi sa pagbuo ng apat na covalent bond.

Batay sa electronic formula sa itaas para sa valence level ng isang carbon atom, aasahan ng isa na naglalaman ito ng isang $s$-electron (spherical symmetric orbital) at tatlong $p$-electrons na mayroong mutually perpendicular orbitals ($2p_x, 2p_y, 2p_z $- orbital). Sa katotohanan, lahat ng apat na valence electron ng isang carbon atom ay ganap na katumbas at ang mga anggulo sa pagitan ng kanilang mga orbital ay $109°28"$. Bilang karagdagan, ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang bawat isa sa apat na kemikal na bono ng carbon sa isang methane molecule ($CH_4$) ay $s-$ ng $25%$ at $p ng $75 %$ $-link, ibig sabihin, nangyayari paghahalo$s-$ at $r-$ estado ng elektron. Ang kababalaghang ito ay tinatawag hybridization, at halo-halong orbital hybrid.

Ang isang carbon atom sa $sp^3$-valence state ay may apat na orbital, bawat isa ay naglalaman ng isang electron. Alinsunod sa teorya ng mga covalent bond, mayroon itong kakayahang bumuo ng apat na covalent bond na may mga atomo ng anumang monovalent na elemento ($CH_4, CHCl_3, CCl_4$) o sa iba pang mga carbon atom. Ang mga nasabing link ay tinatawag na $σ$-links. Kung ang isang carbon atom ay may isang $C-C$ na bono, kung gayon ito ay tinatawag pangunahin($Н_3С-CH_3$), kung dalawa - pangalawa($Н_3С-CH_2-CH_3$), kung tatlo - tersiyaryo (), at kung apat - Quaternary ().

Ang isa sa mga katangian ng mga carbon atom ay ang kanilang kakayahang bumuo ng mga kemikal na bono sa pamamagitan ng pag-generalize lamang ng mga $p$-electron. Ang mga naturang bono ay tinatawag na $π$-bond. Ang $π$-bond sa mga molekula ng mga organikong compound ay nabubuo lamang sa pagkakaroon ng $σ$-bond sa pagitan ng mga atomo. Kaya, sa ethylene molecule $H_2C=CH_2$ carbon atoms ay naka-link ng $σ-$ at isang $π$-bond, sa acetylene molecule $HC=CH$ ng isang $σ-$ at dalawang $π$-bond . Ang mga kemikal na bono na nabuo na may partisipasyon ng $π$-mga bono ay tinatawag maramihan(sa molekula ng ethylene - doble, sa molekula ng acetylene - triple), at mga compound na may maraming mga bono - hindi puspos.

Kababalaghan$sp^3$-, $sp^2$- At$sp$ - hybridization ng carbon atom.

Sa panahon ng pagbuo ng $π$-bond, nagbabago ang hybrid na estado ng mga atomic orbital ng carbon atom. Dahil ang pagbuo ng $π$-bond ay nangyayari dahil sa p-electrons, pagkatapos ay sa mga molecule na may double bond, ang mga electron ay magkakaroon ng $sp^2$ hybridization (mayroong $sp^3$, ngunit ang isang p-electron ay napupunta sa $ π$- orbital), at may triple - $sp$-hybridization (dalawang p-electron ang inilipat sa $π$-orbital). Binabago ng likas na katangian ng hybridization ang direksyon ng $σ$-bond. Kung sa panahon ng $sp^3$ hybridization ay bumubuo sila ng spatially branched structure ($a$), at sa panahon ng $sp^2$ hybridization lahat ng atoms ay nasa parehong eroplano at ang mga anggulo sa pagitan ng $σ$ bond ay katumbas ng $120°$(b ), at sa ilalim ng $sp$-hybridization ang molekula ay linear (c):

Sa kasong ito, ang mga axes ng $π$-orbitals ay patayo sa axis ng $σ$-bond.

Parehong covalent ang $σ$- at $π$-bond, na nangangahulugan na dapat silang mailalarawan sa haba, enerhiya, spatial na oryentasyon at polarity.

Mga katangian ng isa at maramihang mga bono sa pagitan ng mga C atom.

Radikal. functional group.

Ang isa sa mga tampok ng mga organikong compound ay na sa mga reaksiyong kemikal ang kanilang mga molekula ay nagpapalitan hindi ng mga indibidwal na atomo, ngunit mga grupo ng mga atomo. Kung ang grupong ito ng mga atomo ay binubuo lamang ng carbon at hydrogen atoms, kung gayon ito ay tinatawag hydrocarbon radical, ngunit kung mayroon itong mga atomo ng iba pang mga elemento, kung gayon ito ay tinatawag functional group. Kaya, halimbawa, ang methyl ($CH_3$-) at ethyl ($C_2H_5$-) ay mga hydrocarbon radical, at ang hydroxy group (-$OH$), aldehyde group ( ), nitro group (-$NO_2$), atbp. ay mga functional na grupo ng mga alcohol, aldehydes at nitrogen-containing compound, ayon sa pagkakabanggit.

Bilang isang patakaran, tinutukoy ng functional group ang mga kemikal na katangian ng isang organic compound at samakatuwid ay ang batayan ng kanilang pag-uuri.

Lektura 15

Teorya ng istraktura ng mga organikong sangkap. Pangunahing klase ng mga organikong compound.

Organikong kimika - ang agham na nag-aaral ng organikong bagay. Kung hindi, maaari itong tukuyin bilang kimika ng mga carbon compound. Ang huli ay sumasakop sa isang espesyal na lugar sa pana-panahong sistema ng D.I. Mendeleev sa mga tuntunin ng iba't ibang mga compound, kung saan halos 15 milyon ang kilala, habang ang bilang ng mga inorganic na compound ay limang daang libo. Ang mga organikong sangkap ay kilala sa sangkatauhan sa mahabang panahon bilang asukal, mga taba ng gulay at hayop, pangkulay, mabango at mga sangkap na panggamot. Unti-unti, natutunan ng mga tao na iproseso ang mga sangkap na ito upang makakuha ng iba't ibang mahahalagang organikong produkto: alak, suka, sabon, atbp. Ang mga pagsulong sa organikong kimika ay batay sa mga tagumpay sa larangan ng kimika ng protina, mga nucleic acid, bitamina, atbp. Malaking halaga Ang organikong kimika ay may malaking kahalagahan para sa pag-unlad ng gamot, dahil ang karamihan sa mga gamot ay mga organikong compound hindi lamang ng natural na pinagmulan, ngunit nakuha din pangunahin sa pamamagitan ng synthesis. Nawala ang pambihirang halaga macromolecular mga organikong compound (synthetic resins, plastics, fibers, synthetic rubbers, dyes, herbicides, insecticides, fungicides, defoliants...). Ang kahalagahan ng organikong kimika para sa paggawa ng pagkain at mga produktong pang-industriya ay napakalaki.

Ang modernong organikong kimika ay malalim na tumagos sa mga proseso ng kemikal na nagaganap sa panahon ng pag-iimbak at pagproseso ng mga produktong pagkain: ang mga proseso ng pagpapatayo, rancidity at saponification ng mga langis, pagbuburo, pagbe-bake, pag-aatsara, pagkuha ng mga inumin, sa paggawa ng mga produkto ng pagawaan ng gatas, atbp. Ang pagtuklas at pag-aaral ng mga enzyme, pabango at mga pampaganda ay may mahalagang papel din.

Ang isa sa mga dahilan para sa mahusay na pagkakaiba-iba ng mga organikong compound ay ang kakaiba ng kanilang istraktura, na ipinakita sa pagbuo ng mga covalent bond at chain sa pamamagitan ng mga carbon atom, naiiba sa uri at haba. Ang bilang ng mga nakagapos na carbon atom sa mga ito ay maaaring umabot sa sampu-sampung libo, at ang pagsasaayos ng mga carbon chain ay maaaring linear o cyclic. Bilang karagdagan sa mga carbon atom, ang chain ay maaaring magsama ng oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus, arsenic, silicon, lata, lead, titanium, iron, atbp.

Ang pagpapakita ng mga katangiang ito ng carbon ay nauugnay sa ilang mga kadahilanan. Nakumpirma na ang mga enerhiya ng C–C at C–O na mga bono ay maihahambing. Ang carbon ay may kakayahang bumuo ng tatlong uri ng hybridization ng mga orbital: apat na sp 3 - hybrid orbitals, ang kanilang oryentasyon sa espasyo ay tetrahedral at tumutugma sa simple lang mga covalent bond; tatlong hybrid sp 2 - mga orbital na matatagpuan sa parehong eroplano, kasama ng isang non-hybrid orbital form dobleng multiple mga koneksyon (─С = С─); din sa tulong ng sp - hybrid orbitals ng linear orientation at non-hybrid orbitals sa pagitan ng mga carbon atoms lumitaw triple multiples mga bono (─ C ≡ C ─). Kasabay nito, ang mga ganitong uri ng mga bono ay bumubuo ng mga atomo ng carbon hindi lamang sa isa't isa, kundi pati na rin sa iba pang mga elemento. kaya, modernong teorya Ang istraktura ng bagay ay nagpapaliwanag hindi lamang isang makabuluhang bilang ng mga organikong compound, kundi pati na rin ang impluwensya ng kanilang kemikal na istraktura sa mga katangian.

Ito rin ay ganap na nagpapatunay sa mga pangunahing kaalaman mga teorya ng istrukturang kemikal, na binuo ng mahusay na siyentipikong Ruso na si A.M. Butlerov. Mga pangunahing probisyon ng ITS:

1) sa mga organikong molekula, ang mga atomo ay konektado sa bawat isa sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod ayon sa kanilang lakas, na tumutukoy sa istraktura ng mga molekula;

2) ang mga katangian ng mga organikong compound ay nakasalalay sa likas na katangian at bilang ng kanilang mga constituent atoms, pati na rin sa kemikal na istraktura ng mga molekula;

3) ang bawat pormula ng kemikal ay tumutugma sa isang tiyak na bilang ng mga posibleng istruktura ng isomer;

4) bawat organic compound ay may isang formula at may ilang mga katangian;

5) sa mga molekula mayroong magkaparehong impluwensya ng mga atomo sa bawat isa.

Mga klase ng mga organikong compound

Ayon sa teorya, ang mga organikong compound ay nahahati sa dalawang serye - acyclic at cyclic compound.

1. Acyclic compounds.(alkanes, alkenes) ay naglalaman ng bukas, bukas na carbon chain - tuwid o branched:

N N N N N N

│ │ │ │ │ │ │

N─ S─S─S─S─ N N─S─S─S─N

│ │ │ │ │ │ │

N N N N N │ N

Normal na butane isobutane (methyl propane)

2. a) Alicyclic compounds- mga compound na may saradong (cyclic) carbon chain sa mga molekula:

cyclobutane cyclohexane

b) Mga mabangong compound, sa mga molekula kung saan mayroong isang benzene skeleton - isang anim na miyembro na cycle na may alternating single at double bond (arenes):

c) Mga heterocyclic compound- mga cyclic compound na naglalaman, bilang karagdagan sa mga carbon atoms, nitrogen, sulfur, oxygen, phosphorus at ilang mga trace elements, na tinatawag na heteroatoms.

furan pyrrole pyridine

Sa bawat hilera, ang mga organikong sangkap ay nahahati sa mga klase - hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, acids, esters alinsunod sa kalikasan panksyunal na grupo kanilang mga molekula.

Mayroon ding pag-uuri ayon sa antas ng saturation at functional na mga grupo. Ayon sa antas ng saturation, nakikilala nila:

1. Limitahan ang puspos Mayroon lamang iisang mga bono sa carbon skeleton.

─С─С─С─

2. Unsaturated unsaturated– mayroong maramihang (=, ≡) na mga bono sa carbon skeleton.

─С=С─ ─С≡С─

3. mabango– walang limitasyong mga cycle na may ring conjugation ng (4n + 2) π-electrons.

Sa pamamagitan ng mga functional na grupo

1. Mga Alkohol R-CH 2 OH

2. Phenols

3. Aldehydes R─COH Ketones R─C─R

4. Mga carboxylic acid R─COOH О

5. Ester R─COOR 1

Paksa: Ang pangunahing mga probisyon ng teorya ng istraktura ng mga organikong compound ni A. M. Butlerova.

Ang teorya ng kemikal na istraktura ng mga organikong compound, na iniharap ni A. M. Butlerov sa ikalawang kalahati ng huling siglo (1861), ay nakumpirma ng gawain ng maraming mga siyentipiko, kabilang ang mga mag-aaral ni Butlerov at ang kanyang sarili. Ito ay naging posible sa batayan nito na ipaliwanag ang maraming mga phenomena na hanggang noon ay walang interpretasyon: homology, ang pagpapakita ng tetravalence ng mga atomo ng carbon sa mga organikong sangkap. Natupad din ng teorya ang prognostic function nito: sa batayan nito, hinulaan ng mga siyentipiko ang pagkakaroon ng hindi kilalang mga compound, inilarawan ang mga katangian at natuklasan ang mga ito. Kaya, noong 1862-1864. Itinuring ni A. M. Butlerov ang mga propyl, butyl at amyl alcohol, natukoy ang bilang ng mga posibleng isomer at nakuha ang mga formula ng mga sangkap na ito. Ang kanilang pag-iral ay napatunayang eksperimento, at ang ilan sa mga isomer ay na-synthesize mismo ni Butlerov.

Sa panahon ng XX siglo. ang mga probisyon ng teorya ng istrukturang kemikal ng mga compound ng kemikal ay binuo batay sa mga bagong pananaw na kumalat sa agham: ang teorya ng istraktura ng atom, ang teorya ng pagbubuklod ng kemikal, mga ideya tungkol sa mga mekanismo ng mga reaksiyong kemikal. Sa kasalukuyan, ang teoryang ito ay may unibersal na katangian, iyon ay, ito ay wasto hindi lamang para sa mga organikong sangkap, kundi pati na rin para sa mga hindi organikong bagay.

Unang posisyon. Ang mga atomo sa mga molekula ay konektado sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod alinsunod sa kanilang valency. Ang carbon sa lahat ng organic at karamihan sa mga inorganikong compound ay tetravalent.

Malinaw na ang huling bahagi ng unang probisyon ng teorya ay madaling maipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga carbon atom sa mga compound ay nasa isang nasasabik na estado:

Ang mga tetravalent carbon atom ay maaaring pagsamahin sa isa't isa, na bumubuo ng iba't ibang mga kadena:

Ang pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga carbon atom sa mga molekula ay maaaring magkakaiba at depende sa uri ng covalent chemical bond sa pagitan ng mga carbon atoms - isa o maramihang (doble at triple):

Pangalawang posisyon. Ang mga katangian ng mga sangkap ay nakasalalay hindi lamang sa kanilang husay at dami ng komposisyon, kundi pati na rin sa istraktura ng kanilang mga molekula.

Ipinapaliwanag ng posisyong ito ang kababalaghan.

Ang mga sangkap na may parehong komposisyon, ngunit magkaibang kemikal o spatial na istraktura, at samakatuwid ay magkakaibang mga katangian, ay tinatawag na isomer.

Mga pangunahing uri:

Structural isomerism, kung saan ang mga sangkap ay naiiba sa pagkakasunud-sunod ng pagbubuklod ng mga atomo sa mga molekula: carbon skeleton

mga posisyon ng maramihang mga bono:

mga kinatawan

mga posisyon ng mga functional na grupo

Pangatlong posisyon. Ang mga katangian ng mga sangkap ay nakasalalay sa magkaparehong impluwensya ng mga atomo sa mga molekula.

Halimbawa, sa acetic acid, isa lamang sa apat na hydrogen atoms ang tumutugon sa alkali. Batay dito, maaaring ipagpalagay na isang hydrogen atom lamang ang nakagapos sa oxygen:

Sa kabilang banda, mula sa pormula ng istruktura ng acetic acid, maaari mong tapusin na naglalaman ito ng isang mobile hydrogen atom, iyon ay, na ito ay monobasic.

Ang mga pangunahing direksyon sa pagbuo ng teorya ng istraktura ng mga compound ng kemikal at ang kahalagahan nito.

Sa panahon ng A. M. Butlerov, malawakang ginagamit ang organikong kimika

empirical (molecular) at structural formula. Ang huli ay sumasalamin sa pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo sa isang molekula ayon sa kanilang valency, na ipinahiwatig ng mga gitling.

Para sa kadalian ng pag-record, madalas na ginagamit ang mga pinaikling structural formula, kung saan ang mga bono lamang sa pagitan ng carbon o carbon at oxygen na mga atom ay ipinapahiwatig ng mga gitling.

At mga hibla, mga produkto kung saan ginagamit sa teknolohiya, pang-araw-araw na buhay, gamot, at agrikultura. Ang halaga ng teorya ng istraktura ng kemikal ng A. M. Butlerov para sa organikong kimika ay maaaring ihambing sa halaga Pana-panahong Batas at ang Periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev para sa inorganic na kimika. Ito ay hindi para sa wala na ang parehong mga teorya ay may napakaraming pagkakatulad sa mga paraan ng kanilang pagbuo, mga direksyon ng pag-unlad at pangkalahatang pang-agham na kahalagahan.

Ang lahat ng mga sangkap na naglalaman ng carbon atom, bilang karagdagan sa carbonates, carbide, cyanides, thiocyanates at carbonic acid, ay mga organic compound. Nangangahulugan ito na nagagawa sila ng mga buhay na organismo mula sa mga carbon atom sa pamamagitan ng enzymatic o iba pang mga reaksyon. Ngayon, maraming mga organikong sangkap ang maaaring ma-synthesize nang artipisyal, na nagpapahintulot sa pag-unlad ng gamot at pharmacology, pati na rin ang paglikha ng high-strength polymer at composite na materyales.

Pag-uuri ng mga organikong compound

Ang mga organikong compound ay ang pinakamaraming klase ng mga sangkap. Mayroong humigit-kumulang 20 uri ng mga sangkap dito. Magkaiba sila sa mga katangian ng kemikal pisikal na katangian. Ang kanilang punto ng pagkatunaw, masa, pagkasumpungin at solubility, pati na rin ang kanilang estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ay iba rin. Sa kanila:

hydrocarbons (alkanes, alkynes, alkenes, alkadienes, cycloalkanes, aromatic hydrocarbons);
aldehydes;
ketones;
alkohol (dihydric, monohydric, polyhydric);
eter;
ester;
mga carboxylic acid;
amines;
mga amino acid;
carbohydrates;
taba;
protina;
biopolymer at sintetikong polimer.

Ang pag-uuri na ito ay sumasalamin sa mga tampok ng istrukturang kemikal at ang pagkakaroon ng mga partikular na grupo ng atom na tumutukoy sa pagkakaiba sa mga katangian ng isang sangkap. Sa mga pangkalahatang tuntunin, ang pag-uuri, na batay sa pagsasaayos ng carbon skeleton, na hindi isinasaalang-alang ang mga tampok ng mga pakikipag-ugnayan ng kemikal, ay mukhang iba. Ayon sa mga probisyon nito, ang mga organikong compound ay nahahati sa:

aliphatic compounds;
mabangong sangkap;
mga heterocyclic compound.

Ang mga klase ng mga organikong compound na ito ay maaaring magkaroon ng mga isomer sa iba't ibang grupo ng mga sangkap. Ang mga katangian ng mga isomer ay magkakaiba, bagaman ang mga ito komposisyon ng atom maaaring pareho. Kasunod ito mula sa mga probisyon na inilatag ni A. M. Butlerov. Gayundin, ang teorya ng istraktura ng mga organikong compound ay ang gabay na batayan para sa lahat ng pananaliksik sa organikong kimika. Ito ay inilalagay sa parehong antas sa Periodic Law ni Mendeleev.

Ang mismong konsepto ng istraktura ng kemikal ay ipinakilala ni A. M. Butlerov. Sa kasaysayan ng kimika, lumitaw ito noong Setyembre 19, 1861. Kanina sa science meron magkaibang opinyon, at ganap na itinanggi ng ilang siyentipiko ang pagkakaroon ng mga molekula at atomo. Samakatuwid, walang kaayusan sa organic at inorganic na kimika. Bukod dito, walang mga regularidad kung saan posible na hatulan ang mga katangian ng mga partikular na sangkap. Kasabay nito, mayroon ding mga compound na, na may parehong komposisyon, ay nagpakita ng iba't ibang mga katangian.

Ang mga pahayag ni A. M. Butlerov sa maraming paraan ay nagdirekta sa pagbuo ng kimika sa tamang direksyon at lumikha ng isang matatag na pundasyon para dito. Sa pamamagitan nito, posible na i-systematize ang mga naipon na katotohanan, ibig sabihin, ang kemikal o pisikal na mga katangian ng ilang mga sangkap, ang mga pattern ng kanilang pagpasok sa mga reaksyon, at iba pa. Kahit na ang hula ng mga paraan upang makakuha ng mga compound at ang pagkakaroon ng ilang mga karaniwang katangian ay naging posible salamat sa teoryang ito. At ang pinakamahalaga, ipinakita ni A. M. Butlerov na ang istraktura ng isang molekula ng sangkap ay maaaring ipaliwanag sa mga tuntunin ng mga pakikipag-ugnayan sa kuryente.

