Разделы органической химии. | Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по химии (10 класс) по теме:
Способы получения алкинов
1.Дегидрогалогенирование дигалогенопроизводных алканов.
Реакция протекает по правилу Зайцева.
1.1 Использованы вицинальные дигалогенопроизводные (атомы галогена расположены у соседних атомов углерода).
Пример: С1 С1
С2Н5 – СН – СН – СН3 + 2 NaOH (с) С2Н5 – С С – СН3
2,3-дихлорпентан -2NaC1-2h3O пентин-2
1.2 Использованы геминальные дигалогенопроизводные (атомы галогена расположены у одного атома углерода).
Пример: С1 С1
СН3 – С – СН2 – СН3 + 2NaOH(c) СН3 – С С – СН3
2,2-дихлорбутан – 2NaOH-2h3O бутин-2
2.Алкилирование металлорганических производных ацетилена.
Пример:
СН3 – С СNa + C2H5Br = Ch4 – C C – C2H5 + NaBr
метилацетиленид натрия этилбромид пентин-2
НС СMgBr + Ch4Br = Ch4 – C CH
ацетиленидмагнийбромид метилбромид пропин
3.
Получение ацетилена из карбида кальция
СаС2 + 2Н2О = НС СН
Способы получения диенов
1.Дегидрогалогенирование дигалогенопроизводных алканов.
Реакция протекает по правилу Зайцева.
Пример:
СН3 –СН –СН2 –СН2 –СН2 2NaOH (СП) Ch4 –CH= CH – CH = Ch3
C1 С1 -2NaC1-2h3O
1,4-дибромпентан 1,3-пентадиен
2.Дегидрогалогенирование непредельных моногалогенопроизводных. Реакция протекает по правилу Зайцева.
Сh4 –CH –Ch3 –CH =Ch3 2NaOH(СП) Ch4 –CH =CH –CH = Ch3
C1 -2NaC1-2h3O
4-хлорпентен-1
3.Дегидратация двухатомных спиртов. Реакция протекает по правилу Зайцева.
НО -СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – ОН t, h3SO4 Ch3 = CH – CH = Ch3
1,4 – бутандиол -Н2О
4.Дегидратация непредельных одноатомных спиртов.
Реакция протекает по правилу Зайцева.
НО -Ch3 – Ch3 – CH = Ch3 t, h3SO4 Ch3 = CH – CH = Ch3
бутен-1, ол-4 – Н2О
3.3. Получение циклоалканов
1. Циклоалканы содержатся в значительных количествах в нефтях некоторых месторождений (отсюда произошло одно из их названий –нафтены). При переработке нефти выделяют главным образом циклоалканы С5 – С7.
2. Действие активных металлов на дигалогензамещенные алканы (реакция Вюрца) приводит к образованию различных циклоалканов:
(вместо металлического натрия используется также порошкообразный цинк).
Строение образующегося циклоалкана определяется структурой исходного дигалогеналкана. Этим путем можно получать циклоалканы заданного строения. Например, для синтеза 1,3-диметилциклопентана следует использовать 1,5-дигалоген-2,4-диметилпентан:
Существуют и другие методы получения циклоалканов. Так, например, циклогексан и его алкильные производные получают гидрированием бензола и его гомологов, являющихся продуктами нефтепереработки.
Получение алкадиенов
Общие способы получения диенов аналогичны способам получения алкенов.
1. Каталитическое двухстадийное дегидрирование алканов (через стадию образования алкенов). Этим путем получают в промышленности дивинил из бутана, содержащегося в газах нефтепереработки и в попутных газах:
Каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана) получают изопрен:
2. Синтез дивинила по Лебедеву:
3. Дегидратация гликолей (двухатомных спиртов, или алкандиолов):
4. Действие спиртового раствора щелочи на дигалогеналканы (дегидрогалогенирование):
Органическая химия :: Татарская энциклопедия TATARICA
Содержание
История Развитие в Татарстане Литература
Разделы органической химии представляют собой самостоятельной области химической науки – стереохимия, химия элементоорганических соединений, высокомолекулярных соединений, природных соединений, электрохимический синтез и др.
Органическая химия тесно связана со смежными естественными науками: биологией, биохимией, медициной и др. Органические вещества играют важную роль в построении растительных и животных организмов (клетки, ткани, органы), органические реакции (химические и физико-химические превращения) лежат в основе процессов их жизнедеятельности.
Методами органической химии установлено строение нуклеиновых комитет, белков и других сложных природных соединений, раскрыты механизм и регуляция синтеза белков, разработан синтез многих полипептидов, в том числе ферментов, получены некоторые синтетические гены.
Многообразие соединений углерода обусловлено уникальной способностью его атомов соединяться прочными связями не только с атомами других элементов, но и друг с другом, образуя линейные и разветвленные цепи практически любой длины и циклы (замкнутые цепи) любого размера и топологии. Сочетание в одной молекуле углеродных цепей и (или) циклов, которые включают (или не включают) атомы других элементов (например, кислород, азот, сера, фосфор), связанных с атомами водорода (например, фтор, хлор), обеспечивает качественное и количественное разнообразие органических веществ.
