Термины, связанные с цементом. Многообразие органических

Главная --> Справочник терминов

Многообразие органических Теоретический курс призван вскрыть диалектику относительной и абсолютной истины в науке, обнаружить движение гипотез и теорий, их возникновение, развитие и поглощение в более полной и верной концепции. Величайшая заслуга теоретической химии заключалась в том, что она мысленным взглядом проникла через пестрое многообразие химических явлений вглубь строения материи, сумела познать устройство органических молекул, свойства атомов еще в те времена, когда многим естествоиспытателям атомно-молекулярное учение представлялось пустой игрой воображения.

но большое многообразие химических реакции. До настоящего

Здесь невозможно рассмотреть все огромное многообразие химических превращений макромолекул [5]. Такие реакции позволяют иногда синтезировать полимеры, мономеры которых не известны (например, поливиниловый спирт) или трудно синтезируемы, не способны к полимеризации или полимеризуются плохо. Это относится к винилгидрохинону, который, как и сам гидрохинон, является ингибитором полимеризации. Проведя «защиту» гидроксиль-ных групп фенола путем ацетилирования, получают продукты, способные к полимеризации, с которых после полимеризации снимают «защиту».

Как уже отмечалось, строение N-иминов пиридиновых оснований обусловливает своеобразие химических свойств и достаточно большое многообразие химических реакций. До настоящего времени N-имины применяются главным образом при тонком ор^ ганическом синтезе в качестве исходных веществ для получения замещенных пиридинов, пиразолопиридинов, триазолопиридинов, диазепинов или как азотирующие реагенты при получении аминов, амидов, нитрилов и азидов.

Муравьиная кислота, являющаяся одновременно кислотой и альдегидом реагирует с гидразинотриазинами как ацилирую-щий агент. Так, при действии ее на о-гидразино-З-Н'-б-К2-1,2,4-триазины (L) выделяют 5-(2-формилгидразино)-3-Н'-6-К2-1,2,4-триазины, а при действии ее на 3,5-дигидрогидразино-6-Н-1,2,4-тиразины—3,5-бис]2-формилгидразино)-6-Н-1,2,4-триазин, который в дальнейшем циклизуется в замещенный 1,2,4-триазоло-[4,3-б,4,3-^]1,2,4-триазин. Многообразие химических превращений по гидразиновой группе можно проследить на примере реакций 3-гидразино-5-Н'-6-Й2-1,2,4-триазинов с альдегидами, кетонами, 1,3-дикарбонильными соединениями, а-оксикислотами, изотио-циантами, ангидридами кислот, хлорангидридами и другими реакционноспособными соединениями (схема 4). В результате взаимодействия XLIX с ацилирующими агентами происходит образование разнообразных бициклических систем. Структура полученных конденсированных гетероциклов определяется природой реагентов и условиями проведения реакции. При действии этилхлорформиата в сухом пиридине происходит моноацилиро-вание по гидразиновой группе, дальнейшее нагревание (150— 210°С) приводит к замещенному 1,2,4-триазоло-[4,3-б]-1,2,4-три-азину (На). В случае ацилирующего агента эгилцианацетата, при проведении реакции в сухом бензоле происходит также мо-ноацилирование с дальнейшей циклизацией его при кипячении в 20% НС1 в замещенный пирозолидин (LII). Кипячением в безводном пиридине с цинномоилхлоридом ведет к образованию (LI6). При сплавлении XLIX с янтарным или фталевым ангидридами выделяют замещенные гидразиды кислот, которые циклизуются в соответствующие гексагидропиразины или тетра-гидрофталазины (LIII). Обработкой изотиоцианатом в кипящем этиловом спирте выделяют М-(5,6-дифенил-1,2,4-триазин-3-ил)-М'-[алкил или арилтио(карбамоил)]гидразин, который при кипячении в бутаноле переходит в соединение Ив, а при действии HgCl2 в хлороформе в соединение LIr [255, 256]. Гидразино-триазины реагируют с альдегидами и кетонами с образованием