Ang lohika ng teorya ng istraktura ng mga organikong sangkap

Dahil, bago ang 1861, marami sa kimika ang tumanggi sa pagkakaroon ng isang atom o isang molekula, ang teorya ng mga organikong compound ay naging isang rebolusyonaryong panukala para sa siyentipikong mundo. At dahil si A. M. Butlerov mismo ay nagpapatuloy lamang mula sa materyalistikong konklusyon, nagawa niyang pabulaanan ang mga ideyang pilosopikal tungkol sa organikong bagay.

Nagawa niyang ipakita na ang molekular na istraktura ay maaaring makilala sa empirically sa pamamagitan ng mga reaksiyong kemikal. Halimbawa, ang komposisyon ng anumang carbohydrate ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsunog ng isang tiyak na halaga nito at pagbibilang ng nagresultang tubig at carbon dioxide. Ang dami ng nitrogen sa molekula ng amine ay kinakalkula din sa panahon ng pagkasunog sa pamamagitan ng pagsukat sa dami ng mga gas at pagpapakawala ng kemikal na dami ng molekular na nitrogen.

Kung isasaalang-alang natin ang mga hatol ni Butlerov tungkol sa istraktura ng kemikal, na nakasalalay sa istraktura, sa kabaligtaran ng direksyon, kung gayon ang isang bagong konklusyon ay nagmumungkahi mismo. Namely: alam ang kemikal na istraktura at komposisyon ng isang sangkap, ang isa ay maaaring empirically ipalagay ang mga katangian nito. Ngunit ang pinakamahalaga, ipinaliwanag ni Butlerov na sa organikong bagay mayroong isang malaking bilang ng mga sangkap na nagpapakita ng iba't ibang mga katangian, ngunit may parehong komposisyon.

Pangkalahatang probisyon ng teorya

Isinasaalang-alang at sinisiyasat ang mga organikong compound, hinubad ni A. M. Butlerov ang ilan sa mga pinakamahalagang pattern. Pinagsama niya ang mga ito sa mga probisyon ng teorya na nagpapaliwanag sa istraktura ng mga kemikal na pinagmulan ng organiko. Ang mga probisyon ng teorya ay ang mga sumusunod:

sa mga molekula ng mga organikong sangkap, ang mga atomo ay magkakaugnay sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunud-sunod, na nakasalalay sa valency;
ang istrukturang kemikal ay ang direktang pagkakasunud-sunod ayon sa kung saan ang mga atomo ay konektado sa mga organikong molekula;
tinutukoy ng istraktura ng kemikal ang pagkakaroon ng mga katangian ng isang organikong tambalan;
depende sa istraktura ng mga molekula na may parehong dami ng komposisyon, maaaring lumitaw ang iba't ibang mga katangian ng sangkap;
lahat ng mga atomic group na kasangkot sa pagbuo ng isang chemical compound ay may impluwensya sa isa't isa.

Ang lahat ng mga klase ng mga organikong compound ay binuo ayon sa mga prinsipyo ng teoryang ito. Ang pagkakaroon ng inilatag ang mga pundasyon, si A. M. Butlerov ay nakapagpalawak ng kimika bilang isang larangan ng agham. Ipinaliwanag niya na dahil sa ang katunayan na ang carbon ay nagpapakita ng isang valence ng apat sa mga organikong sangkap, ang iba't ibang mga compound na ito ay tinutukoy. Ang pagkakaroon ng maraming aktibong mga grupo ng atom ay tumutukoy kung ang isang sangkap ay kabilang sa isang tiyak na klase. At tiyak na dahil sa pagkakaroon ng mga partikular na grupong atomiko (radicals) na lumilitaw ang pisikal at kemikal na mga katangian.

Hydrocarbons at ang kanilang mga derivatives

Ang mga organikong compound na ito ng carbon at hydrogen ay ang pinakasimpleng komposisyon sa lahat ng mga sangkap ng grupo. Ang mga ito ay kinakatawan ng isang subclass ng alkanes at cycloalkanes (saturated hydrocarbons), alkenes, alkadienes at alkatrienes, alkynes (unsaturated hydrocarbons), pati na rin ang isang subclass ng mga aromatic substance. Sa alkanes, ang lahat ng carbon atoms ay konektado lamang sa pamamagitan ng isang C-C bond, kaya naman hindi isang solong H atom ang maaaring itayo sa komposisyon ng hydrocarbon.

Sa unsaturated hydrocarbons, ang hydrogen ay maaaring isama sa lugar ng double C=C bond. Gayundin, ang C-C bond ay maaaring triple (alkynes). Pinapayagan nito ang mga sangkap na ito na pumasok sa maraming mga reaksyon na nauugnay sa pagbawas o pagdaragdag ng mga radikal. Ang lahat ng iba pang mga sangkap, para sa kaginhawaan ng pag-aaral ng kanilang kakayahang pumasok sa mga reaksyon, ay itinuturing na mga derivatives ng isa sa mga klase ng hydrocarbon.

Mga alak

Ang mga alkohol ay tinatawag na mga organikong compound ng kemikal na mas kumplikado kaysa sa mga hydrocarbon. Na-synthesize ang mga ito bilang resulta ng mga reaksiyong enzymatic sa mga buhay na selula. Ang pinakakaraniwang halimbawa ay ang synthesis ng ethanol mula sa glucose bilang resulta ng fermentation.

Sa industriya, ang mga alkohol ay nakuha mula sa halogen derivatives ng hydrocarbons. Bilang isang resulta ng pagpapalit ng isang halogen atom para sa isang hydroxyl group, ang mga alkohol ay nabuo. Ang mga monohydric alcohol ay naglalaman lamang ng isang hydroxyl group, polyhydric - dalawa o higit pa. Ang isang halimbawa ng dihydric alcohol ay ethylene glycol. Ang polyhydric alcohol ay gliserol. Ang pangkalahatang formula ng mga alkohol ay R-OH (R ay isang carbon chain).

Aldehydes at ketones

Matapos ang mga alkohol ay pumasok sa mga reaksyon ng mga organikong compound na nauugnay sa pag-aalis ng hydrogen mula sa pangkat ng alkohol (hydroxyl), isang dobleng bono sa pagitan ng oxygen at carbon ay magsasara. Kung ang reaksyong ito ay naganap sa pangkat ng alkohol na matatagpuan sa terminal carbon atom, kung gayon bilang resulta nito, nabuo ang isang aldehyde. Kung ang carbon atom na may alkohol ay hindi matatagpuan sa dulo ng carbon chain, kung gayon ang resulta ng reaksyon ng pag-aalis ng tubig ay ang paggawa ng isang ketone. Ang pangkalahatang formula ng ketones ay R-CO-R, aldehydes R-COH (R ay ang hydrocarbon radical ng chain).

Ester (simple at kumplikado)

Ang kemikal na istraktura ng mga organikong compound ng klase na ito ay kumplikado. Ang mga eter ay itinuturing na mga produkto ng reaksyon sa pagitan ng dalawang molekula ng alkohol. Kapag ang tubig ay nahiwalay sa kanila, nabuo ang isang tambalan sample R-O-R. Mekanismo ng reaksyon: pag-aalis ng hydrogen proton mula sa isang alkohol at isang hydroxyl group mula sa isa pang alkohol.

Ang mga ester ay mga produkto ng reaksyon sa pagitan ng isang alkohol at isang organikong carboxylic acid. Mekanismo ng reaksyon: pag-aalis ng tubig mula sa mga grupo ng alkohol at carbon ng parehong mga molekula. Ang hydrogen ay nahahati mula sa acid (kasama ang hydroxyl group), at ang OH group mismo ay nahiwalay sa alkohol. Ang resultang compound ay inilalarawan bilang R-CO-O-R, kung saan ang beech R ay tumutukoy sa mga radical - ang natitirang bahagi ng carbon chain.

Mga carboxylic acid at amine

Ang mga carboxylic acid ay tinatawag na mga espesyal na sangkap na may mahalagang papel sa paggana ng cell. Ang kemikal na istraktura ng mga organikong compound ay ang mga sumusunod: isang hydrocarbon radical (R) na may isang carboxyl group (-COOH) na nakakabit dito. Ang pangkat ng carboxyl ay matatagpuan lamang sa matinding carbon atom, dahil ang valency C sa (-COOH) na pangkat ay 4.

Amines ay higit pa mga simpleng koneksyon, na mga derivatives ng hydrocarbons. Dito, ang anumang carbon atom ay may amine radical (-NH2). Mayroong pangunahing mga amin kung saan ang (-NH2) na pangkat ay nakakabit sa isang carbon (pangkalahatang formula R-NH2). Sa pangalawang amine, ang nitrogen ay pinagsama sa dalawang carbon atoms (formula R-NH-R). Ang mga tertiary amine ay may nitrogen na nakakabit sa tatlong carbon atoms (R3N), kung saan ang p ay isang radical, isang carbon chain.

Mga amino acid

Ang mga amino acid ay mga kumplikadong compound na nagpapakita ng mga katangian ng parehong mga amine at mga acid ng organikong pinagmulan. Mayroong ilang mga uri ng mga ito, depende sa lokasyon ng amine group na may kaugnayan sa carboxyl group. Ang mga alpha amino acid ang pinakamahalaga. Dito matatagpuan ang grupong amine sa carbon atom kung saan nakakabit ang pangkat ng carboxyl. Pinapayagan ka nitong lumikha ng isang peptide bond at synthesize ang mga protina.

Carbohydrates at taba

Ang carbohydrates ay mga aldehyde alcohol o keto alcohol. Ang mga ito ay mga compound na may linear o cyclic na istraktura, pati na rin ang mga polimer (starch, cellulose, at iba pa). Ang kanilang pinakamahalagang papel sa cell ay istruktura at energetic. Ang mga taba, o sa halip na mga lipid, ay gumaganap ng parehong mga pag-andar, nakikilahok lamang sa iba mga proseso ng biochemical. Sa kemikal, ang taba ay isang ester ng mga organic na acid at gliserol.

1.Mga pangunahing probisyon ng teorya ng istrukturang kemikal ng A.M. Butlerov

1. Ang mga atomo sa mga molekula ay konektado sa isa't isa sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod ayon sa kanilang mga valencies. Ang pagkakasunud-sunod ng mga interatomic na bono sa isang molekula ay tinatawag na istrukturang kemikal nito at sinasalamin ng isang pormula ng istruktura (formula ng istruktura).

2. Ang kemikal na istraktura ay maaaring itatag sa pamamagitan ng mga kemikal na pamamaraan. (Sa kasalukuyan, ginagamit din ang mga modernong pisikal na pamamaraan).

3. Ang mga katangian ng mga sangkap ay nakasalalay sa kanilang kemikal na istraktura.

4. Sa pamamagitan ng mga katangian ng isang naibigay na sangkap, maaari mong matukoy ang istraktura ng molekula nito, at sa pamamagitan ng istraktura ng molekula, maaari mong mahulaan ang mga katangian.

5. Ang mga atomo at grupo ng mga atomo sa isang molekula ay may impluwensya sa isa't isa.

Ang isang organic compound molecule ay isang koleksyon ng mga atoms na naka-link sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod, kadalasan sa pamamagitan ng covalent bonds. Sa kasong ito, ang mga nakagapos na atomo ay maaaring magkaiba sa halaga ng electronegativity. Ang mga halaga ng electronegativity ay higit na tumutukoy sa mga mahahalagang katangian ng bono tulad ng polarity at lakas (enerhiya ng pagbuo). Sa turn, ang polarity at lakas ng mga bono sa isang molekula, sa isang malaking lawak, ay tumutukoy sa kakayahan ng molekula na pumasok sa ilang mga reaksiyong kemikal.

Ang electronegativity ng isang carbon atom ay nakasalalay sa estado ng hybridization nito. Ito ay dahil sa fraction ng s orbital sa hybrid orbital: ito ay mas maliit para sa sp3 at mas malaki para sa sp2 at sp hybrid atoms.

Ang lahat ng mga atomo na bumubuo sa isang molekula ay magkakaugnay at nakakaranas ng magkaparehong impluwensya. Ang impluwensyang ito ay naililipat pangunahin sa pamamagitan ng isang sistema ng mga covalent bond, sa tulong ng tinatawag na electronic effects.

Ang mga elektronikong epekto ay ang paglilipat ng density ng elektron sa isang molekula sa ilalim ng impluwensya ng mga substituent.

Ang mga atom na nakagapos ng isang polar bond ay may mga bahagyang singil, na tinutukoy ng letrang Griyego na "delta" (d). Nakukuha ng isang atom na "hinatak" ang density ng elektron ng s-bond sa direksyon nito negatibong singil d-. Kung isasaalang-alang ang isang pares ng mga atom na pinag-ugnay ng isang covalent bond, ang mas maraming electronegative na atom ay tinatawag na isang electron acceptor. Ang s-bond partner nito ay naaayon ay magkakaroon ng electron density deficit ng pantay na magnitude, i.e. partial positive charge d+, ay tatawaging electron donor.

Ang displacement ng electron density kasama ang chain ng s-bond ay tinatawag na inductive effect at tinutukoy ng I.

2. Isomerismo- ang pagkakaroon ng mga compound (pangunahin ang organic), magkapareho sa elemental na komposisyon at molekular na timbang, ngunit naiiba sa pisikal at kemikal na mga katangian. Ang mga naturang compound ay tinatawag na isomer.

Structural isomerism- ang resulta ng mga pagkakaiba sa istraktura ng kemikal. Kasama sa ganitong uri ang:

Isomerismo ng carbon skeleton, dahil sa magkakaibang pagkakasunud-sunod ng pagbubuklod ng mga carbon atom. Ang pinakasimpleng halimbawa ay ang butane CH3-CH2-CH2-CH3 at isobutane (CH3)3CH. Iba pang mga halimbawa: anthracene at phenanthrene (mga formula I at II, ayon sa pagkakabanggit), cyclobutane at methylcyclopropane (III at IV).

Ang Valence isomerism ay isang espesyal na uri ng structural isomerism, kung saan ang mga isomer ay maaaring ma-convert sa isa't isa lamang sa pamamagitan ng muling pamamahagi ng mga bono. Halimbawa, ang mga valence isomer ng benzene (V) ay bicyclohexa-2,5-diene (VI, "Dewar's benzene"), prisman (VII, "Ladenburg's benzene"), benzvalene (VIII).

Functional group isomerism - Naiiba sa likas na katangian ng functional group; halimbawa, ethanol (CH3-CH2-OH) at dimethyl ether (CH3-O-CH3).

posisyon isomerismo- Isang uri ng structural isomerism, na nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaiba sa posisyon ng parehong functional group o double bond na may parehong carbon skeleton. Halimbawa: 2-chlorobutanoic acid at 4-chlorobutanoic acid.

Ang mga enantiomer (optical isomer, mirror isomers) ay mga pares ng optical antipodes - mga sangkap na nailalarawan sa magkasalungat na tanda at pantay na magnitude na pag-ikot ng eroplano ng polarization ng liwanag, na may pagkakakilanlan ng lahat ng iba pang pisikal at kemikal na mga katangian (maliban sa mga reaksyon na may iba pang mga optically active substance at pisikal na katangian sa chiral na kapaligiran). Ang isang kinakailangan at sapat na dahilan para sa paglitaw ng mga optical antipode ay ang molekula ay kabilang sa isa sa mga sumusunod na pangkat ng simetrya ng punto: Cn, Dn, T, O, o I (chirality). Mas madalas nag-uusap kami tungkol sa isang asymmetric na carbon atom, iyon ay, tungkol sa isang atom na nauugnay sa apat na magkakaibang substituent.

3. sp³ hybridization - Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at tatlong p-orbital. Apat na magkakaparehong orbital ang lumitaw, na matatagpuan kaugnay sa isa't isa sa mga anggulo ng tetrahedral na 109° 28’ (109.47°), ang haba na 0.154 nm.

Para sa carbon atom at iba pang mga elemento ng ika-2 panahon, ang prosesong ito ay nangyayari ayon sa pamamaraan:

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

Alkanes(saturated hydrocarbons, paraffins, aliphatic compound) - acyclic hydrocarbons ng isang linear o branched na istraktura, na naglalaman lamang ng mga simpleng bono at bumubuo ng isang homologous na serye na may pangkalahatang formula na CnH2n + 2 .Kemikal na istraktura ng alkyne(ang pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo sa mga molekula) ng pinakasimpleng alkane - methane, ethane at propane - ay nagpapakita ng kanilang mga pormula sa istruktura na ibinigay sa seksyon 2. Mula sa mga formula na ito makikita na mayroong dalawang uri ng mga bono ng kemikal sa mga alkane:

S-S at S-N. Ang C-C bond ay covalent non-polar. Ang C-H bond ay covalent mahina polar, dahil Ang carbon at hydrogen ay malapit sa electronegativity

p-orbital na hindi nakikilahok sa hybridization, na matatagpuan patayo sa eroplano σ-mga bono, ay ginagamit upang bumuo ng isang π bond sa iba pang mga atomo. Ang geometry ng carbon na ito ay tipikal para sa graphite, phenol, atbp.

Anggulo ng Valence- ang anggulo na nabuo sa pamamagitan ng mga direksyon ng mga bono ng kemikal na nagmumula sa isang atom. Ang kaalaman sa mga anggulo ng bono ay kinakailangan upang matukoy ang geometry ng mga molekula. Ang mga anggulo ng Valence ay nakasalalay sa pareho indibidwal na katangian mga naka-attach na atom, at mula sa hybridization ng mga atomic orbitals ng gitnang atom. Para sa mga simpleng molekula, ang anggulo ng bono, pati na rin ang iba pang mga geometric na parameter ng molekula, ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng quantum chemistry. Sa eksperimento, natutukoy ang mga ito mula sa mga halaga ng mga sandali ng pagkawalang-galaw ng mga molekula na nakuha sa pamamagitan ng pagsusuri ng kanilang rotational spectra (tingnan ang Infrared spectroscopy, Molecular spectra, Microwave spectroscopy). Ang anggulo ng bono ng mga kumplikadong molekula ay tinutukoy ng mga pamamaraan ng pagsusuri sa istruktura ng diffraction.

4. sp2 hybridization (plane-trigonal) Isang s- at dalawang p-orbital ang naghahalo, at tatlong katumbas na sp2-hybrid na orbital ang nabuo, na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo na 120° (naka-highlight sa asul). Maaari silang bumuo ng tatlong σ-bond. Ang ikatlong p-orbital ay nananatiling unhybridized at naka-orient patayo sa eroplano ng mga hybrid na orbital. Ang p-AO na ito ay kasangkot sa pagbuo ng isang π-bond . Para sa mga elemento ng ika-2 panahon, ang proseso ng sp2 hybridization ay nangyayari ayon sa scheme:

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

Ang ikalawang valence state ng carbon atom. May mga organikong sangkap kung saan ang carbon atom ay hindi nakagapos sa apat, ngunit sa tatlong kalapit na mga atomo, habang nananatiling tetravalent.

5. sp hybridization (linear) Isang s- at isang p-orbital mix, na bumubuo ng dalawang katumbas na sp-orbitals na matatagpuan sa isang anggulo ng 180, i.e. sa isang axis. Ang hybrid sp orbitals ay kasangkot sa pagbuo ng dalawang σ bond. Dalawang p-orbital ay hindi hybridized at matatagpuan sa magkabilang patayo na mga eroplano. -Ang mga orbital ay bumubuo ng dalawang π-bond sa mga compound.

Para sa mga elemento ng ika-2 panahon, ang sp-hybridization ay nangyayari ayon sa scheme:

2s + 2px= 2 (2sp)

Ang 2py- at 2pz-AO ay hindi nagbabago.

Acetylene- unsaturated hydrocarbon C2H2. May triple bond sa pagitan ng mga carbon atom, kabilang sa klase ng alkynes

Ang mga carbon atom sa acetylene ay sp-hybridized. Ang mga ito ay konektado sa pamamagitan ng isa at dalawang mga bono, max. Ang mga density ng to-rykh ay matatagpuan sa dalawang magkaparehong patayo na mga lugar, na bumubuo ng isang cylindrical. ulap ng density ng elektron; sa labas nito ay H atoms.

METHYLACETYLENE(propyne, allylene) CH3C=CH. Ayon kay chem. Ang Saint-you M. ay isang tipikal na kinatawan ng acetylenic hydrocarbons. Madaling pumasok sa distrito ng electrophys., nucleof. at radikal na karagdagan sa triple bond, halimbawa. may pakikipag-ugnayan na may methanol ay bumubuo ng methyl isopropenyl eter.