Для соединений углерода характерна изомерия – явление существования соединений, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся последовательностью сцепления атомов или расположением их в пространстве и, вследствие этого, по химическим и физическим свойствам. Благодаря этим особенностям, количество изученных органических веществ приближается к 15 миллионам, что в десятки раз больше числа известных неорганических соединений.
Сравнительно небольшая часть органических соединений выделена из биологических источников, в основном они получены искусственно, путем органического синтеза. Создана лекарственные средства, витамины, красители, лаки, полимерные материалы (например, каучуки, пластмассы, искусственные волокна, пленки), жидкие кристаллы и другие материалы для электротехнической и электронной промышленности, топливо для двигателей внутреннего сгорания, ракетных двигателей, материалы для атомной промышленности, смазочные материалы для транспортных средств и металлообработки, взрывчатые вещества, химико-фотографические материалы, средства защиты сельскохозяйственных растений и другое; созданы материалы с заранее заданными свойствами.
Методы органической химии приобрели важное значение в области основного органического синтеза, изменили технологии ряда химических производств, привели к созданию новых видов продукции на основе химической переработки природных газов и некоторых узких фракций нефти. Отрицательные последствия органического синтеза – загрязнение среды обитания, появление болезней, связанных с попаданием в организм человека ксенобиотиков.
История
Термин «органическая химия» был введен шведским ученым Й.Берцелиусом в 1827 г., однако уже в глубокой древности были известны спиртовое и уксусно-кислое брожение, применялись природные красители.
В XVI в. начались исследования по использованию органических веществ в медицине (из растений выделены эфирные масла, путем сухой перегонки древесины получены уксусная кислота и метиловый спирт, разработан способ приготовления простого эфира и др.).
В 1823 г. немецкими химиками Ф.Вёлером и Ю.Либихом была открыта изомерия. Первый синтез органического вещества осуществил Вёлер.
Им были получены щавелевая кислота и мочевина (1828).
В середине XIX в. количество синтетических органических веществ значительно возросло: были синтезированы уксусная кислота (Г.Кольбе), вещества типа жиров (П.Бертло), сахаристое вещество – метиленитан (А.М.Бутлеров).
В первой половине XIX в. получили развитие теоретические представления органической химии: создана теория радикалов, теория типов, установлено правило валентности, доказаны 4-валентность углерода и возможность соединения атомов углерода с образованием цепей.
В 1861 г. Бутлеров создал теорию химического строения органических соединений, ввел в органическую химию понятия о химической связи, порядке связей атомов в молекуле, взаимном влиянии атомов и др. Теория строения объяснила известные к тому времени случаи изомерии.
В 1864 г. Бутлеров предсказал возможность изомерии углеводородов и подтвердил это синтезом изобутана (1867). Были открыты явления оптической (Я.Вант-Гофф, Ж.А.Ле Бель) и геометрической (Й.
Вислиценус) изомерии. Одно из положений теории строения – о взаимном влиянии атомов в молекуле – впоследствии было развито В.В.Марковниковым.
Природа связей и взаимное влияние атомов в бензоле (открыт М.Фарадеем, 1825) и других ароматических и непредельных соединениях были изучены в середине ХХ в. на основании квантово-механических представлений. Разработка количественного микроанализа (1920-е гг.), совершенствование и создание новых физических методов (хроматография, электронный парамагнитный резонанс, рентгеноструктурный анализ, масс-спектроскопия, ЯМР-, ИК-, УФ-спектроскопия и др.) позволили быстро и точно определять структуру органических веществ практически без применения химических методов. Методы квантовой механики дали возможность объяснить распределение электронной плотности в сопряженных системах, ее смещение под влиянием заместителей, причины двойственной реакционной способности органических соединений. Применение математического моделирования позволило проводить целенаправленный поиск веществ с заданными свойствами.
Со второй половины ХХ в. получают развитие кинетические методы исследования, происходит становление теории цепных реакций (Н.Н.Семёнов), теории кислотно-основного и гетерогенного катализа, на базе которых разрабатываются промышленные способы дегидрирования углеводородов (в том числе нефтяных, с получением олефинов, бензола и его гомологов), алкилирования парафинов олефинами и др.
Большое значение имели: получение метанола и предельных углеводородов восстановлением окиси углерода водородом, реакция Дильса-Альдера (см. Диеновый синтез), карбодиимидный синтез пептидов, методы определения последовательности аминокислот в белках, химия полимеров. Исследования фосфорорганических соединений (А.Е.Арбузов) привели к открытию физиологически активных соединений: лекарственных препаратов, отравляющих веществ, средств защиты растений, антипиренов и др. Самостоятельными разделами стали химия фтора и его соединений, химия переходных металлов, химия красителей, получили развитие новые области органической химии – супрамолекулярная химия, химия фуллеренов.
