Composti organici Classi di composti organici

Tutte le sostanze che contengono un atomo di carbonio, oltre a carbonati, carburi, cianuri, tiocianati e acido carbonico sono composti organici. Ciò significa che possono essere creati da organismi viventi da atomi di carbonio mediante reazioni enzimatiche o di altro tipo. Oggi, molti materia organica È possibile sintetizzare artificialmente, che consente di sviluppare farmaci e farmacologia, nonché di creare materiali polimerici e compositi ad alta resistenza.

Classificazione dei composti organici

I composti organici sono la classe più numerosa di sostanze. Esistono circa 20 tipi di sostanze. Sono diversi nelle proprietà chimiche, differenti qualità fisiche. Il loro punto di fusione, massa, volatilità e solubilità, così come lo stato di aggregazione in condizioni normali sono anche diversi. Tra questi ci sono:

• idrocarburi (alcani, alchini, alcheni, alcadieni, cicloalcani, idrocarburi aromatici) ;
• aldeidi;
• chetoni;
• alcoli (biatomici, monoidrici, poliidrici);
• eteri;
• esteri;
• acidi carbossilici;
• ammine;
• amminoacidi;
• carboidrati;
• grassi;
• proteine;
• biopolimeri e polimeri sintetici.

Questa classificazione riflette le caratteristiche della struttura chimica e la presenza di specifici gruppi atomici che determinano la differenza nelle proprietà di una sostanza. In generale, la classificazione basata sulla configurazione dello scheletro di carbonio, che non tiene conto delle peculiarità delle interazioni chimiche, appare diversa. Secondo le sue disposizioni, i composti organici sono suddivisi in:

• composti alifatici;
• sostanze aromatiche;
• sostanze eterocicliche.

dati classi di composti organici può avere isomeri in diversi gruppi di sostanze. Le proprietà degli isomeri sono diverse, sebbene la loro composizione atomica possa essere la stessa. Ciò deriva dalle disposizioni stabilite da A. M. Butlerov. Inoltre, la teoria della struttura dei composti organici è la base guida per condurre tutte le ricerche in chimica organica. È messo sullo stesso livello della legge periodica di Mendeleev.

Teoria della struttura dei composti organici

Il concetto di struttura chimica è stato introdotto da A. M. Butlerov. Apparve nella storia della chimica il 19 settembre 1861. In precedenza, c'erano diverse opinioni nella scienza, e alcuni scienziati negavano completamente la presenza di molecole e atomi. Pertanto, nella chimica organica e inorganica non c'era ordine. Inoltre, non c'erano leggi in base alle quali fosse possibile giudicare le proprietà di sostanze specifiche. C'erano anche composti che, con la stessa composizione, mostravano proprietà differenti.

Le dichiarazioni di A. M. Butlerov hanno in gran parte guidato lo sviluppo della chimica nella giusta direzione e ne hanno creato le basi più solide. Attraverso di esso, è stato possibile sistematizzare i fatti accumulati, vale a dire le proprietà chimiche o fisiche di alcune sostanze, i modelli del loro ingresso nelle reazioni e così via. Anche la previsione dei modi di ottenere composti e la presenza di alcune proprietà comuni è diventata possibile grazie a questa teoria. E, cosa più importante, A. M. Butlerov ha dimostrato che la struttura di una molecola di una sostanza può essere spiegata in termini di interazioni elettriche.

La logica della teoria della struttura delle sostanze organiche

Dal 1861, in chimica, molti rifiutarono l'esistenza di un atomo o di una molecola, la teoria dei composti organici divenne una proposta rivoluzionaria per il mondo scientifico. E poiché A.M. Butlerov stesso procede solo da inferenze materialistiche, è riuscito a confutare le idee filosofiche sulla materia organica.

Era in grado di dimostrare che la struttura molecolare può essere riconosciuta empiricamente attraverso reazioni chimiche. Ad esempio, la composizione di qualsiasi carboidrato può essere accertata bruciando una certa quantità di esso e contando l'acqua e l'anidride carbonica prodotta. La quantità di azoto nella molecola amina viene anche calcolata bruciando misurando il volume di gas e il rilascio di una quantità chimica di azoto molecolare.

Se consideriamo i giudizi di Butlerov sulla struttura chimica, che dipende dalla struttura, nella direzione opposta, allora una nuova conclusione suggerisce se stessa. Vale a dire: conoscendo la struttura chimica e la composizione di una sostanza, si possono assumere empiricamente le sue proprietà. Ma, cosa più importante, Butlerov ha spiegato che nella materia organica esiste un'enorme quantità di sostanze che presentano proprietà diverse, ma che hanno la stessa composizione.

Disposizioni generali della teoria

Considerando e studiando i composti organici, Butlerov A.M. ha derivato alcune delle più importanti regolarità. Li ha combinati in teorie di una teoria che spiega la struttura delle sostanze chimiche di origine organica. Le disposizioni della teoria sono le seguenti:

• nelle molecole organiche, gli atomi sono interconnessi in una sequenza strettamente definita, che dipende dalla valenza;
• la struttura chimica è l'ordine diretto in cui gli atomi in molecole organiche si uniscono;
• la struttura chimica determina la presenza delle proprietà di un composto organico;
• A seconda della struttura delle molecole con la stessa composizione quantitativa, possono apparire diverse proprietà della sostanza;
• Tutti i gruppi atomici coinvolti nella formazione di un composto chimico hanno un'influenza reciproca l'uno sull'altro.