6. Mga uri ng komunikasyon - Metal bond, Covalent bond, Ionic bond, Hydrogen bond

Ionic na bono- isang malakas na bono ng kemikal na nabuo sa pagitan ng mga atomo na may malaking pagkakaiba sa electronegativity, kung saan ang karaniwang pares ng elektron ay ganap na pumasa sa isang atom na may mas malaking electronegativity. Ang isang halimbawa ay ang tambalang CsF, kung saan ang "degree of ionicity" ay 97%.

matinding kaso ng polarization ng isang covalent polar bond. Nabuo sa pagitan ng karaniwang metal at non-metal. Sa kasong ito, ang mga electron mula sa metal ay ganap na pumasa sa non-metal. Ang mga ion ay nabuo.

Kung ang isang kemikal na bono ay nabuo sa pagitan ng mga atomo na may napakalaking pagkakaiba sa electronegativity (EO > 1.7 ayon kay Pauling), kung gayon ang nakabahaging pares ng elektron ay ganap na inililipat sa atom na may mas malaking EO. Ang resulta nito ay ang pagbuo ng isang tambalan ng magkasalungat na sisingilin na mga ion.

covalent bond(atomic bond, homeopolar bond) - isang chemical bond na nabuo sa pamamagitan ng overlap (socialization) ng isang pares ng valence electron clouds. Ang mga ulap ng elektron (mga electron) na nagbibigay ng komunikasyon ay tinatawag na isang karaniwang pares ng elektron.

Ang isang simpleng covalent bond ay nabuo mula sa dalawang hindi magkapares na valence electron, isa mula sa bawat atom:

Bilang resulta ng pagsasapanlipunan, ang mga electron ay bumubuo ng isang punong antas ng enerhiya. Ang isang bono ay nabuo kung ang kanilang kabuuang enerhiya sa antas na ito ay mas mababa kaysa sa paunang estado (at ang pagkakaiba sa enerhiya ay hindi hihigit sa enerhiya ng bono).

Electron filling ng atomic (sa mga gilid) at molecular (sa gitna) orbitals sa H2 molecule. Ang vertical axis ay tumutugma sa antas ng enerhiya, ang mga electron ay ipinahiwatig ng mga arrow na sumasalamin sa kanilang mga spin.

Ayon sa teorya ng molecular orbitals, ang overlap ng dalawang atomic orbitals ay humahantong sa pinakasimpleng kaso sa pagbuo ng dalawang molecular orbitals (MO): isang bonding MO at isang antibonding (loosening) MO. Ang mga nakabahaging electron ay matatagpuan sa isang mas mababang enerhiya na nagbubuklod ng MO.

7. Alkanes- acyclic hydrocarbons ng isang linear o branched na istraktura, na naglalaman lamang ng mga simpleng bono at bumubuo ng isang homologous series na may pangkalahatang formula na CnH2n + 2.

Ang mga alkane ay mga saturated hydrocarbon at naglalaman ng pinakamataas na posibleng bilang ng mga atomo ng hydrogen. Ang bawat carbon atom sa mga molekula ng alkane ay nasa estado ng sp³-hybridization - lahat ng 4 na hybrid na orbital ng C atom ay pantay-pantay sa hugis at enerhiya, 4 na electron cloud ay nakadirekta sa mga vertices ng tetrahedron sa mga anggulo na 109 ° 28 ". Dahil sa mga single bond sa pagitan ng C atoms, libreng pag-ikot sa paligid ng carbon bond. Ang uri ng carbon bond ay σ-bond, ang mga bond ay mababa ang polarity at hindi maganda ang polarize. Ang haba ng carbon bond ay 0.154 nm.

Ang isomerism ng saturated hydrocarbons ay dahil sa pinakasimpleng uri ng structural isomerism - ang isomerism ng carbon skeleton. homologo ang pagkakaiba ay -CH2-. Ang mga alkane na may higit sa tatlong carbon atoms ay may isomer. Ang bilang ng mga isomer na ito ay tumataas sa napakalaking bilis habang ang bilang ng mga carbon atom ay tumataas. Para sa mga alkanes na may n = 1…12 ang bilang ng mga isomer ay 1, 1, 1, 2, 3, 5, 9, 18, 35, 75, 159, 355.

Nomenclature - Makatuwiran. Ang isa sa mga atom ng carbon chain ay napili, ito ay itinuturing na substituted methane at ang pangalang alkyl1alkyl2alkyl3alkyl4methane ay binuo na may kaugnayan dito

Resibo. Pagbawi ng halogen derivatives ng alkanes. Pagbawi ng mga alkohol. Pagbawi ng mga carbonyl compound. Hydrogenation ng unsaturated hydrocarbons. Ang synthesis ni Kolbe. Gasification ng solid fuel. reaksyon ni Wurtz. Synthesis ng Fischer-Tropsch.

8. Alkanes may mababang aktibidad ng kemikal. Ito ay dahil ang nag-iisang C-H at C-C na mga bono ay medyo malakas at mahirap masira.

Mga reaksyon ng radikal na pagpapalit.

Halogenation ng alkanes nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang radikal na mekanismo. Upang simulan ang reaksyon, ang pinaghalong alkane at halogen ay dapat na irradiated ng UV light o pinainit. Ang chlorination ng methane ay hindi titigil sa yugto ng pagkuha ng methyl chloride (kung ang mga equimolar na halaga ng chlorine at methane ay kinuha), ngunit humahantong sa pagbuo ng lahat ng posibleng mga produkto ng pagpapalit, mula sa methyl chloride hanggang carbon tetrachloride.

Nitrasyon (reaksyon ni Konovalov)

Ang mga alkane ay tumutugon sa isang 10% na solusyon ng nitric acid o nitric oxide N2O4 sa gas phase upang bumuo ng mga nitro derivatives:

RH + HNO3 = RNO2 + H2O

Ang lahat ng magagamit na data ay tumuturo sa isang mekanismo ng libreng radikal. Bilang isang resulta ng reaksyon, ang mga mixtures ng mga produkto ay nabuo.

Mga reaksyon ng oksihenasyon. Pagkasunog

Ang pangunahing kemikal na pag-aari ng saturated hydrocarbons, na tumutukoy sa kanilang paggamit bilang gasolina, ay ang reaksyon ng pagkasunog. Halimbawa: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q

Sa kawalan ng oxygen, ang carbon dioxide ay pinapalitan ng carbon monoxide o karbon (depende sa konsentrasyon ng oxygen).

Sa pangkalahatan, ang combustion reaction equation para sa anumang hydrocarbon CxHy ay maaaring isulat bilang mga sumusunod: CxHy + (x + 0.5y)O2 → xCO2 + 0.5yH2O

catalytic oxidation

Maaaring mabuo ang mga alkohol, aldehydes, carboxylic acid.

Thermal transformations ng alkanes. Pagkabulok

Ang mga reaksyon ng agnas ay nangyayari lamang sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura. Ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa pagkasira ng carbon bond at pagbuo ng mga libreng radical.

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

Nagbitak

Kapag pinainit sa itaas 500 °C, ang mga alkane ay sumasailalim sa pyrolytic decomposition na may pagbuo ng isang kumplikadong pinaghalong mga produkto, ang komposisyon at ratio nito ay nakasalalay sa temperatura at oras ng reaksyon.

Dehydrogenation

Pagbuo ng alkene at ebolusyon ng hydrogen

Mga kondisyon ng daloy: 400 - 600 °C, mga catalyst - Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3; C2H6 → C2H4 + H2

Isomerization - Sa ilalim ng pagkilos ng isang katalista (hal. AlCl3), nangyayari ang alkane isomerization, halimbawa:

Ang butane (C4H10) na nakikipag-ugnayan sa aluminum chloride (AlCl3) ay nagiging 2-methylpropane mula sa n-butane.

Pagbabagong methane

CH4 + H2O → CO + H2 - Ni catalyst ("CO + H2" "synthesis gas")

Ang mga alkane ay hindi nakikipag-ugnayan sa potassium permanganate (KMnO4) at bromine water (Br2).

9.Alkenes(kung hindi man ay mga olefin o ethylene hydrocarbons) - acyclic unsaturated hydrocarbons na naglalaman ng isang double bond sa pagitan ng mga carbon atom, na bumubuo ng isang homologous series na may pangkalahatang formula na CnH2n. Ang mga carbon atom sa double bond ay nasa estado ng sp² hybridization, at may anggulo ng bond na 120°. Ang pinakasimpleng alkene ay ethene (C2H4). Ayon sa IUPAC nomenclature, ang mga pangalan ng alkenes ay nabuo mula sa mga pangalan ng kaukulang alkanes sa pamamagitan ng pagpapalit ng suffix na "-an" ng "-ene"; ang posisyon ng double bond ay ipinahiwatig ng Arabic numeral.

Ang mga alkenes na may higit sa tatlong carbon atoms ay may isomer. Ang mga alkene ay nailalarawan sa pamamagitan ng isomerism ng carbon skeleton, mga posisyon ng double bond, interclass at spatial. ethene (ethylene) C2H4, propene C3H6, butene C4H8, pentene C5H10, hexene C6H12,

Mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga alkenes - Ang pangunahing pang-industriya na paraan para sa pagkuha ng mga alkenes ay ang catalytic at mataas na temperatura na pag-crack ng langis at natural na gas hydrocarbons. Para sa paggawa ng mas mababang alkenes, ginagamit din ang reaksyon ng pag-aalis ng tubig ng kaukulang mga alkohol.

Sa pagsasanay sa laboratoryo, ang paraan ng pag-aalis ng tubig ng mga alkohol sa pagkakaroon ng malakas na mga acid ng mineral, dehydrohalogenation at dehalogenation ng kaukulang halogen derivatives ay karaniwang ginagamit; mga synthesis ng Hoffmann, Chugaev, Wittig at Cope.

10. Mga kemikal na katangian ng alkenes Ang mga alkenes ay aktibo sa kemikal. Ang kanilang mga kemikal na katangian ay higit na tinutukoy ng pagkakaroon ng isang dobleng bono. Para sa mga alkenes, ang mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic at mga reaksyon ng radikal na pagdaragdag ay pinaka-katangian. Ang mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic ay karaniwang nangangailangan ng isang malakas na nucleophile at hindi tipikal ng mga alkenes.

Nagtatampok din ang mga alkenes ng cycloaddition at metathesis na mga reaksyon.

Ang mga alkenes ay madaling pumasok sa mga reaksyon ng oksihenasyon, ay na-hydrogenated sa pamamagitan ng malakas na pagbabawas ng mga ahente o hydrogen sa ilalim ng pagkilos ng mga katalista sa mga alkanes, at may kakayahan din sa allyl radical substitution.

Mga reaksyon ng electrophilic na karagdagan. Sa mga reaksyong ito, ang umaatakeng particle ay ang electrophile.Pangunahing artikulo: Mga reaksyon sa pagdaragdag ng electrofilic

Halogenation ng alkene, na nagaganap sa kawalan ng mga nagpasimula ng mga radikal na reaksyon - tipikal na reaksyon electrophilic na karagdagan. Isinasagawa ito sa isang kapaligiran ng mga non-polar inert solvents (halimbawa: CCl4):

Ang reaksyon ng halogenation ay stereospecific - ang pagdaragdag ay nangyayari mula sa magkabilang panig na may kaugnayan sa eroplano ng molekula ng alkene

Hydrohalogenation. Ang electrophilic na pagdaragdag ng hydrogen halides sa alkenes ay nangyayari ayon sa panuntunan ni Markovnikov:

Hydroboration. Ang pagdaragdag ay nangyayari sa maraming yugto sa pagbuo ng isang intermediate cyclic activated complex, at ang pagdaragdag ng boron ay nangyayari laban sa Markovnikov rule - sa pinaka hydrogenated carbon atom

Hydration. Ang pagdaragdag ng reaksyon ng tubig sa alkenes ay nagpapatuloy sa pagkakaroon ng sulfuric acid

Alkylation. Pagdaragdag ng mga alkanes sa alkenes sa pagkakaroon ng isang acid catalyst (HF o H2SO4) sa mababang temperatura humahantong sa pagbuo ng isang hydrocarbon na may mas mataas na molekular na timbang at kadalasang ginagamit sa industriya

11. Alkynes(kung hindi man acetylenic hydrocarbons) - mga hydrocarbon na naglalaman ng triple bond sa pagitan ng mga carbon atom, na may pangkalahatang formula na CnH2n-2. Ang mga carbon atom sa triple bond ay nasa estado ng sp hybridization.

Ang mga alkynes ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng karagdagan. Hindi tulad ng mga alkenes, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksiyong pagdaragdag ng electrophilic, ang mga alkynes ay maaari ding pumasok sa mga reaksyong pagdaragdag ng nucleophilic. Ito ay dahil sa makabuluhang s-character ng bono at, bilang kinahinatnan, ang tumaas na electronegativity ng carbon atom. Bilang karagdagan, ang mataas na kadaliang kumilos ng atom ng hydrogen sa triple bond ay tumutukoy sa mga acidic na katangian ng mga alkynes sa mga reaksyon ng pagpapalit.

Ang pangunahing pang-industriya paraan para makuha Ang acetylene ay ang electro- o thermal cracking ng methane, ang pyrolysis ng natural gas at ang carbide method

12. DIENE HYDROCARBONS(dienes), unsaturated hydrocarbons na may dalawang double bond. Aliphatic tinawag ni dienes СnН2n_2. alkadienes, alicyclic CnH2n_4 - cycloalkadienes. Ang artikulo ay tumatalakay sa diene hydrocarbons na may conjugated double bonds [conjugated dienes; tingnan ang talahanayan]. Dienes na may nakahiwalay na double bond sa chem. St. mo sa main. ay hindi nakikilala sa mga olefin. Tungkol kay conn. na may pinagsama-samang double bond, tingnan ang Allens. Sa diene hydrocarbons, lahat ng apat na carbon atoms ng conjugated system ay may sp2 hybridization at nakahiga sa parehong eroplano. Apat na p-electrons (isa mula sa bawat carbon atom) ay nagsasama-sama upang bumuo ng apat na p-molecular orbitals (dalawang bonding - occupied at dalawang loosening - free), kung saan ang pinakamababa lamang ang delokalisado sa lahat ng carbon atoms. Ang bahagyang delokalisasi ng mga p-electron ay nagiging sanhi ng epekto ng conjugation, na nagpapakita ng sarili sa isang pagbawas sa enerhiya ng system (sa pamamagitan ng 13-17 kJ / mol kumpara sa sistema ng mga nakahiwalay na dobleng bono), pagkakahanay ng mga interatomic na distansya: ang mga dobleng bono ay medyo mas mahaba (0.135 nm), at ang mga simple ay mas maikli (0.146 nm) kaysa sa mga molekula na walang conjugation (0.133 at 0.154 nm, ayon sa pagkakabanggit), isang pagtaas sa polarizability, kadakilaan ng molekular na repraksyon, at iba pang pisikal. epekto. Ang diene hydrocarbons ay umiiral sa anyo ng dalawang conformation na pumasa sa isa't isa, na ang s-trans form ay mas matatag.

13. mga alak tinatawag ang mga compound na naglalaman ng isa o higit pang hydroxyl group. Ayon sa kanilang bilang, ang mga alkohol ay nahahati sa monohydric, dihydric, trihydric, atbp. Mga haba ng bono at mga anggulo ng bono sa methyl alcohol.

Para sa mga alkohol, may ilang mga paraan upang pangalanan ang mga ito. Sa modernong IUPAC nomenclature para sa pangalan ng alkohol, ang pagtatapos na "ol" ay idinagdag sa pangalan ng hydrocarbon. Ang pinakamahabang chain na naglalaman ng OH functional group ay binibilang mula sa dulo na pinakamalapit sa hydroxyl group, at ang mga substituent ay ipinahiwatig sa prefix.

Resibo. Hydration ng alkenes. Kapag ang mga alkenes ay tumutugon sa mga dilute na may tubig na solusyon ng mga acid, ang pangunahing produkto ay alkohol.

Hydroxymercuration-demercuration ng mga alkenes. Ang reaksyong ito ay hindi sinamahan ng mga muling pagsasaayos at humahantong sa pagbuo ng mga indibidwal na alkohol. Ang direksyon ng reaksyon ay tumutugma sa panuntunan ng Markovnikov, ang reaksyon ay isinasagawa sa ilalim ng banayad na mga kondisyon na may mga ani na malapit sa dami.

Hydroboration ng alkenes at kasunod na oksihenasyon Ang mga boran na may solusyon ng hydrogen peroxide sa isang alkaline na medium ay humahantong, sa huli, sa anti-Markovnikov na produkto ng pagdaragdag ng tubig sa double bond.

Pagbawas ng aldehydes at ketones na may lithium aluminum hydride o sodium borohydride

Binabawasan ng LiAlH4 at NaBH4 ang mga aldehydes sa mga pangunahing alkohol at mga ketone sa mga pangalawang alkohol, na ang sodium borohydride ay ginustong dahil sa higit na kaligtasan sa paghawak: maaari itong gamitin kahit na sa tubig at mga solusyon sa alkohol. Ang Lithium aluminum hydride ay sumasabog na tumutugon sa tubig at alkohol at nabubulok nang paputok kapag pinainit nang higit sa 120° sa tuyong estado.

Pagbawi ng mga ester at carboxylic acid sa mga pangunahing alkohol. Ang mga pangunahing alkohol ay nabuo sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga ester at carboxylic acid na may lithium aluminum hydride sa eter o THF. Ang paraan ng pagbabawas ng mga ester na may lithium aluminum hydride ay lalong maginhawa sa paggalang sa paghahanda. Dapat pansinin na ang sodium borohydride ay hindi binabawasan ang mga grupo ng ester at carboxyl. Pinapayagan nito ang pumipili na pagbawas ng carbonyl group na may NaBH4 sa pagkakaroon ng ester at carboxyl group. Ang mga ani ng produkto sa pagbawi ay bihirang mas mababa sa 80%. Ang Lithium borohydride, hindi katulad ng NaBH4, ay binabawasan ang mga ester sa mga pangunahing alkohol.

14. polyhydric na alkohol. Glycerol- isang tambalang kemikal na may formula na HOCH2CH(OH)-CH2OH o C3H5(OH)3. Ang pinakasimpleng kinatawan ng mga trihydric na alkohol. Ito ay isang malapot na transparent na likido. Madaling nabuo sa pamamagitan ng hydrolysis ng natural (gulay o hayop) na taba at langis (triglycerides), ay unang nakuha ni Karl Scheele noong 1779 sa panahon ng saponification ng mga taba.

pisikal na katangian. Glycerol- walang kulay, malapot, hygroscopic na likido, walang katapusan na natutunaw sa tubig. Matamis sa lasa, kaya naman nakuha ang pangalan nito (glycos - sweet). Natutunaw nito nang maayos ang maraming sangkap.

Mga katangian ng kemikal Ang glycerol ay tipikal para sa polyhydric alcohols. Ang interaksyon ng glycerol sa hydrogen halides o phosphorus halides ay humahantong sa pagbuo ng mono- at dihalohydrins. Ang glycerol ay esterified na may carboxylic at mineral acids upang mabuo ang kaukulang mga ester. Oo, kasama nitric acid Ang gliserin ay bumubuo ng trinitrate - nitroglycerin (nakuha noong 1847 ni Ascanio Sobrero (Ingles)), na kasalukuyang ginagamit sa paggawa ng mga pulbos na walang usok.

Kapag na-dehydrate, bumubuo ito ng acrolein:

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

Ethylene glycol, HO-CH2-CH2-OH ay ang pinakasimpleng kinatawan ng polyhydric alcohols. Kapag nilinis, ito ay isang malinaw, walang kulay na likido na may bahagyang oily consistency. Ito ay walang amoy at may matamis na lasa. Nakakalason. Ang paglunok ng ethylene glycol o mga solusyon nito sa loob ay maaaring humantong sa hindi maibabalik na mga pagbabago sa katawan at kamatayan.

Sa industriya, ang ethylene glycol nakuha sa pamamagitan ng hydration ethylene oxide sa 10 atm at 190–200°C o sa 1 atm at 50–100°C sa pagkakaroon ng 0.1–0.5% sulfuric (o phosphoric) acid, na umaabot sa 90% na ani. Ang mga by-product sa kasong ito ay diethylene glycol, triethylene glycol at isang maliit na halaga ng mas mataas na polymer homologues ng ethylene glycol.

15. Aldehydes- alkohol na walang hydrogen; mga organic compound na naglalaman ng carbonyl group (C=O) na may isang substituent.

Ang mga aldehydes at ketone ay halos magkapareho, ang pagkakaiba ay nakasalalay sa katotohanan na ang huli ay may dalawang substituent sa carbonyl group. Ang polarization ng "carbon-oxygen" double bond ayon sa prinsipyo ng mesomeric conjugation ay ginagawang posible na isulat ang mga sumusunod na resonant na istruktura:

Ang ganitong paghihiwalay ng mga singil ay kinumpirma ng mga pisikal na pamamaraan ng pananaliksik at higit na tinutukoy ang reaktibiti ng mga aldehydes bilang binibigkas na mga electrophile. Sa pangkalahatan, ang mga kemikal na katangian ng aldehydes ay katulad ng mga ketone, ngunit ang mga aldehydes ay mas aktibo, na nauugnay sa higit na polarisasyon ng bono. Bilang karagdagan, ang mga aldehydes ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon na hindi pangkaraniwan para sa mga ketone, halimbawa, ang hydration sa isang may tubig na solusyon: para sa methanal, dahil sa mas malaking polarization ng bono, ito ay kumpleto, at para sa iba pang mga aldehydes, ito ay bahagyang:

RC(O)H → RC(OH)2H, kung saan ang R ay H, anumang alkyl o aryl radical.