Развитие в Татарстане
Органическая химия – область знания, в которой ученые Татарстана добились наиболее значительных достижений, признанных мировым химическим сообществом. Именно в Казанском университете в 1830-х гг. трудами Н.Н.Зинина по восстановлению ароматических нитросоединений (см. Зинина реакция) были заложены основы развития в России органической химии, фундаментом которой стала теория химического строения Бутлерова – одного из основателей Казанской химической школы.
Ученики Бутлерова В.В.Марковников, А.М.Зайцев, А.Н.Попов, Е.Е.Вагнер, С.Н.Реформатский продолжили исследования по дальнейшему развитию учения о строении органических соединений. Открыты Бутлерова реакция, Вагнера реакция, Зайцева-Вагнера реакция, Вагнера-Меервейна перегруппировка, Реформатского реакция; сформулированы Зайцева правило, Зайцева-Вагнера правило, Марковникова правило, Попова правило; синтезированы различные классы органических соединений; проведены фундаментальные исследования и получены результаты по оптической активности органических соединений (И.
И.Канонников). Основаны научные направления по химии терпенов (Ф.М.Флавицкий, А.Е.Арбузов, Б.А.Арбузов), фосфорорганических соединений (А.Е.Арбузов), мышьякорганических соединений (Г.Х.Камай).
В ХХ в. преобладали исследования по химии фосфорорганических соединений – открыты Арбузова реакция, Абрамова реакция, Пудовика реакция, Камая реакция. Синтезированы лекарственные фосфорорганические соединения.
Определяющее значение для развития органической химии имело создание Б.А.Арбузовым совместно с казанскими физиками (Б.М.Козырев, Ю.Ю.Самитов, Р.Р.Шагидуллин и др.) комплекса физических методов исследования в химии. Изучены стереохимия циклических соединений кислорода, серы, фосфора, мышьяка и других элементов, конформационные особенности органических молекул (см. Конформационный анализ). Получили развитие исследования по химии мышьяка, сурьмы, серы, селена, бора, фтора; химии металлоорганических соединений и органических комплексов металлов, химии терпенов и других природных соединений, химии диенов, диеновому синтезу, химии азотистых гетероциклов, химии гидразонов, химии нитросоединений, технической химии, физической органической химии, электрохимическому синтезу.
Исследование химической кинетики (см. Кинетика химическая), изучение теоретических и прикладных аспектов катализа способствовали развитию основного органического и нефтехимического синтеза, совершенствованию технологий производств, созданию новых видов продукции (см. Нефтехимия).
С середины 1990-х гг. получили развитие новые для органической химии области науки: супрамолекулярная химия (А.И.Коновалов, И.С.Антипин) и химия фуллеренов (О.Г.Синяшин, И.А.Нуретдинов, В.И.Коваленко).
Исследования по органической химии проводятся в Казанском федеральном университете, институте органической и физической химии Казанского научного центра Российской академии наук, Казанском технологическом университете, Казанском научно-исследовательском институте химических продуктов, Казанском химическом научно-исследовательском институте, Казанском институте фотоматериалов, Управлении научных исследовательских и опытных работ акционерного общества «Нижнекамскнефтехим», Всероссийском научно-исследовательском ветеринарном институте (Казань), Казанском архитектурно-строительном университете, Казанском медицинском университете и других вузах и отраслевых научно-исследовательских институтах республики.
Литература
Общая органическая химия: В 12 томах. Москва, 1981–1989.
Коновалов А.И., Чмутова Г.А. Казанская химическая школа: История и современность // Российский химический журнал. 1999. Том 43, № 3/4.
Смит В., Бочков А., Кейпл Р. Органический синтез: Наука и искусство. Москва, 2001.
Коновалов А.И. Казанская школа химиков-органиков // Известия Российской академии наук. Серя химия. 2004. № 1.
Будников Г. Казань, Сорокина Т.Д. История и методология химии в Казанском университете. Казань, 2006.
Автор – Я.А.Левин.
органических секций ЦА | КАС
Номера и описания разделов
21 Общая органическая химия
Этот раздел включает общие синтетические процессы (например, гидрирование, синтез под высоким давлением), процедуры обработки (препаративная хроматография), реакции, номенклатура и компьютерные приложения, как они применимы к широкому спектру классов органических соединений. Сюда включены обзоры, дискуссии, книги, технические отчеты и материалы конференций, представляющие общий интерес для химиков-органиков, а также исследования органических соединений неизвестной структуры.