Tutte le classi di composti organici sono costruite secondo i principi di questa teoria. Dopo aver gettato le basi, Butlerov A.M. è stato in grado di espandere la chimica come campo scientifico. Ha spiegato che a causa del fatto che nelle sostanze organiche, il carbonio mostra una valenza pari a quattro, la varietà di questi composti è causata. La presenza di un gruppo di gruppi atomici attivi determina l'appartenenza di una sostanza a una determinata classe. Ed è proprio a causa della presenza di specifici gruppi atomici (radicali) che compaiono proprietà fisiche e chimiche.

Idrocarburi e loro derivati

Questi composti organici di carbonio e idrogeno sono la composizione più semplice tra tutte le sostanze del gruppo. Sono rappresentati da una sottoclasse di alcani e cicloalcani (idrocarburi saturi), alcheni, alcadieni e alcatrieni, alchini (idrocarburi insaturi), nonché una sottoclasse di sostanze aromatiche. Negli alcani, tutti gli atomi di carbonio sono collegati solo da un singolo legame C-C, a causa del quale non un singolo atomo di H può essere incorporato nella composizione di idrocarburi.

Negli idrocarburi insaturi, l'idrogeno può essere incorporato nel luogo di presenza del doppio legame C = C. Inoltre, il legame C-C può essere triplo (alchino). Ciò consente a queste sostanze di entrare in molte reazioni associate alla riduzione o all'aggiunta di radicali. Tutte le altre sostanze per la comodità di studiare la loro capacità di reagire sono considerate come derivati ​​di una delle classi di idrocarburi.

alcoli

Gli alcoli sono chiamati prodotti chimici organici più complessi rispetto agli idrocarburi. Sono sintetizzati come risultato del flusso di reazioni enzimatiche nelle cellule viventi. L'esempio più tipico è la sintesi di etanolo dal glucosio per fermentazione.

Nell'industria, gli alcoli sono ottenuti da derivati ​​alogenati di idrocarburi. Come risultato della sostituzione di un atomo di alogeno per un gruppo ossidrile, si formano alcoli. Alcoli monoossidrilici contengono solo un gruppo idrossile, poliidridico - due o più. Un esempio di alcol diidrico è il glicole etilenico. L'alcool polivalente è glicerina. La formula generale degli alcoli è R-OH (R è una catena di carbonio).

Aldeidi e chetoni

Dopo che gli alcoli entrano in reazioni di composti organici associati alla rimozione di idrogeno dal gruppo alcolico (idrossile), il doppio legame tra ossigeno e carbonio si chiude. Se questa reazione passa attraverso un gruppo alcolico situato nell'atomo di carbonio terminale, allora l'aldeide si forma come risultato di esso. Se l'atomo di carbonio con un alcol non si trova all'estremità della catena di carbonio, il risultato della reazione di disidratazione è la produzione di un chetone. La formula generale dei chetoni è R-CO-R, aldeide R-COH (R è il radicale idrocarburico della catena).

Ethers (semplice e complesso)

La struttura chimica dei composti organici di questa classe è complicata. eteri considerati come prodotti di reazione tra due molecole di alcoli. Quando l'acqua viene rimossa da loro, si forma un composto del campione ROR. Meccanismo di reazione: rimozione di un protone di idrogeno da un alcol e un gruppo ossidrile da un altro alcol.

Gli esteri sono prodotti della reazione tra un alcol e un acido carbossilico organico. Meccanismo di reazione: l'eliminazione di acqua dall'alcol e gruppi carbossilici di entrambe le molecole. L'idrogeno viene scisso dall'acido (dal gruppo idrossile) e il gruppo OH stesso viene separato dall'alcol. Il composto ottenuto è descritto come R-CO-OR, dove il faggio R è contrassegnato da radicali - le parti rimanenti della catena di carbonio.

Acidi carbossilici e ammine

Gli acidi carbossilici sono sostanze speciali che svolgono un ruolo importante nel funzionamento della cellula. La struttura chimica dei composti organici è: un radicale idrocarburico (R) con un gruppo carbossilico attaccato ad esso (-COOH). Il gruppo carbossilico può essere localizzato solo all'atomo di carbonio estremo, perché la valenza C nel gruppo (-COOH) è 4.

Le ammine sono composti più semplici derivati ​​da idrocarburi. Qui, in ogni atomo di carbonio, si trova il radicale amminico (-NH2). Vi sono ammine primarie in cui il gruppo (-NH2) è collegato a un carbonio (la formula generale è R-NH2). Nelle ammine secondarie, l'azoto si combina con due atomi di carbonio (formula: R-NH-R). Nelle ammine terziarie, l'azoto è collegato a tre atomi di carbonio (R3N), dove p è un radicale, una catena di carbonio.

Aminoacidi

Gli amminoacidi sono composti complessi che esibiscono le proprietà di ammine e acidi di origine organica. Ce ne sono diversi tipi, a seconda della posizione del gruppo amminico in relazione al carbossile. Gli alfa-amminoacidi più importanti. Qui il gruppo amminico si trova sull'atomo di carbonio a cui è attaccato il carbossile. Questo ti permette di creare un legame peptidico e sintetizzare le proteine.

Carboidrati e grassi

I carboidrati sono aldeidi alcoli o ketospirits. Questi sono composti con una struttura lineare o ciclica, così come polimeri (amido, cellulosa, ecc.). Il loro ruolo più importante nella cellula è strutturale ed energico. I grassi, o piuttosto i lipidi, svolgono la stessa funzione, solo coinvolti in altri processi biochimici. In termini di struttura chimica, il grasso è un estere di acidi organici e glicerina.