Ang pinakasimpleng aldehydes ay may matalas na katangian ng amoy (halimbawa, ang benzaldehyde ay may amoy ng mga almendras).

Sa ilalim ng pagkilos ng hydroxylamine, sila ay na-convert sa mga oxime: CH3CHO + NH2OH = CH3C (=NOH)H + H2O

Formaldehyde (mula sa Latin formica - ant), formic aldehyde, CH2O, ang unang miyembro ng homologous na serye ng aliphatic aldehydes; walang kulay na gas na may masangsang na amoy, lubos na natutunaw sa tubig at alkohol, bp - 19 °C. Sa industriya, ang F. ay ginawa sa pamamagitan ng oksihenasyon ng methyl alcohol o methane na may atmospheric oxygen. F. madaling mag-polymerize (lalo na sa temperatura hanggang 100 °C), kaya ito ay iniimbak, dinadala, at ginagamit pangunahin sa anyo ng formalin at solid na low-molecular polymers—trioxane (tingnan ang Trioxymethylene) at paraform (tingnan ang Paraformaldehyde).

F. ay napaka-reaktibo; marami sa mga reaksyon nito ang nagiging batayan ng mga pamamaraang pang-industriya para sa pagkuha ng ilang mahahalagang produkto. Kaya, kapag nakikipag-ugnayan sa ammonia, ang F. ay bumubuo ng urotropin (tingnan ang Hexamethylenetetramine), na may urea - urea-formaldehyde resins, na may melamine - melamine-formaldehyde resins, na may phenols - phenol-formaldehyde resins (tingnan ang Phenol-aldehyde resins), na may phenol-aldehyde resins at naphthalenesulfonic acid - mga ahente ng pangungulti, na may ketene - b-propiolactone. Ginagamit din ang F. upang makakuha ng polyvinylformal (tingnan ang Polyvinyl acetals), isoprene, pentaerythritol, mga gamot, mga tina, para sa tanning na balat, bilang isang disinfectant at deodorant. Ang polymerization ni F. ay tumatanggap ng polyformaldehyde. F. ay nakakalason; ang maximum na pinapayagang konsentrasyon sa hangin ay 0.001 mg/l.

Acetaldehyde, acetaldehyde, CH3CHO, organic compound, walang kulay na likido na may masangsang na amoy; punto ng kumukulo 20.8°C. Ang punto ng pagkatunaw - 124 ° C, density 783 kg / m3 ", nahahalo sa lahat ng aspeto sa tubig, alkohol, eter. Ang A. ay may lahat ng mga tipikal na katangian ng aldehydes. Sa pagkakaroon ng mga mineral na acid, ito ay nag-polymerize sa likidong trimeric paraldehyde (CH3CHO ) 3 at crystalline tetrameric metaldehyde (CH3CHO) 4. Kapag ang parehong polimer ay pinainit sa presensya ng sulfuric acid, ang A ay inilabas.

Isa sa mga pangunahing kilalang-kilala mga paraan upang makakuha A. binubuo sa pagdaragdag ng tubig sa acetylene sa pagkakaroon ng mga mercury salt sa temperatura na humigit-kumulang 95 ° C

16. Ketones- Ito ay mga organikong sangkap sa mga molekula kung saan ang pangkat ng carbonyl ay nakagapos sa dalawang radikal na hydrocarbon.

Pangkalahatang formula ng ketones: R1-CO-R2. Sa iba pang mga carbonyl compound, ang presensya sa mga ketone ng tiyak na dalawang carbon atoms na direktang nakagapos sa carbonyl group ay nagpapakilala sa kanila mula sa mga carboxylic acid at ang kanilang mga derivatives, pati na rin ang mga aldehydes.

pisikal na katangian. Ang mga ketone ay pabagu-bago ng isip na likido o mga solidong mababa ang pagkatunaw na mahusay na nahahalo sa tubig. Ang imposibilidad ng pagbuo ng intermolecular hydrogen bonds ay nagiging sanhi ng kanilang medyo mas malaking pagkasumpungin kaysa sa mga alkohol at carboxylic acid na may parehong molekular na timbang.

Mga pamamaraan ng synthesis. Oksihenasyon ng pangalawang alkohol.

Mula sa tertiary peroxoesters ng Krige rearrangement.

Ang mga cycloketone ay maaaring makuha sa pamamagitan ng Ruzicka cyclization.

Ang mga mabangong ketone ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng reaksyon ng Friedel-Crafts

Mga katangian ng kemikal. Mayroong tatlong pangunahing uri ng mga reaksyon ng ketone.

Ang una ay nauugnay sa isang nucleophilic na pag-atake sa carbon atom ng carbonyl group. Halimbawa, ang pakikipag-ugnayan ng mga ketone sa cyanide anion o mga organometallic compound. Ang parehong uri (nucleophilic karagdagan) ay kinabibilangan ng pakikipag-ugnayan ng pangkat ng carbonyl sa mga alkohol, na humahantong sa mga acetals at hemiacetals.

Pakikipag-ugnayan sa mga alkohol:

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

na may mga Grignard reagents:

C2H5-C(O)-C2H5 + C2H5MgI → (C2H5)3OMgI → (C2H5)3OH, tertiary alcohol. Ang mga reaksyon sa mga aldehydes, at lalo na sa methanal, ay kapansin-pansing mas aktibo, na may mga pangalawang alkohol na nabubuo kasama ng mga aldehydes, at mga pangunahing alkohol na may methanal.

Gayundin, ang mga ketone ay tumutugon sa mga nitrogenous na base, halimbawa, sa ammonia at pangunahing mga amin, upang bumuo ng mga imine:

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

Ang pangalawang uri ng reaksyon ay ang deprotonation ng beta carbon atom, na may paggalang sa carbonyl group. Ang nagresultang carbanion ay nagpapatatag sa pamamagitan ng conjugation sa carbonyl group, ang kadalian ng pag-alis ng proton ay tumataas, kaya ang mga carbonyl compound ay medyo malakas na C-H acids.

Ang pangatlo ay ang koordinasyon ng mga electrophile sa nag-iisang pares ng oxygen atom, halimbawa, mga Lewis acid tulad ng AlCl3

Ang isang hiwalay na uri ng reaksyon ay maaaring maiugnay sa pagbawas ng mga ketone - pagbawas ayon kay Leuckart na may mga ani na malapit sa dami.

17. Paghambingin ang mga tanong 15 at 16.

18. Monobasic na naglilimita sa mga carboxylic acid(monobasic saturated carboxylic acids) - mga carboxylic acid kung saan ang isang saturated hydrocarbon radical ay konektado sa isang carboxyl group -COOH. Lahat sila ay may pangkalahatang formula na СnH2n+1COOH, kung saan n = 0, 1, 2, ...

Nomenclature. Ang mga sistematikong pangalan ng monobasic saturated carboxylic acid ay ibinibigay sa pamamagitan ng pangalan ng kaukulang alkane na may pagdaragdag ng suffix -ovaya at ang salitang acid.

Ang isomerism ng skeleton sa hydrocarbon radical ay ipinakita, na nagsisimula sa butanoic acid, na mayroong dalawang isomer:

CH3-CH2-CH2-COOH n-butanoic acid; CH3-CH(CH3)-COOH 2-methylpropanoic acid.

Ang interclass isomerism ay nagpapakita ng sarili, na nagsisimula sa acetic acid:

CH3-COOH acetic acid; H-COO-CH3 methyl formate (methyl ester ng formic acid); HO-CH2-COH hydroxyethanal (hydroxyacetic aldehyde); HO-CHO-CH2 hydroxyethylene oxide.

19. Ester- organic compounds, derivatives ng carboxylic o mineral acids, kung saan ang hydroxyl group -OH ng acid function ay pinalitan ng isang residue ng alkohol. Naiiba sila sa mga eter, kung saan ang dalawang hydrocarbon radical ay konektado ng isang oxygen atom (R1-O-R2).

Mga taba o triglyceride- mga natural na organic compound, buong ester ng gliserol at monobasic mga fatty acid; kabilang sa klase ng mga lipid. Kasama ng mga carbohydrate at protina, ang taba ay isa sa mga pangunahing bahagi ng mga selula ng mga hayop, halaman at mikroorganismo. Ang mga likidong taba ng gulay ay karaniwang tinutukoy bilang mga langis, tulad ng mantikilya.

mga carboxylic acid- isang klase ng mga organikong compound na ang mga molekula ay naglalaman ng isa o higit pang functional na carboxyl group -COOH. Ang mga acidic na katangian ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang pangkat na ito ay medyo madaling hatiin ang isang proton. Sa mga bihirang eksepsiyon, ang mga carboxylic acid ay mahina. Halimbawa, ang acetic acid CH3COOH ay may acidity constant na 1.75 10−5. Ang mga di- at tricarboxylic acid ay mas malakas kaysa sa mga monocarboxylic acid.

Ang taba ay isang mahusay na insulator ng init, kaya sa maraming mga hayop na may mainit na dugo ay idineposito ito sa subcutaneous adipose tissue, na binabawasan ang pagkawala ng init. Ang isang partikular na makapal na subcutaneous fat layer ay katangian ng aquatic mammals (mga balyena, walrus, atbp.). Kasabay nito, sa mga hayop na naninirahan sa mainit na klima (mga kamelyo, jerboa), ang mga reserbang taba ay idineposito sa

structural function

Ang Phospholipids ay bumubuo ng batayan ng bilayer ng mga lamad ng cell, kolesterol - mga regulator ng pagkalikido ng lamad. Ang mga archaeal membrane ay naglalaman ng mga derivatives ng isoprenoid hydrocarbons. Ang mga wax ay bumubuo ng isang cuticle sa ibabaw ng mga organo sa itaas ng lupa (mga dahon at mga batang shoots) ng mga halaman. Ang mga ito ay ginawa rin ng maraming insekto (halimbawa, ang mga bubuyog ay nagtatayo ng pulot-pukyutan mula sa kanila, at ang mga bulate at kaliskis na insekto ay bumubuo ng mga proteksiyon na takip).

Regulatoryo

Mga bitamina - lipid (A, D, E)

Hormonal (steroids, eicosanoids, prostaglandin, atbp.)

Cofactors (dolichol)

Mga molekula ng signal (diglycerides, jasmonic acid; MP3 cascade)

Proteksiyon (shock-absorbing)

Pinoprotektahan ng makapal na layer ng taba lamang loob maraming hayop mula sa pagkasira ng epekto (halimbawa, ang mga sea lion na tumitimbang ng hanggang isang tonelada ay maaaring tumalon papunta sa mabatong baybayin mula sa mga batong 4-5 m ang taas).

20-21-22. Monobasic unsaturated acids- derivatives ng unsaturated hydrocarbons, kung saan ang isang hydrogen atom ay pinalitan ng isang carboxyl group.

Nomenclature, isomerism. Sa pangkat ng mga unsaturated acid, ang mga empirical na pangalan ay kadalasang ginagamit: CH2=CH-COOH - acrylic (propenoic) acid, CH2=C(CH3)-COOH - methacrylic (2-methylpropenoic) acid. Ang isomerismo sa pangkat ng mga unsaturated monobasic acid ay nauugnay sa:

a) isomerism ng carbon skeleton; b) ang posisyon ng double bond; c) cis-trans isomerism.

Paano makukuha.1. Dehydrohalogenation ng halogenated acids:

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

2. Dehydration ng hydroxy acids: HO-CH2-CH2-COOH -> CH2=CH-COOH

Mga katangiang pisikal. Lower unsaturated acids - mga likidong natutunaw sa tubig, na may malakas na masangsang na amoy; mas mataas - solid, hindi malulutas sa tubig na mga sangkap, walang amoy.

Mga katangian ng kemikal Ang mga unsaturated carboxylic acid ay dahil sa parehong mga katangian ng carboxyl group at mga katangian ng double bond. mga tiyak na katangian may mga acid na may double bond na matatagpuan malapit sa carboxyl group - alpha, beta-unsaturated acids. Para sa mga acid na ito, ang pagdaragdag ng hydrogen halides at hydration ay sumasalungat sa panuntunan ng Markovnikov: CH2 = CH-COOH + HBr -> CH2Br-CH2-COOH

Sa maingat na oksihenasyon, nabuo ang mga dihydroxy acid: CH2 \u003d CH-COOH + [O] + H20 -> HO-CH2-CH (OH) -COOH

Sa panahon ng masiglang oksihenasyon, ang dobleng bono ay nasira at ang isang timpla ay nabuo iba't ibang produkto, na maaaring gamitin upang matukoy ang posisyon ng double bond. Ang oleic acid С17Н33СООН ay isa sa pinakamahalagang mas mataas na unsaturated acid. Ito ay isang walang kulay na likido na tumitigas sa lamig. Ang structural formula nito ay CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.

23. Dibasic na naglilimita sa mga carboxylic acid(dibasic saturated carboxylic acids) - mga carboxylic acid kung saan ang isang saturated hydrocarbon radical ay konektado sa dalawang carboxyl group -COOH. Lahat sila ay may pangkalahatang formula na HOOC(CH2)nCOOH, kung saan n = 0, 1, 2, …

Nomenclature. Ang mga sistematikong pangalan ng dibasic saturated carboxylic acid ay ibinibigay sa pamamagitan ng pangalan ng kaukulang alkane na may pagdaragdag ng suffix -dioic at ang salitang acid.

Ang isomerism ng skeleton sa hydrocarbon radical ay ipinakita, na nagsisimula sa butanedioic acid, na mayroong dalawang isomer:

HOOC-CH2-CH2-COOH n-butanedioic acid (ethane-1,2-dicarboxylic acid);

CH3-CH(COOH)-COOH ethane-1,1-dicarboxylic acid.

24-25. OXYACIDS (hydroxycarboxylic acids), mayroon sa molekula, kasama ang isang carboxyl group - COOH, isang hydroxyl group - OH, halimbawa. HOCH2COOH (glycolic acid). Nakapaloob sa mga organismo ng halaman at hayop (lactic, citric, tartaric at iba pang mga acid).

Pamamahagi sa kalikasan

Ang mga hydroxy acid ay laganap; kaya, ang tartaric, citric, malic, lactic at iba pang mga acid ay hydroxy acid, at ang kanilang pangalan ay sumasalamin sa pangunahing likas na pinagmumulan kung saan natagpuan ang sangkap na ito.

Mga pamamaraan ng synthesis

Ang Reformatsky reaction ay isang paraan para sa synthesis ng mga ester ng β-hydroxycarboxylic acids.

"Mga acid ng prutas". Maraming mga hydroxy acid ang ginamit sa mga pampaganda bilang keratolytics. Ang pangalan, gayunpaman, ay bahagyang binago ng mga marketer - para sa higit na pagiging kaakit-akit sa cosmetology, madalas silang tinatawag na "pruit acids".

26-27. OXYACIDS (alcohol acids), mga compound ng dalawahang pag-andar, parehong mga alkohol at acid na naglalaman ng parehong may tubig na nalalabi at isang pangkat ng carboxyl. Depende sa posisyon ng OH na may kaugnayan sa COOH (sa tabi, sa pamamagitan ng isa, dalawa, tatlong lugar), ang a-, /?-, y-, b-hydroxy acid ay nakikilala. Para sa pagtanggap ng O. mayroong maraming mga pamamaraan, ang pangunahing mula sa-rykh maingat na oksihenasyon ng glycols: CH3.CH(OH).CH2.OH + 02 = CH3. .CH(OH).COOH; saponification ng oxynitriles CH3.CH(OH).CN —* CH3.CH(OH).COOH; pagpapalitan ng halogen sa mga halogen acid para sa OH: CH2C1.COOH + KOH = CH2(OH).COOH + + KC1, pagkilos ng HN02 sa mga amino acid: CH2(NH2). COOH + HN02 = CH2 (OH) + N2 + + H20. Sa isang organismo ng hayop, ang mga hydroxy acid ay nabuo sa deamination (tingnan ang) amino acids, sa oxidation fatty to - t (tingnan ang Acetone bodies, Metabolism — proteinaceous), sa glycolysis (tingnan), fermentation (tingnan) at iba pang kemikal. mga proseso. Ang mga hydroxy acid ay makapal na likido o mala-kristal. mga sangkap. Sa chem. Ang relasyon ni O. ay tumutugon kapwa bilang mga alkohol at sa - ikaw: bigyan hal. parehong simple at ester; sa ilalim ng pagkilos ng mga halogen compound ng posporus, ang parehong mga OH ay pinalitan ng isang halogen; ang mga hydrohalic acid ay tumutugon lamang sa alkohol na OH. Ang mga espesyal na reaksyon ay nagpapakilala sa mga a-, /)-, y- at b-hydroxy acid: a-hydroxy acid, nawawala ang tubig mula sa dalawang molekula, nagbibigay ng mga cyclic ester, lactides: 2CH2 (OH). COOH = 2H20 + CH2.O.CO (glycolide); so.o.sn2 /Z-O., naglalabas ng tubig, bumubuo ng mga unsaturated acid: CH2 (OH). CH2.COOH- H20 \u003d CH2:CH. .COOH; Ang mga y- at d-hydroxy acid ay bumubuo ng anhydrides - lactones: CH3.CH(OH).CH2.CH2.COOH = = H2O + CH3.CH.CH2.CH2.CO. O. ay laganap sa mga organismo ng hayop at halaman. Mga kinatawan ng aliphatic a-O. ay glycolic acid, CH2OH.COOH(oxyacetic), lactic acid; mula sa /?-hydroxy acids - hydracrylic, CH2OH.CH2COOH, /9-hydroxy-butyric acid; u-o. sa isang libreng anyo ay hindi kilala, dahil ang pagkawala ng tubig, pumasa sila sa mga lactone. Sa mga dibasic O., ang malic acid (oxyamber-naya) ay mahalaga; COOH.CHOH.CH2.COOH, malawak na ipinamamahagi sa mga halaman; ay umalis sa pag-ikot sa mga mahihinang solusyon, tamang pag-ikot sa mga malakas; synthetic to - na hindi aktibo. Kabilang sa mga dibasic tetraatomic acid ang mga tartaric acid (dioxysuccinic). Ng iba pang O. - lemon, HO.SO.CH2. .(SON)(COOH).CH2.COOH, ay karaniwan sa flora(sa mga ubas, limon) at matatagpuan sa katawan ng hayop (sa gatas); sa anyo ng iron citrate ay may mga gamit na panggamot. Sa aromatic O. (phenolic acids), salicylic acid, gallic acid, at ang kanilang mga derivatives ay mahalaga sa medisina; phenyl ester ng salicylic acid (salol), sulfosalicylic acid, C6H3.OH.S03H.COOH (protein reagent), acetylsalicylic acid (aspirin). Sa mga halaman, mayroong maraming iba't ibang O. ng mabangong serye, ang mga derivative nito ay kinabibilangan, bukod sa iba pang mga bagay tannin na may malaking teknikal na kahalagahan. Tungkol sa biol. halaga ng hiwalay na O. at tungkol sa mga pamamaraan ng kanilang quantitative definition—tingnan. Acetone body, Bro-Glycolysis, Deamination, Dugo, Lactic acid, Ihi, Muscles, Beta(^)-hydroxybutyric acid.

28-29. sa molekula ng ammonia upang sunud-sunod na palitan ang mga atomo ng hydrogen ng mga radikal na hydrocarbon, pagkatapos ay makukuha ang mga compound na kabilang sa klase ng mga amin. Alinsunod dito, ang mga amin ay pangunahin (RNH2), pangalawa (R2NH), tersiyaryo (R3N). Ang -NH2 group ay tinatawag na amino group.

Mayroong aliphatic, aromatic, alicyclic at heterocyclic amines depende sa kung aling mga radical ang nakakabit sa nitrogen atom.

Ang pagtatayo ng mga pangalan ng mga amin ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng prefix na amino- sa pangalan ng kaukulang hydrocarbon (pangunahing mga amine) o ang pagtatapos -amine sa mga nakalistang pangalan ng mga radical na nauugnay sa nitrogen atom (para sa anumang mga amine).

Mga paraan upang makakuha.1. Reaksyon ni Hoffmann. Ang isa sa mga unang pamamaraan para sa pagkuha ng mga pangunahing amin ay ang alkylation ng ammonia na may alkyl halides. . 2. Zinin reaksyon— isang maginhawang paraan upang makakuha ng mga aromatic na amin sa pagbabawas ng mga aromatic na nitro compound. Ang mga sumusunod ay ginagamit bilang mga ahente ng pagbabawas: H2 (sa isang katalista). Minsan ang hydrogen ay direktang nabuo sa sandali ng reaksyon, kung saan ang mga metal (zinc, iron) ay ginagamot ng dilute acid.