Физико-органические исследования общего характера помещены в раздел 22. Промышленное производство и переработка соединений, обычно встречающихся в этом разделе, включены в раздел 459.0007
22 Физическая органическая химия
Этот раздел включает исследования механизма и кинетики реакций алифатических, циклоалифатических, ароматических и гетероциклических соединений, а также спектральные, стереохимические и термодинамические исследования, корреляционный анализ и квантовую механику, где акцент делается на на реакцию. Физико-органические исследования металлоорганических соединений и органических природных продуктов находятся в разделах 26 и 29-34. Если указывается явное биологическое значение, исследование включается в соответствующий раздел биохимии. Фундаментальные принципы квантовой механики, термодинамики и спектров без явной ссылки на органические структуры или реакции включены в разделы 65, 69.и 73 соответственно.
23 Алифатические соединения
Этот раздел включает синтез, очистку, стабилизацию, реакции и определение молекулярной структуры ациклических соединений углерода.
Физические органические исследования включены в раздел 22. Циклические производные алифатических кислот, такие как лактамы и лактоны, включены в разделы 27 или 28. Производство, обработка и свойства обычных мономеров включены в разделы 35, 36, 37 и 39. Производство алифатических соединений, специально предназначенных для использования в качестве топлива или топливных продуктов, включено в Раздел 51. Промышленное производство и переработка соединений, обычно встречающихся в этом разделе, включены в Раздел 45.
24 Алициклические соединения
Этот раздел включает синтез, очистку, стабилизацию, реакции и определение молекулярной структуры алициклических соединений углерода, включая полностью гидрированные производные полиядерных конденсированных соединений бензола и таких ароматических соединений, как азулены, фульвены и тропоны. Физико-органические исследования включены в раздел 22. Циклические производные алициклических кислот, такие как лактамы и лактоны, включены в раздел 27 или 28.
Простагландины и другие алициклические натуральные продукты или их синтетические аналоги включены в раздел 26. Промышленное производство и переработка соединения, обычно встречающиеся в этом разделе, включены в раздел 45.
25 Бензол, его производные и конденсированные бензоидные соединения
Этот раздел включает синтез, очистку, стабилизацию и реакции бензола и его производных, а также конденсированных карбоциклических соединений, содержащих по крайней мере одно конденсированное бензольное кольцо. Физико-органические исследования включены в Раздел 22. Циклические производные кислот, такие как ангидриды и лактоны, включены в Раздел 27 или 28. Производство бензола и его производных специально для использования в качестве топливных продуктов включено в Раздел 51. производство, переработка и свойства обычных мономеров включены в разделы 35, 36, 37 и 39.. Промышленное производство и переработка соединений, обычно встречающихся в этом разделе, включены в Раздел 45.
26 Биомолекулы и их синтетические аналоги
Этот раздел включает синтез, реакции, физические органические исследования и определение молекулярной структуры встречающихся в природе β-лактамов и другие антибиотики, простагландины, флавоноиды, порфирины, феромоны и витамины, включая аналоги и промежуточные продукты их синтеза, но исключая натуральные продукты, размещенные в более конкретных разделах.
Простые биомолекулы, когда они используются для целей, отличных от биологических, например, небиологические применения этанола, лимонной кислоты, кумарина и фурфурола, включаются в соответствующий раздел биохимии, органической химии или другой раздел. Исследования выделения и исследования, в которых сообщается как о выделении, так и о характеристике или выяснении структуры, включены в Раздел 11 или другие разделы биохимии. Химические синтезы, в которых ферментативный этап является предметом исследования, включены в раздел 16.
27 Гетероциклические соединения (один гетероатом)
Этот раздел включает синтез, очистку, стабилизацию, реакции и определение молекулярной структуры циклических соединений, содержащих два или более атомов углерода в одном кольце и не более одного гетероатома. (азот, кислород, сера и галогены), а также спиросоединения с одним гетероатомом в каждом кольце. Физико-органические исследования включены в раздел 22. Исследования по получению, обработке и свойствам капролактама, этиленоксида, пропиленоксида и аналогичных обычных мономеров, если явно не указано неполимерное применение, включены в раздел 35 или 36.
Промышленное производство и обработка соединений, обычно встречающихся в этом разделе, включены в Раздел 45.
28 Гетероциклические соединения (более одного гетероатома)
Этот раздел включает синтез, очистку, стабилизацию, реакции и определение молекулярной структуры циклических соединений, которые содержат один или несколько атомов углерода в одном кольце и всего два или более гетероатомов (азот, кислород, сера и галогены). Физико-органические исследования включены в Раздел 22. Цефалоспорины, пенициллины, их аналоги и промежуточные соединения при их получении включены в Раздел 26. Нуклеозиды и нуклеотиды включены в Раздел 33. Промышленное производство и обработка соединений, обычно встречающихся в этом разделе, включены в Раздел 45.
29 Металлоорганические и металлоорганические соединения
Этот раздел включает синтез, стабилизацию, очистку, физико-органические исследования, реакции и определение молекулярной структуры соединений, содержащих одну или несколько ковалентных связей углерод-металл или углерод-металлоид (сигма и пи).
