Райт - Наука о запахах - 1966 (947297), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Еще одну, на этот раз совершенно отличную группу веществ, имеющих важное практическое значение, представляют соединения, называемые нитромускусами. Ниже приведены некоторые типичные формулы этих веществ: сн, Π— СН, ! ,Ф'~ .Ф ~ Огк1 С НОг Окм С С ХОг ! НС С вЂ” ОСН, ЕС С вЂ” Вг 'С' 'С' нкс С Сн н,с — с — сг~, сн сн, кмаровый мускус НС= О сн; с сн; — с — с сн сн НС С-ОСН, "СГ Нкс — С вЂ” Снк сн В последнем соединении нет нитрогруппы, но тем не менее оно явно относится к тому же классу.
Помимо перечисленных выше вполне определенных групп веществ, обладающих мускусоподобным запахом, но, кроме этого, имеющих очень мало общего между собой, в научных и технических журналах попадаются иногда указания и на другие типы химических соединений, которым в той или иной мере свойствен этот же запах. Поэтому, очевидно, от чего бы ни зависел мускусный запах, он не связан ни с определенным типом молекулярной структуры, ни с реакционной способностью вещества. Вероятно, ощущение мускусного запаха можно вызвать самыми разнообразными способами.
Некоторые из ннх мы рассмотрим в последующих главах. А сейчас, по нашему мнению, вполне уместно повторить вслед за Дайсоном его вывод: ни химическая структура, ни химическая активность не могут быть ключом к пониманию явления, именуемого запахом вещества. Глава Х$' И зомерия н — м — н с=-о н — м — н н н м †о †и н циавовокислмй аммовий мооеввва Без теории химического строения в органической химии трудно было бы понять очень сложное явление, известное под названием изомерии. Существуют вещества, молекулы которых содержат одно и то же число одних и тех же атомов, а следовательно, им соответствует одна и та же формула, и все же это разные вещества.
Они получили название изомеров, или изомерных соединений. Один из давно известных примеров явления изомерин — следующая пара веществ: циановокислый аммоиий, который всегда считали веществом неорганическим на основании способа его получения (из циановокислого серебра и хлористого аммония), и мочевина, которую относили к органическим веществам, так как она представляет собой продукт жизнедеятельности живого организма. Обоим этим веществам соответствует формула СНайаО, однако их растворимость, форма кристаллов и ряд других свойств совершенно различны.
Эти продукты являются изомерными соединениями. (Именно эти изомерные вещества знамениты еще и потому, что в 1828 г. Велер открыл возможность превращения циановокислого аммония в мочевину, то есть впервые показал, что органическое соединение можно получить из неорганических исходных веществ без участия живого организма. Но это уже не относится к нашему предмету.) Не будь теории химического строения, существование изомеров сделало бы химию гораздо более сложной наукой. Действительно, только на основании этой теории указанные вещества легко можно изобразить следующим образом: Именно теория химического строения помогает объяс„ить все известные в настоящее время случаи изомерии.
С двумя видами изомерии мы уже встречались. Речь идет о структурной изомерии, или изомерии положения; примером могут служить изомерные производные фенил„орчичных масел, которые изучал Дайсон. В молекуле фенилгорчичных масел заместитель может находиться а положении 2, 3 или 4 по отношению к положению в бензольном ядре изотиоцианатной группы. Второй важный аид изомерии — так называемая цис, лгранс-изомерия, связанная с появлением жесткости в молекуле (двойных связей или циклических структур) (фиг. 15). В этих случаях одни и те же группы могут быть соединены с одними и теми же атомами молекулы, но по-разному располагаться в пространстве. Ииа ттлранс-изомерия, таким обра.'з..— — юг." Г "' " '"у различий в пространственном расположении атомов или групп в молекуле.
