Pierwszy pochodził na początku XIX wieku. teoria rodników (J. Gay Lussak, F. Veller, Y. Lih). Rodniki nazywano grupy atomów, poruszając się bez zmian z reakcjami chemicznymi z jednego połączenia z innym. Taka koncepcja o rodnikach została zachowana, ale większość przepisów teorii rodników była nieprawidłowa.

Według wpisz teorie. (Sh. Gerard) Wszystkie substancje organiczne można podzielić na typy odpowiadających pewnych substancji nieorganicznych. Na przykład, alkohole R-O i etery R-O-R były uważane za przedstawiciele typu H-OH, w którym atomy wodoru są podstawione rodnikami. Teoria typów stworzyła klasyfikację substancji organicznych, obecnie stosowane niektóre zasady.

Nowoczesna teoria struktury związków organicznych została stworzona przez wyjątkowy rosyjski naukowiec A.m. Butlerov.

Główne przepisy struktury struktury związków organicznych A.m. Butlerova.

1. Atomy w cząsteczce są umieszczone w określonej sekwencji zgodnie z ich wartością wartościową. Wartość atomu węgla w związkach organicznych wynosi cztery.

2. Właściwości substancji zależy nie tylko na to, jakie atomy iw jakich ilościach są zawarte w cząsteczce, ale także w jakiej kolejności są one połączone.

3. Atomy lub grupy atomów zawartych w cząsteczce wzajemnie wpływają na siebie, z których zależą aktywność chemiczną i reaktywność cząsteczek.

4. Badanie właściwości substancji pozwala określić ich strukturę chemiczną.

Wzajemny wpływ atomów sąsiednich w cząsteczkach jest najważniejszą właściwością związków organicznych. Efekt ten jest przesyłany lub na obwodzie prostych wiązań lub przez łańcuch koniugatu (naprzemienne) proste i podwójne wiązania.

Klasyfikacja związków organicznych Na podstawie analizy dwóch aspektów struktury cząsteczek - strukturę szkieletu węgla i dostępność grup funkcyjnych.

Związki organiczne

Mieszanki heterocykliczne węglowodory

Niezwykle

delica zaznaczona

Alifatyczny karbocykliczny

Ogranicz nieprzewidziany limit nieprzewidziany aromatyczny

(Alkana) (cykloalkany) (arena)

Z p. H 2. p. +2 S. p. H 2. p. Z p. H 2. p. -6

alkenes polierensy i alkina

Z p. H 2. p. Polynes S. p. H 2. p. -2

Figa. 1. Klasyfikacja związków organicznych w strukturze szkieletu węgla

Zajęcia pochodnych węglowodorów na dostępność grup funkcyjnych:

Pochodne halogenowe R-GAL: CH3 CH2Cl (chloroethan), z 6 H 5 BR (Bromobenzen);

Alkohole i fenole R-IT: CH3 CH2 IT (etanol), od 6 h5 IT (fenol);

THIOL R-SH: CH3 CH2 SN (etanalty), z 6 h5 sn (tiofenol);

Estry Proste R-O-R: CH3 CH2 -O-CH2 CH3 (eter dietylowy),

kompleks R-CO-O-R: CH3 CH2 koncentryczny 2 CH3 (ester etylowy kwasu octowego);

Związki karbonylowe: Aldehydes R-SNO:

ketony R-CO-R: CH3 PIN 3 (propanone), od 6 H 5 Pines 3 (metylofenylketon);

Karty karboksylowe R-coxy: (kwas octowy), (kwas benzoesowy)

SulfocusLotes R-SO 3H: CH3 SO 3H (kwas metanosulfonowy), C6 H 5 SO 3H (kwas benzenosulfoniczny)

Aminy R-NH2: CH3 CH2 NH2 (etyloaminę), CH3 NHSH 3 (dimetyloamina), od 6 H 5 NH2 (anilinowa);

Związek nitro R-no 2 CH3 CH2 nr 2 (Nitroean), C6 H 5 nr 2 (nitrobenzen);

Metallorganic (Elementorganic) Związki: CH3 CH2 NA (naród etylowy).

Wiele związków podobnych do struktury związków o ścisłych właściwościach chemicznych, w których poszczególni członkowie serii różnią się od siebie tylko przez liczbę grup -Ch 2 - jest nazywany homologiczny bliskogrupa - SN 2 - Różnica homologiczna . Członkowie serii homologicznej, przytłaczająca większość reakcji są równie (wyjątek jest tylko pierwszymi członkami serii). W konsekwencji, znając reakcje chemiczne tylko jednego członka serii, możliwe jest, aby wysoki stopień prawdopodobieństwa do stwierdzenia, że \u200b\u200bten sam typ transformacji jest również z resztą serii homologicznej.

W przypadku każdej serii homologicznej należy usunąć ogólny formuła, odzwierciedlając relację między atomami węgla i wodoru w członkach tej serii; Taki formuła jest nazywana ogólna formuła serii homologicznej. Więc S. p. H 2. p. +2 - formuła alkanova, z p. H 2. p. +1 na alifatycznych monatomicznych alkoholach.

Nomenklatura związków organicznych: nomenklatura banalna, racjonalna i systematyczna. Trybna nomenklatura to połączenie historycznie ustanowionych nazw. Tak więc przez tytuł jest natychmiast wyczyny, skąd jabłko, bursztynowy lub kwas cytrynowy wyizolowano, otrzymano kwas peelingowy (piroliza kwasu winogron), koneserzy języka greckiego mogą łatwo odgadnąć, że kwas octowy jest czymś kwaśnym, a Gliceryna jest słodka. Jako synteza nowych związków organicznych i rozwój teorii ich struktury powstały inne nomenklatury, odzwierciedlające strukturę związku (przynależność do określonej klasy).

Nomenklatura racjonalna buduje nazwę związku na podstawie struktury prostszego związku (pierwszy członek serii homologicznej). Sn. 3 CZY ON JEST - Carbinol, CH3 Sn. 2 CZY ON JEST - metylokarbinol, CH3 Sn (on)CH3 - Dimetalkarbinol itp.

Nomenklatura Joupy (Nomenklatura systematyczna). Zgodnie z nomenklaturą żytnobiałej (międzynarodowej Unii na chemii teoretycznej i stosowanej), nazwiska węglowodorów i ich funkcjonalne pochodne opierają się na nazwie odpowiedniego węglowodoru z dodatkiem prefiksów i przyrostków związanych z tym homologicznym wierszem.

Aby poprawnie (i zdecydowanie), aby wymienić związek organiczny w systematycznej nomenklaturze, konieczne jest:

1) Wybierz najdłuższą sekwencję atomów węgla jako głównego szkieletu węgla jako głównego szkieletu węgla i podać jego nazwę, zwracając uwagę na stopień nienadzoracji związku;

2) zidentyfikować wszystko grupy funkcyjne dostępne w związku;

3) Aby ustalić, która grupa jest starsza (patrz tabela), nazwa tej grupy znajduje odzwierciedlenie w tytule związku w postaci sutvix i jest umieszczony na końcu nazwy połączenia; Wszystkie inne grupy podano w nazwie konsol;

4) do numerowanych atomów węgla głównego łańcucha, dając starszą grupę najmniejszą z pomieszczeń;

5) Wymień prefiksy w kolejności alfabetycznej (w tym samym czasie mnożenie konsole di-, tr-tetra- itp. Nie są brane pod uwagę);

6) Wprowadź pełną nazwę połączenia.

Klasa połączeń	Grupa funkcyjna Formula.		Przyrostek lub kończący się
Kwasy karboksylowe		Karboksy	Kwas obojski
Sulfocislot.			Kwas sulfonowy
Aldehydes.
		Hydroksyl
		Merkapto
	s≡≡≡≡.
Pochodne halogenowe	br, i, f, cl	Brom-, jodistów, fluoro-, chlor	Bromida, iiodide, -Fluoride, chlorek
Związek nitro.

Jednocześnie konieczne jest zapamiętanie:

W imionach alkoholi, aldehydów, ketonów, kwasów karboksylowych, amidów, nitryli, halogenantów SufiFix, który określa klasę, wynika z przyrostka stopień nienadzoracji: na przykład 2-burzę;

Związki zawierające inne grupy funkcyjne nazywane są pochodnymi węglowodorami. Nazwy tych grup funkcjonalnych są umieszczane jako konsole przed nazwą ogólnego węglowodoru: na przykład 1-chlorpropan.

Nazwy grup czynnościowych kwasowych, takich jak grupa kwasu sulfonowego lub kwasu fosfiny, są umieszczone po nazwie szkieletu węglowodorowego: na przykład kwas benzenosulfonowy.

Pochodne aldehydów i ketonów są często nazywane nazwą oryginalnego połączenia karbonylowego.

Estry kwasu karboksylowego nazywane są pochodnymi kwasów generycznych. Zakończenie kwasu zastępuje się popiołem: na przykład metylopropionian jest eterem metylowym propanco kwasu.

W celu wyznaczenia, że \u200b\u200bpodstawnik jest połączony z atomem azotu struktury źródłowej, użyj wielkiej litery N przed nazwą podstawnika: N-metylaniliny.