облигации. Гетероциклы металлов, не содержащие связи углерод-металл в кольце, например боразин, фосфазен и циклотрисилоксан, или гомоциклы, например циклопентагерман, также включены сюда. Простые карбонилы металлов, цианиды, карбиды и цианаты включены в разделы 49.или 78.
30 Терпены и терпеноиды
Этот раздел включает синтез, реакции, физико-органические исследования, характеристику и изучение структуры терпенов и терпеноидов, соединений, обладающих углеродными скелетами, которые по большей части можно рассматривать как полученные путем слияния два или более изопреновых звеньев. Сюда включены стероидные терпеноиды, а также канифоль, талловое масло, смоляные кислоты и скипидар, если выделены или охарактеризованы специфические терпеноидные компоненты. Терпеноидные алкалоиды включены в Раздел 31. Исследования выделения и исследования, в которых сообщается как о выделении, так и о характеристике или выяснении структуры, включены в Раздел 11 или другой раздел биохимии.
31 Алкалоиды
Этот раздел включает синтез, реакции, физико-органические исследования, характеристику и изучение структуры алкалоидов (азотистых оснований растительного, животного или микробного происхождения, с характерной физиологической активностью), включая их аналоги и промежуточные соединения в их синтез.
Сюда включены терпеноидные и пептидные алкалоиды. Стероидные алкалоиды включены в Раздел 32. Исследования выделения и исследования, в которых сообщается как о выделении, так и о характеристике или выяснении структуры, включены в Раздел 11 или другой раздел биохимии. Биологические амины (такие как фенетиламин и тирамин) и производные пурина (такие как кофеин, теобромин и теофиллин) включены в Раздел 26.
32 Стероиды
Этот раздел включает синтез, характеристику, физико-органические исследования и исследования структуры стероидов, веществ, содержащих циклопента(а)фенантреновую структуру, которые могут иметь растительное, животное или микробное происхождение, и близкородственных соединений . Сюда входят стероидные алкалоиды. Терпеноидные стероиды включены в Раздел 30, а стероидные сапонины – в Раздел 33. Исследования выделения и исследования, в которых сообщается как о выделении, так и о характеристике или выяснении структуры, включены в Раздел 11 или другой раздел биохимии.
Химические синтезы, в которых ферментативный этап является предметом исследования, включены в раздел 16.
33 Углеводы
Этот раздел включает непромышленный синтез, реакции, физико-органические исследования и структурные исследования трехчленных и высших углеводов, их производных и полимеров. Сюда же относятся нуклеозиды, нуклеотиды, стероидные сапонины, химический синтез и полусинтез нуклеиновых кислот. Исследования выделения и исследования, в которых сообщается как о выделении, так и о характеристике или выяснении структуры, включены в раздел 11 или другой раздел биохимии. Химические синтезы, в которых ферментативная стадия является точкой исследования, включены в раздел 16. Гликопептиды и гликопротеины включены в раздел 34 или раздел биохимии. Углеводы коммерческого и промышленного значения, такие как тростниковый и свекловичный сахар, меласса, крахмалы, камеди, слизи и пектины, включены в раздел 44 или раздел биохимии.
34 Аминокислоты, пептиды и белки
Этот раздел включает синтез, реакции, характеристику, физические органические исследования и исследования структуры аминокислот и пептидов растительного, животного или микробного происхождения и их производных, включая полиамино кислоты) и последовательные полипептиды, полученные из встречающихся в природе аминокислот.
5 Подотраслей органической химии – Определение – Классификация – Применение
Около 1850 года органическая химия была определена как химия соединений живых существ, из-за чего возник термин «органический». Это определение считалось устаревшим в 1900 году, когда химики синтезировали новые соединения в лаборатории, и многие из этих новых соединений не имели никакого отношения к каким-либо живым существам. Сегодня это определяется как химия соединения углерода. Это определение также не слишком правильно, учитывая, что некоторые соединения углерода, такие как двуокись углерода, карбонат натрия и цианид калия, считаются неорганическими.
Таким образом, углерод как элемент химических веществ органической химии является одним из групп элементов, записанных в периодической таблице. Что такого уникального в углероде, что его соединение оправдывает основное подразделение в изучении органической химии? Ответ заключается в том, что углерод может быть ковалентно связан с другими атомами углерода и с атомами другого элемента самыми разнообразными способами, что приводит к почти бесконечному количеству различных соединений. Эти соединения варьируются по сложности от простого соединения метана (Ch5), основного компонента природного газа и болотного газа, до довольно сложных нуклеиновых кислот, носителей генетического кода в живых системах.
Между тем знание органической химии незаменимо для многих ученых. Например, поскольку живые системы состоят в основном из воды и органических соединений, почти любая область исследования, связанная с растениями, животными или микроорганизмами, зависит от принципа органической химии.
Тем не менее, не только области, которые были написаны выше, которые зависят от органической химии, другие, которые также зависят от нее, – это пластиковые и синтетические волокна, которые также являются органическими соединениями. Нефть и природный газ в основном состоят из соединений углерода и водорода, которые образовались в результате разложения растений. Уголь представляет собой смесь элемента углерода в сочетании с соединением углерода и соединением водорода.