Mga pisikal na katangian ng mga amine. Ang pagkakaroon ng hindi nakabahaging pares ng elektron sa nitrogen atom ay nagdudulot ng higit pa mataas na temperatura boiling point kaysa sa kaukulang alkanes. Ang mga amine ay may hindi kanais-nais na masangsang na amoy. sa temperatura ng silid at presyon ng atmospera ang mga unang kinatawan ng isang bilang ng mga pangunahing amin ay mga gas na mahusay na natutunaw sa tubig. Habang tumataas ang carbon radical, tumataas ang boiling point at bumababa ang solubility sa tubig.

Mga kemikal na katangian ng mga amine. Mga pangunahing katangian ng mga amine

Ang mga amin ay mga base, dahil ang nitrogen atom ay maaaring magbigay ng isang pares ng elektron upang bumuo ng isang bono sa mga species na kulang sa elektron ayon sa mekanismo ng donor-acceptor (naaayon sa kahulugan ng Lewis basicity). Samakatuwid, ang mga amine, tulad ng ammonia, ay nagagawang makipag-ugnayan sa mga acid at tubig, na nagdaragdag ng isang proton upang mabuo ang kaukulang mga ammonium salt.

Ang mga ammonium salt ay lubos na natutunaw sa tubig, ngunit hindi gaanong natutunaw sa mga organikong solvent. Ang mga may tubig na solusyon ng mga amin ay alkalina.

Ang mga pangunahing katangian ng mga amin ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga substituent. Sa partikular, ang mga aromatic na amin ay mas mahinang base kaysa aliphatic, dahil ang libreng electron pares ng nitrogen ay pumapasok sa conjugation na may -system ng aromatic nucleus, na nagpapababa ng electron density sa nitrogen atom (-M-effect). Sa kabaligtaran, ang pangkat ng alkyl ay isang mahusay na donor ng density ng elektron (+I-effect).

Oksihenasyon ng mga amine. Ang pagkasunog ng mga amin ay sinamahan ng pagbuo ng carbon dioxide, nitrogen at tubig: 4CH3NH2 + 9O2 \u003d 4CO2 + 2N2 + 10H2O

Ang mga mabangong amine ay kusang nag-oxidize sa hangin. Kaya, ang aniline ay mabilis na nagiging kayumanggi sa hangin dahil sa oksihenasyon.

Pagdaragdag ng alkyl halides Amines magdagdag ng mga haloalkanes upang bumuo ng asin

Pakikipag-ugnayan ng mga amin na may nitrous acid Ang malaking kahalagahan ay ang reaksyon ng diazotization ng mga pangunahing aromatic amines sa ilalim ng pagkilos ng nitrous acid, na nakuha sa lugar sa pamamagitan ng reaksyon ng sodium nitrite na may hydrochloric acid.

Pangunahing aliphatic amines, kapag reacted sa nitrous acid, form alcohols, at pangalawang aliphatic at aromatic amines ay nagbibigay ng N-nitroso derivatives: R-NH2 + NaNO2 + HCl \u003d R-OH + N2 + NaCl + H2O; NH+NaNO2+HCl=R2N-N=O+NaCl+H2O

Sa aromatic amines, pinapadali ng grupong amino ang pagpapalit sa ortho at para na mga posisyon ng singsing na benzene. Samakatuwid, ang aniline halogenation ay nangyayari nang mabilis kahit na walang mga catalyst, at tatlong hydrogen atoms ng benzene ring ay pinalitan nang sabay-sabay, at isang puting precipitate ng 2,4,6-tribromaniline ay namuo:

Ang reaksyong ito sa bromine water ay ginagamit bilang isang qualitative reaction para sa aniline.

Aplikasyon

Ang mga amine ay ginagamit sa industriya ng parmasyutiko at organikong synthesis(CH3NH2, (CH3)2NH, (C2H5)2NH, atbp.); sa paggawa ng naylon (NH2-(CH2)6-NH2 - hexamethylenediamine); bilang isang hilaw na materyal para sa paggawa ng mga tina at plastik (aniline).

30. Amino acids (aminocarboxylic acids)- mga organikong compound, ang molekula kung saan sabay na naglalaman ng mga grupo ng carboxyl at amine. Ang mga amino acid ay maaaring ituring bilang mga derivatives ng mga carboxylic acid kung saan ang isa o higit pang hydrogen atoms ay pinapalitan ng mga amine group.

Pangkalahatang mga katangian ng kemikal. 1. Ang mga amino acid ay maaaring magpakita ng parehong acidic na katangian dahil sa pagkakaroon ng isang carboxyl group -COOH sa kanilang mga molecule, at mga pangunahing katangian dahil sa amino group -NH2. Dahil dito, ang mga solusyon ng mga amino acid sa tubig ay may mga katangian ng mga solusyon sa buffer.

Ang zwitterion ay isang amino acid molecule kung saan ang amino group ay kinakatawan bilang -NH3+, at ang carboxy group ay kinakatawan bilang -COO-. Ang nasabing molekula ay may makabuluhang dipole moment sa zero net charge. Ito ay mula sa gayong mga molekula na ang mga kristal ng karamihan sa mga amino acid ay binuo.

Ang ilang mga amino acid ay may maraming mga amino group at carboxyl group. Para sa mga amino acid na ito, mahirap magsalita ng anumang partikular na zwitterion.

2. Isang mahalagang katangian Ang mga amino acid ay ang kanilang kakayahang mag-polycondensate, na humahantong sa pagbuo ng mga polyamide, kabilang ang mga peptides, protina at nylon-66.

3. Ang isoelectric point ng isang amino acid ay ang pH value kung saan ang maximum na proporsyon ng mga molekula ng amino acid ay may zero charge. Sa pH na ito, ang amino acid ay ang pinakamaliit na mobile sa isang electric field, at ang property na ito ay maaaring gamitin upang paghiwalayin ang mga amino acid pati na rin ang mga protina at peptides.

4. Ang mga amino acid ay karaniwang maaaring pumasok sa lahat ng mga reaksyong katangian ng mga carboxylic acid at amine.

Optical isomerism. Ang lahat ng α-amino acid na bahagi ng mga buhay na organismo, maliban sa glycine, ay naglalaman ng asymmetric carbon atom (threonine at isoleucine ay naglalaman ng dalawang asymmetric atoms) at may optical activity. Halos lahat ng natural na α-amino acid ay may L-form, at ang mga L-amino acid lamang ang kasama sa komposisyon ng mga protina na na-synthesize sa ribosomes.

Ang tampok na ito ng "nabubuhay" na mga amino acid ay napakahirap ipaliwanag, dahil sa mga reaksyon sa pagitan ng mga optically inactive na sangkap o racemates (na, tila, ang mga organikong molekula ay kinakatawan sa sinaunang Earth), ang mga L at D-form ay nabuo sa pantay na dami. Siguro. ang pagpili ng isa sa mga form (L o D) ay resulta lamang ng isang random na kumbinasyon ng mga pangyayari: ang mga unang molekula kung saan maaaring magsimula ang matrix synthesis ay may isang tiyak na hugis, at ang kaukulang mga enzyme ay "inangkop" sa kanila.

31. Ang mga amino acid ay mga organikong amphoteric compound. Naglalaman ang mga ito ng dalawang functional na grupo ng kabaligtaran na kalikasan sa molekula: isang amino group na may mga pangunahing katangian at isang carboxyl group na may acidic na katangian. Ang mga amino acid ay tumutugon sa parehong mga acid at base:

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

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

Kapag ang mga amino acid ay natunaw sa tubig, ang pangkat ng carboxyl ay nahati sa isang hydrogen ion, na maaaring sumali sa grupong amino. Sa kasong ito, nabuo ang isang panloob na asin, ang molekula nito ay isang bipolar ion:

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

Ang mga may tubig na solusyon ng mga amino acid ay may neutral, alkalina o acidic na kapaligiran, depende sa bilang ng mga functional na grupo. Kaya, ang glutamic acid ay bumubuo ng isang acidic na solusyon (dalawang grupo -COOH, isa -NH2), lysine - alkaline (isang grupo -COOH, dalawa -NH2).

Tulad ng mga pangunahing amin, ang mga amino acid ay tumutugon sa nitrous acid, na ang amino group ay nagiging hydroxo group, at ang amino acid sa isang hydroxy acid: H2N-CH(R)-COOH + HNO2 → HO-CH(R)-COOH + N2+ H2O

Ang pagsukat sa dami ng inilabas na nitrogen ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang dami ng mga amino acid (paraan ng Van Slyke).

Ang mga amino acid ay maaaring tumugon sa mga alkohol sa pagkakaroon ng gas na hydrogen chloride, na nagiging ester (mas tiyak, sa hydrochloride salt ng ester): H2N-CH(R)-COOH + R"OH H2N-CH(R)- COOR" + H2O.

Ang mga ester ng amino acid ay walang bipolar na istraktura at pabagu-bago ng isip na mga compound. Ang pinakamahalagang pag-aari ng mga amino acid ay ang kanilang kakayahang mag-condense upang bumuo ng mga peptide.

32. Pangkat ng carboxyl pinagsasama ang dalawang functional na grupo - carbonyl =CO at hydroxyl -OH, na magkaparehong impluwensya sa isa't isa.

Ang mga acidic na katangian ng mga carboxylic acid ay dahil sa paglipat ng density ng elektron sa carbonyl oxygen at ang nagresultang karagdagang (kumpara sa mga alkohol) na polariseysyon ng O-H bond.

Sa isang may tubig na solusyon, ang mga carboxylic acid ay naghihiwalay sa mga ion: R-COOH = R-COO- + H+

Ang solubility sa tubig at mataas na boiling point ng mga acid ay dahil sa pagbuo ng intermolecular hydrogen bonds.

Amino group - monovalent group -NH2, ammonia residue (NH3). Ang amino group ay nakapaloob sa maraming organic compounds - amines, amino acids, amino alcohols, atbp. Ang mga compound na naglalaman ng -NH2 group, bilang panuntunan, ay may pangunahing katangian dahil sa pagkakaroon ng hindi nakabahaging pares ng electron sa nitrogen atom.

Sa mga reaksyon ng electrophilic substitution sa mga aromatic compound, ang amino group ay ang orientant ng unang uri, i.e. pinapagana ang ortho at para na mga posisyon sa singsing ng benzene.

33. Polycondensation- ang proseso ng pag-synthesize ng mga polymer mula sa polyfunctional (pinaka madalas na bifunctional) na mga compound, kadalasang sinasamahan ng pagpapalabas ng mga mababang molekular na by-product (tubig, alkohol, atbp.) Sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga functional na grupo.

Ang molekular na timbang ng polimer na nabuo sa proseso ng polycondensation ay nakasalalay sa ratio ng mga paunang bahagi, ang mga kondisyon ng reaksyon.

Maaaring kabilang sa mga reaksyon ng polycondensation ang alinman sa isang monomer na may dalawang magkaibang functional na grupo: halimbawa, ang synthesis ng poly-ε-caproamide (nylon-6, capron) mula sa ε-aminocaproic acid, o dalawang monomer na may magkakaibang functional na grupo, halimbawa, ang synthesis ng nylon- 66 polycondensation ng adipic acid at hexamethylenediamine; sa kasong ito, ang mga polymer ng isang linear na istraktura ay nabuo (linear polycondensation, tingnan ang Fig. 1). Kung ang monomer (o monomer) ay nagdadala ng higit sa dalawang functional na grupo, ang mga cross-linked polymer ng three-dimensional na istraktura ay nabuo. istraktura ng mesh(tatlong-dimensional na polycondensation). Upang makakuha ng gayong mga polimer, ang "cross-linking" na mga polyfunctional na bahagi ay kadalasang idinaragdag sa pinaghalong monomer.

Ang partikular na tala ay ang mga reaksyon ng polymer synthesis mula sa cyclic monomers sa pamamagitan ng mekanismo ng pagbubukas ng singsing - karagdagan, halimbawa, ang synthesis ng nylon-6 mula sa caprolactam (cyclic amide ng ε-aminocaproic acid); sa kabila ng katotohanan na walang paghihiwalay ng isang mababang molekular na fragment na nangyayari, ang mga naturang reaksyon ay mas madalas na tinutukoy bilang polycondensation.

Peptide bond- isang uri ng amide bond na nangyayari sa panahon ng pagbuo ng mga protina at peptides bilang resulta ng interaksyon ng α-amino group (-NH2) ng isang amino acid sa α-carboxyl group (-COOH) ng isa pang amino acid.

Ang C-N ide sa peptide bond ay bahagyang may double character, na nagpapakita ng sarili, sa partikular, sa isang pagbawas sa haba nito sa 1.32 angstrom. Nagbibigay ito ng mga sumusunod na katangian:

4 na bond atoms (C, N, O at H) at 2 α-carbon ay nasa parehong eroplano. Ang mga R-group ng mga amino acid at hydrogen sa α-carbon ay nasa labas ng eroplanong ito.

Ang H at O sa peptide bond, pati na rin ang mga α-carbon ng dalawang amino acid, ay transoriented (ang trans-isomer ay mas matatag). Sa kaso ng L-amino acids, na nangyayari sa lahat ng natural na protina at peptides, ang mga R-group ay transoriented din.

Ang pag-ikot sa paligid ng C-N bond ay imposible, ang pag-ikot sa paligid ng C-C bond ay posible.

peptides (Greek πεπτος - masustansya) - isang pamilya ng mga sangkap na ang mga molekula ay binuo mula sa mga residue ng α-amino acid na konektado sa isang chain sa pamamagitan ng peptide (amide) bond -C (O) NH -.

34. Mga protina (protein, polypeptides) - mga high-molecular na organikong sangkap, na binubuo ng mga amino acid na konektado sa isang chain sa pamamagitan ng isang peptide bond. Sa mga buhay na organismo, ang komposisyon ng amino acid ng mga protina ay tinutukoy ng genetic code; sa karamihan ng mga kaso, 20 karaniwang amino acid ang ginagamit sa synthesis. Marami sa kanilang mga kumbinasyon ay nagbibigay ng malawak na pagkakaiba-iba ng mga katangian ng mga molekula ng protina. Bilang karagdagan, ang mga amino acid sa komposisyon ng isang protina ay madalas na sumasailalim sa mga pagbabago sa post-translational, na maaaring mangyari bago ang protina ay nagsimulang gumanap ng function nito at sa panahon ng "trabaho" nito sa cell. Kadalasan sa mga buhay na organismo, maraming mga molekula ng protina ang bumubuo ng mga kumplikadong complex, halimbawa, isang photosynthetic complex.

Upang maunawaan ang masalimuot na pag-iimpake (architectonics) ng isang macromolecule ng protina, dapat isaalang-alang ng isa ang ilan mga antas ng organisasyon. Ang pangunahin, pinakasimpleng istraktura ay isang polypeptide chain, ibig sabihin, isang thread ng mga amino acid na naka-link ng mga peptide bond. Sa pangunahing istraktura, ang lahat ng mga bono sa pagitan ng mga amino acid ay covalent at samakatuwid ay malakas. susunod, higit pa mataas na lebel Ang organisasyon ay isang pangalawang istraktura kapag ang thread ng protina ay napilipit sa anyo ng isang spiral. Ang mga hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng mga -COOH na pangkat na matatagpuan sa isang pagliko ng helix at ng -NH2 na mga grupo sa kabilang pagliko. Bumangon sila batay sa hydrogen, kadalasang matatagpuan sa pagitan ng dalawang negatibong atomo. Ang mga hydrogen bond ay mas mahina kaysa sa mga covalent bond, ngunit sa isang malaking bilang ng mga ito ay nagbibigay sila ng pagbuo ng isang sapat na malakas na istraktura. Ang sinulid ng mga amino acid (polypeptide) ay lalong nakapulupot, na bumubuo ng isang bola, o fibril o globule, na tiyak para sa bawat protina. Kaya, lumitaw ang isang kumplikadong pagsasaayos, na tinatawag na tertiary structure. Ang pagpapasiya nito ay karaniwang isinasagawa gamit ang paraan ng pagsusuri ng X-ray diffraction, na nagbibigay-daan sa iyo upang maitatag ang posisyon sa espasyo ng mga atomo at mga grupo ng mga atomo sa mga kristal at kumplikadong mga compound.

Ang mga bono na sumusuporta sa tertiary na istraktura ng protina ay mahina din. Bumangon sila, lalo na, dahil sa mga pakikipag-ugnayan ng hydrophobic. Ito ay mga kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga non-polar na molekula o sa pagitan ng mga non-polar na rehiyon ng mga molekula sa isang may tubig na daluyan. Ang mga hydrophobic residues ng ilang amino acid sa isang may tubig na solusyon ay lumalapit sa isa't isa, "magkadikit" at sa gayon ay nagpapatatag sa istraktura ng protina. Bilang karagdagan sa mga puwersang hydrophobic, ang mga electrostatic bond sa pagitan ng mga electronegative at electropositive radical ng mga residue ng amino acid ay may mahalagang papel sa pagpapanatili ng tertiary na istraktura ng isang protina. Ang istrukturang tersiyaryo ay sinusuportahan din ng isang maliit na bilang ng mga covalent disulfide -S-S-bond na lumabas sa pagitan ng mga atomo ng sulfur ng mga amino acid na naglalaman ng asupre. Dapat kong sabihin na ang tersiyaryo; ang istraktura ng protina ay hindi pangwakas. Ang mga macromolecule ng parehong protina o mga molekula ng iba pang mga protina ay madalas na nakakabit sa isang macromolecule ng protina. Halimbawa, ang isang kumplikadong molekula ng hemoglobin, isang protina na matatagpuan sa mga pulang selula ng dugo, ay binubuo ng apat na globin macromolecules: dalawang alpha chain at dalawang beta chain, na ang bawat isa ay konektado sa isang heme na naglalaman ng bakal. Bilang resulta ng kanilang kumbinasyon, nabuo ang isang gumaganang molekula ng hemoglobin. Sa ganitong pakete lamang ang hemoglobin ay ganap na gumagana, iyon ay, ito ay may kakayahang magdala ng oxygen. Dahil sa kumbinasyon ng ilang mga molekula ng protina sa bawat isa, nabuo ang isang quaternary na istraktura. Kung ang mga peptide chain ay nakasalansan sa anyo ng isang coil, kung gayon ang mga naturang protina ay tinatawag na globular. Kung ang mga polypeptide chain ay nakasalansan sa mga bundle ng mga thread, ang mga ito ay tinatawag na fibrillar proteins. Simula sa pangalawang istraktura, ang spatial arrangement (conformation) ng mga macromolecule ng protina, tulad ng nalaman namin, ay suportado pangunahin ng mahina. mga bono ng kemikal. Naimpluwensyahan panlabas na mga kadahilanan(mga pagbabago sa temperatura, komposisyon ng asin ng daluyan, pH, sa ilalim ng impluwensya ng radiation at iba pang mga kadahilanan) mahina na mga bono na nagpapatatag ng pagkasira ng macromolecule, at ang istraktura ng protina, at samakatuwid ang mga katangian nito, ay nagbabago. Ang prosesong ito ay tinatawag na denaturation. Ang pagkalagot ng bahagi ng mahina na mga bono, ang mga pagbabago sa conformation at mga katangian ng protina ay nangyayari din sa ilalim ng impluwensya ng mga physiological na kadahilanan (halimbawa, sa ilalim ng pagkilos ng mga hormone). Kaya, ang mga katangian ng mga protina ay kinokontrol: mga enzyme, receptor, transporter. Ang mga pagbabagong ito sa istruktura ng protina ay kadalasang madaling mababalik. Ang pagkalagot ng isang malaking bilang ng mga mahina na bono ay humahantong sa denaturation ng protina, na maaaring hindi maibabalik (halimbawa, ang coagulation ng puti ng itlog kapag kumukulo ng mga itlog). Minsan ang denaturation ng protina ay may biological sense din. Halimbawa, ang isang gagamba ay naglalaan ng isang patak ng lihim at idinidikit ito sa ilang uri ng suporta. Pagkatapos, patuloy na inilabas ang lihim, bahagyang hinila niya ang sinulid, at ang mahinang pag-igting na ito ay sapat na para sa protina na mag-denature, mula sa isang natutunaw na anyo hanggang sa isang hindi matutunaw, at ang thread ay nakakakuha ng lakas.

35-36. Monosaccharides(mula sa Greek monos: ang nag-iisa, sacchar: asukal), - mga organikong compound, isa sa mga pangunahing grupo ng carbohydrates; ang pinakasimpleng anyo ng asukal; ay karaniwang walang kulay, nalulusaw sa tubig, transparent na solid. Ang ilang mga monosaccharides ay may matamis na lasa. Ang mga monosaccharides, ang mga bloke ng gusali kung saan ang mga disaccharides (tulad ng sucrose) at polysaccharides (tulad ng cellulose at starch) ay na-synthesize, naglalaman ng mga hydroxyl group at isang aldehyde (aldoses) o keto group (ketoses). Ang bawat carbon atom kung saan nakakabit ang isang hydroxyl group (maliban sa una at huli) ay chiral, na nagbubunga ng maraming isomeric na anyo. Halimbawa, ang galactose at glucose ay mga aldohexoses ngunit may magkaibang kemikal at pisikal na katangian. Ang mga monosaccharides, tulad ng lahat ng carbohydrates, ay naglalaman lamang ng 3 elemento (C, O, H).