Te. Konieczne jest rozpoczęcie od nazwy struktury źródłowej, dla której jest absolutnie konieczne, aby wiedzieć przez serce nazwiska pierwszych 10 członków homologicznej serii alkanów (metan, etan, propan, butan, pentane, heksan, heptan , Oktin, Nonan, Dean). Ponadto, musisz znać nazwy rodników utworzonych z nich - z końcem końcowego zmienia się.

Rozważmy związek zawarty w preparatach stosowanych do leczenia chorób oczu:

CH3 - C (CH3) \u003d CH - CH2 - CH2 - C (CH3) \u003d CH - SNO

Główną strukturą generyczną jest łańcuch 8 atomów węgla, w tym grupy aldehyde i obu podwójnych wiązań. Osiem atomów węgla - Oktan. Ale istnieją 2 podwójne wiązania - między drugim a trzecim atomami, a między szóstą a siódmą. Jeden podwójny wiązanie - koniec jest oscylujący, który ma zostać zastąpiony przez NAE, podwójne wiązania 2, oznacza to -Dien, tj. Octadyne, a na początku wskazują ich pozycję, dzwoniąc na atomy z mniejszymi numerami - 2,6-oktadien. Z strukturą generyczną i przypadkowo wymyślił.

Jednak w związku jest grupa aldehyde, nie jest to węglowodór, a aldehyd, dlatego dodaj przyrostek -lm, bez numeru, zawsze jest to pierwszy - 2,6-oktadienalny.

2 więcej podstawników - rodniki metylowe w trzecim i 7 atomach. W rezultacie otrzymujemy: 3,7-dimetylo - 2,6-oktadienal.

Wykład 15.

Teoria struktury substancji organicznych. Podstawowe klasy związków organicznych.

Chemia organiczna -nauka zajmująca się badaniem substancji organicznych. W przeciwnym razie można go zdefiniować jako chemia związków węglowych. Ten ostatni zajmuje specjalne miejsce w okresowym systemie D.I. Remeeleeva przez różnorodność związków, które są znane około 15 milionów, podczas gdy liczba związków nieorganicznych wynosi pięćset tysięcy. Substancje organiczne są znane ludzkości przez długi czas, podobnie jak cukier, warzywa i tłuszcze zwierzęce, kolorowanie, pachnące i substancje lecznicze. Stopniowo ludzie dowiedzieli się, przetwarzając te substancje, aby otrzymać różne cenne produkty ekologiczne: wino, ocet, mydło itp. Sukcesy w chemii organicznej polegają na osiągnięciach w chemii substancji białkowych, kwasów nukleinowych, witamin i innych. Ogromne znaczenie organiczne Chemia ma na rozwój medycyny, ponieważ przytłaczająca większość leków jest związki organiczne o nie tylko pochodzeniu naturalnym, ale także uzyskane głównie przez syntezę. Wyjątkowe znaczenie wysoka masa cząsteczkowa Związki organiczne (żywice syntetyczne, tworzywa sztuczne, włókna, kauczuki syntetyczne, substancje barwiące, gerbecides, insektycydy, fungicydy, defolity ...). Świetna wartość chemii organicznej do produkcji towarów żywnościowych i przemysłowych.

Nowoczesna chemia organiczna głęboko przeniknięta w procesach chemicznych występujących podczas przechowywania i przetwarzania produktów spożywczych: procesy suszenia, olejów rozgałęźnych i myjących, fermentacji, piekarni, trawienia, napojów pijących, w produkcji produktów mlecznych itp. Odkryto odkrycie i badanie enzymów, perfumerii i substancji kosmetycznych również odgrywają dużą rolę.

Jednym z przyczyn większej różnorodności związków organicznych jest oryginalność ich struktury, która objawia się w tworzeniu atomów węgla wiązań kowalencyjnych i łańcuchów, różnych typów i długości. Jednocześnie liczba połączonych atomów węgla w nich może osiągnąć dziesiątki tysięcy, a konfiguracja łańcuchów węglowych może być liniowy lub cykliczny. W łańcuchu, oprócz atomów węgla, tlenu, azotu, siarki, fosforu, arsenu, krzemu, cyny, ołowiu, tytanu, żelaza itp. Może obejmować tlen, arsen, krzem, cynę, ołów.

Manifestacja tych właściwości jest związana z kilkoma powodów. Potwierdził, że energia relacji z C - C i C - O porównywalna. Węgiel ma możliwość tworzenia trzech rodzajów hybrydyzacji orbitałów: cztery sp 3 - orbitale hybrydowe, ich orientacji w tetraheedralnym kosmosie i odpowiada prosty wiązania kowalencyjne; Trzy hybrydowe SP 2 - orbitale zlokalizowane w tej samej płaszczyźnie w połączeniu z formą orbitalną nie-wolności podwójne wielokrotności Komunikacja (─c \u003d s─); Ponadto, przy pomocy Sp-hybrydowe orbitale orientacji liniowej i powstają nieliberalne orbitale między atomami węgla potrójne wielokrotności Komunikacja (─ C ≡ C ─). W tym celu takie typy wiązań atomów węgla tworzą nie tylko ze sobą, ale także z innymi elementami. W związku z tym nowoczesna teoria struktury substancji wyjaśnia nie tylko znaczną liczbę związków organicznych, ale także wpływ ich struktury chemicznej na właściwości.

W pełni potwierdza również fundamenty teorie struktury chemicznejOpracowany przez wielki rosyjski naukowiec A.M. Butlerov. Jego główne rezerwy:

1) W cząsteczkach organicznych atomy są połączone ze sobą w określonej kolejności zgodnie z ich wartością wartościową, co powoduje strukturę cząsteczek;

2) Właściwości związków organicznych zależą od charakteru i liczby atomów zawartych w ich kompozycji, a także na struktury chemicznej cząsteczek;

3) Każda formuła chemiczna odpowiada pewnej liczbie możliwych struktur izomerów;

4) Każdy związek organiczny ma jedną formułę i ma pewne właściwości;

5) W cząsteczkach znajduje się wzajemny wpływ atomów na siebie.

Zajęcia związków organicznych

Według teorii związki organiczne są podzielone na dwa rzędy - związki cykliczne i cykliczne.

1. Związki owicliczne. (Alcans, Alkenes) zawierają otwarty, odblokowany łańcuch węglowy - bezpośrednio lub rozgałęziony:

N n n n n n n n

│ │ │ │ │ │ │

N─ С─С─С─Сс Н Н мас─С─С─

│ │ │ │ │ │ │

N n n n │ n

Normalny Bhutan Isobutan (metylopropan)

2. a) Alicykliczne związki - Związki o zamkniętej (cykliczne) łańcuchy węglowe w cząsteczkach:

cyklobutanowy cykloheksan.

b) Związki aromatycznew cząsteczkach znajdują się szkielet benzenu - sześcioosobowy cykl z przemiennymi prostymi i podwójnymi połączeniami (arena):

c) Związki heterocykliczne - Cykliczne związki zawierające azot, siarkę, tlen, fosforu i niektóre mikroelementy, które nazywane są heteroatomami.

furan Pyrrol pirydyna

W każdym rzędzie substancje organiczne są dystrybuowane przez klasy - węglowodory, alkohole, aldeehydów, ketony, kwasy, etery zgodnie z naturą grup funkcyjnych ich cząsteczek.

Istnieje również klasyfikacja w zależności od stopnia nasycenia i grup funkcyjnych. W zależności od stopnia rozróżnienia nasycenia:

1. Mężczyzna nasycony - Istnieją tylko pojedyncze połączenia w szkielecie węgla.

─cms─.

2. Nieprzewidziany nienasycony - Istnieje wiele komunikacji (\u003d, ≡) w szkielecie węglowym.

─c \u003d С─ ─С≡С

3. Aromatyczny - Cykle w niekorzystnej sytuacji z parowaniem (4N + 2) Elektrony π.

Według grup funkcjonalnych

1. Alkohole R-CH2 OH

2. fenole.

3. Aldehydes r─coh ketony r─c─r

4. Karty karboksylowe R─COH

5. Estry podstawowe R─Coor 1

Teoria struktury związków organicznych

Od otwarcia ognia osoba podzielona substancje na palne i niepalne. Pierwsza grupa uwierzyła głównie produkty pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, a drugi - głównie pochodzenie mineralne. W związku z tym nastąpiło pewne połączenie między zdolnością substancji do spalania i pozwolić sobie na życie żywego i nieżywkowania.

W 1867 r. Y. BErzeliusz zaproponował włączenie związków z pierwszej grupy organicznych, a substancje, takie jak woda i sole, które są charakterystyczne dla natury nieożywionej, określone jako nieorganiczne.

Niektóre substancje organiczne w mniej lub bardziej czystej formie są znane osobie od niepamiętnych (ocet, wielu barwników organicznych). Liczba związków organicznych, takich jak mocznik, alkohol etylowy, "eter siarki" uzyskano również przez alchemikistów. Bardzo wiele substancji, zwłaszcza kwasów organicznych (mózgowych, cytrynowych, mlecznych itp.) I zasad organicznych (alkaloidów) odizolowano z roślin i zwierząt w drugiej połowie XVIII wieku i pierwszych lat XIX wieku. Tym razem należy uznać za początek naukowej chemii organicznej.

v. Teoria Vitalicy . W XVIII wieku, a pierwszy kwartał XIX wieku, przekonanie było dominujące, że chemia przyrody jest zasadniczo różni się od chemii martwej natury (chemia mineralna) i że organizmy budują swoje substancje z udziałem specjalnej witalności , bez którego nie można ich stworzyć w kolbie. Ten czas był czasem dominacji witalizm - Nauki, biorąc pod uwagę życie jako specjalne zjawisko, składającego nie prawa wszechświata, ale wpływ specjalnych sił życiowych.