Вы также можете прочитать:
- Возможности после получения степени бакалавра химии
- Азот для растений
Между тем, одним из разделов химии является органическая химия. Таким образом, существует 5 подразделов органической химии, которые будут объяснены ниже.
1. Стереохимия
Стереохимия — это изучение молекул в трех измерениях, т.
- Геометрические изомеры: как жесткость молекулы может вызвать изомерию
- Конформация молекул: форма и способы изменения формы
- Хиральность молекул: как структура правых или левых атомов углерода может вызвать изомерию
Между тем, для получения дополнительных пояснений см. статью ниже:
- Геометрические изомеры алкенов
Структурная изомерия, определяемая как соединения с молекулами, которые имеют одинаковую структуру, но имеют разный порядок расположения атомов. Структурная изомерия является одним из видов изомерии. Второй тип изомерии — геометрическая изомерия, которая возникает из-за жесткости молекул и встречается только в двух классах соединений: алкенах и циклических соединениях.
Молекула не статическая частица, они движутся, вращаются, вращаются и изгибаются сами по себе. Атом и группы, которые только связаны сигма-связью, могут вращаться, то есть форма молекулы постоянно меняется.
Но группы, соединенные двойной связью, не могут вращаться без разрыва пи-связи. Энергия, необходимая для разрыва пи-связи около 68 ккал/моль, недоступна для молекул при комнатной температуре. Из-за этой жесткости пи-связи присоединенные группы прикрепляются к пи-углеродной связи относительно других в пространстве.
Обычно структуры алкенов записываются так, как если бы они представляли собой углеродные sp 2 атомы и присоединенные к ним атомы, все они находятся в плоскости бумаги. В этом объяснении можно представить, что один лепесток пи-связи находится на бумаге, а другой лепесток расположен под бумагой, закрытой верхней долей.
- Конформация соединений с открытой цепью
В соединениях с открытой цепью группы, присоединенные сигма-связью, могут вращаться вокруг этой связи. Из-за этого атомы в разомкнутой цепи могли иметь бесконечное положение в пространстве относительно другого. Это правда, что этан представляет собой небольшие молекулы, но этан может иметь различное расположение в пространстве, которое называется конформацией.
Для объяснения подтверждения мы используем три разные формулы: формулу измерения, формулу шарика и стержня и проекцию Ньюмена. Размерная формула и формула шариковой палочки, используемые для представления трехмерной модели молекулы соединения. Проекцию Ньюмена можно изобразить сверху вниз из двух атомов углерода в молекуле. Поскольку в этой проекции можно показать только два атома углерода, для молекулы можно нарисовать более одной проекции Ньюмена. Например, можно нарисовать две проекции для 3-хлор-1-пропанола.
- Хиральность объектов и молекул
Посмотрите на левую руку и поднесите ее к зеркалу. Рука не может быть совмещена со своим зеркальным отражением. Если эту левую руку положить перед зеркалом, изображение в зеркале будет выглядеть как правая рука.
Любой объект, который не может быть наложен на свое зеркальное отражение, называется хиральным (греч. cheir «рукость»): рука, перчатка и ботинок хиральны, в противном случае коробка ахиральна, потому что коробка может быть накладывается на его отражение.
Те же принципы право- и леворукости применимы и к молекулам. Молекуле нельзя навязывать свое отражение, она хиральна.
Хиральная молекула и молекула, которая может быть наложена друг на друга с отражением молекулы, являются одним и тем же соединением; они не являются изомерами друг друга. Но хиральная молекула, которая не может быть наложена на свое отражение, эти соединения представляют собой разные соединения, которые делают их парой стереоизомеров, называемых энантиомером . Пара энантиомеров – это пара изомеров, которые являются отражением друг друга и не могут накладываться друг на друга.
2. Медицинская химия
Медицинская химия, или широко известная как фармацевтика, представляет собой междисциплинарную смесь органической химии, фармакологии и различных отраслей биологии, которая включает химию и фармацию при проектировании, синтезе и разработке фармацевтических препаратов.
Откровенно говоря, медицинская химия, сосредоточенная на малых органических молекулах, включает в себя синтетическую органическую химию, направленную на создание и разработку новых терапевтических агентов, включая синтетические и вычислительные аспекты изучения существующих лекарств и агентов в разработке в отношении их биологической активности.
В конце концов, эта область касается аспекта качества медицины и фокусируется на поддержании здоровья, а не на лечении болезней как цели медицины.
Вы также можете прочитать: Использование водорода
3. Металлоорганическая химия
Металлоорганические соединения были разработаны Луи К. Кадетом при синтезе метилмышьякового соединения, но окончательное признание металлоорганических соединений как кульминационной подобласти было получено Эрнстом Фишером и Джеффри Уилкинсоном, получившими Нобелевскую премию за работу по металлоценам. Металлоорганическая химия – это исследование химического соединения, содержащего по крайней мере одну связь между металлом и атомом углерода органического соединения, термин металлический элемент в этих соединениях включает такие элементы, как кремний или бор, которые на самом деле не металл, а металлоиды.