Ang mga monosaccharides ay nahahati para sa trioses, tetroses, pentoses, hexoses, atbp. (3, 4, 5, 6, atbp. carbon atoms sa chain); Ang mga natural na monosaccharides na may carbon chain na naglalaman ng higit sa 9 na carbon atoms ay hindi natagpuan. Ang mga monosaccharides na naglalaman ng 5-membered cycle ay tinatawag na furanoses, 6-membered - pyranoses.

Isomerismo. Para sa monosaccharides na naglalaman ng n asymmetric carbon atoms, posible ang pagkakaroon ng 2n stereoisomers (tingnan ang Isomerism).

38. Mga katangian ng kemikal. Ang mga monosaccharides ay pumapasok sa mga reaksiyong kemikal na katangian ng mga grupong carbonyl at hydroxyl. Ang isang katangian ng monosaccharides ay ang kakayahang umiral sa bukas (acyclic) at cyclic na mga anyo at magbigay ng mga derivatives ng bawat isa sa mga form. Karamihan sa mga monosa ay umiikot sa may tubig na solusyon upang bumuo ng mga hemiacetal o hemiketal (depende sa kung sila ay mga aldose o ketose) sa pagitan ng isang alkohol at isang pangkat ng carbonyl ng parehong asukal. Ang glucose, halimbawa, ay madaling bumubuo ng mga hemiacetal sa pamamagitan ng pag-uugnay sa C1 at O5 nito upang bumuo ng 6 na miyembro na singsing na tinatawag na pyranoside. Ang parehong reaksyon ay maaaring maganap sa pagitan ng C1 at O4 upang bumuo ng 5-membered furanoside.

monosaccharides sa kalikasan. Ang mga monosaccharides ay bahagi ng mga kumplikadong carbohydrates (glycosides, oligosaccharides, polysaccharides) at mixed carbohydrate-containing biopolymers (glycoproteins, glycolipids, atbp.). Sa kasong ito, ang mga monosaccharides ay naka-link sa isa't isa at sa non-carbohydrate na bahagi ng molekula sa pamamagitan ng mga glycosidic bond. Sa hydrolysis ng mga acids o enzymes, ang mga bono na ito ay maaaring masira upang palabasin ang mga monosaccharides. Sa kalikasan, ang mga libreng monosaccharides, maliban sa D-glucose at D-fructose, ay bihira. Ang biosynthesis ng monosaccharides mula sa carbon dioxide at tubig ay nangyayari sa mga halaman (tingnan ang Photosynthesis); na may pakikilahok ng mga activated derivatives ng monosaccharides - nucleoside diphosphate sugars - mayroong, bilang panuntunan, ang biosynthesis ng mga kumplikadong carbohydrates. Ang pagkasira ng monosaccharides sa katawan (halimbawa, alcoholic fermentation, glycolysis) ay sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya.

Aplikasyon. Ang ilang mga libreng monosaccharides at ang kanilang mga derivatives (halimbawa, glucose, fructose at diphosphate nito, atbp.) ay ginagamit sa industriya ng pagkain at gamot.

37. Glucose (C6H12O6)("asukal ng ubas", dextrose) ay matatagpuan sa katas ng maraming prutas at berry, kabilang ang mga ubas, kaya ang pangalan ng ganitong uri ng asukal. Ito ay isang anim na atomic na asukal (hexose).

Mga katangiang pisikal. Puting mala-kristal na substansiya ng matamis na lasa, lubos na natutunaw sa tubig, hindi matutunaw sa eter, mahinang natutunaw sa alkohol.

Ang istraktura ng molekula

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

Maaaring umiral ang glucose sa mga cycle (α at β glucose).

α at β glucose

Ang paglipat ng glucose mula sa Fisher projection patungo sa Haworth projection. Ang glucose ay ang huling produkto ng hydrolysis ng karamihan sa disaccharides at polysaccharides.

biyolohikal na papel. Ang glucose ay ang pangunahing produkto ng photosynthesis at nabuo sa siklo ng Calvin.

Sa mga tao at hayop, ang glucose ay ang pangunahing at pinaka maraming nalalaman na pinagmumulan ng enerhiya para sa mga metabolic na proseso. Ang lahat ng mga selula ng katawan ng hayop ay may kakayahang sumipsip ng glucose. Kasabay nito, ang kakayahang gumamit ng iba pang mga mapagkukunan ng enerhiya - halimbawa, ang mga libreng fatty acid at gliserol, fructose o lactic acid - ay hindi taglay ng lahat ng mga selula ng katawan, ngunit sa pamamagitan lamang ng ilan sa kanilang mga uri.

transportasyon ng glucose mula sa labas patungo sa loob selula ng hayop isinasagawa sa pamamagitan ng aktibong transmembrane transfer sa tulong ng isang espesyal na molekula ng protina - ang carrier (transporter) ng mga hexoses.

Ang glucose sa mga selula ay maaaring sumailalim sa glycolysis upang magbigay ng enerhiya sa anyo ng ATP. Ang unang enzyme sa glycolysis chain ay hexokinase. Ang aktibidad ng cell hexokinase ay nasa ilalim ng regulasyong impluwensya ng mga hormone - halimbawa, ang insulin ay mabilis na nagpapataas ng aktibidad ng hexokinase at, dahil dito, ang paggamit ng glucose sa pamamagitan ng mga cell, at ang mga glucocorticoid ay bumababa sa aktibidad ng hexokinase.

Maraming pinagkukunan ng enerhiya maliban sa glucose ang maaaring direktang ma-convert sa glucose sa atay, tulad ng lactic acid, maraming libreng fatty acid at glycerol, o mga libreng amino acid, lalo na ang mas simple tulad ng alanine. Ang proseso ng pagbuo ng glucose sa atay mula sa iba pang mga compound ay tinatawag na gluconeogenesis.

Ang mga mapagkukunan ng enerhiya kung saan walang direktang biochemical conversion sa glucose ay maaaring gamitin ng mga selula ng atay upang makagawa ng ATP at pagkatapos ay magbigay ng enerhiya para sa mga proseso ng gluconeogenesis, resynthesis ng glucose mula sa lactic acid, o supply ng enerhiya para sa proseso ng synthesis ng glycogen polysaccharide mga reserba mula sa mga monomer ng glucose. Ang glucose ay muling madaling ginawa mula sa glycogen sa pamamagitan ng simpleng pagkasira.

May kaugnayan sa pambihirang kahalagahan ng pagpapanatili ng isang matatag na antas ng glucose sa dugo, sa mga tao at maraming iba pang mga hayop mayroong isang kumplikadong sistema ng hormonal regulation ng mga parameter. metabolismo ng karbohidrat. Kapag ang 1 gramo ng glucose ay na-oxidized sa carbon dioxide at tubig, 17.6 kJ ng enerhiya ang inilabas. Ang naka-imbak na maximum na "potensyal na enerhiya" sa molekula ng glucose sa anyo ng estado ng oksihenasyon -4 na carbon atoms (C-4) ay maaaring bumaba sa panahon ng mga metabolic na proseso sa C + 4 (sa molekula ng CO2). Ang pagpapanumbalik nito sa nakaraang antas ay maaaring isagawa ng mga autotroph.

Fructose o asukal sa prutas C6H12O6- monosaccharide, na naroroon sa libreng anyo sa halos lahat ng matamis na berry at prutas. Mas gusto ng maraming tao na palitan ang asukal hindi sa mga sintetikong gamot, ngunit sa natural na fructose.

Hindi tulad ng glucose, na nagsisilbing unibersal na pinagmumulan ng enerhiya, ang fructose ay hindi sinisipsip ng mga tisyu na umaasa sa insulin. Ito ay halos ganap na hinihigop at na-metabolize ng mga selula ng atay. Halos walang ibang mga selula sa katawan ng tao (maliban sa spermatozoa) ang maaaring gumamit ng fructose. Sa mga selula ng atay, ang fructose ay phosphorylated at pagkatapos ay pinaghiwa-hiwalay sa mga trioses, na ginagamit para sa fatty acid synthesis, na maaaring humantong sa labis na katabaan, pati na rin ang mataas na antas ng triglyceride (na nagpapataas naman ng panganib ng atherosclerosis), o ginagamit para sa glycogen synthesis ( bahagyang na-convert sa glucose sa panahon ng gluconeogenesis). Gayunpaman, ang conversion ng fructose sa glucose ay isang kumplikadong multi-step na proseso, at ang kakayahan ng atay na magproseso ng fructose ay limitado. Ang tanong kung isasama ang fructose sa diyeta ng mga diabetic, dahil ang insulin ay hindi kinakailangan para sa pagsipsip nito, ay masinsinang pinag-aralan sa mga nakaraang taon.

Bagaman malusog na tao Ang fructose ay hindi tumataas (o bahagyang tumataas) ng mga antas ng glucose sa dugo; sa mga pasyenteng may diabetes, ang fructose ay kadalasang humahantong sa pagtaas ng mga antas ng glucose. Sa kabilang banda, dahil sa kakulangan ng glucose sa mga selula, ang mga diabetic ay maaaring magsunog ng taba sa kanilang mga katawan, na humahantong sa pagkaubos ng mga reserbang taba. Sa kasong ito, ang fructose, na madaling ma-convert sa taba at hindi nangangailangan ng insulin, ay maaaring gamitin upang maibalik ang mga ito. Ang bentahe ng fructose ay ang isang matamis na lasa ay maaaring ibigay sa isang ulam na may medyo maliit na halaga ng fructose, dahil ito ay 1.2-1.8 beses na mas matamis na may parehong calorie na nilalaman (380 kcal / 100 g) bilang asukal. Gayunpaman, ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga mamimili ng fructose ay hindi binabawasan ang calorie na nilalaman ng kanilang mga pagkain, sa halip ay kumakain sila ng mas matamis na pagkain.

39. Oligosaccharides- ito ay mga oligomer, na binubuo ng ilang (hindi hihigit sa 20) monomer - monosaccharides, sa kaibahan sa polysaccharides, na binubuo ng sampu, daan-daan o libu-libong monosaccharides; - mga compound na binuo mula sa ilang monosaccharide residues (mula 2 hanggang 10) na iniugnay ng isang glycosidic bond.

Ang isang napakahalaga at laganap na espesyal na kaso ng oligosaccharides ay disaccharides - dimer na binubuo ng dalawang molekula ng monosaccharides.

Maaari mo ring pag-usapan ang tungkol sa tri-, tetra-, atbp. saccharides.

40. Disaccharides- ang pangkalahatang pangalan ng isang subclass ng oligosaccharides, kung saan ang molekula ay binubuo ng dalawang monomer - monosaccharides. Ang disaccharides ay nabuo sa pamamagitan ng isang condensation reaction sa pagitan ng dalawang monosaccharides, kadalasang hexoses. Ang reaksyon ng condensation ay nagsasangkot ng pag-alis ng tubig. Ang bono sa pagitan ng mga monosaccharides na nagreresulta mula sa isang reaksyon ng condensation ay tinatawag na isang glycosidic bond. Karaniwan, ang bond na ito ay nabuo sa pagitan ng 1st at 4th carbon atoms ng mga katabing monosaccharide units (1,4-glycosidic bond).

Ang proseso ng paghalay ay maaaring ulitin nang hindi mabilang na beses, na nagreresulta sa malalaking molekula ng polysaccharide. Sa sandaling pinagsama ang mga yunit ng monosaccharide, ang mga ito ay tinatawag na residues. Ang pinakakaraniwang disaccharides ay lactose at sucrose.

Mutarotation(mula sa lat. muto-change at rotatio - rotation), pagbabago sa laki ng optical. pag-ikot ng mga solusyon ng mga optically active compound dahil sa kanilang epimerization. Ito ay tipikal para sa monosaccharides, pagbabawas ng oligosaccharides, lactones, atbp. Mutarotation ay maaaring catalyzed sa pamamagitan ng acids at bases. Sa kaso ng glucose, ang mutarotation ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagtatatag ng equilibrium: Sa equilibrium state, mayroong 38% ng alpha form at 62% ng beta form. Nasa pagitan ang aldehyde form ay nakapaloob sa isang bale-wala na konsentrasyon. Mga kalamangan, ang pagbuo ng b-form ay dahil sa ang katunayan na ito ay mas thermodynamically stable.

Ang mga reaksyong "salamin na pilak" at "salamin na tanso" ay katangian ng aldehydes

1) Ang reaksyon ng "silver mirror", ang pagbuo ng Ag sediment sa mga dingding ng test tube

2) Copper mirror reaksyon, precipitation ng pulang Cu2O precipitate

40. Sa turn, disaccharides, na nangyayari sa ilang mga kaso sa panahon hydrolysis ng polysaccharides(maltose sa hydrolysis ng starch, cellobiose sa hydrolysis ng cellulose) o umiiral sa katawan sa isang libreng anyo (lactose, sucrose, trehalose, atbp.), Ay hydrolyzed sa ilalim ng catalytic action ng os- at p-glycosidases sa indibidwal monosaccharides. Ang lahat ng glycosidases, maliban sa trehalase (ot, omregalose-glucohydrazine), ay may malawak na hanay ng pagtitiyak, na nagpapabilis sa hydrolysis ng halos anumang glycosides na mga derivatives ng isa o isa pang a- o (3-monosaccharide. Kaya, a-glucosidase. pinapabilis ang reaksyon ng hydrolysis ng a-glucosides, kabilang ang maltose, p-glucosidase - p-glucosides, kabilang ang cellobiose, B-galactosidase - B-galactosides at kasama ng mga ito ang lactose, atbp. Ang mga halimbawa ng pagkilos ng a at P-glucosidases ay ibinigay nang mas maaga

41. Ayon sa kabiguan kemikal na istraktura ng disaccharides Ang uri ng trehalose (glycosido-glycosides) at uri ng maltose (glycoside-glucose) ay may makabuluhang magkakaibang mga katangian ng kemikal: ang dating ay hindi nagbibigay ng anumang mga reaksyon na katangian ng aldehyde o ketone group, ibig sabihin, hindi sila na-oxidized, hindi nabawasan, hindi bumubuo ng mga ozone, hindi sila pumasok sa isang polycoidification reaksyon (huwag resinify), huwag mutate, atbp. Para sa disaccharides tulad ng maltose, ang lahat ng mga reaksyon sa itaas, sa kabaligtaran, ay napaka katangian. Ang dahilan para sa pagkakaibang ito ay medyo malinaw mula sa kung ano ang sinabi sa itaas tungkol sa dalawang uri ng disaccharide istraktura at ang mga katangian ng monosaccharide residues kasama sa kanilang komposisyon. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na sa disaccharides lamang tulad ng maltose ay posible ang ring-chain tautomerism, na nagreresulta sa pagbuo ng isang libreng aldehyde o ketone group, na nagpapakita ng mga katangian nito.

Para sa mga hydroxyl ng alkohol, ang parehong mga uri ng disaccharides ay nagbibigay ng parehong mga reaksyon: bumubuo sila ng mga eter at ester, nakikipag-ugnayan sa mga hydrates ng mga metal oxide.

Mayroong isang malaking bilang ng mga disaccharides sa kalikasan; Ang Trehalose at maltose na binanggit sa itaas, gayundin ang sucrose, cellobiose, at lactose, ay kabilang sa mga pinakamahalaga.

42. Maltose(mula sa English malt - malt) - malt sugar, isang natural na disaccharide na binubuo ng dalawang glucose residues; nakapaloob sa malalaking dami sa sprouted grains (malt) ng barley, rye at iba pang mga cereal; matatagpuan din sa mga kamatis, pollen at nektar ng ilang mga halaman. M. ay madaling natutunaw sa tubig, may matamis na lasa; Ito ay isang pampababang asukal dahil mayroon itong hindi napalitang hemiacetal hydroxyl group. Ang biosynthesis ng M. mula sa b-D-glucopyranosylphosphate at D-glucose ay kilala lamang sa ilang uri ng bakterya. Sa mga organismo ng hayop at halaman, ang M. ay nabuo sa panahon ng enzymatic breakdown ng starch at glycogen (tingnan ang Amylases). Ang pagkasira ng M. sa dalawang residue ng glucose ay nangyayari bilang resulta ng pagkilos ng enzyme na a-glucosidase, o maltase, na nakapaloob sa mga digestive juice ng mga hayop at tao, sa sprouted grains, sa molds at yeasts. Ang genetically natukoy na kawalan ng enzyme na ito sa mucosa ng bituka ng tao ay humahantong sa congenital intolerance sa M. - malubhang sakit na nangangailangan ng pagbubukod mula sa diyeta ng M., almirol at glycogen o ang pagdaragdag ng enzyme maltase sa pagkain.

Kapag ang maltose ay pinakuluan na may dilute acid at sa ilalim ng pagkilos ng isang enzyme, ang maltase ay hydrolyzed (dalawang molekula ng glucose C6H12O6 ay nabuo). Ang maltose ay madaling hinihigop ng katawan ng tao. Molecular weight - 342.32 Melting point - 108 (anhydrous)

43. Lactose(mula sa lat. lactis - gatas) С12Н22О11 - isang karbohidrat ng disaccharide group, na matatagpuan sa gatas at mga produkto ng pagawaan ng gatas. Ang molekula ng lactose ay binubuo ng mga nalalabi ng mga molekula ng glucose at galactose. Ang lactose ay tinatawag minsan na asukal sa gatas.

Mga katangian ng kemikal. Kapag pinakuluan na may dilute acid, ang lactose ay hydrolyzed.

Ang lactose ay nakukuha mula sa milk whey.

Aplikasyon. Ginagamit para sa paghahanda ng nutrient media, halimbawa, sa paggawa ng penicillin. Ginamit bilang excipient(tagapuno) sa industriya ng parmasyutiko.

Mula sa lactose, nakuha ang lactulose - isang mahalagang gamot para sa paggamot ng mga sakit sa bituka, tulad ng paninigas ng dumi.

44. Sucrose C12H22O11, o beet sugar, cane sugar, sa pang-araw-araw na buhay ay asukal lamang - isang disaccharide na binubuo ng dalawang monosaccharides - α-glucose at β-fructose.

Ang Sucrose ay isang napakakaraniwang disaccharide sa kalikasan, ito ay matatagpuan sa maraming prutas, prutas at berry. Ang nilalaman ng sucrose ay lalong mataas sa sugar beet at tubo, na ginagamit para sa pang-industriyang produksyon ng nakakain na asukal.

Ang Sucrose ay may mataas na solubility. Sa kemikal, ang fructose ay medyo hindi gumagalaw; kapag lumipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa, halos hindi ito kasangkot sa metabolismo. Minsan ang sucrose ay idineposito bilang isang reserbang sustansya.

Ang sucrose, na pumapasok sa bituka, ay mabilis na na-hydrolyzed ng alpha-glucosidase ng maliit na bituka sa glucose at fructose, na pagkatapos ay hinihigop sa dugo. Ang mga alpha-glucosidase inhibitors, tulad ng acarbose, ay pumipigil sa pagkasira at pagsipsip ng sucrose, pati na rin ang iba pang carbohydrates na na-hydrolyzed ng alpha-glucosidase, sa partikular na starch. Ginagamit ito sa paggamot ng type 2 diabetes. Mga kasingkahulugan: alpha-D-glucopyranosyl-beta-D-fructofuranoside, beet sugar, cane sugar.

Mga katangian ng kemikal at pisikal. Molecular weight 342.3 a.m.u. Gross formula (Hill system): C12H22O11. Ang lasa ay matamis. Solubility (gramo bawat 100 gramo): sa tubig 179 (0°C) at 487 (100°C), sa ethanol 0.9 (20°C). Bahagyang natutunaw sa methanol. Hindi matutunaw sa diethyl ether. Densidad 1.5879 g/cm3 (15°C). Tukoy na pag-ikot para sa sodium D-line: 66.53 (tubig; 35 g/100 g; 20°C). Kapag pinalamig ng likidong hangin, pagkatapos ng pag-iilaw na may maliwanag na liwanag, ang mga kristal na sucrose ay nag-phosphoresce. Hindi nagpapakita ng mga nagpapababang katangian - hindi tumutugon sa reagent ni Tollens at reagent ni Fehling. Ang pagkakaroon ng mga pangkat ng hydroxyl sa molekula ng sucrose ay madaling nakumpirma ng reaksyon sa mga metal hydroxides. Kung ang isang solusyon ng sucrose ay idinagdag sa tanso (II) hydroxide, isang maliwanag na asul na solusyon ng tansong sucrose ay nabuo. Walang grupo ng aldehyde sa sucrose: kapag pinainit ng ammonia solution ng silver (I) oxide, hindi ito nagbibigay ng "silver mirror", kapag pinainit ng tanso (II) hydroxide, hindi ito bumubuo ng red copper (I) oxide . Kabilang sa mga isomer ng sucrose na may molecular formula C12H22O11, maltose at lactose ay maaaring makilala.