Obrońca Vitalicy wieku stałego bycia stażem, założycielem teorii flogistonu. Jego zdaniem chemicy mają znaczenie z najbardziej zwykłymi substancjami, aby przeprowadzić ich przemiany, które nie mogły mieć udziału siły życiowej naturalnie nie mogły.

Pierwsze wątpliwości w konsystencji teorii Vitalistycznej zwanej studentem J. Britzeris Niemieckiego chemika F. Wewnętrzny, który był syntetyzowany z cyananu amonu, bezwarunkowo rankingowych substancji nieorganicznych, mocznik:

Nie ma potrzeby przeceniania wartości tej pracy, ponieważ Mocznik jest w rzeczywistości odbudowaną cząsteczką cyjanowatą amonową, ale mimo to niemożliwe jest zaprzeczenie wartości odkrycia F. Piecce, ponieważ Przyczynił się do etykietowania Vitalicyzm i inspirowanych chemików na syntezie substancji organicznych.

W 1845 r. A. Kolbe, student F. Velen, wykonał syntezę elementów, tj. Pełna synteza, kwas octowy. Chemik francuski P. Bertlo ma alkohole metylowe i etylowe, metan. Niemniej jednak istniał, że synteza tak złożonej substancji, jak cukier, nigdy nie zostanie wdrożona. Jednakże, już w 1861 r. A. Butlers syntetyzowało substancję podobną do cukru - metleenitian.

Jednocześnie z tymi etapami do chemii organicznej, synteza szybko zwiększa całkowitą liczbę zsyntetycznych związków zawierających węgiel nie znalezionych w naturze. Tak więc w 1825 r. M. Faraday otrzymał również benzen, etylen, bromek etylenowy i szereg pochodnych benzenu. W 1842 r. N. cynk z nitrobenzenu otrzymał Annilinę, aw latach 50. XX wieku pierwsze "barwniki aniliny" zsyntetyzowano z Anilin - Moven W. Perkin i Fuchsin. Do połowy lat 50. XX wieku. Vitalistyczna teoria poniosła wreszcie upadek.

v. Dualistyczna teoria J. Burtsellus . Podstawy chemii strukturalnej substancji organicznych położył Y. Burtsellius, który po A. Lavoisier rozproszono analizę ilościową do obiektów ekologicznych i stworzone, aby wyjaśnić ich naturę dualistyczny (elektrochemiczny) Teoria jest pierwszą teorią naukową w chemii. Według Y. Burtselliusa, atom elementu jest podłączony do tlenu ze względu na fakt, że jest elektryczna i tlenowa elektroniczna; Po podłączeniu ładunki są zobojętnione. J. Britzelius wierzył, że jego teoria zastosowano również do chemii organicznej, z różnicą, że w związkach organicznych rodniki w tlenkach są bardziej złożone, na przykład, węglowodór. W przeciwnym razie ta teoria jest również nazywana " teoria złożonych rodników».

Według A. Rodnik Lavoisier związków organicznych składają się z węgla, wodoru i tlenu, do którego w przypadku substancji pochodzenia zwierzęcego dodaje się jeszcze azotu i fosforu.

v. Teoria rodników . Rozwój teorii Berceliusza stał się teorią rodników. W 1810 r. J. Gay-Loussak zauważył, że grupa CN (grupa cyjankowa) może poruszać się ze związku do związku, nie oddzielone przez oddzielne atomy węgla i azotu. Takie grupy zaczęły dzwonić rodniki.

Stopniowo rodniki zaczęły rozważyć, jak niezmienne składniki substancji organicznych (podobnych do elementów w związkach nieorganicznych), które są przesyłane w reakcjach z jednego połączenia z innym. Niektórzy badacze, zwłaszcza szkoła niemiecka (F. Veller, Y. Lubi), inspirowana otwarciem serii nowych elementów, kierowali się ideą znalezienia nowych rodników. W szczególności znaleźli rodniki benzoilowe od 6 H 5 CO i Acetyl CH3 Co. W tym czasie wiadomo również, że substancje, które są teraz nazywane alkoholem etylowym, eterem dietylowym, chlorkiem etylu i azotylem etylu, zawierają radykalny etyl -С2 h5. Druga metoda została zidentyfikowana, a inne zostały zidentyfikowane. rodniki. Grupa atomów pozostały niezmienionych różnymi przemianami chemicznymi.

Wiele prób podkreślenia rodników w wolnym stanie okazał się nieudany lub przeprowadzany do błędnych wyników. Więc przed ustanowieniem prawa Avogadro Ethan, przydzielone przez reakcję Wazza:

uznano go za pierwsze z radykalnymi metylo--ch3, a jedynie późniejsze określenie masy cząsteczkowej wykazało dwukrotną wartość.

Ogólne uznanie zasady niezmienionych rodników zostało wstrząsane, gdy francuski chemik J. Dumas i jego uczeń O. Laurent otworzył reakcję metlepsy. Zgodnie z działaniem chloru na związkach organicznych chlor wchodzi do substancji, tak że jeden odpowiednik wodoru jest usuwany z substancji, jeden odpowiednik wodoru w postaci wodoru wytwarzanego chlorowym jest usuwany. W tym przypadku charakter chemiczny związku nie zmienia się. W sprzeczności z teorią J. Burtzeliusa uderzała: chlor, "negatywnie naładowany element", zawarty w miejscu "dodatnim wodoru", a cząsteczka nie tylko utrzymuje się, ale także nie zmieniła jego charakteru chemicznego. Okazało się, że jest możliwe, aby zastąpić wodór w innych elementach elektroesperacyjnych - halogenek, tlen, siarkę itp., Oraz elektrochemiczna teoria dualistyczna Y. Burtsellius upadła. Oczywiście stało się to, że nie ma żadnych niezmienionych rodników i że w niektórych reakcjach rodniki są przenoszone do nowo utworzonych cząsteczek całej cząsteczki, a w innych mogą ulec zmianie.

v. Typ Teoria . Próby znalezienia czegoś wspólnego w naturze cząsteczek organicznych zmuszonych do porzucenia nieudanych poszukiwań niezmiennej części cząsteczki i przenieść się do obserwacji dla jego najbardziej zmodyfikowanej części, którą teraz nazywamy grupa funkcyjna. Te obserwacje doprowadziły do wpisz teorie. S. Gerar.

W alkoholach i kwasach S. Geraré zobaczył analogi wody w węglowodorach chlorku - analogi chlorku wodoru, w alkanach - wodór, w nowo otwartych aminach - amoniaku.

Większość zwolenników teorii typów (S. Gerar, A. Kolbe, A. Kekule) przystąpił z faktu, że niemożliwe jest określenie struktury substancji eksperymentalnie. Mogą je sklasyfikować tylko. W zależności od reakcji, substancja wchodzi, ten sam związek organiczny można przypisać różnym typom. Teoria z dużym rozciąganiem sklasyfikowała ogromny doświadczony materiał, a możliwość ukierunkowanej syntezy nie może być mową. Chemia organiczna w tych latach została przedstawiona, według F. Wewnętrznego, "... z uśpionym lasem, pełnym wspaniałych rzeczy, ogromnej rzeczy bez wyjścia, bez końca, gdzie nie ośmienisz przenikać". Dalszy rozwój chemii wymagał stworzenia nowej, bardziej progresywnej teorii.

Jednym z wad teorii typów jest pragnienie połowu wszystkich związków organicznych w więcej lub mniej formalnych schematach. Zasługą tej teorii jest określenie koncepcji serii homologicznej i funkcji chemicznych, w końcu opracowano chemię organiczną. Jej rola w rozwoju nauki jest niewątpniowa, ponieważ Doprowadziło do koncepcji Valence i otworzyło drogę do teorii struktury związków organicznych.

v. Teoria struktury związków organicznych . Szereg badań poprzedzających pojawienie się fundamentalnej teorii struktury związków organicznych. Tak więc A. Williamson w 1851 r. Wprowadził koncepcję tak zwanych rodników polihydrycznych, czyli w rodnikach, które mogą zastąpić dwa lub więcej atomów wodoru. W ten sposób możliwe jest przypisanie substancji bezpośrednio do dwóch lub więcej typów, na przykład, kwas aminokooctowy można przypisać typom wody i amoniaku:

Takie substancje teraz nazywamy związkami heterofunkcyjnymi.

Aby spełnić spójność walkowości węgla i tlenu, okazało się, że konieczne jest również przyjęcie istnienia podwójnego wiązania w etylen (C \u003d C), w aldehydach i ketonach (C \u003d O).

Scottish Chemist L. Cooper zaproponował nowoczesny obraz formuł, w których znak elementu dostarczany z kilkoma kroplami równymi jego wartościom Valence:

Jednak A. Kekule i L. Kupeur nadal obcedły ideę nieodłącznego podłączenia właściwości chemicznych i fizycznych cząsteczek z jego strukturą, wyraźną formułą, ideą wyjątkowości tej struktury. A. Kekile przyznał opis tego samego związku przez kilka różnych formuł, w zależności od zestawu reakcji tej substancji chciał wyrazić formułę. Zasadniczo były to tzwormały reakcji.