Металлоорганическая химия объединяет органическую химию и неорганическую химию в качестве своих аспектов. Металлоорганическое соединение, обычно используемое в качестве катализатора в жизни, например, при производстве нефти и производстве органических полимеров.
Металлоорганическое соединение определяется как соединение, в котором углерод связан непосредственно с атомом металла, примерами металлоорганических соединений являются ртуть, цинк, свинец, магний или литий и, как упоминалось выше, металлоиды. Металлоорганические соединения также встречаются в природе, некоторые из них опасны для жизни человека, такие как органические соединения свинца и ртути.
4. Физическая органическая химия
Термин «физическая органическая химия» впервые появился в названии книги Луи Гаммета в 1940 году. Это исследование, касающееся физической и органической химии, основное внимание в котором уделяется использованию инструментов физики для выяснения связи между химическими структурами и реакционной способностью или другими словами, это исследование с применением экспериментальных инструментов физической химии для изучения органических молекул.
Таким образом, это исследование имеет несколько применений, таких как электро- и фотохимия, полимерная и супрамолекулярная химия, биоорганическая химия, энзимология и химическая биология, а также для коммерческих предприятий, занимающихся химией процессов, химическим машиностроением, материаловедением и нанотехнологиями, а также лекарствами.
открытие.
Ученые в области физической органической химии используют как теоретический, так и экспериментальный подход в своих исследованиях. В таких областях, как спектроскопия, спектрометрия, кристаллография, вычислительная химия и квантовая теория, изучаются как скорости органических реакций, так и относительная химическая стабильность исходных материалов, переходных состояний и продуктов.
5. Химия полимеров
Химия полимеров, впервые представленная в 1777 году для работы Анри Браконно по производству нитроцеллюлозы и разработанная Кристианом Шёнбейном в 1846 году, что привело к открытию целлулоида. Несмотря на то, что он изучался в течение десятилетий, ему потребовалось больше времени, чтобы университеты начали преподавать и исследовать его до 19 века.40, когда во Фрайбурге, Германия, был основан «Институт макромолекулярной химии», который концентрируется на изучении химии полимеров или известной макромолекулярной химии. Через год в Америке был основан PRI (Polymer Research Intitute).
Химия полимеров сама по себе представляет собой междисциплинарное исследование, посвященное химическому синтезу, химическим структурам и макромолекулам. Исследование полимеров объясняет характеристики материала, согласно IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) макромолекулы относятся к отдельной молекулярной цепи, которая является областью химии.
Существует две основные классификации полимеров. Во-первых, это биополимеры, которые естественным образом встречаются в человеческой жизни, такие как структурный белок, фермент, гормоны, целлюлоза, ДНК, РНК и т. д. Другой – синтетический полимер, разработанный в лаборатории, такой как термопласт. , тефлон, полистирол, термореактивный пластик, такой как кевлар, бакелит, вулканизированная резина и т. д.
Вы также можете прочитать: Использование гелия
Классификация органических соединений
Между тем, вот классификация органической химии:
1. Функциональные группы
Функциональные группы очень важны при классификации органических соединений, поскольку функциональные группы различаются по химической структуре для предсказания характеристик одного соединения.
Функциональные группы влияют на физический характер и химический характер одного соединения. Молекулы различаются основанием функциональной группы. Например, спирт, который имеет субъединицу C-O-H, это означает, что весь спирт имеет тенденцию иметь гидрофильный характер и обычно образует эфир.
2. Алифатические соединения
Алифатические углеводороды могут различаться по насыщенности:
- Парафин/алканы, не имеющие двойных или тройных связей.
- Алкены, содержащие одну или более двойных связей, например диолефины или полиолефины.
- Алкин, содержащий одну или более тройных связей.
Кроме классификации по насыщенности также можно дифференцировать по функциональным группам.
3. Ароматические соединения
Ароматические углеводороды содержат сопряженные двойные связи. Это означает, что каждый атом углерода в кольце гибридизуется по SP 2 , что повышает его стабильность.
Наиболее распространенным примером ароматических соединений является бензол, структура которого сформулирована Кекуле.
4. Гетероциклические соединения
Характеристики гетероциклических соединений будут меняться, если внутри есть гетероатом, который может выступать в качестве заместителя, прилипающего снаружи кольца (экзоциклическое) или внутри кольца (эндоциклическое). Пиридин и фуран являются ароматическими гетероциклами, в противном случае пиперидин и тетрагидрофуран являются ациклическими гетероциклами.
5. Полимер
Одним из наиболее важных свойств углерода является то, что он готов присоединиться к цепочке или паутине посредством связей. Этот процесс объединения называется полимеризмом, иначе цепь или паутина, которая образуется, называется полимером. По происхождению соединения полимера называют мономером.