Рассмотрение химии неконденсированных 1,2,4-триазинов показывает многообразие химических превращений, претерпеваемых соединениями этого класса. В зависимости от типа соединений (алкилтриазины, галогенпроизводные, аминотриазины, соединения с оксо- и тиоксогруппами) меняется степень ароматичности триазинового кольца и его устойчивость к действию реагентов. В сочетании с плохой растворимостью многих производных 1,2,4-триазина в широко применяемых органических растворителях я трудностями, нередко возникающими при очистке и установлении строения синтезированных соединений, затрудняется изучение химии 1,2,4-триазинов. Сведения о ряде реакций, например, электрофильном замещении водорода в триазиновом кольце, являются весьма неполными. Тем более это относится к проблеме взаимосвязи строения и реакционной способности в рассматриваемом ряду. Недостаточно исследована зависимость биологической активности от строения соединений триазинового ряда. Исключение составляют лишь 4-за-мещенные 1,2,4-триазины и некоторые производные 1,2,4-триазинов, имеющих заместитель в положении 2 кольца. Между тем, имеющиеся в настоящее время литературные данные показывают, что возможности поиска биологически активных соединений в ряду 1,2,4-триазинов далеко не исчерпаны.

Многообразие химических реакций, катализируемых комплексами переходных металлов, ниже представлено наиболее типичными превращениями

Все многообразие химических реакций в органической химии можно классифицировать, используя различные критерии Некоторые из них уже приводились ранее

Для спиртов характерно многообразие химических свойств, обусловленное наличием гидроксильной группы и Са-Н, С0-Н связей в углеводородном радикале

Таутомерия обусловливает еще большее многообразие химических свойств моносахаридов. Например, если какое-либо химическое превращение проводится с a-D-глюкопиранозой в растворе, то в реакцию начнут вступать и другие формы, образующиеся вследствие таутомерии. Таким образом, любой моносахарид в растворе является смесью пяти веществ — таутомеров. Поскольку среди них имеются явно преобладающие формы, то их чаще всего и используют для написания структуры моносахарида. Например, альдогексозы записывают, как правило, в пиранозной форме. При этом положение гликозидного гидроксила в формуле Хеуорса не конкретизируют (а или р) и обозначают волнистой линией. Аналогично волнистой линией обозначают смесь производных а- и р-форм моносахаридов, которые не являются таутомерами и, следовательно, самопроизвольно друг в друга не переходят (см. 15.1.5). Символы атомов водорода для упрощения формул в дальнейшем будут опускаться.

Все многообразие органических соединений можно представить себе как некое гиперпространство, пронизанное многочисленными координатами традиционной классификации и систематики, такими, как гомологические ряды, типы функциональности, ряды структурных изомеров и т. п. Любая из этих координат основана на учете объективных структурных характеристик органических молекул и, следовательно, отражает реально существующее родство (и различие) органических соединений. Сравнивая положение некоторых соединений в этом гиперпространстве, можно увидеть, что какие-то из них весьма близки (что, в частности, отражается в том, что в традиционных учебниках они рассматриваются внутри одной главы или раздела), а другие чрезвычайно далеки (и, в частности, поэтому никогда не встречаются и книгах на одной и той же странице). Органический синтез привносит в это гиперпространство еще одно и очень важное измерение (координату), основанное на синтетическом родстве. По этому признаку нередко самые отдаленные соединения (и даже их классы — области нашего гиперпространства) оказываются сближенными, и эта сближенность есть опять-таки не умозрительное построение, а отражение объективных, но глубинных, не лежащих на поверхности внутренних связей.

данного гомологического ряда имеют в четырнадцатиричной системе счисления одно и то же число единиц младшего разряда у. Таким образом, все многообразие органических соединений можно разделить по величинам у на 14 гомологических групп или гомологических серий.

Одновременно изучение органических соединений все более выявляло и их специфические особенности. При этом было доказано, что отличительные свойства органических веществ обусловлены не тем, что они образуются в организмах, а свойствами углерода, являющегося обязательной составной частью всех органических соединений. Главное же отличие углерода заключается в способности его атомов соединяться друг с другом, а также с атомами очень многих других элементов. При этом можно получать различные вещества-с очень большим числом углеродных атомов. Этим обусловлено огромное многообразие органических соединений и сложность молекул многих из них. Число известных в настоящее время точно определенных органических соединений оценивают примерно в 1 750 000, тогда как число неорганических соединений (включая соли) достигает около 500000*.