Podstawowe przepisy Teorie struktury związków organicznych A. butlerov został publiczny w 1861 roku. On sam należy do terminu struktura lub struktura. Teoria Butterova opierała się na pomysłach materialnych opartych na nauczaniu atomistycznym M. Lomonosov i D. Dalton. Istota tej teorii jest zmniejszona do następujących podstawowych przepisów:

1. Chemiczny charakter każdej złożonej cząsteczki zależy od charakteru składników swoich atomów, ich liczby i struktury chemicznej.

2. Struktura chemiczna jest określoną kolejnością alteracji atomów w cząsteczce, wzajemny wpływ atomów do siebie.

3. Struktura chemiczna substancji określa ich właściwości fizyczne i chemiczne.

4. Badanie właściwości substancji pozwala określić ich strukturę chemiczną.

Struktura chemiczna A. Butlers zwana sekwencją atomów w cząsteczce. Wskazał, jak, na podstawie badania reakcji chemicznych tej substancji, możliwe jest ustanowienie jego struktury, która dla każdej osoby fizycznej jest odpowiednia. Zgodnie z tym formułą, możliwe jest syntetyzowanie danych połączenia. Właściwości pewnego atomu w związku zależą przede wszystkim zależne od których atom jest powiązany z którym związany jest atom. Przykładem jest zachowanie różnych atomów wodoru w alkoholach.

Teoria struktury obejmowała i rozpuszcza teorię rodników, ponieważ jakakolwiek część cząsteczki, obracając się w reakcji z jednej cząsteczki do drugiej, jest radykalnym, ale nie posiada już prerogatywności. Wchłonęło teorię tylnych, dla osób obecnych w molekuła nieorganicznych lub zawierających grupy węglowe, prowadząc ich pochodzenie z wody (hydroksylową), amoniak (grupy aminowej -NH 2), kwas węglowy (karboksyl -Cooh), pierwsze i Najważniejsze określenie zachowania chemicznego (funkcja) cząsteczki i udało mu się podobnie do zachowania prototypu.

Teoria strukturalna struktury związków organicznych może sklasyfikować ogromny materiał eksperymentalny i wskazał na ścieżki ukierunkowanej syntezy substancji organicznych.

Należy zauważyć, że ustanowienie struktury substancji jest chemicznie prowadzona za każdym razem indywidualnie. Potrzebujesz zaufania do indywidualności substancji i wiedzy o ilościowej kompozycji pierwiastkowej i masy cząsteczkowej. Jeśli kompozycja związku i jej masa cząsteczkowa jest znana, można uzyskać formułę molekularną. Dajemy przykład usunięcia formuł strukturalnych dla substancji z kompozycją z 2 H6 O.

Pierwsza substancja reaguje z sodem wzdłuż rodzaju wody, podkreślając jeden atom wodoru na atom sodu, a sód jest częścią cząsteczki produktu reakcyjnego zamiast wyczerpanego wodoru.

2C 2 H 6 O + 2NA → H2 + 2C 2 H 5 ONA

Drugi atom sodu nie może być wprowadzany do uzyskanego połączenia. Oznacza to, że można założyć, że substancja zawierała grupę hydroksylową i podkreślając ją w formule złożonej, te ostatnie można zapisać w następujący sposób: od 2 h5. Wniosek ten potwierdza fakt, że zgodnie z działaniem na temat źródła bromku fosforu (III), grupa hydroksylowa pozostawia cząsteczkę jako liczbę całkowitą, obracając się do atomu fosforu i zastępując atom bromu.

2C 2 H 5 OH + PBR 3 → 3C 2 H 5 BR + H 3 PO 3

Jest to substancja izomeryczna, tj. Mając tę \u200b\u200bsamą formułę brutto, nie reaguje z metalowym sodem, a po interakcji z wodorem jodu jest rozkładany przez równanie:

C2 H 6 O + HI → CH3 I + CH 4 O.

Z tego możemy stwierdzić, że w substancji źródłowej dwa atomy węgla nie są związane ze sobą, ponieważ jodomodorod nie jest w stanie złamać komunikacji C-C. Nie ma specjalnego wodoru zdolnego do wymiany sodu. Po złamaniu cząsteczki tej substancji w ramach działania Iodorodora, CH4 O i CH3 zostaną utworzone. Ten ostatni nie można przypisać innej struktury niż wskazany poniżej, ponieważ wodór i jod jest jednowartościowy.

Druga z utworzonych substancji, CH4O zachowuje się w reakcji nie tylko z sodem, ale także z bromkiem fosforu (III), podobnie jak alkohol etylowy.

2CH 4 O + 2NA → 2CH 3 ona + H 2

3CH 4 O + PBR 3 → CH3 BR + P (OH) 3

Naturalne jest założenie, że jodownictwo złamało połączenie dwóch grup metylowych przeprowadzonych przez atom tlenu.

Rzeczywiście, w ramach działania jednego z produktów tej reakcji na pochodną sodową drugą, syntezę substancji źródłowej, izomeryczny alkohol etylowy i potwierdzić strukturę eteru dimetylowego zaakceptowanego.

Pierwszy kamień testowy sprawdzania teorii struktury związków organicznych była synteza przewidywanych, ale nieznanych w tym czasie tert.-Butylowy alkohol i izobutylen, przeprowadzony przez autora stworzonej teorii i jego studenta A. Zaitsev. Inny student A. Butlerova - V. Markovnikow zsyntetyzowany teoretycznie przewidywany kwas izomaslane i oparty na jego podstawie wzajemnego wpływu atomów w cząsteczce.

Kolejnym etapem rozwoju zagadnień teoretycznych jest związany z pojawieniem się pomysłów stereochemicznych opracowanych w pracach J. Vant-Gooff i J. Le Belya.

Na początku XX wieku Układane są reprezentacje struktury elektronicznej atomów i cząsteczek. Na poziomie elektronicznym jest interpretowany charakter wiązania chemicznego i reaktywność cząsteczek organicznych.

Stworzenie teorii substancji organicznej podawana jako podstawa metod syntetycznych nie tylko w laboratorium, ale także w przemyśle. Pojawiają się barwniki syntetyczne, materiały wybuchowe i leki. W syntezie organicznej, katalizatory i wysokie ciśnienie są powszechnie wprowadzone.

W dziedzinie syntezy organicznej, wiele substancji naturalnych (chlorofilu, witamin, antybiotyków, hormonów). Objawiona jest rola kwasów nukleinowych w magazynie i przeniesienia dziedziczności.

Rozwiązanie wielu zagadnień w strukturze złożonych cząsteczek organicznych stało się skuteczne ze względu na zaangażowanie nowoczesnych metod widmowych.

Stragany g. (1659-1734) - niemiecki chemik i lekarz. Stwórca teorii flogistonu jest pierwszą teorią chemiczną, która pozwoliła zobowiązać się do teoretycznego ożywienia alchemii.

Kolbe A. (1818 - 1884) jest niemieckim chemikiem, twórcą teorii radykalistów. Syntetyzowano szereg kwasów organicznych. Opracowano metodę elektrochemiczną do uzyskania alkanów - metody Collee.

Bertlo P. (1827-1907) - francuski chemik. Jeden z założycieli chemii organicznej. Podstawowa praca w dziedzinie termochemii.

Faraday M. (1791-1867) - Angielski fizyk i chemik. Jeden z założycieli ćwiczeń na elektromagnetyzię. Otwarte ilościowe prawa elektrolizy. Badania w dziedzinie gazów skroplonych, szkła, chemii organicznej.

Perkin W. Art. (1838-1907) -ANLISH CHEMIST. Opracowano przemysłową produkcję barwników ruchomych, alizhar. Otworzył reakcję kondensacji aldehydów aromatycznych z bezwodniami kwasu karboksylowego ( reakcja perkin.).

Würz Sh. (1817-1884) - Chemik francuski studiował Y. Libiha, asystent J. Duma. Syntetyzowane aminy, fenole, glikol etylenowy, kwas mlekowy, prowadzony aldol i kondensacja crotone.

Duma J. (1800-1884) - francuski chemik. Stworzył teorię rodników. Otworzył reakcję chlorową, ustawiając istnienie homologicznej serii - szereg kwasu mrówkowego. Sugerował metodę ilościowy azotu.

Laurent O. (1807-1853) - francuski chemik. Studiował produkty żywicy węglowej. Otwarty kwas ftalowy, indygo i naftalen.

Kekule F. (1829 - 1896) - Chemik niemiecki. Główne prace w dziedzinie teoretycznej chemii organicznej. Antraquinone syntetyzowany, trifenylmetan.

Cooper L. (1834 - 1891) - Szkocki chemik, główne prace są poświęcone teoretycznym problemom chemii.

Slajd 1 \u003e.

