|
|
|
Главная --> Справочник терминов Структурными формулами Растворимость веществ существенно зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления. Причины различной растворимости веществ пока не выяснены, хотя их связывают с характером взаимодействия молекул растворителя и растворенного вещества. Например, известно, что молекулярные кристаллы, структурными единицами которых являются молекулы с ковалентным неполярным типом связи (сера и др.), практически нерастворимы в воде, так как энергия разрушения кристаллической решетки настолько велика, что не может быть компенсирована теплотой сольватации, которая очень мала. Гепарин. Хондроитинсерная кислота. Гиалуроновая кислота. Основными структурными единицами этих трех биологически важных полисахаридов являются D-глюкозамин и D-глюкуроновая кислота. Гепарин в виде соединений с протеинами встречается в животных тканях (сердце, мускулы, печень); он увеличивает время свертывания крови и поэтому его используют в медицине в качестве антикоагулянта. Гепарин содержит эквивалентные количества остатков D-глюкозамин-М-сер-ной и ?>-глюкуроновой кислот; каждый второй остаток глюкуроновой кислоты, по-видимому, этерифицирован серной кислотой по гидроксилу в положении 2 и каждый глюкозаминный остаток — по гидроксилу в положении 4: д) Цитидиловая и уридиловая кислоты. Оба эти соединения по своему строению соответствуют мононуклеотидам, но вместо пуринового ядра имеют цитозиновое и, соответственно, урациловое. Они были получены при гидролизе нуклеиновой кислоты дрожжей разбавленной щелочью при комнатной температуре и, следовательно, являются структурными единицами этой нуклеиновой кислоты. Строение Мономеры служат структурными единицами, «кирпичиками», из которых построены высокомолекулярные соединения. Для теории структурного стеклования фундаментальным понятием является скорость молекулярных перегруппировок, т. е. молекулярные релаксационные процессы, определяющие быстроту перестройки структуры в жидкостях или системах с жидкой структурой, к которым относятся незакристаллизованные полимеры или расплавы полимеров. Квазинезависимыми структурными единицами, участвующими в перегруппировках, являются кинетические Для теории структурного стеклования фундаментальным понятием является скорость молекулярных перегруппировок, которая характеризует релаксационные процессы, определяющие быстроту перестройки структуры в жидкостях или системах с жидкой структурой [6]. Квазинезависимыми структурными единицами, участвующими в перегруппировках, являются кинетические единицы (атомы и молекулы в низкомолекулярных и сегменты цепей в высокомолекулярных соединениях). Структурными единицами молекулярных соединений могут быть комплексы различдых типов Органическая химия занимается не элементом углеродом, а более высоким уровнем организации материи, где «элементами», структурными единицами выступают уже не атомы, а более сложные их агрегаты: радикалы, молекулярные сверхструктуры. Цереброзиды, или гликосфингозиды, являются сложными липида-ми, содержащими сфингозин, жирную кислоту и сахар (D-глюкозу или D-галактозу); они отличаются от большинства сложных липидов тем, что не содержат фосфорной кислоты. Типы связи между мономерными структурными единицами в цереброзидах показаны в приводимой ниже формуле цереброзида: Деполимеризацией называется процесс, обратный полимеризации: полимерные соединения — высокомолекулярные полимеры, а также димеры и тримеры — расщепляются с образованием (хотя и не во всех случаях) мономерных молекул, служивших структурными единицами полимеров. Деполимеризация полимерных соединений происходит обычно прч нагревании независимо от того, состоят ли цепи и кольца только из одних атомов углерода или в них входят также атомы кислорода, азота, серы или других элементов. вязкого раствора. Описываемая ниже реакция 4,4'-диа-минодифенилового эфира с 2,4-толуиленднизоцианатом служит примером подобного типа реакции. В этом слу чае образуется смешанный полимер с чередующимися структурными единицами. Мы должны сделать еще одну оговорку. Говорить о современной органической химии, пользуясь полными структурными формулами с обозначением всех атомов, технически невозможно. Поэтому мы будем широко пользоваться языком сжатых формул, повсеместно применяемых сейчас в химической литературе. Для тех, кто но привык к такой записи структур, приводим краткую расшифровку наиболее распространенной символики. Основой ее является написание структур, при котором атомы углерода в скелете молекулы не изображают совсем, ограничиваясь лишь штрихами, изображающими связи. Точка, от которой отходят символы валентных связей, означает атом углерода и присоединенные к нему водородные атомы, число которых определяется четырехва-лентпостью углерода (для радикалов и