Существует два основных полимера, упомянутых выше, био и синтетические. Синтетический полимер, созданный и используемый для удовлетворения потребностей промышленности, поэтому его также называют промышленным полимером, иначе биополимер появляется естественным путем без какого-либо вмешательства человека.
Применение органической химии в промышленности
Органическая химия используется во многих отраслях, поскольку она является основным соединением многих элементов.
1. Биотехнология
Биотехнологическая промышленность включает в себя биологические или органические вещества в качестве их исследования для создания определенного продукта. Органическая химия играет важную роль в получении продукта биотехнологии, например, выращивание растений, которые изменяют генетику растения, требует дисциплины органической химии для объяснения химической реакции в ДНК растения. Результатом выращивания растений являются семена, устойчивые к болезням, семена, обладающие специфическими свойствами, и растения, устойчивые к засухе.
Биотехнологическая промышленность классифицируется как передовая отрасль, учитывая, что ее работа требует большого количества исследований и разработок, но, с другой стороны, эта отрасль является одной из точек развития человеческой цивилизации.
Почему? Поскольку ее основой являются технологии, компании, работающей в этой отрасли, всегда придется проводить исследования и разработки, чтобы повысить свою конкурентоспособность по сравнению с другими компаниями. Примерами биотехнологических компаний являются: GenenTech, Monsanto, Dow AgroSciences, Cargill.
2. Химикаты
Как упоминалось выше, с развитием лабораторий человек способен синтезировать органические соединения, которые являются одним из продуктов химической промышленности. Химические продукты в настоящее время играют одну из ведущих ролей в процветании человечества из-за их участия в потребностях человека не напрямую, а в качестве поддержки других отраслей, таких как нефть, природный газ, вода, металл, минералы, которые создают более 70 000 различных продуктов, необходимых человеку.
Кроме того, более 75% промышленной продукции составляют полимеры и пластмассы, которые при ее формировании являются частью области органической химии.
Некоторые из химических компаний, которые вы, возможно, знаете: BASF, Bayer, Braskem, Celanese, Dow, DuPont, Eastman. Таким образом, вы также можете прочитать Список химических веществ.
3. Товары народного потребления
Органическая химия играет важную роль в этой отрасли, такие продукты, как мыло, моющие средства, чистящие средства, пластмассовые изделия и косметика производятся по принципу этой замечательной дисциплины. Вот некоторые из компаний, работающих в этой отрасли: Johnson&Johnson, Unilever и P&G
4. Нефтяная промышленность
Нефтяная промышленность не только и главным образом занимается поиском нефти в недрах земли и разведкой ее до тех пор, пока она не высохнет. Возможность только добывать черное золото из земли не включает в себя нефтяную промышленность, она может быть включена в качестве подрядчика по разведке.
Нефтяная компания занимается добычей сырой нефти из недр земли, переработкой нефти, ее транспортировкой и продажей нефти как полезного продукта.
Но настоящий вопрос здесь заключается в том, как превратить «бесполезную» нефть во что-то, что можно потреблять напрямую? Это называется процессом преобразования, поскольку процесс означает применение науки в целом для «приготовления» нефти в нечто пригодное для потребления и имеющее добавленную стоимость. Применение науки в частности – это применение химии в целом, принципов органической химии и изучения, в частности, для создания превосходного продукта, чтобы он мог соответствовать критериям потребляемого продукта.
Судя по всему, нефть с применением химии не только производит бензин, как мы думали раньше, но и способна производить удобрения для сельскохозяйственной промышленности, пестициды для уничтожения вирусов и самый расходуемый материал на земле — пластик. Таким образом, существует очень широкий спектр продуктов, которые можно производить путем применения органической химии в нефтяных материалах, некоторые из компаний, которые участвуют в этой отрасли: ExxonMobil, Shell Chemicals, Chevron Phillips Chemcial Company, BP.
5. Фармацевтическая
Как мы знаем, эта отрасль в основном производит лекарства или лекарства, лицензированные для использования по медицинским показаниям для людей или животных. Как упоминалось выше, одним из направлений органической химии является медицинская химия, в центре внимания которой находится производство лекарств, ориентированных на поддержание здоровья, а не на лечение болезней.
Компании в этой отрасли в основном имеют две ориентации: первая – это компания, которая производит лекарства и продает их под своей собственной торговой маркой или, как мы знаем, под торговой маркой, а другая – это компания, которая продает продукт или лекарство под названием лекарственного материала, т.е. химически эквивалентная, более дешевая версия оригинального лекарственного средства или, как мы его знаем, непатентованного лекарственного средства.
Фармацевтическая компания сталкивается со многими проблемами, одна из которых связана с некоторыми специфическими для страны законами и правилами, касающимися ее патентования, тестирования, обеспечения безопасности, эффективности, мониторинга и маркетинга.