Wykłady zadań:

• Edukacyjny:
  • aby utworzyć koncepcje istoty teorii struktury chemicznej substancji organicznych, w oparciu o wiedzę studentów na temat elektronicznej struktury atomów elementów, ich stanowisko w systemie okresowym D.I. Mendeleev, o stopniu utleniania, charakter wiązania chemicznego i innych głównych przepisów teoretycznych:
    • sekwencja atomów węgla w łańcuchu,
    • wzajemny wpływ atomów w cząsteczce,
    • zależność właściwości substancji organicznych ze struktury cząsteczek;
  • tworzyć ideę rozwoju teorii w chemii organicznej;
  • zrozumieć koncepcje: izomery i izomeria;
  • wyjaśnić znaczenie strukturalnych wzorów organizmu i ich korzyści na molekularny;
  • pokaż potrzebę i warunki wstępne do stworzenia teorii struktury chemicznej;
  • kontynuuj tworzenie umiejętności abstrakcyjnych projektowania.
• Rozwój:
  • rozwijaj techniki mentalne analizy, porównania, uogólnień;
  • rozwijać abstrakcyjne myślenie;
  • zwrócić uwagę uczniów w postrzeganiu dużej ilości materiału;
  • przesuń zdolność do analizy informacji i przeznaczyć najważniejszy materiał.
• Edukacyjny:
  • w celu edukacji patriotycznej i międzynarodowej informacje historyczne dotyczące życia i działań naukowców prowadzą studentów.

Podczas zajęć

1. część organiczna

- Powitanie
- Przygotowanie studentów do lekcji
- uzyskanie informacji o brakującym.

2. Studiowanie nowej

Plan wykładowy:<Załącznik 1 . Slajd 2 \u003e.

I. Teorie fruktrowi:
- Vitalizm;
- teoria rodników;
- Teoria typu.
II. Krótkie odniesienie o stanie nauki chemicznej 60. XIX wieku. Warunki tworzenia teorii struktury substancji chemicznych:
- potrzeba stworzenia teorii;
- Tło teorii struktury chemicznej.
III. Istota teorii struktury chemicznej substancji organicznych A.m. Butlerova. Koncepcja izomeryzmu i izomerów.
IV. Wartość teorii struktury chemicznej substancji organicznych A.m. Butlerova i jego rozwój.

3. Zadanie domu:streszczenie, str. 2.

4. Wykład

I. Znajomość substancji organicznych gromadzonych stopniowo z głęboką starożytnością, ale jako niezależna nauka, chemia organiczna powstała dopiero na początku XIX wieku. Rejestracja niezależności Org.Himy jest związana z nazwą szwedzkiego naukowca Ya. Burtsellus<Załącznik 1 . Slajd 3\u003e. W 1808-1812. Wydał swój wspaniały przewodnik w chemii, w którym początkowo zamierzał rozważyć wraz z minerałami i substancjami pochodzenia zwierzęcego i warzywnego. Ale część samouczka poświęcona organizmowi pojawiła się tylko w 1827 roku
Najbardziej znaczącą różnicą między substancjami nieorganicznymi i organicznymi. Brytyzelius zobaczył, że pierwsze można uzyskać w laboratoriach z syntetycznym sposobem, podczas gdy drugi rzekomo powstrzymał się tylko w żywych organizmach pod działaniem jakiejś "witalności" - synonimem chemicznym "dusza", "Duch", "Boskie pochodzenie" żywych organizmów i ich składników ich substancji organicznych.
Teoria wyjaśniająca tworzenie sił organizacyjnych przez interwencję "Vitality" został nazwany witalizm. Od jakiegoś czasu był popularny. W laboratorium, tylko najprostsze substancje zawierające węgiel były w stanie syntetyzować, takich jak dwutlenek węgla - CO2, węglik wapnia - CAC 2, cyjanid potasu - KCN.
Tylko w 1828 r. Niemiecki naukowiec<Załącznik 1 . Slajd 4\u003e Udało się uzyskać organiczną mocznik substancji z soli nieorganicznej - cyanan amonu - NH 4 CNO.
NH 4 CNO - T -\u003e CO (NH 2) 2
W 1854 r. Francuski naukowiec Bertlo<Załącznik 1 . Slide 5\u003e Otrzymano trigliceryd. Doprowadziło to do konieczności zmiany definicji chemii organicznej.
Naukowcy próbowali na podstawie składu i nieruchomości do rozwiązywania charakteru cząsteczek substancji organicznych, starał się stworzyć system, który kojarzyłby rozproszone fakty zgromadzone przez początek XIX wieku.
Pierwsza próba stworzenia teorii, która starała się podsumować dane, które wystąpiły o organizmie, jest związane z nazwą francuskiego chemika J. Dyumy<Załącznik 1 . Slajd 6\u003e. Była to próba rozważenia z jednego punktu widzenia dość duża grupa zorganizowania połączeń, które dzisiaj zadzwonić do pochodnych etylenu. Org. Związki okazały się uzyskane przez niektórych rodników C2H 4 - Eterina:
C2H4 * HCl - chlorku etylu (eteryna Solucasic)
Pomysł zbliżył się do tej teorii jest podejściem do Org. Aktywność składająca się z 2 części - następnie uformowała podstawę szerszej teorii rodników (Y. Berzęliusza, Y.libih, F. Veller). Teoria ta opiera się na przedstawieniu "struktury dualistycznej" substancji. Ya. Burtsellius napisał: "Każdy org. Ćwiczenie składa się z 2 części składowych niosących przeciwny ładunek elektryczny." Jeden z tych komponentów, a mianowicie, część elektroespryjnego, I.bercelyus rozważył tlen, reszta tej samej części, faktycznie organiczna, miała być rodnikiem elektropositicznym.

Główne postanowienia teorii rodników:<Załącznik 1 . Slajd 7 \u003e.

- skład substancji organicznych obejmuje rodniki prowadzące dodatni ładunek;
- rodniki są zawsze stałe, nie są poddawane zmianom, zmieniają niezmienione z jednej cząsteczki do drugiego;
- rodniki mogą istnieć w wolnej formie.

Stopniowo fakty, które są sprzeczne z teorią radykalnej zgromadzone w nauce. Więc J.Dume zastąpiono chlorowodorem w rodnikach węglowodorowych. Naukowcy, zwolennicy teorii rodników, wydawali się niesamowitym, że chlor, naliczono negatywnie, odgrywał rolę wodoru, pobierane pozytywnie. W 1834 r. J. Duma otrzymała zadanie zbadanie nieprzyjemnego incydentu podczas Bali w pałacu francuskiego króla: świece z płonącym rozróżniały się przez uduszenie dymu. J.dyuma stwierdził, że wosk dokonano świec, producentowi wybielacza przetworzonego chloru. W tym przypadku chlor był częścią cząsteczki woskowej, zastępując część wodoru zawartej w nim. Kleiste pary, które przerażali Royal Goście, byli chlorkiem (HCl). W przyszłości J.dume otrzymał kwas trichlorooctowy z octowy.
W ten sposób wodór elektropositiowy zastąpiono niezwykle elektroukatywnym elementem chloru, a właściwości związku prawie nie zmieniono. Następnie J. Dyumy stwierdził, że podejście do podejścia dualistycznego powinno być podejście do wspólnego związku organizacyjnego jako całości.

Teoria rodników była stopniowo odrzucona, ale pozostawiła głęboki znak w chemii organicznej:<Załącznik 1 . Slide 8 \u003e.
- koncepcja "radykalnego" jest mocno zawarta w chemii;
- był wierny zatwierdzeniem możliwości istnienia rodników w wolnej formie, o przejściu w ogromnej liczbie reakcji niektórych grup atomów z jednego połączenia z jednym połączeniem.

W latach 40. XIX. Początek nauczania o homologii został wykonany, co pozwoliło na znalezienie niektórych relacji między kompozycją a właściwościami związków. Objawiane są rzędy homologiczne, różnica homologiczna, co umożliwiło klasyfikowanie materii organicznej. Klasyfikacja Holg.sevistry oparta na homologii doprowadziła do pojawienia się teorii typów (40-50 XIX wieku, sh. Gerar, A.kekule itp.)<Załącznik 1 . Slajd 9 \u003e.

Esencja teorii typów<Załącznik 1 . Slide 10 \u003e.

- Tworzenie opiera się na analogii w reakcjach między substancjami organicznymi i niektórymi substancjami nieorganicznymi, przyjęto jako typy (typy: wodór, woda, amoniak, chlorek itp.). Atomy wodoru na innych grupach atomów w rodzaju substancji, naukowcy przewidywały różne instrumenty pochodne. Na przykład, wymiana atomu wodoru w cząsteczce wody na rodnikach metylowych prowadzi do cząsteczki alkoholowej. Wymiana dwóch atomów wodoru - do wyglądu prostej cząsteczki eterowej<Załącznik 1 . Slajd 11 \u003e.

Sh. Gerard bezpośrednio rozmawiał w związku z tym, że formuła substancji jest tylko zmniejszonym zapisem reakcji.

Wszystkie org. Substancje uważane za pochodne najprostszych substancji nieorganicznych - wodór, chlorku, woda, amoniak<Załącznik 1 . Slajd 12 \u003e.

<Załącznik 1 . Slajd 13 \u003e.

- Cząsteczki substancji organicznych są systemem składającym się z atomów, którego kolejność podłączenia jest nieznana; Właściwości związków wpływają na połączenie wszystkich atomów cząsteczek;
- Nie można poznać struktury substancji, ponieważ cząsteczki są zmieniane w procesie reakcji. Wzór substancji nie odzwierciedla struktury, ale reakcje, w których ta substancja. Dla każdej substancji można pisać tak wiele wymiernych formuł, ile różnych rodzajów transformacji może doświadczyć substancji. Teoria typów pozwoliła na wiele "racjonalnych formuł" dla substancji, w zależności od tego, jakie reakcje chcą wyrażać te wzory.