Reaksyon ng sucrose sa tubig. Kung pakuluan mo ang isang solusyon ng sucrose na may ilang patak ng hydrochloric o sulfuric acid at neutralisahin ang acid na may alkali, at pagkatapos ay init ang solusyon, lilitaw ang mga molekula na may mga grupo ng aldehyde, na binabawasan ang tanso (II) hydroxide sa tanso (I) oksido. Ang reaksyong ito ay nagpapakita na ang sucrose ay sumasailalim sa hydrolysis sa ilalim ng catalytic action ng acid, na nagreresulta sa pagbuo ng glucose at fructose: С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6

Natural at anthropogenic na pinagmumulan. Nakapaloob sa tubo, sugar beet (hanggang 28% dry matter), juice ng halaman at prutas (hal. birch, maple, melon at carrot). Ang pinagmulan ng sucrose - mula sa beets o tungkod - ay tinutukoy ng ratio ng nilalaman ng matatag na carbon isotopes 12C at 13C. Ang sugar beet ay may C3 carbon dioxide uptake mechanism (sa pamamagitan ng phosphoglyceric acid) at mas gustong sumisipsip ng 12C isotope; Ang tubo ay may C4 na mekanismo para sa pagsipsip ng carbon dioxide (sa pamamagitan ng oxaloacetic acid) at mas gustong sumisipsip ng 13C isotope.

45. Cellobiose- isang karbohidrat mula sa pangkat ng mga disaccharides, na binubuo ng dalawang residue ng glucose na konektado (sa pamamagitan ng isang β-glucosidic bond; ang pangunahing yunit ng istruktura ng cellulose.

Puting mala-kristal na substansiya, lubos na natutunaw sa tubig. Ang cellobiose ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon na kinasasangkutan ng isang pangkat ng aldehyde (hemacetal) at mga pangkat ng hydroxyl. Sa panahon ng acid hydrolysis o sa ilalim ng pagkilos ng enzyme β-glucosidase, ang cellobiose ay nahati upang bumuo ng 2 molekula ng glucose.

Ang cellobiose ay nakuha sa pamamagitan ng bahagyang hydrolysis ng cellulose. Ang cellobiose ay matatagpuan sa libreng anyo sa katas ng ilang mga puno.

46. Polysaccharides- ang pangkalahatang pangalan ng isang klase ng kumplikadong high-molecular carbohydrates, ang mga molekula nito ay binubuo ng sampu, daan-daan o libu-libong monomer - monosaccharides.

Ang polysaccharides ay mahalaga para sa buhay ng mga hayop at halaman. Ang mga ito ay isa sa mga pangunahing pinagkukunan ng enerhiya na nagreresulta mula sa metabolismo ng katawan. Nakikilahok sila sa mga proseso ng immune, nagbibigay ng pagdirikit ng mga selula sa mga tisyu, at ang karamihan sa mga organikong bagay sa biosphere.

Ang isang magkakaibang biological na aktibidad ng polysaccharides ng halaman ay naitatag: antibiotic, antiviral, antitumor, antidote [hindi tinukoy na mapagkukunan 236 araw]. Ang mga polysaccharides ng halaman ay may mahalagang papel sa pagbabawas ng lipemia at vascular atheromatosis dahil sa kanilang kakayahang bumuo ng mga complex na may mga protina ng plasma at lipoprotein.

Kabilang sa mga polysaccharides, sa partikular:

Ang dextrin ay isang polysaccharide, isang produkto ng starch hydrolysis;

ang almirol ay ang pangunahing polysaccharide na idineposito bilang isang reserbang enerhiya sa mga organismo ng halaman;

Ang glycogen ay isang polysaccharide na idineposito bilang isang reserbang enerhiya sa mga selula ng mga organismo ng hayop, ngunit matatagpuan din sa maliliit na dami sa mga tisyu ng halaman;

ang selulusa ay ang pangunahing istrukturang polysaccharide ng mga pader ng selula ng halaman;

galactomannans - imbakan ng polysaccharides ng ilang halaman ng pamilya ng legume, tulad ng guarana at locust bean gum;

glucomannan - isang polysaccharide na nakuha mula sa konjac tubers, ay binubuo ng mga alternating unit ng glucose at mannose, isang natutunaw na dietary fiber na nagpapababa ng gana;

amyloid - ginagamit sa paggawa ng parchment paper.

Cellulose ( mula sa lat. cellula - cell, kapareho ng hibla) - [С6Н7О2 (OH) 3] n, polysaccharide; ang pangunahing bahagi ng mga lamad ng cell ng lahat ng mas mataas na halaman.

Ang selulusa ay binubuo ng mga nalalabi ng mga molekula ng glucose, na nabuo sa panahon ng acid hydrolysis ng selulusa:

(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6

Ang selulusa ay isang mahabang thread na naglalaman ng 300-2500 glucose residues, walang mga sanga sa gilid. Ang mga thread na ito ay magkakaugnay ng maraming hydrogen bond, na nagbibigay sa selulusa ng higit na mekanikal na lakas. Ang mga mammal (tulad ng karamihan sa iba pang mga hayop) ay walang mga enzyme na maaaring magbuwag ng selulusa. Gayunpaman, maraming mga herbivore (tulad ng mga ruminant) ay mayroong mga symbiont bacteria sa kanilang digestive tract na bumabagsak at tumutulong sa kanilang mga host na sumipsip ng polysaccharide na ito.

Ang pulp ay nakuha sa pamamagitan ng pang-industriyang pamamaraan sa pamamagitan ng paraan ng pagluluto sa mga pulp mill na bahagi ng mga pang-industriyang complex (pinagsasama). Ayon sa uri ng mga reagents na ginamit, ang mga sumusunod na pamamaraan ng pulping ay nakikilala:

Sulfite. Ang cooking liquor ay naglalaman ng sulfurous acid at asin nito, tulad ng sodium hydrosulfite. Ang pamamaraang ito ay ginagamit upang makakuha ng selulusa mula sa mababang-resinous na species ng kahoy: spruce, fir.

alkalina:

Soda. Ginagamit ang sodium hydroxide solution. Ang paraan ng soda ay maaaring gamitin upang makakuha ng selulusa mula sa mga hardwood at taunang halaman.

sulpate. Ang pinakakaraniwang paraan ngayon. Ang reagent na ginamit ay isang solusyon na naglalaman ng sodium hydroxide at sodium sulfide, at tinatawag na white liquor. Ang pamamaraan ay nakuha ang pangalan nito mula sa sodium sulfate, kung saan ang sulfide para sa puting alak ay nakuha sa mga pulp mill. Ang pamamaraan ay angkop para sa pagkuha ng selulusa mula sa anumang uri ng materyal ng halaman. Ang kawalan nito ay ang pagpapalabas ng isang malaking halaga ng mabahong sulfur compound: methyl mercaptan, dimethyl sulfide, atbp bilang resulta ng mga side reaction.

Ang teknikal na selulusa na natanggap pagkatapos ng pagluluto ay naglalaman ng iba't ibang karumihan: lignin, hemicellulose. Kung ang selulusa ay inilaan para sa pagproseso ng kemikal (halimbawa, upang makakuha ng mga artipisyal na hibla), pagkatapos ito ay sumasailalim sa pagpino - paggamot na may malamig o mainit na solusyon sa alkali upang alisin ang mga hemicellulose.

Upang alisin ang natitirang lignin at gawing mas puti ang pulp, ito ay pinaputi. Kasama sa tradisyonal na chlorine bleaching ang dalawang yugto:

paggamot ng chlorine - upang sirain ang mga macromolecule ng lignin;

paggamot ng alkali - para sa pagkuha ng mga nabuong produkto ng pagkasira ng lignin.

47. Almirol- polysaccharides ng amylose at amylopectin, ang monomer kung saan ay alpha-glucose. Ang starch, na na-synthesize ng iba't ibang mga halaman sa ilalim ng pagkilos ng liwanag (photosynthesis), ay may ilang iba't ibang mga komposisyon at mga istraktura ng butil.

biological na katangian. Ang starch, bilang isa sa mga produkto ng photosynthesis, ay malawak na ipinamamahagi sa kalikasan. Para sa mga halaman, ito ay isang reserba sustansya at higit sa lahat ay matatagpuan sa mga prutas, buto at tubers. Ang butil ng mga halaman ng cereal ay pinakamayaman sa almirol: bigas (hanggang 86%), trigo (hanggang 75%), mais (hanggang 72%), pati na rin ang mga tubers ng patatas (hanggang 24%).

Para sa katawan ng tao, ang almirol, kasama ang sucrose, ay ang pangunahing tagapagtustos ng carbohydrates - isa sa pinakamahalagang bahagi ng pagkain. Sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme, ang almirol ay na-hydrolyzed sa glucose, na na-oxidized sa mga cell sa carbon dioxide at tubig, na naglalabas ng enerhiya na kinakailangan para sa paggana ng isang buhay na organismo.

Biosynthesis. Ang bahagi ng glucose na nabuo sa mga berdeng halaman sa panahon ng photosynthesis ay na-convert sa starch:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

nC6H12O6(glucose) → (C6H10O5)n + nH2O

Sa pangkalahatang mga termino, ito ay maaaring isulat bilang 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n 6nO2.

Ang almirol bilang isang reserbang pagkain ay naiipon sa mga tubers, prutas, buto ng mga halaman. Kaya, ang mga tubers ng patatas ay naglalaman ng hanggang 24% na almirol, mga butil ng trigo - hanggang sa 64%, bigas - 75%, mais - 70%.

Ang glycogen ay isang polysaccharide nabuo sa pamamagitan ng mga residu ng glucose; ang pangunahing reserbang carbohydrate ng mga tao at hayop. Glycogen (tinatawag din minsan na animal starch, sa kabila ng hindi kawastuhan ng termino) ay ang pangunahing anyo ng imbakan ng glucose sa mga selula ng hayop. Ito ay idineposito bilang mga butil sa cytoplasm sa maraming uri ng cell (pangunahin ang atay at kalamnan). Ang Glycogen ay bumubuo ng isang reserbang enerhiya na maaaring mabilis na mapakilos kung kinakailangan upang mapunan ang biglaang kakulangan ng glucose. Ang imbakan ng glycogen, gayunpaman, ay hindi kasing taas ng mga calorie kada gramo kaysa sa pag-iimbak ng triglyceride (taba). Tanging ang glycogen na nakaimbak sa mga selula ng atay (hepatocytes) ang maaaring ma-convert sa glucose upang pakainin ang buong katawan, habang ang mga hepatocyte ay may kakayahang mag-imbak ng hanggang 8 porsiyento ng kanilang timbang sa anyo ng glycogen, na siyang pinakamataas na konsentrasyon ng anumang uri ng cell. Ang kabuuang masa ng glycogen sa atay ay maaaring umabot sa 100-120 gramo sa mga matatanda. Sa mga kalamnan, ang glycogen ay pinoproseso sa glucose na eksklusibo para sa lokal na pagkonsumo at naiipon sa mas mababang mga konsentrasyon (hindi hihigit sa 1% ng kabuuang timbang muscles), habang ang kabuuang reserba ng kalamnan nito ay maaaring lumampas sa reserbang naipon sa mga hepatocytes. Hindi malaking bilang ng Ang glycogen ay matatagpuan sa mga bato, at mas mababa pa sa ilang uri ng mga selula ng utak (glial cells) at mga puting selula ng dugo.

48. Chitin (C8H13O5N) (French chitine, mula sa Greek chiton: chiton - damit, balat, shell) - isang natural na tambalan mula sa pangkat ng nitrogen-containing polysaccharides. pangalan ng kemikal: poly-N-acetyl-D-glucose-2-amine, isang polymer ng mga residue ng N-acetylglucosamine na naka-link ng b-(1,4)-glycosidic bond. Ang pangunahing bahagi ng exoskeleton (cuticle) ng mga arthropod at isang bilang ng iba pang mga invertebrates, ay bahagi ng cell wall ng fungi at bacteria.

pamamahagi sa kalikasan. Ang chitin ay isa sa mga pinakakaraniwang polysaccharides sa kalikasan - humigit-kumulang 10 gigatonnes ng chitin ang nabubuo at nabubulok bawat taon sa Earth sa mga buhay na organismo.

Ito ay gumaganap ng proteksiyon at pagsuporta sa mga function, na nagbibigay ng cell rigidity - ito ay nakapaloob sa mga cell wall ng fungi.

Ang pangunahing bahagi ng arthropod exoskeleton.

Gayundin, ang chitin ay nabuo sa mga organismo ng maraming iba pang mga hayop - iba't ibang mga worm, coelenterates, atbp.

Sa lahat ng mga organismo na gumagawa at gumagamit ng chitin, wala ito sa purong anyo nito, ngunit nasa isang kumplikadong kasama ng iba pang mga polysaccharides, at kadalasang nauugnay sa mga protina. Sa kabila ng katotohanan na ang chitin ay isang sangkap na halos magkapareho sa istraktura, pisikal at kemikal na mga katangian at biological na papel sa selulusa, ang chitin ay hindi matagpuan sa mga organismo na bumubuo ng selulusa (halaman, ilang bakterya).

Chemistry ng chitin. Sa kanilang likas na anyo, ang mga chitin ng iba't ibang mga organismo ay medyo naiiba sa bawat isa sa komposisyon at mga katangian. Ang molecular weight ng chitin ay umabot sa 260,000.

Ang chitin ay hindi matutunaw sa tubig, lumalaban sa dilute acids, alkalis, alcohol at iba pang organic solvents. Natutunaw sa puro solusyon ng ilang mga asing-gamot (zinc chloride, lithium thiocyanate, calcium salts).

Kapag pinainit na may puro solusyon ng mga mineral acid, ito ay nawasak (hydrolyzed), na naghihiwalay sa mga grupo ng acetyl.

Praktikal na paggamit. Isa sa mga derivatives ng chitin na nakuha mula dito sa industriya ay chitosan. Ang mga hilaw na materyales para sa paggawa nito ay mga shell ng crustaceans (krill, king crab), pati na rin ang mga produkto ng microbiological synthesis.

49. Mabangong hydrocarbons, mga organikong compound na binubuo ng carbon at hydrogen at naglalaman ng benzene nuclei. Ang pinakasimple at pinakamahalagang kinatawan ng A. sa. - benzene (I) at mga homologue nito: methylbenzene, o toluene (II), dimethylbenzene, o xylene, atbp. isama rin ang benzene derivatives na may unsaturated side chain, gaya ng styrene (III). Ito ay kilala ng maraming A. sa. na may ilang benzene nuclei sa molekula, halimbawa, diphenylmethane (IV), diphenyl C6H5-C6H5, kung saan ang parehong benzene nuclei ay direktang nakaugnay sa isa't isa; sa naphthalene (V), ang parehong mga singsing ay nagbabahagi ng 2 carbon atoms; ang mga naturang hydrocarbon ay tinatawag na A. at. na may condensed nuclei.

Benzene C6H6, PhH) ay isang organikong tambalang kemikal, isang walang kulay na likido na may kaaya-ayang matamis na amoy. mabangong hydrocarbon. Ang Benzene ay isang bahagi ng gasolina, malawakang ginagamit sa industriya, at isang hilaw na materyal para sa paggawa ng mga gamot, iba't ibang plastik, sintetikong goma, at mga tina. Bagama't ang benzene ay matatagpuan sa krudo, ito ay komersyal na synthesize mula sa iba pang mga bahagi. Nakakalason, carcinogen.

mga homologue- Mga compound na kabilang sa parehong klase, ngunit naiiba sa bawat isa sa komposisyon sa pamamagitan ng isang integer na bilang ng mga pangkat ng CH2. Ang hanay ng lahat ng homologue ay bumubuo ng isang homologous na serye.

pisikal na katangian. Walang kulay na likido na may kakaibang masangsang na amoy. Punto ng pagkatunaw = 5.5 °C, Boiling point = 80.1 °C, Density = 0.879 g/cm³, Molecular weight = 78.11 g/mol. Tulad ng lahat ng hydrocarbons, ang benzene ay nasusunog at bumubuo ng maraming soot. Ito ay bumubuo ng mga paputok na halo na may hangin, mahusay na nahahalo sa mga eter, gasolina at iba pang mga organikong solvent, at bumubuo ng isang azeotropic mixture na may tubig na may kumukulo na 69.25 °C. Solubility sa tubig 1.79 g/l (sa 25 °C).

Istruktura. Sa pamamagitan ng komposisyon, ang benzene ay kabilang sa unsaturated hydrocarbons (homologous series CnH2n-6), ngunit, hindi katulad ng hydrocarbons ng ethylene series, ang C2H4 ay nagpapakita ng mga katangiang likas sa saturated hydrocarbons sa ilalim ng malupit na mga kondisyon, ngunit ang benzene ay mas madaling kapitan ng mga reaksyon ng pagpapalit. Ang "pag-uugali" na ito ng benzene ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng espesyal na istraktura nito: ang pagkakaroon ng isang conjugated na 6π-electron na ulap sa istraktura. Ang modernong ideya ng elektronikong katangian ng mga bono sa benzene ay batay sa hypothesis ni Linus Pauling, na iminungkahi na ilarawan ang molekula ng benzene bilang isang heksagono na may nakasulat na bilog, sa gayon ay binibigyang diin ang kawalan ng mga nakapirming dobleng bono at ang pagkakaroon ng isang solong electron cloud na sumasaklaw sa lahat ng anim na carbon atoms ng cycle.

50. Mga aromatic compound (arena)- cyclic organic compounds na may aromatic bond system sa kanilang komposisyon. Maaaring mayroon silang saturated o unsaturated side chain.

Ang pinakamahalagang aromatic hydrocarbons ay kinabibilangan ng C6H6 benzene at mga homologue nito: C6H5CH3 toluene, C6H4(CH3)2 xylene, atbp.; naphthalene C10H8, anthracene C14H10 at ang kanilang mga derivatives. Mga natatanging katangian ng kemikal- nadagdagan ang katatagan ng aromatic nucleus at isang pagkahilig sa mga reaksyon ng pagpapalit. Ang pangunahing pinagmumulan ng aromatic hydrocarbons ay coal tar, langis at mga produktong langis. Ang mga sintetikong pamamaraan ng pagkuha ay may malaking kahalagahan. Ang mga mabangong hydrocarbon ay ang panimulang mga produkto para sa paggawa ng mga ketone, aldehydes at mga aromatic acid, pati na rin ang maraming iba pang mga sangkap. Mayroon ding mga heterocyclic arenes, bukod sa kung saan ay madalas na matatagpuan sa purong anyo at sa anyo ng mga compound - pyridine, pyrrole, furan at thiophene, indole, purine, quinoline.

Ang Borazol (“inorganic benzene”) ay mayroon ding aromaticity, ngunit ang mga katangian nito ay kapansin-pansing naiiba sa mga organic arene.

Mga reaksyon ng pagpapalit ng electrophilic"(English substitution electrophilic reaction) - mga reaksyon ng pagpapalit kung saan ang pag-atake ay isinasagawa ng isang electrophile - isang particle na may positibong charge o may kakulangan ng mga electron. Kapag nabuo ang isang bagong bono, ang papalabas na particle - ang electrophage ay nahati nang wala ang pares ng elektron nito. Ang pinakasikat na umaalis na grupo ay ang H+ proton.

51-52. Mabangong electrophilic substitution reactions

Para sa mga aromatic system, mayroon talagang isang electrophilic substitution mechanism, SEAr. Ang mekanismo ng SE1 (sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mekanismo ng SN1) ay napakabihirang, at ang SE2 (naaayon sa mekanismo ng SN2) ay hindi matatagpuan sa lahat.

Mekanismo ng reaksyon ng SEAr o aromatic electrophilic substitution reactions (English substitution electrophilic aromatic) ay ang pinakakaraniwan at pinakamahalaga sa mga reaksyon ng pagpapalit ng mga aromatic compound at binubuo ng dalawang yugto. Sa unang yugto, ang electrophile ay nakakabit, sa pangalawang yugto, ang electrofuge ay nahati.

Sa panahon ng reaksyon, ang isang intermediate na positibong sisingilin na intermediate ay nabuo (sa figure - 2b). Ito ay tinatawag na Weland intermediate, ang aronium ion, o ang σ-complex. Ang kumplikadong ito, bilang panuntunan, ay napaka-reaktibo at madaling nagpapatatag sa pamamagitan ng mabilis na pag-aalis ng cation. Ang hakbang na naglilimita sa rate sa karamihan ng mga reaksyon ng SEAr ay ang unang hakbang.

Bilis ng reaksyon = k**

Ang mga medyo mahinang electrophile ay karaniwang kumikilos bilang isang umaatakeng particle; samakatuwid, sa karamihan ng mga kaso, ang reaksyon ng SEAr ay nagpapatuloy sa ilalim ng pagkilos ng isang Lewis acid catalyst. Ang AlCl3, FeCl3, FeBr3, ZnCl2 ay ginagamit nang mas madalas kaysa sa iba.

