В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии (1113479), страница 65
Текст из файла (страница 65)
3. Фенолы — органические вещества, в которых группа — ОН связана с бензольным кольцом. Фенолы — более сильные кислоты, чем спирты. Реакции электрофильного замещения в бензольном кольце протекают у них значительно легче, чем у ароматических углеводородов. 4. Альдегиды и кетоны — органические соединения, в которых имеется карбонильная группа >С=О. В кетонах она связана с двумя углеводородными радикалами, в альдегидах — с одним или двумя атомами водорода.
По окислительно-восстановительным свойствам альдегиды и кетоны занимают промежуточное положение между спиртами и карбоновыми кислотами: при их восстановлении образуются спирты, при окислении альдегидов — карбоновые кислоты. Альдегиды и кетоны — химически активные соединения, наиболее типичны для них реакции присоединения по связи С=О, а также реакции конденсации и замещения. Альдегиды, в отличие от кетонов, окисляются АйзО в аммиачном растворе (реакция «серебряного зеркала«) и свежеосажденным Сц(ОН)з. 5. Карбоновые кислоты — соединения, содержащие карбоксильную группу — СООН. На физические и химические свойства карбоновых кислот большое влияние оказывают прочные межмолекулярные водородные связи. Карбоновые кислоты проявляют свойства слабых кислот (рК, - 3-б); электроноакцепторные группы в молекуле увеличивают силу кислоты, а электронодонорные — уменьшают ее.
При замещении группы — ОН в карбоновых кислотах различными группами образуются функциональные производные кислот — ангидриды, хлорангидриды, сложные эфиры и др. В химические реакции может вступать не только карбоксильная группа, но и углеводородный радикал. ~10.5. Углеводы 331 6. Сложные эфиры ВСООВ' — функциональные производные карбоновых кислот, в которых группа — ОН замещена группой — Ой'.
Они образуются при взаимодействии кислот или их производных со спиртами. Сложные эфиры — летучие жидкости (у них нет водородных связей), часто с приятным запахом. При гидролизе сложных эфиров образуются кислота н спирт. 7. Липиды — жироподобные вещества, в молекулах которых присутствуют одновременно гидрофильные н гидрофобные группы. К липидам относятся жиры и масла — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот.
В организме липиды служат источником энергии и являются строительным материалом для клеточных мембран. 8. Углеводы С„(НзО)м составляют основную часть органического вещества на Земле. В растениях они образуются в результате фотосинтеза. Углеводы входят в состав клеток и тканей всех организмов, где служат источником энергии, строительным материалом клеток растений, являются компонентами биологически активных веществ. Простейшие углеводы (моносахариды) содержат от 3 до 6 атомов углерода. К ним принадлежат рибоза СзНюОз, фруктоза н глюкоза (СзНмОз). Молекулы моносахаридов содержат несколько групп — ОН, а также альдегидную или кетонную группы.Моносахариды — кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.
В растворах имеется таутомерное равновесие между линейной и циклическими формами моносахаридов. 9. Дисахариды (например, сахароза СыНззОп) — продукты конденсации двух моносахарндов. 17олисахариды состоят из остатков большого числа моносахаридов. Важнейшие природные полисахариды — крахмал, гликоген и целлюлоза, их общая формула (СаНюОз)„. Их полимерные цепи состоят из остатков глюкозы; в целлюлозе цепи — только линейные, в крахмале и гликогене — разветвленные.
Крахмал имеет растительное происхождение, гликоген — животный аналог крахмала, целлюлоза — основное вещество растительных клеток. При полном гндролизе природных полисахаридов образуется глюкоза. ХИМИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ГЛАВА 11 5 11.1. АМИНЫ Амины — это органические производные аммиака, в которых атомы водорода частично или полностью замешены углеводородными радикалами. В зависимости от того, сколько атомов водорода в аммиаке замещено радикалами, различают первичные, вторичные и третичные амины: йп ! й — 1Ч вЂ” й' й — НН вЂ” й' й — ННз первичные амины вторичные амины третичные амины В отличие от других классов органических соединений, в аминах понятия «первичный», «вторичный», «третичный» связаны не с типом углеродного атома, а со степенью замещения атомов водорода при атоме азота.
Существуют также органические аналоги солей аммония — это четвертичные соли типа (й«Н)«С! . Четвертичные аммонийные основания [й«Н]+ОН представляют собой твердые кристаллические вещества, растворимые в воде, т.е. являющиеся щелочами. Их часто используют в лабораторной практике для осаждения крупных анионов. В зависимости от природы радикалов, амины могут быть алифатическими (предельными и непредельными), алициклическими, ароматическими или смешанными.