д) Углерод в органических соединениях, как правило, четырехвалентен; атомы его способны соединяться не только с другими элементами, но и друг с другом, образуя цепи; последние могут замыкаться с образованием циклов. Эти свойства углерода и явление изомерии обусловливают многообразие органических веществ.

Теория типов пыталась свести все многообразие органических соединений к немногим простейшим типам, выводя из них все вещества путем замещения. Относя спирты к типу воды, амины к типу аммиака, теория типов подчеркивала и выдвигала на первый план то общее, что присуще гомологическому ряду, — функциональную группу (в приведенных примерах гидроксил, аминог группа). Тем самым теория типов подчеркивала новую, не замечавшуюся сторонниками теории радикалов особенность органических соединений: наличие определенных группировок атомов — функциональных групп, оказывающих решающее влияние на химический характер соединения.

Первые удачные попытки научно подойти к химии природных соединений углерода были сделаны на примере наиболее простых по составу и легко доступных соединений. Объектами исследования являлись жирные кислоты, спирты, углеводороды. Изучение характерных особенностей этих веществ привело к синтезу соединений, не встречающихся в природе. Среди них надо назвать хлорангидриды кислот, галоидпроизводные углеводородов, ди-азосоединения и многие другие вещества. Развитие промышленности в первой половине XIX столетия и расширение области применения всевозможных органических веществ природного происхождения (красители, дубильные вещества и т. п.) значительно способствовало усилению интереса к органической химии и стимулировало проведение специальных исследований. Накопление экспериментального материала в свою очередь вызывало настоятельную необходимость в теоретических обобщениях, позволяющих объяснить многообразие органических веществ и различные явления, наблюдаемые при их превращениях.

гетероатомы (О, S, N, Р и т. д.). Это создает бесконечное многообразие органических молекул, на основе которых и возникла жизнь, как важнейшее явление природы.

Органические сернистые соединения можно разделить на две группы. К первой группе относятся сернистые соединения, получаемые замещением кислорода серой в известных кислородсодержащих соединениях {это истинные тиосоединения, например тиоальдеги^ы R • CHS, тио-кетоны R • CS • R, тиоспирты R • SH и т. д.). Ко второй группе относятся соединения, имеющие характерную для них серусодержащую группу, например сульфогруппу, группу SO или S02. Как всегда при разграничении смежных областей, здесь трудно провести строгие границы; соединения, относящиеся к первой группе, легко переходят в соединения второй группы (например тиоспирты и тиофенолы переходят при окислении в сульфокислоты), и. обратно, соединения второй группы могут быть переведены с помощью соответствующих реакций в соединения первой группы (например восстановлением переводят сульфокислоты или их хлорангидриды в тиоснирты и тиофенолы). Поэтому в дальнейшем отдельные классы соединений будут по возможности рассматриваться по их генетическому признаку. Принимая во внимание исключительное многообразие органических сернистых соединений и их реакций, понятно невозможно дать исчерпывающий материал в пределах предоставленного места.

Ни одна из перечисленных номенклатур не может охватить все многообразие органических соединений; некоторые из них имеют строго ограниченное применение. Наиболее употребительной является заместительная номенклатура, которая подробно рассматривается в следующих разделах.

В состав большинства органических соединений входит всего лишь несколько основных элементов* углерод, водород, азот, кислород, сера и значительно реже другие элементы Таким образом, все многообразие органических соединений определяется, с одной стороны, их качественным и количественным составом, а с другой — порядком и характером связей между атомами

Все многообразие органических соединений можно разделить на углеводороды и их функциональные производные, под которыми подразумеваются соединения, содержащие атомы, отличные от С и Н, такие атомы называют ге-тероатомами

Структурная изомерия обусловливает многообразие органических соединений, в частности алканов. С увеличением числа атомов углерода в молекулах алканов быстро возрастает количество структурных изомеров. Так, для гексана (С6) оно равно 5; для гептана (С7) — 9; для октана (Cs) — 18; для нонана (С ) — 35; а для эйкозана (С ) — 366319.

Молекулярного притяжения Молекулярном соотношении Максимальной конденсации Молекулярную рефракцию Молекулах углеводородов Молекулой альдегида Молекулой углеводорода Моноциклические ароматические Монокристаллов полиэтилена