Teoria typu odegrała dużą rolę w rozwoju chemii organicznej <Załącznik 1 . Slajd 14 \u003e.

- wolno przewidzieć i odkryć wiele substancji;
- miał pozytywny wpływ na rozwój nauczania Valence;
- zwrócił uwagę na badanie transformacji chemicznych związków organicznych, co umożliwiło głębsze właściwości substancji, jak również właściwości przewidywanych związków;
- stworzył systematyzację związków organicznych idealnych na ten czas.

Nie powinniśmy zapominać, że w rzeczywistości teoria powstała i zastąpiła się niezależnie, ale istniała jednocześnie. Chemicy często źle się rozumieli. F.Verer w 1835 r. Powiedzieli, że "obecnie chemia organiczna może być szalona. Wydaje mi się, że uśpiony las pełen wspaniałych rzeczy, ogromnych bez wyjścia, bez końca, gdzie nie ośmielisz się przeniknąć ... ".

Żadna z tych teorii nie stała się teorią chemii organicznej w pełnym znaczeniu tego słowa. Głównym powodem awarii tych pomysłów w ich idealistycznej esencji jest: wewnętrzna struktura cząsteczek była uważana za zasadniczo niepoznawalny, a wszelkie rozumowanie o to ilość.

Potrzebowaliśmy nowej teorii, która stanąłaby w stanowiskach materialistycznych. Taka teoria pojawiła się teoria struktury chemicznej A.m. Butlerova. <Załącznik 1 . Slajdy 15, 16\u003e, które powstały w 1861 r., Wszystkie racjonalne i cenne, które było w teoria rodników i typów, zostały dodatkowo zasymilowane przez teorię struktury chemicznej.

Potrzeba pojawienia się teorii podyktowanej:<Załącznik 1 . Slide 17 \u003e.

- zwiększone wymagania przemysłu do chemii organicznej. Konieczne było zapewnienie przemysłu włókienniczego z barwnikami. W celu opracowania przemysłu spożywczego, konieczne było poprawę metod przetwarzania produktów rolnych.
W związku z tymi zadaniami rozpoczęto nowe metody syntezy materii organicznej. Naukowcy mają jednak poważne trudności w naukowej uzasadnionej tej syntezy. Na przykład, wartość węglowa w związkach z pomocą starej teorii była niemożliwa do wyjaśnienia wartościowości węgla.
Węgiel jest dla nas znany jako element czwartej wartości (został udowodniony eksperymentalnie). Ale tutaj wydaje się, że tylko w Metan CH 4 zachowuje tę walność. W tym C2 H 6 Jeśli podążasz za naszymi pomysłami, Carbon D.B. 3-walentny, aw propanie C3 H 8 - Walencja frakcyjna. (I wiemy, że walencja musi być wyrażona tylko przez liczby całkowite).
Jaka jest ta sama walota węglowa w połączeniach organicznych?

Nie było jasne, dlaczego istnieją substancje o tej samej kompozycji, ale różne właściwości: C6 H 12 O6 jest formulem molekularnym glukozy, ale ta sama formuła i fruktoza (substancja cukru - składnik miodu).

Teorie fruktów nie mogły wyjaśnić różnych substancji organicznych. (Dlaczego węgiel i wodór są dwa elementy - może tworzyć tak dużą liczbę różnych połączeń?).

Konieczne było systematyzować istniejącej wiedzy z jednego punktu widzenia i opracować pojedynczą symbolikę chemiczną.

Naukową odpowiedzi na te pytania dała teorię struktury chemicznej związków organicznych utworzonych przez rosyjskiego naukowca A.m. Butlerov.

Główna lokalizacjaPrzygotowanie gleby do pojawienia się teorii budynku chemicznego<Załącznik 1 . Slajd 18 \u003e.

- Doktryna Valence. W 1853 r. E. Frankland wprowadziła koncepcję wartości Valence, ustanawiającą walce dla wielu metali, odkrywając metalowe związki organiczne. Stopniowo koncepcja valence została dystrybuowana do wielu elementów.

Ważnym odkryciem dla chemii organicznej była hipoteza na temat zdolności atomów węgla do tworzenia łańcuchów (A. Kekule, A. Cooper).

Jednym z warunków wstępnych był rozwój prawidłowej idei atomów i cząsteczek. Do drugiej połowy lat 50-tych. XIX. Nie było ogólnie przyjętych kryteriów określania koncepcji: "Atom", "cząsteczki", "masa atomowa", "masa molekularna". Dopiero na Międzynarodowym Kongresie Chemików w Karlsruhe (1860) koncepcje te zostały jasno określone, co z góry określono rozwój teorii Valence, pojawienie się teorii struktury chemicznej.

Główne przepisy teorii struktury chemicznej A.m. Butlerova.(1861)

JESTEM. Butlers sformułowali najważniejsze pomysły teorii struktury związków organicznych w postaci podstawowych przepisów, które można podzielić na 4 grupy.<Załącznik 1 . Slajd 19 \u003e.

1. Wszystkie atomy tworzące cząsteczki organiczne są związane w określonej sekwencji zgodnie z ich wartością wartościową (tj. Cząsteczka ma strukturę).

<Załącznik 1 . Slajdy 19, 20\u003e

Zgodnie z tymi pomysłami, wartość elementów jest konwencjonalnie przedstawiona przez myślników, na przykład w Metan CH 4.<Załącznik 1 . Slajd 20 \u003e. >

Taki schematyczny obraz struktury cząsteczek nazywany jest wzorami strukturami i formułami strukturalnymi. Na podstawie przepisów dotyczących 4 wartości węgla i zdolności jego atomów do tworzenia łańcuchów i cykli, wzory strukturalne organizacji mogą być przedstawione w następujący sposób:<Załącznik 1 . Slajd 20 \u003e.

W tych związkach węgla Tetravalennten. (Dast symbolizuje wiązanie kowalencyjne, parę elektronów).

2. Właściwości substancji zależy nie tylko na to, jakie atomy i ile jest zawartych w cząsteczkach, ale także na kolejność związku atomów w cząsteczkach. (I.e. Właściwości zależą od struktury) <Załącznik 1 . Slajd 19 \u003e.

Ta pozycja teorii struktury organizmu wyjaśniła w szczególności fenomen izomeryzmu. Istnieją związki zawierające taką samą liczbę atomów tych samych elementów, ale związane z różnym zamówieniem. Takie związki mają różne właściwości i nazywane są izomerami.
Wygląd istnienia substancji o tej samej kompozycji, ale inna struktura i właściwości nazywane są izomerią.<Załącznik 1 . Slajd 21 \u003e.

Istnienie izomerów organizmu wyjaśnia ich kolektor. Zjawisko izomeryzmu zostało przewidziane i udowodnione (eksperymentalnie) a.m. butlerov na przykładzie Bhutanu

Na przykład, kompozycja z 4 h 10 odpowiada dwóm wzorom strukturalnym:<Załącznik 1 . Slajd 22 \u003e.

Różne połączenie atomów węgla w cząsteczkach U / w cząsteczki pojawia się tylko z Bhutanem. Liczba izomerów wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w odpowiednim węglowodorze, na przykład Pentan ma trzy izomery, a dziekan wynosi siedemdziesiąt pięć.

3. Zgodnie z właściwościami tej substancji, możliwe jest określenie struktury jego cząsteczki, aw strukturze cząsteczki przewiduje właściwości. <Załącznik 1 . Slajd 19 \u003e.

Od kursu chemii nieorganicznej wiadomo, że właściwości substancji nieorganicznych zależą od struktury krystalicznych kratników. Wyraźne właściwości atomów z jonów wyjaśniono ich strukturą. W przyszłości zobaczymy, że substancje organiczne o tych samych wzorach molekularnych, ale różne budynki różnią się nie tylko fizycznym, ale także przez właściwości chemiczne.

4. Atomy i grupy atomów w cząsteczkach substancji wzajemnie wpływają na siebie nawzajem.

<Załącznik 1 . Slajd 19 \u003e.

Jak już wiadomo, właściwości związków nieorganicznych zawierających hydrokosorki zależą od których atomy są połączone z atomami lub metaliami. Na przykład Hydroksochroup zawiera oba podstawy i kwasy:<Załącznik 1 . Slide 23 \u003e.

Jednak właściwości tych substancji są zupełnie inne. Powodem różnych znaków chemicznych grupy jest (w roztworze wodnym) wynika z wpływu atomów związanych z nim i grupami atomów. Wraz ze wzrostem właściwości niemetalicznych centralnego atomu, dysocjacja typu podstawowego jest osłabiona i dysocjacja według rodzaju wzrostu kwasu.

Związki organiczne mogą również mieć różne właściwości, które zależą od tego, jakie atomy lub grupy atomów są związane z grupami hydroksylowymi.