Общая формула предельных алифатических аминов С«Нз„.»зН. Строение. Атом азота в молекулах аминов находится в состоянии зрз-гибридизации. Три из четырех гибридных орбиталей участвуют в образовании «г-связей Н вЂ” С и Н вЂ” Н, на четвертой орбитали находится неподеленная электронная пара, которая обусловливает основные свойства аминов: й' ,-. и' йя В отличие от кислородсодержащих соединений, для которых характерны слабые кислотные свойства, многие азотсодержащие соединения проявляют свойства слабых оснований. Это объясняется меньшей полярностью связи Н вЂ” Н по сравнению со связью Π— Н. Азот — третий по распространенности элемент в живых системах после углерода и кислорода.
Азотсодержащие соединения — белки и нуклеиновые кислоты— играют ключевую биологическую роль в человеческом организме. э 11.1. Амины 333 Электронодонорные заместители (предельные углеводородные радикалы) увеличивают электронную плотность на атоме азота и усиливают основные свойства аминов, поэтому вторичные амины — более сильные основания, чем первичные, поскольку два радикала создают на атоме азота большую электронную плотность, чем один. В третичных аминах важную роль играет пространственный фактор: три радикала затрудняют взаимодействие атома азота с другими молекулами, поэтому основ- ность третичных аминов меньше, чем первичных или вторичных (см. табл, ПА.2 в приложении).
Изомерия аминов связана со строением углеродного скелета и с положением атома азота: СНзСНЗСНЗСН2 — МН2 СНЗ СНСН2 — НН2 ! СНз изобутиламин СНЗСН2СНСНЗ )4Н влсор-бутиламин бутиламин Кроме того, первичные, вторичные н третичные амины, содержащие одинаковое число атомов углерода, изомерны между собой, например: СзНЗ)т) СНз 1 Снз — Н вЂ” Снз СНзСНЗСН2 — )т)Н2 пропиламин СНзСН2 — Р4Н вЂ” СНз метилэтиламин триметиламин Названия аминов обычно производят, перечисляя углеводородные радикалы (в алфавитном порядке) и добавляя суффикс «-амин», например; СЗНз — ЫН2 СЗНз — )т)Н вЂ” СНз (СНз)з)т) фениламнн метилфениламин триметиламин Физические свойства.
Метиламин, диметиламин и триметиламин при обычных условиях — газы, средние члены ряда предельных аминов — жидкости, высшие — твердые вещества. Между молекулами аминов в жидкой фазе образуются слабые водородные связи, поэтому температуры кипения аминов выше, чем у соответствующих углеводородов. Амины также образуют слабые водородные связи с водой, поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде, по мере увеличения углеродного скелета растворимость в воде уменьшается.
Запах метиламина напоминает аммиак, триметиламин пахнет селедкой (он присутствует в селедочном рассоле), а диамины путресцин и кадаверин, образующиеся при распаде аминокислот, имеют очень неприятный «трупный» запах. К числу биогенных аминов, т.е. образующихся в организме в результате обмена веществ, относится аминоспирт коламин (этаноламин) и его производное — холин, встречающийся в свободном виде в грибах, картофеле, яичном желтке.
Холин действует на организм человека, понижая кровяное давление. СН 1« Н2)Ч вЂ” (СН2)4 — МНЗ Нала( — СНЗСН2 — ОН Н211 — (СН2)з — 5(Н2 НзС вЂ” )Ч1 — СН2СНЗ вЂ” ОН 1,4-днамннобутан коламнн 1,5-днамннопентан 1 (нутре«пан) (этаноламнн) (надавернн) ОН холин 334 Гл. 11. Химия азотсодержаи4их органических соединений Основной способ получения аминов — алкилирование аммиака, которое происходит при нагревании алкилгалогенидов с аммиаком; СНзС!+ 2ННз — н СНзМНг + КН4С!. При избытке алкилгалогенида полученный первичный амин также может вступать в реакцию алкилирования, превращаясь во вторичный или третичный амин, например: СНзС! + СНз!ч!Нг — [СНз)гКН~ С! 2СНзС! + СНзМНг — [СНз)зМН4 С! + НС! Практически в таких реакциях получается смесь солей первичного, вторичного и третичного аминов, из которой амины выделяют под действием щелочи и разделяют путем перегонки.
Первичные амины получают восстановлением нитросоединений по схеме: йНОг + 6[Н] — н йИНг+ 2Н20. Для восстановления используют цинк или железо в кислой среде, алюминий в щелочной среде или непосредственно водород в газовой фазе. Первичные амины образуются также при восстановлении органических цианидов алюмогидридом лития 1.!А1Н4. й — С=Н+4[Н] — н й — СНг — ИНг. Химические свойства. 1. Благодаря наличию электронной пары на атоме азота, все амины обладают основными свойствами, причем предельные амины — более сильные основания, чем аммиак [табл.!1.!).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
