ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Предельные соединения Углеводороды (алканы) из "Начала органической химии Кн 1 Издание 2" Органические вещества классифицируют в соответствии с их структурой, причем основой классификации служит характер углеродного скелета углеводородов, т. е. последовательность связанных друг с другом углеродных атомов. Соединения, содержащие неуглеродные атомы, рассматриваются как производные углеводородов, в которых водородные атомы замещены на эти гетероатомы . Исключение делается только для таких структур, в которых гетероатом замыкает цепь углеродных атомов в цикл. Эти циклические соединения выделяются в особый класс — гетероциклы. [c.51] Все органические вещества прежде всего делятся на две большие группы ациклические соединения — с открытой цепью и циклические — с замкнутой цепью. [c.51] Циклические соединения делятся на изоциклические, в которых имеется замкнутая в цикл группировка из нескольких углеродных атомов, и гетероциклические, в которых в замкнутый цикл кроме углеродных атомов входят один или несколько неуглеродных (гетероатомов). Как изоциклические, так и гетероциклические соединения могут быть непредельными, содержащими двойные или тройные углерод-углеродные связи. Среди них особое место занимают так называемые ароматические соединения — шестичленные циклы, содержащие чередующиеся три ординарные и три двойные углерод-углеродные связи или связи углерода с гетероатомом. [c.52] К ароматическим соединениям относятся также пятичленные циклы, содержащие в цикле две двойные связи и атом (углерод или гетероатом), несущий два свободных электрона. Такое членение в значительной степени формально, так как вещества всех классов более или менее легко превращаются друг в друга. [c.52] Иногда главные родственные связи, например, гетероциклически построенного соединения ведут к ациклическим, а не гетероциклическим веществам. Поэтому последовательность изложения материала в этой книге, в отличие от справочников, будет часто отклоняться от строгой классификационной схемы. [c.52] Родоначальным углеводородом этого ряда является метан СН4. Все остальные углеводороды, относящиеся к алканам (или парафинам),— члены гомологического ряда метана, и, поскольку гомологи отличаются друг от друга на гомологическую разность СНг, состав любого алкана может быть выражен формулой СпНгп+2- Остатки, или радикалы (т. е. мысленно выделяемые части молекулы), образуемые зачеркиванием одного водородного атома в алканах, называются алкилами. Их общая формула СпНгп+ь Простейший алкил — метил СНз, как и все алкилы,— одновалентный остаток. От метана можно произвести также двухвалентный остаток метилен СНг и трехвалентный — метин СН. [c.55] Структуру каждого следующего гомолога можно вывести из предыдущего подобной же операцией — заменой водорода в предыдущем члене на метильную группу (или остаток). Таким образом мы получаем из этана пропан СзНа. [c.55] При замещении на метильный остаток водорода метиленовой группы н-бутана образуется изопентан — изомер н-пентана. [c.56] Третий пентан, изомерный двум предыдущим, а именно неопентан, можно получить из изобутана, замещая,в нем водород метиновой группы. на метил. [c.56] Легко видеть, что в исходном изобутане имеется два сорта водородных атомов единственный водород метиновой группы, который мы только что подвергли замещению, и девять водородов метильных групп. Если мы заместим один из них на новую метильную группу, то мы не получим четвертого изомера пентана — его не существует. Полученная таким способом структура будет опять структурой изопентана. [c.56] Таким образом, ветвление гомологических рядов таково, что ветви эти иногда объединяются. Путем подобного же замещения одного из одинаковых водородных атомов в каждом из изомерных пентанов после вычеркивания одинаковых структур можно прийти к пяти изомерным гексанам. Изучающему органическую химию необходимо поупражняться в выводе всех возможных структур пентанов, гексанов и гептанов. [c.56] Число структурных изомеров быстро растет с числом углеродных атомов скелета, как это можно видеть из табл. 3. Число структурных изомеров, предсказываемое теорией строения, строго оправдывается на опыте. [c.56] В табл. 4 приведены некоторые физические свойства представителей гомологического ряда нормальных углеводородов, а в табл. 5 — физические свойства всех изомеров бутана, пентана, гексана и гептана. [c.57] Углеродные цепи нормальных предельных углеводородов, как и всякие углеродные цепи, отнюдь не располагаются по прямой. Позднее в этой книге будут рассмотрены сформулированные Вант-Гоффом (1871 г.) стереохимические доказательства так называемой тетраэдрической конфигурации углеродного атома, подтвержденные уже в первой четверти XX века путем исследования ди( ракции рентгеновых лучей от кристаллов органических веществ. [c.60] Наиболее часто цепь углеродных атомов принимает конформацию а, самую бедную энергетически. Наличие разветвлений или заместителей может изменить конформацию цепи. [c.61] Конформации легко переходят одна в другую все они соответствуют одному и тому же химическому индивидууму. [c.61] Парафиновые углеводороды нормального строения кристаллизуются совместно с мочевиной из спиртовых или ацетоновых растворов в виде так называемых клатратных соединений — кристаллических соединений, в которых молекулы углеводорода заполняют шестигранные каналы, образованные молекулами мочевины в кристалле. Цепи нормальных парафинов с числом углеродов не менее шести как раз входят в эти каналы. Молекулы углеводородов с разветвленными цепями не помещаются в них и поэтому таких кристаллизационных соединений с мочевиной не образуют. Благодаря этому при помощи мочевины можно отделять соединения с нормальными цепями углеродных атомов (не только углеводороды, но и ряд их производных) от соединений с разветвленными цепями или от циклических соединений. [c.61] Вернуться к основной статье