Kwestia wzajemnego wtrysku atomów A.m. Butlers demontowany szczegółowo 17, 1879 r. Na spotkaniu rosyjskiego społeczeństwa fizykochemicznego. Powiedział, że jeśli dwa różne elementy są związane z węglem, na przykład CL i H, wtedy "nie zależą od jednego z drugiego w zakresie, od węgla: Nie ma zależności między nimi, połączenie, które istnieje Cząstka kwasu chlorowodorowego ... Ale czy to następuje z tego, że w związku CH2Cl2 między wodorem a chlorem nie ma uzależnienia? Odpowiem na to z decydującym zaprzeczeniem. "

Jako konkretny przykład prowadzi ponadto zwiększenie mobilności chloru podczas obracania grupy CH2Cl w COCL i mówi o tym: "Jest oczywiste, że charakter chloru w cząstce zmieniono pod wpływem tlenu, chociaż Ten ostatni i nie jest połączony bezpośrednio z chlorem. "<Załącznik 1 . Slide 23 \u003e.

Kwestia wzajemnego wpływu bezpośrednio niepowiązanych atomów była głównym theoretycznym prętem prac V.V. Morkovikov.

W historii ludzkości znana jest stosunkowo niewielu naukowców, których otwierania mają znaczenie na całym świecie. W dziedzinie chemii organicznej, takie zasługi należą do A.m. Butlerov. Zgodnie z tą teorią A.M. Butlerova w porównaniu z okresowym prawem.

Teoria struktury chemicznej A.m. Butlerova:<Załącznik 1 . Slajd 24 \u003e.

- dozwolone do usystematyzacji substancji organicznych;
- odpowiedział na wszystkie pytania wynikające z czasem w chemii organicznej (patrz wyżej);
- dozwolone teoretycznie przewidzieć istnienie nieznanych substancji, aby znaleźć sposoby ich syntezy.

Prawie 140 lat minął od związków organicznych z A.m. Butlerova, ale teraz chemicy wszystkich krajów używają go w swoich pracach. Najnowsze osiągnięcia nauki uzupełniają tę teorię, wyjaśnić i znaleźć wszystkie nowe potwierdzenia poprawności jego podstawowych pomysłów.

Teoria struktury chemicznej i dziś pozostaje założeniem chemii organicznej.

Związki organiczne A.M. Butlerova znaczący wkład w stworzenie ogólnego naukowego obrazu świata, przyczynił się do dialektyki - materialistyczne zrozumienie natury:<Załącznik 1 . Slajd 25 \u003e.

– prawo przejścia zmian ilościowych w jakości możesz śledzić przykład alkanova:<Załącznik 1 . Slajd 25\u003e.

Tylko liczba atomów węgla zmienia się.

– prawo jedności i walka przeciwieństw śledzony na fenomen izomerii<Załącznik 1 . Slide 26 \u003e.

Jedność - w kompozycji (ta sama) lokalizacja w przestrzeni.
Przeciwieństwem znajduje się w strukturze i właściwościach (różna sekwencja układu atomów).
Te dwie substancje współistnieją razem.

– prawo odmowy zaprzeczenia - na izomerii.<Załącznik 1 . Slide 27 \u003e.

Izomery współistniejące nawzajem nawzajem ich istnienie.

Rozwijanie teorii, a.m. Butlers nie uważali go za absolutnie i niezmienione. Twierdził, że powinien się rozwijać. Związki organiczne THC nie pozostały niezmienione. Jego dalszy rozwój poszedł głównie na 2 połączonymi obszarach:<Załącznik 1 . Slide 28 \u003e.

Stereochemia - doktryna struktury przestrzennej cząsteczek.

Nauczanie na strukturze elektronów atomów (umożliwiło zrozumienie charakteru wiązania atomów chemicznych, istotą wzajemnego wpływu atomów, wyjaśnić przyczynę manifestacji różnych właściwości chemicznych).

Teoria struktury związków organicznych: homologii i izomeryzmu (strukturalne i przestrzenne). Wzajemny wpływ atomów w cząsteczkach

Teoria struktury chemicznej związków organicznych A. M. Butlerova

Podobnie, do chemii nieorganicznej, podstawą rozwoju jest okresowe prawo i okresowy system elementów chemicznych D. I. Mendeleev, teorią struktury związków organicznych A. M. Butlerova stał się fundamentalny dla chemii organicznej.

Głównym postulatem Teorii Butlerov jest rozporządzeniem struktura chemiczna substancjiW ramach którego zamówienie jest rozumiane, sekwencja wzajemnego podłączenia atomów do cząsteczki, tj. wiązanie chemiczne.

W ramach struktury chemicznej należy rozumieć kolejność związku z atomów elementów chemicznych w cząsteczce zgodnie z ich wartością wartościową.

Niniejsze zamówienie może być wyświetlane za pomocą formuł strukturalnych, w których wartość atomów jest oznaczona przez myślników: jedno dziecko odpowiada jednostce wartościowości atomu elementu chemicznego. Na przykład, dla substancji organicznej metanu o wzorze molekularnym $ CH_4 $, formuła strukturalna wygląda tak:

Główne przepisy teorii A. M. Butlerova

1. Atomy w substancjach organicznych cząsteczki są związane ze sobą w zależności od ich wartości waldenowej. Węgiel w związkach organicznych jest zawsze cztery ogon, a jego atomy są w stanie zwalczać się nawzajem, tworząc różne łańcuchy.
2. Właściwości substancji są określane nie tylko przez ich skład jakościowy i ilościowy, ale także za kolejność związku atomów w cząsteczce, tj. Struktura chemiczna substancji.
3. Właściwości związków organicznych zależy nie tylko na kompozycji substancji i kolejności związku atomów w jego cząsteczce, ale także na wzajemnym wpływach atomów i grup atomów na siebie.

Teoria struktury związków organicznych jest dynamiczna i rozwijająca się nauczanie. Jako znajomość charakteru wiązania chemicznego rozpoczął się wpływ elektronicznej struktury molekuł substancji organicznych, z wyjątkiem Empiryczny i strukturalny, elektroniczny Formuły. W takich wzorach wskazuje kierunek przemieszczenia par elektronicznych w cząsteczce.

Chemia kwantowa i chemia struktury związków organicznych potwierdziła doktrynę kierunku przestrzennego wiązań chemicznych ( cis. i transisomeria.) Studiowałem cechy energetyczne wzajemnych przejść w izomerach, pozostawiono do oceny wzajemnego wpływu atomów w cząsteczki różnych substancji, stworzył warunki wstępne do przewidywania rodzajów izomeryzmu i kierunku i mechanizmu płynącej reakcji chemicznych.

Substancje organiczne mają wiele funkcji:

1. Wszystkie substancje organiczne obejmują węgiel i wodór, więc podczas spalania tworzą dwutlenek węgla i wodę.
2. Substancje organiczne są złożone i mogą mieć ogromną masę cząsteczkową (białka, tłuszcze, węglowodany).
3. Substancje organiczne mogą być umieszczone w szeregach podobnej kompozycji, struktury i właściwości homologów.
4. Dla substancji organicznych jest charakterystyczna izomeria.

Izomeryusz i homologia substancji organicznych

Właściwości substancji organicznych zależą nie tylko na ich kompozycji, ale także na kolejność związku z atomami w cząsteczce.

Izomeria. - Jest to wygląd istnienia różnych substancji - izomery o tej samej jakościowej i ilościowej kompozycji, tj. o tej samej formule molekularnej.

Istnieją dwa rodzaje izomerii rozróżniają: strukturalnyi przestrzenna (stereoizomeria). Izomery strukturalne różnią się od siebie kolejnością komunikacji atomów w cząsteczce; Stereoizomery - układ atomów w przestrzeni z tym samym porządkiem połączeń między nimi.

Wyróżniono następujące odmiany izomeryzmu strukturalnego: izomeryzm szkieletu węgla, izomeryzm sytuacji, izomerykowanie różnych klas związków organicznych (izomeryzm międzyklasowy).

Izomeria strukturalna.

Izomerius szkieletu węglowego Określone przez różne zamówienia komunikacji między atomami węgla tworzące szkielet cząsteczki. Jak już pokazano, dwa węglowodory odpowiadają wzorze molekularnym $ S_4N_ (10) $: n-butan i izobutan. W przypadku węglowodorów $ S_5N_ (12) możliwe są trzy izomery: Pentan, Isopentan i Non-Foster:

$ CH_3-CH_2- (CH_2) ↙ (Pentane) -Ch_2-CH_3 $

Wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce liczba izomerów gwałtownie wzrasta. W przypadku węglowodorów $ S_ (10) H_ (22) $ są już 75 USD, a do węglowodorów $ S_ (20) H_ (44) - 366 USD 319 USD.