Sa kasong ito, ang mekanismo ng reaksyon ay ang mga sumusunod (gamit ang halimbawa ng benzene chlorination, FeCl3 catalyst):

1. Sa unang yugto, nakikipag-ugnayan ang catalyst sa umaatakeng particle upang bumuo ng aktibong electrophilic agent

Sa ikalawang yugto, sa katunayan, ang mekanismo ng SEAr ay ipinatupad.

53. Mga heterocyclic compound(heterocycles) - mga organikong compound na naglalaman ng mga cycle, na, kasama ng carbon, ay kinabibilangan din ng mga atomo ng iba pang mga elemento. Maaari silang ituring bilang mga carbocyclic compound na may heterosubstituents (heteroatoms) sa ring. Ang mabangong nitrogen-containing heterocyclic compound ay ang pinaka-magkakaibang at mahusay na pinag-aralan. Ang paglilimita sa mga kaso ng heterocyclic compound ay mga compound na hindi naglalaman ng mga carbon atom sa cycle, halimbawa, pentazole.

pyrrole- aromatic five-membered nitrogenous heterocycle, ay may mahinang mga pangunahing katangian. Nakapaloob sa langis ng buto (na nakukuha sa pamamagitan ng dry distillation ng mga buto), pati na rin sa coal tar. Ang mga pyrrole ring ay bahagi ng porphyrins - plant chlorophyll, heme ng hemoglobins at cytochromes, at ilang iba pang biologically important compounds.

Istraktura at katangian. Ang Pyrrole ay isang walang kulay na likido, nakapagpapaalaala ng chloroform sa amoy, dahan-dahang dumidilim kapag nakalantad sa hangin. Ito ay bahagyang hygroscopic, bahagyang natutunaw sa tubig, at lubos na natutunaw sa karamihan ng mga organikong solvent. Ang istraktura ng pyrrole ay iminungkahi noong 1870 ng Bayer, batay sa oksihenasyon nito na may chromic acid sa maleimide at ang pagbuo nito sa panahon ng distillation ng succinimide na may zinc dust.

Kaasiman at metalasyon. Ang Pyrrole ay isang mahinang NH acid (pKa 17.5 sa tubig) at tumutugon sa mga alkali na metal at kanilang mga amida sa likidong ammonia o mga inert na solvent upang mag-deprotonate sa posisyon 1 at mabuo ang mga katumbas na asin. Ang reaksyon sa mga Grignard reagents ay nagpapatuloy nang katulad, kung saan ang mga N-magnesium salt ay nabuo. Ang mga N-substituted pyrrole ay tumutugon sa butyl- at phenyllithium, na nagme-metal sa α-position.

54. INDOL (benzo[b]pyrrole), sabihin. m. 117.18; walang kulay mga kristal na may mahinang amoy ng naphthalene; m.p. 52.5 °C, bp 254 °С; d456 1.0718; sublimates kapag pinainit. hanggang sa 150 ° С; m 7.03.10-30 C.m (benzene, 25 °C); distilled na may water vapor, diethyl ether at NH3; mabuti sol. sa org. r-tagapangalaga, mainit na tubig, likido NH3. Ang molekula ay may planar na pagsasaayos.

Ang Indole ay isang mahinang base (pKa -2.4). Kapag na-protonate, bumubuo ito ng 3H-indolium cation (f-la I), to-ry kapag nakikipag-ugnayan. na may neutral na molekula, ang indole ay nagbibigay ng dimer (II). Bilang isang mahinang acid (pKa 17), ang indole na may Na sa likidong NH3 ay bumubuo ng N-sodium indole, na may KOH sa 130 ° C - N-potassium indole. Nagtataglay ng mabango. St. mo. Electrof. pagpapalit napupunta Ch. arr. sa posisyon 3. Karaniwang isinasagawa ang nitrasyon gamit ang benzoyl nitrate, sulfonation na may pyridine sulfotrioxide, bromination na may dioxane dibromide, chlorination na may SO2Cl2, alkylation na may aktibong alkyl halides. Ang acetylation sa acetic acid ay napupunta din sa posisyon 3, sa presensya. CH3COONa - sa posisyon 1; sa acetic anhydride, nabuo ang 1,3-diacetylindole. Ang Indole ay madaling nagdaragdag sa double bond ng a,b-unsaturated ketones at nitriles.

Aminomethylation (Mannich district) sa ilalim ng banayad na mga kondisyon ay nagpapatuloy sa posisyon 1, sa mahirap na mga kondisyon - sa posisyon 3. Ang pagpapalit sa singsing ng benzene (nakararami sa mga posisyon 4 at 6) ay nangyayari lamang sa mga acidic na kapaligiran na may naka-block na posisyon 3. Sa presensya. Ang H2O2, peracids o sa light indole ay na-oxidized sa indoxyl, na pagkatapos ay nagiging. sa trimer o indigo. Ang mas matinding oksihenasyon sa ilalim ng pagkilos ng O3, ang MnO2 ay humahantong sa pagkalagot ng pyrrole ring na may pagbuo ng 2-formamidobenzaldehyde. Kapag ang indole ay hydrogenated na may hydrogen sa ilalim ng banayad na mga kondisyon, ang pyrrole ring ay nabawasan, at sa ilalim ng mas malubhang mga kondisyon, ang benzene ring ay nabawasan din.

Ang Indole ay matatagpuan sa mahahalagang langis jasmine at citrus fruits, ay bahagi ng kam.-ug. mga dagta. Ang indole ring ay isang fragment ng mga molekula ng mahalagang kalikasan. mga compound (hal., tryptophan, serotonin, melatonin, bufotenin). Karaniwan, ang indole ay nakahiwalay sa naphthalene fraction ng kam.-ug. resin o nakuha sa pamamagitan ng dehydrogenation ng o-ethylaniline kasama ang huli. cyclization ng nagresultang produkto. Ang Indole at ang mga derivatives nito ay na-synthesize din sa pamamagitan ng cyclization ng arylhydrazones ng carbonyl compounds. (R-tion Fisher), mutual. arylamines na may a-halogen o a-hydroxycarbonyl Comm. (R-tion Bischler), atbp. Ang core ng indole ay bahagi ng indole alkaloids. Indole mismo ay isang amoy fixative sa pabango; ang mga derivative nito ay ginagamit sa paggawa ng mga biologically active compound. (hormones, hallucinogens) at lek. Wed-in (hal., indopan, indomethacin).

55. Imidazole- isang organikong tambalan ng klase ng mga heterocycle, isang limang-member na cycle na may dalawang nitrogen atoms at tatlong carbon atoms sa cycle, isomeric hanggang pyrazole.

Ari-arian. Sa unsubstituted imidazole, ang mga posisyon 4 at 5 (carbon atoms) ay katumbas dahil sa tautomerism. Mabango, tumutugon sa diazonium salts (kombinasyon). Ito ay nitrated at sulfonated lamang sa isang acidic na medium sa posisyon 4, ang mga halogens sa isang alkaline medium ay pumapasok sa posisyon 2, sa isang acidic na medium sa posisyon 4. Madaling na-alkylated at na-acylated sa imine N, nagbubukas ng cycle kapag nakikipag-ugnayan sa mga solusyon ng malakas na acids at mga peroxide. Catalyzes ang hydrolysis ng mga hardly saponifiable esters at amides ng carboxylic acids.

Batay sa imidazole, ang isang malaking bilang ng iba't ibang mga ionic na likido ay ginawa.

Mga pamamaraan ng pagtanggap. Mula sa ortho-phenylenediamine sa pamamagitan ng benzimidazole at 4,5-imidazole dicarboxylic acid.

Pakikipag-ugnayan ng glyoxal (oxalaldehyde) sa ammonia at formaldehyde.

biyolohikal na papel. Ang imidazole ring ay bahagi ng mahahalagang amino acid histidine. Structural fragment ng histamine, purine base, dibazol.

56. Pyridine- isang anim na miyembro na aromatic heterocycle na may isang nitrogen atom, isang walang kulay na likido na may matalim na hindi kanais-nais na amoy; nahahalo sa tubig at mga organikong solvent. Ang Pyridine ay isang mahinang base, nagbibigay ng mga asing-gamot na may malakas na mga acid ng mineral, madaling bumubuo ng mga dobleng asing-gamot at kumplikadong mga compound.

Resibo. Ang pangunahing mapagkukunan para sa pagkuha ng pyridine ay coal tar.

Mga katangian ng kemikal. Ang Pyridine ay nagpapakita ng mga katangian na katangian ng mga tertiary amine: ito ay bumubuo ng mga N-oxide, N-alkylpyridinium salts, at nagagawang kumilos bilang isang sigma-donor ligand.

Kasabay nito, ang pyridine ay may malinaw na aromatic properties. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng isang nitrogen atom sa conjugation ring ay humahantong sa isang seryosong muling pamamahagi ng density ng elektron, na humahantong sa isang malakas na pagbaba sa aktibidad ng pyridine sa mga reaksyon ng electrophilic aromatic substitution. Sa ganitong mga reaksyon, nakararami ang meta posisyon ng singsing ay reacted.

Ang Pyridine ay nailalarawan sa pamamagitan ng mabangong mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic na nangyayari pangunahin sa mga posisyon ng ortho-para ng singsing. Ang reaktibidad na ito ay nagpapahiwatig ng electron-deficient na kalikasan ng pyridine ring, na maaaring ibuod sa sumusunod na panuntunan ng hinlalaki: ang reaktibiti ng pyridine bilang isang aromatic compound ay halos tumutugma sa reaktibiti ng nitrobenzene.

Aplikasyon. Ginagamit ito sa synthesis ng mga tina, gamot, insecticides, sa analytical chemistry, bilang solvent para sa maraming organic at ilang inorganic na substance, para sa denaturation ng alkohol.

Kaligtasan. Ang Pyridine ay nakakalason, nakakaapekto sa nervous system, balat.

57. Biyolohikal na papel. Ang Nicotinic acid ay isang derivative ng pyridine. Ito ay nasisipsip sa tiyan at duodenum, at pagkatapos ay sumasailalim sa amination, na nagreresulta sa nicotinoamide, na sa katawan, kasama ang mga protina, ay bumubuo ng higit sa 80 mga enzyme. Ito ang pangunahing pisyolohikal na papel ng bitamina B5. Kaya, ang nikotinic acid ay bahagi ng mahalagang redox enzymes gaya ng dehydrogenesis, na nagpapagana sa pag-alis ng hydrogen mula sa mga organikong sangkap na na-oxidized. Ang hydrogen na kinuha ng mga enzyme na ito ay ipinapasa sa redox enzymes, na kinabibilangan ng riboflavin. Bilang karagdagan, sa katawan ng mga mammal, ang pyridine nucleotides ay nabuo mula sa nicotinamide (niacin) at nicotinic acid, na nagsisilbing coenzymes para sa NAD at NADP. Ang kakulangan ng mga precursor na ito sa mga hayop ay nagdudulot ng pellagra, isang sakit na nailalarawan sa balat, gastrointestinal, at sistema ng nerbiyos(dermatitis, pagtatae, demensya). Bilang mga coenzyme ng NAD at NADP, ang mga nicotinic acid precursor ay kasangkot sa maraming mga redox na reaksyon na na-catalyze ng mga dehydrogenases. Ang biological na epekto ng nicotinic acid ay ipinahayag sa anyo ng pagpapasigla ng secretory function ng tiyan at digestive glands (sa presensya nito sa tiyan, ang konsentrasyon ng libreng hydrochloric acid ay tumataas). Sa ilalim ng impluwensya ng bitamina B5, mayroong isang pagtaas sa glycogen biosynthesis at isang pagbawas sa hyperglycemia, isang pagtaas sa detoxifying function ng atay, pagluwang ng mga daluyan ng dugo, at isang pagpapabuti sa microcirculation ng dugo.

May koneksyon sa pagitan ng nikotinic acid at mga amino acid na naglalaman ng asupre. Ang pagtaas ng pag-ihi ng methylnicotinamide na may kakulangan sa protina ay na-normalize sa pamamagitan ng pagsasama ng mga amino acid na naglalaman ng asupre sa diyeta. Kasabay nito, ang nilalaman ng phosphopyrinucleotides sa atay ay na-normalize din.

58. Pyrimidine (C4N2H4, Pyrimidine, 1,3- o m-diazine, myazine) ay isang heterocyclic compound na mayroong flat molecule, ang pinakasimpleng kinatawan ng 1,3-diazines.

pisikal na katangian. Pyrimidine - walang kulay na mga kristal na may katangian na amoy.

Mga katangian ng kemikal. Ang molecular weight ng pyrimidine ay 80.09 g/mol. Ang Pyrimidine ay nagpapakita ng mga katangian ng isang mahinang base ng diacid, dahil ang mga atomo ng nitrogen ay maaaring mag-attach ng mga proton dahil sa bono ng donor-acceptor, habang nakakakuha ng isang positibong singil. Ang reaktibiti sa electrophilic substitution reactions ng pyrimidine ay nabawasan dahil sa pagbaba ng electron density sa mga posisyon na 2,4,6, sanhi ng pagkakaroon ng dalawang nitrogen atoms sa cycle. Ang pagpapalit ay nagiging posible lamang sa pagkakaroon ng mga substituent na nagdo-donate ng elektron at nakadirekta sa pinakakaunting naka-deactivate na posisyon 5. Gayunpaman, sa kaibahan nito, ang pyrimidine ay aktibo na may kinalaman sa mga nucleophilic reagents na umaatake sa mga carbon atoms 2, 4, at 6 sa cycle .

Resibo. Ang Pyrimidine ay nakuha sa pamamagitan ng pagbawas ng halogenated pyrimidine derivatives. O mula sa 2,4,6-trichloropyrimidine na nakuha sa pamamagitan ng paggamot sa barbituric acid na may phosphorus chlorine.

Pyrimidine derivatives malawak na ipinamamahagi sa wildlife, kung saan sila ay kasangkot sa maraming mahahalagang biological na proseso. Sa partikular, ang mga derivatives tulad ng cytosine, thymine, uracil ay bahagi ng mga nucleotides, na siyang mga istrukturang yunit ng mga nucleic acid, ang pyrimidine core ay bahagi ng ilang mga bitamina B, lalo na ang B1, coenzymes at antibiotics.

59. Purine (C5N4H4, Purine)- isang heterocyclic compound, ang pinakasimpleng kinatawan ng imidazopyrimidines.

Ang mga derivative ng purine ay may mahalagang papel sa kimika ng mga natural na compound (mga purine base ng DNA at RNA; coenzyme NAD; alkaloids, caffeine, theophylline at theobromine; toxins, saxitoxin at mga kaugnay na compound; uric acid) at, samakatuwid, sa mga parmasyutiko.

adenine- nitrogenous base, amino derivative ng purine (6-aminopurine). Bumubuo ng dalawang hydrogen bond na may uracil at thymine (complementarity).

pisikal na katangian. Ang Adenine ay walang kulay na mga kristal na natutunaw sa temperatura na 360-365 C. Ito ay may katangian na maximum na pagsipsip (λmax) sa 266 mc (pH 7) na may molar extinction coefficient (εmax) na 13500.

Formula ng kemikal С5H5N5, molekular na timbang 135.14 g/mol. Ang adenine ay nagpapakita ng mga pangunahing katangian (pKa1=4.15; pKa2=9.8). Kapag nakikipag-ugnayan sa nitric acid, nawawala ang adenine sa amino group nito, na nagiging hypoxanthine (6-hydroxypurine). Sa mga may tubig na solusyon, nag-crystallize ito sa isang mala-kristal na hydrate na may tatlong molekula ng tubig.

Solubility. Matunaw tayo sa tubig, lalo na sa mainit, na may pagbaba sa temperatura ng tubig, ang solubility ng adenine sa loob nito ay bumaba. Mahina na natutunaw sa alkohol, sa chloroform, eter, pati na rin sa mga acid at alkalis - hindi matutunaw.

Distribusyon at kahalagahan sa kalikasan. Ang adenine ay bahagi ng maraming compound na mahalaga para sa mga buhay na organismo, tulad ng: adenosine, adenosine phosphatase, adenosine phosphoric acid, nucleic acid, adenine nucleotides, atbp. Sa anyo ng mga compound na ito, ang adenine ay malawak na ipinamamahagi sa wildlife.

Guanine- isang nitrogenous base, isang amino derivative ng purine (6-hydroxy-2-aminopurine), ay mahalaga bahagi mga nucleic acid. Sa DNA, sa panahon ng pagtitiklop at transkripsyon, ito ay bumubuo ng tatlong hydrogen bond na may cytosine (complementarity). Unang nakahiwalay sa guano.

pisikal na katangian. Walang kulay, walang hugis na mala-kristal na pulbos. Natutunaw na punto 365 °C. Isang solusyon ng guanine sa HCl fluoresces. Sa alkaline at acidic na kapaligiran, mayroon itong dalawang absorption maxima (λmax) sa ultraviolet spectrum: sa 275 at 248 mk (pH 2) at 246 at 273 mk (pH 11).

Mga katangian ng kemikal. Ang chemical formula ay C5H5N5O, ang molekular na timbang ay 151.15 g/mol. Nagpapakita ng mga pangunahing katangian, pKa1= 3.3; pKa2= 9.2; pKa3=12.3. Tumutugon sa mga acid at alkali upang bumuo ng mga asin.

Solubility. Lubos na natutunaw sa mga acid at alkali, mahinang natutunaw sa eter, alkohol, ammonia at mga neutral na solusyon, hindi matutunaw sa tubig .

kalidad na mga reaksyon. Upang matukoy ang guanine, ito ay pinaulanan ng metaphosphoric at picric acid; na may diazosulfonic acid sa isang solusyon ng Na2CO3, nagbibigay ito ng pulang kulay.

Pamamahagi sa kalikasan at kahalagahan. Kasama sa mga nucleic acid.

60. Mga Nucleoside ay mga glycosylamine na naglalaman ng nitrogenous base na nauugnay sa isang asukal (ribose o deoxyribose).

Ang mga nucleoside ay maaaring phosphorylated ng mga cellular kinases sa pangunahing pangkat ng alkohol ng asukal, at ang mga kaukulang nucleotides ay nabuo.

Nucleotides- Phosphoric esters ng nucleosides, nucleoside phosphates. Ang mga libreng nucleotide, sa partikular na ATP, cAMP, ADP, ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa enerhiya at impormasyong intracellular na mga proseso, at mga constituent din ng mga nucleic acid at maraming coenzymes.

Ang mga nucleotide ay mga ester ng mga nucleoside at phosphoric acid. Ang mga nucleoside, naman, ay mga N-glycosides na naglalaman ng heterocyclic fragment na naka-link sa pamamagitan ng nitrogen atom sa C-1 atom ng isang sugar residue.

Ang istraktura ng mga nucleotides. Sa kalikasan, ang pinakakaraniwang mga nucleotide ay β-N-glycosides ng purines o pyrimidines at pentoses - D-ribose o D-2-ribose. Depende sa istraktura ng pentose, ang ribonucleotides at deoxyribonucleotides ay nakikilala, na mga monomer ng mga molekula ng kumplikadong biological polymers (polynucleotides) - ayon sa pagkakabanggit, RNA o DNA.

Ang phosphate residue sa mga nucleotides ay karaniwang bumubuo ng isang ester bond na may 2'-, 3'- o 5'-hydroxyl group ng ribonucleosides; sa kaso ng 2'-deoxynucleosides, 3'- o 5'-hydroxyl group ay esterified.

Ang mga compound na binubuo ng dalawang nucleotide molecule ay tinatawag na dinucleotides, tatlong - trinucleotides, isang maliit na bilang - oligonucleotides, at marami - polynucleotides, o nucleic acids.

Ang mga pangalan ng nucleotide ay mga pagdadaglat sa anyo ng karaniwang tatlo o apat na letrang code.

Kung ang pagdadaglat ay nagsisimula sa isang maliit na titik na "d" (Ingles d), kung gayon ang deoxyribonucleotide ay sinadya; ang kawalan ng titik na "d" ay nangangahulugang ribonucleotide. Kung ang pagdadaglat ay nagsisimula sa isang maliit na titik na "c" (Ingles c), pagkatapos ay pinag-uusapan natin ang paikot na anyo ng nucleotide (halimbawa, cAMP).

Ang unang malaking titik ng pagdadaglat ay nagpapahiwatig ng isang tiyak na nitrogenous base o isang pangkat ng mga posibleng nucleic base, ang pangalawang titik ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga residu ng phosphoric acid sa istraktura (M - mono-, D - di-, T - tri-), at ang ikatlong malaking titik ay palaging ang titik F ("-phosphate"; English P).

Latin at Russian code para sa mga nucleic base:

A - A: Adenine; G - G: Guanine; C - C: Cytosine; T - T: Thymine (5-methyluracil), hindi matatagpuan sa RNA, pumapalit sa uracil sa DNA; U - U: Uracil, hindi matatagpuan sa DNA, ay pumapalit sa thymine sa RNA.