ионов — на один меньше). Так, насыщенный углеводород состоят принципиальные особенности математического аппарата и связанной с ним символики, обусловливающие желаемую «точность»? По-видимому, главное свойство и главное назначение математики есть возможность с ее помощью получать безусловно надежные выводы из некоторых посылок. Иначе говоря, математический аппарат есть совокупность методов рассуждений, основанных на строго определенных правилах выполнения тех или иных логических ходов. Применяемая символика есть лишь техническое средство, упрощающее применение таких формализованных правил. При этом, очевидно, сама форма символики, так же как и форма правил преобразований, принципиального значения не имеет. С такой точки зрения всю оргашкхимическую символику можно с полным правом рассматривать как своеобразный и весьма целесообразный математический аппарат. Многочисленные примеры использования этого аппарата читатель мог увидеть в тексте кпиги, и вся органическая химия, точнее, все рассуждения, ведущие к получению вполне надежных выводов и предсказаний, Панируются па манипуляциях со структурными формулами, манипуляциях, отнюдь не произвольных, а строго формализованных. Итак, органическая химия почти не использует традиционный математический аппарат потому, что взамен она сумела создать свой собственный, специализированный аппарат — символику структурных формул и правила манипулирования с ними, который гарантирует точность и строгость обработки информации и получения безукоризненных выводов. Между прочим, разборки связей, поиск подходящих сиптопов и весь ретросинтетический анализ представляют собой дальнейшее специализированное развитие этого аппарата, подчиненное нуждам синтеза. Тот факт, что формализованные рассуждения в рамках такого аппарата удается перевести па машинный язык, как это, например, сделано в разобранной выше программе ЛХАСА, наглядно свидетельствует о математической строгости применяемой здесь логики, ибо «мутных», ^нестрогих соображений компьютер «не понимает». Приведенные формулы позволяют представить картину взаимной связи атомов в молекуле. Они разбивают эмпирическую формулу на отдельные группы атомов и таким образом указывают внутреннее строение молекул. Поэтому их называют структурными формулами. Важно иметь в виду, что с резонансом не связано какое-либо смещение или осцилляция электронов в предельных структурах. Предельные формулы не имеют физического смысла. Они вводятся лишь для того, чтобы изобразить распределение электронов в молекуле, так как обычными структурными формулами его описать невозможно. Изображения органических соединений с помощью символов для элементов и черточек для обозначения химических связей называются структурными формулами. Например: 12-17. Изобразить структурными формулами: а) муравьи-нокислый калий; б) уксуснокислый кальций; в) основное уксуснокислое железо (III), содержащее в молекуле один гидроксил. Подставив в это равенство цар-сн, — = —0,37 D и Цар-ш, = 4,01 D, а также значения углов между векторами моментов групп в изомерах (I, §4 = = 60°, 62 = 180°; II, е4 = 120°, 02 = = 120°; III, 0! = 0°, 02 = 120°; IV, 0j = 180°, Э2 = 120°; V, е4 = 90°, 92 = 60°; VI, 94 = 150°, 92 = 60°), получим значения моментов, приведенные под структурными формулами: 5. Список большинства известных природных соединений, например терпенов, алкалоидов, углеводов, для которых установлена структура, со структурными формулами, температурами плавления, оптическим вращением и ссылками на оригинальную литературу приведены в издании: Devon, Scott, Handbook of Naturally Occurring Compounds, 3 vols., Academic Press, New York, 1972—. Сопоставим два вещества: углеводород метан состава СН4 и метиловый спирт состава СН4О, строение которых выражается следующими структурными формулами: Из сопоставления электронных формул метана и этана с их обычными структурными формулами следует, что каждая простая связь между атомами осуществляется одной обобщенной электронной парой. Соответственно в веществах с кратными связями двойная связь возникает вследствие образования соединяющимися атомами двух, а тройная —трех обобщенных электронных пар. Электронные и обычные структурные формулы, например, этилена и ацетилена имеют вид Для удобства обычно пользуются упрощенными структурными формулами, в которых черточки, изображающие некоторые связи, не пишут. В упрощенных формулах углеводородов водородные атомы группируют при атомах углерода. Строение этана достаточно ясно выражает следующая упрощенная структурная формула:  Соответствует изменению Соответствует максимуму Соответствует ожидаемому Соответствует плотности Соответствует приблизительно Соответствует следующему Соответствует температуре Сформулировать следующим Соответствующей гидроперекиси |
- |
Навигация