Izomeriusz sytuacji Ze względu na różne pozycje wielu komunikacji, podstawnika, grupy funkcyjnej o tym samym szkielecie węglowym cząsteczki:

$ CH_2 \u003d (CH-CH_2) ↙ (buten-1) -CH_3 $ $ CH_3- (CH \u003d CH) ↙ (Buten-2) -Ch_3 $

$ (CH_3-CH_2-CH_2-OH) ↙ (alkohol N-propanol (propanol-1)) $

Izomeriusz różnych klas związków organicznych (izomeria międzyklasowa) Ze względu na różne położenie i kombinację atomów w cząsteczkach substancji o tej samej formule molekularnej, ale należących do różnych klas. Tak więc formuła molekularna $ S_6N_ (12) $ odpowiada nienasyconym hexene-1 heksene-1 i cykliczny cykloheksan:

Izomery są węglowodorem należącym do Alkins - Butong 1 i węglowodór z dwoma podwójnymi wiązaniami w łańcuchu Boutadien-1,3:

$ CH≡C- (CH_2) ↙ (Boudin-1) -Ch_2 $ $ CH_2 \u003d (CH-CH) ↙ (butadien-1,3) \u003d CH_2 $

Eter dietylowy i alkohol butylowy mają tę samą formułę molekularną $ S_4N_ (10) o $:

$ (CH_3CH_2OCH_2CH_3) ↙ (tekst "eter dietylowy") $ $ (CH_3CH_2CH_2CH_2OH) ↙ (tekst "alkohol n-butylowy (butanol-1)") $

Izomery strukturalne są kwasem aminoketycznym i nitroetan, które odpowiadają formule molekularnej $ S_2N_5NO_2 $:

Izomery tego typu zawierają różne grupy funkcyjne i należą do różnych klas substancji. Dlatego różnią się one w właściwościach fizycznych i chemicznych znacznie więcej niż izomery szkieletowe węglowe lub izomery położenia.

Izomeria przestrzenna

Izomeria przestrzenna Jest podzielony na dwa typy: geometryczne i optyczne. Izomeryzm geometryczny jest charakterystyczny związków zawierających podwójne wiązania i związki cykliczne. Ponieważ wolny obrót atomów wokół wiązania podwójnego lub w cyklu nie jest możliwe, podstawniki można umieścić jednej strony wiązania podwójnego lub cyklu ( cis.- umieścić) lub na różnych kierunkach ( trans-pozycja). Oznaczenia cis. i trans-zwykle odnoszą się do pary identycznych podstawników:

Izomery geometryczne różnią się właściwościami fizycznymi i chemicznymi.

Izomeria optyczna Występuje, jeśli cząsteczka jest niezgodna ze swoim obrazem w lustrze. Jest to możliwe, gdy atom węgla w cząsteczce ma cztery różne podstawniki. Ten atom jest nazywany asymetryczny. Przykładem takiej cząsteczki wynosi $ α-α-monopropionowego kwasu ($ α- $ -anin) $ CH_3CH $ (NH_2) Cooh $.

Cząsteczka $ α $ -alanine Brak z żadnym ruchem może zbiegać się z jego lustrzanym odbiciem. Takie izomery przestrzenne są nazywane Lustro, antypody optycznelub. enancjomery. Wszystkie fizyczne i praktycznie wszystkie właściwości chemiczne takich izomerów są identyczne.

Badanie izomeryzmu optycznego jest konieczne, gdy biorąc pod uwagę wiele reakcji występujących w organizmie. Większość tych reakcji podlegają działaniu enzymów - katalizatory biologiczne. Cząsteczki tych substancji powinny zbliżyć się do cząsteczek związków, do których działają jako klucz do blokady, zatem strukturę przestrzenną, względną pozycję cząsteczek i innych czynników przestrzennych mają ogromne znaczenie dla przepływu tych reakcji. Takie reakcje są nazywane stereoselektywny.

Większość naturalnych związków są poszczególnymi enancjomerami, a ich efekty biologiczne różnią się gwałtownie od właściwości ich antypodów optycznych uzyskanych w laboratorium. Podobna różnica w aktywności biologicznej ma ogromne znaczenie, ponieważ jest podstawą najważniejszej własności wszystkich żywych organizmów - metabolizm.

Homologiczny bliskonazywa się to liczbą substancji znajdujących się w kolejności zwiększenia ich względnych masy molekularnych podobnych do struktury i właściwości chemicznych, gdzie każdy członek różni się od poprzedniego na temat różnicy homologicznej $ CH_2 $. Na przykład: $ CH_4 $ - Metan, $ C_2H_6 $ - Ethane, $ C_3H_8 $ - propan, $ C_4H_ (10) $ - butan itp.

Rodzaje więzi w cząsteczkach substancji organicznych. Hybrydyzacja orbitów jądrowych węgla. Rodnik. Grupa funkcyjna.

Rodzaje więzi w cząsteczkach substancji organicznych.

W związkach organicznych, węgiel jest zawsze czterema arkuszami. W podekscytowanym stanie w swoim atomie, para 2 $ ^ 3 $ -LECTRONS i przejście jednego z nich na P-Orbital jest:

Taki atom ma cztery niesparowane elektrony i może wziąć udział w tworzeniu czterech kowalencyjnych więzi.

W oparciu o powyższą formułę elektroniczną poziomu wartościowego atomu węgla, możliwe byłoby spodziewać się, że zawiera jeden $ S $ -elektron (sferyczna symetryczna orbitalna) i trzy $ p $ -Elektron, mając wzajemnie prostopadłe orbitale ($ 2P_X, 2P_U, 2P_Z $ - Orbital). W rzeczywistości wszystkie cztery walocyjne elektronów atomów węgla w pełni równoważny A narożniki między ich orbitalnymi są równe 109 ° 28 $ $. Ponadto obliczenia pokazują, że każda z czterech wiązań chemicznych węglowych w cząsteczce metanowej ($ CH_4 $) 25 USD wynosi $ S-$ i 75 USD % $ - $ p $ -curry, tj. Występuje mieszanie $ i $ p- $ stany elektronowe.To zjawisko nazywa się hybrydyzacja I mieszane orbitale - hybrydowy.

Atom węgla w stanie SP ^ 3 $ -valent stan ma cztery orbitalne, z których każdy jest jednym elektronem. Zgodnie z teorią więzi kowalencyjnej, ma możliwość tworzenia czterech wiązań kowalencyjnych z atomami dowolnych elementów jednowartościowych ($ CH_4, CHCL_3, CCL_4) lub z innymi atomami węgla. Takie połączenia nazywa się $ σ $ -combs. Jeśli atom węgla ma jedną komunikację $ C-C $, to nazywa się podstawowy ($ N_3C-SN_3 $), jeśli dwa wtórny ($ N_3C-SN_2-SN_3 $) Jeśli trzy trzeciorzędowy () i jeśli cztery - czwartorzędowy ().

Jedną z charakterystycznych cech atomów węgla jest ich zdolność do tworzenia wiązań chemicznych z powodu uogólnienia tylko $ p $ -elektrons. Takie połączenia nazywa się $ π $ -soves. $ π $ -Connet w cząsteczkach związków organicznych są utworzone tylko w obecności $ σ $ -connections pomiędzy atomami. Tak więc w cząsteczce etylenowej, $ N_2C \u003d CH_2 $ atomów węgla wiąże się z $ σ- $ i jedną $ π $ -ccy, w cząsteczce acetylenowej $ NS \u003d CH $ - jeden $ σ- $ i dwa $ π $ - znajomości. Obligacje chemiczne utworzone z udziałem $ π $ -soves są nazywane wielokrotność (w molekule etylenowym - podwójnie, w cząsteczce acetylenowej - tripoe.) i związki z wieloma połączeniami - nienasycony.

Zjawisko $ SP ^ 3 $ -, $ SP ^ 2 $ - i $ SP $. - Hybrydyzacja atomu węgla.

W tworzeniu $ Π $, stan hybrydowy atomowych orbitałów zmian atomów węgla. Ponieważ formacja $ π $ jest przybywa kosztem P-Elektronów, a następnie w cząsteczek podwójnych obligacji elektrony będą miały $ SP ^ 2 $ -Hybridization (było $ SP ^ $ 3, ale jeden P-Electron jest Przeprowadzka na $ π $ orbital), a z potrójną - $ SP $ -hymbridization (dwa elektrony P przeniósł się do $ π $ -Onbital). Charakter hybrydyzacji zmienia ostrość $ σ $ -soves. Jeśli w $ SP ^ 3 $ -Hybridization, tworzą struktury rozgałęzione przestrzennie ($ A $), a następnie z $ SP ^ 2 $ - wszystkie atomy leżą w tej samej płaszczyźnie, a kąty między $ σ $ -conctions to 120 USD ° $ (b) oraz z $ SP $ -Hybridization liniowej cząsteczki (b):

Jednocześnie osi $ π $ -rbitals są prostopadle do osi $ σ $ -deviacja.

Oba $ σ $ - i $ π $ jest kowalentem, oznacza to, że muszą być scharakteryzowane długością, energią, orientacją przestrzenną i biegunowością.

Charakterystyka pojedynczych i wielu obligacji między atomami C.

Rodnik. Grupa funkcyjna.

Jedną z cech związków organicznych jest to, że w reakcjach chemicznych ich cząsteczek są wymieniane nieosobowe atomy, ale grupy atomowe. Jeśli ta grupa atomów składa się tylko z atomów węgla i wodoru, nazywa się to radykalny węglowodórJeśli ma atomy innych elementów, nazywa się to grupa funkcyjna. Na przykład, metyl ($ CH_3 $ -) i etyl ($ S_2N_5 $ -) są rodniki węglowodorowe i oksygrupa (- $ IT jest $), aldehyde Group ( ), Grupa Nitro (- $ no_2 $) itd. Są one funkcjonalne grupy alkoholi, aldehydów i związków zawierających azot.

Z reguły grupa funkcyjna określa właściwości chemiczne związku organicznego, a zatem jest podstawą ich klasyfikacji.