Однако кис,транс-изомерия — не единственный вид стереоизомерии. Существует другой вид, тоньше и сложнее, более распространенный и гораздо более важный, чем лис,транс-нзомерия. Этот вид изомерии был открыт Пастером сто лет назад, а вскоре Вант-Гофф и Ле-Бель независимо друг от друг объяснили это явление. Этот третий вид изомерии называют одгтической- изомерией, потому что в простейших случаях она проявляется только в небольших различиях оптических свойств двух изомерных веществ, а почти все их химические и физические свойства одинаковы.
Явление оптической изомерии может наблюдаться при наличии в молекуле углеродного атома, связанного с четырьмя различными атомами или группами атомов. Если четыре валентности углеродного атома направлены в пространстве так, что образуют друг с другом равные углы, то возможны две разные последовательности присоединения к этому углеродпому атому четырех неодинаковых заместителей. Чтобы наглядно представить себе такую возможность, надо это нарисовать, а еще лучше воспользоваться моделями.
Заслуга Вант-Гоффа и Ле-Беля как раз н заключается в том„что они давно поняли необходимость присутствия в оптических изомерах по крайней мере одного атома углерода, по-разному соединенного с четырьмя различными заместителями. Ф и г. 15. Эти модели изображают нзомерные цис- и и~ранг-~орин улбутена и 1,уидиметнлциклогексаиа. Существование этих иэомсрои обусловлено структурной жесткостью молекул, создаваемой пр~. сутстнием в ннх соответственно двойной свизи н циклической структуры. По сравнению с такими моделвмн структурные Формулы о ~ень приблизительны, но они Лают гораздо лучюее представление о том, каким образом может быть ьостросна даннан молока.,и Когда с одним углеродным атомом связаны четыре разных заместителя, такая молекула может существовать в двух формах, которые относятся друг к другу, как левая рука к правой (фиг.
16). Составляющие части одинаковы, строение одинаково, работу опи могут выполнять одинаковую, а в целом правая и левая руки все-таки неодинаковы, потому что их нельзя наложить друг на друга так, чтобы оии совпали по всем точкам. Иначе говоря, они несовместимы, потому что асимметричны. Углеродный атом с четырьмя различными заместителями представляет собой асимметричный углеродный атом, а молекула, содержащая такой атом углерода, может существовать в двух «зеркальных» формах.
В большинстве случаев асимметрия для химии значения не имеет. Ведь левая рука может делать все, что делает правая, за одним существенным исключением: на левую руку нельзя надеть перчатку с правой руки. Аналогично этому «молекула-левша» будет делать все то же самое, что и ее правый двойник (или, как говорят ученые, эпантиоморф), но лишь до тех пор, пока ей не придется вступить в реакцию с другой асимметричной молекулой. В этом случае проявляется различие: «правый-А» реагирует с «правым-Б» не так, как он реагирует с «левым-Б».
Очень сложное строение большинства веществ биологического происхождения создает неограниченные возможности для появления изомерии такого типа. Интересно и чрезвычайно важно то обстоятельство, что в процессе жизнедеятельности организмы создают и используют обычно только один из двух возможных изомеров. Более того, все живое на земле, от крохотной былиики до огромного слона, имеет один и тот же определенный вид симметрии. То, что жизнь во всем своем многообразии укладывается в один тнп симметрии, связано, по-видимому, с развитием всего живого из единого исходного прототипа. (Из всех результатов экспедиции на Марс самым долгожданным будет, пожалуй, сообщение о типе молекулярной симметрии живых существ, если таковые там имеются.
Если симметрия их противоположна нашей, следовательно, происхождение жизни на Марсе и происхождение жизни на Земле совершенно независимы. Если типы симметрии окажутся одинаковыми, это можно объяснить или 157 Ф н г. 16. Молекулярная асимметрия. Н О ! !1 Молочная кислота СНа — С вЂ” С..ОН вЂ” одно нз простейншх 1 ОН веществ, обладающее асимметрическим углеродным атомол1 и обнаруживающее оптическую изомерню. Две молекулы, как две руки, подобны, но их нельая совместить друг с другом. случайным совпадением, или тем, что жизнь на обеих планетах имеет единое происхождение.) Вся земная жизнь принадлежит одной из двух возможных форм, отличающихся только типом молекулярной симметрии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
