-->
|
|
|
Ãëàâà 2. Òåîðèÿ ñòðîåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé Òåîðèÿ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ À.Ì. ÁóòëåðîâàÑòðóêòóðíûå ôîðìóëû ÷àñòî èñïîëüçóþò â ñîêðàù¸ííîì âàðèàíòå, ÷òî áîëåå óäîáíî äëÿ îáçîðà õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Íàïðèìåð, ýòè æå ôîðìóëû èçîìåðîâ ïåíòàíà ìîæíî ïðåäñòàâèòü òàê:
Äëÿ ñîåäèíåíèé ñ äëèííûìè óãëåðîäíûìè öåïÿìè ñóùåñòâóþò åù¸ áîëåå êîðîòêèå âàðèàíòû íàïèñàíèÿ ñòðóêòóðíûõ ôîðìóë. Íàïðèìåð, ïåíòàí ìîæíî îáîçíà÷èòü ôîðìóëîé ÑÍ3—(ÑÍ2)3—ÑÍ3. Ïðè èçó÷åíèè îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, èõ ðàçíûõ êëàññîâ, ðàäèêàëîâ è äðóãèõ ÷àñòèö èñïîëüçóåòñÿ íîìåíêëàòóðà îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Òåîðèÿ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ ïîñëóæèëà å¸ óïîðÿäî÷åíèþ.
Íîìåíêëàòóðà îñíîâûâàåòñÿ íà çíàíèè êëàññîâ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (ñì. ðèñ. 10, ñ. 36).  îðãàíè÷åñêîé õèìèè èñïîëüçóþòñÿ ðàçíûå íîìåíêëàòóðíûå ñèñòåìû, îäíàêî îáùåïðèçíàííîé ÿâëÿåòñÿ ìåæäóíàðîäíàÿ ñèñòåìàòè÷åñêàÿ íîìåíêëàòóðà IUÐÀÑ (ÈÞÏÀÊ — Ìåæäóíàðîäíûé ñîþç òåîðåòè÷åñêîé è ïðèêëàäíîé õèìèè). Íîìåíêëàòóðà «ýòèêåòèðóåò» ýëåìåíòû, âåùåñòâà è ÷àñòèöû, ïîìîãàåò îòëè÷àòü èõ äðóã îò äðóãà. Âû áóäåòå ïîñòîÿííî èñïîëüçîâàòü â åäèíñòâå õèìè÷åñêèå ôîðìóëû è óðàâíåíèÿ, íîìåíêëàòóðó è òåðìèíîëîãèþ, äîïîëíÿþùèå äðóã äðóãà.  ñîâðåìåííîé îðãàíè÷åñêîé õèìèè è â ïðîöåññå å¸ èçó÷åíèÿ äëÿ íàèìåíîâàíèÿ ñîåäèíåíèé èñïîëüçóåòñÿ íåñêîëüêî íîìåíêëàòóð: èñòîðè÷åñêàÿ, ðàöèîíàëüíàÿ è ìåæäóíàðîäíàÿ IUÐÀÑ. Èñòîðè÷åñêàÿ (òðèâèàëüíàÿ) íîìåíêëàòóðà, âîçíèêøàÿ åù¸ â äðåâíèå âðåìåíà, ïðèñâàèâàëà íàçâàíèÿ âåùåñòâàì ïðåèìóùåñòâåííî ïî èõ ïðîèñõîæäåíèþ (ìóðàâüèíàÿ, ÿáëî÷íàÿ, ÿíòàðíàÿ, ùàâåëåâàÿ, âèííàÿ êèñëîòû, äðåâåñíûé ñïèðò, ìî÷åâèíà è ò. ä.). Èñòîðè÷åñêèå íàçâàíèÿ íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ â áûòó âåùåñòâ èñïîëüçóþòñÿ è â íàøå âðåìÿ. Ïî ìåðå ðàçâèòèÿ õèìèè èñòîðè÷åñêóþ íîìåíêëàòóðó ñìåíèëà ðàöèîíàëüíàÿ. Ðàöèîíàëüíóþ íîìåíêëàòóðó öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü äëÿ ïðîñòåéøèõ óãëåâîäîðîäîâ ñ ðàçâåòâë¸ííîé öåïüþ. Íàïðèìåð, âñå ïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû ðàññìàòðèâàþò êàê ïðîèçâîäíûå ìåòàíà, ãäå îäèí èëè âñå ÷åòûðå àòîìà âîäîðîäà çàìåùåíû íà îäíîâàëåíòíûé ðàäèêàë. Ïðè ýòîì àòîì óãëåðîäà, ñâÿçàííûé ñ îäíèì àòîìîì óãëåðîäà, íàçûâàåòñÿ ïåðâè÷íûì (—ÑÍ3), ñ äâóìÿ — ñ äâóìÿ — âòîðè÷íûì (—ÑÍ2—), ñ òðåìÿ — òðåòè÷íûì Íàïðèìåð:
Ðàöèîíàëüíàÿ íîìåíêëàòóðà ïîçâîëÿåò ñðàâíèòåëüíî ëåãêî íàçûâàòü ïðîñòûå âåùåñòâà, è ìû áóäåì èñïîëüçîâàòü å¸ ïðè èçó÷åíèè òàêèõ ñîåäèíåíèé, íî îíà âåñüìà çàòðóäíÿåò ñîñòàâëåíèå íàçâàíèé ñëîæíûõ âåùåñòâ è ðàçíûõ èçîìåðîâ. Ïîýòîìó âåäóùåé â ñîâðåìåííîé îðãàíè÷åñêîé õèìèè ÿâëÿåòñÿ ìåæäóíàðîäíàÿ íîìåíêëàòóðà IUÐÀÑ.  îñíîâó ìåæäóíàðîäíîé íîìåíêëàòóðû IUPAC ïîëîæåíû íàçâàíèÿ ïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ. Êëàññ ñîåäèíåíèé ñîãëàñíî ýòîé íîìåíêëàòóðå îáîçíà÷àåòñÿ ôóíêöèîíàëüíûì îêîí÷àíèåì èëè ñóôôèêñîì. Äëÿ îáîçíà÷åíèÿ ïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ èñïîëüçóåòñÿ ñóôôèêñ -àí (ïðîïàí C3H8), äëÿ ýòèëåíîâûõ -åí (ïðîïåí Ñ3Í6), äëÿ àöåòèëåíîâûõ -èí (ïðîïèí Ñ3Í4), äëÿ ñïèðòîâ -îë (ïðîïàíîë Ñ3Í5—ÎÍ), äëÿ àëüäåãèäîâ -àëü (ïðîïàíàëü Ñ2Í5—ÑÍÎ), äëÿ êèñëîò -îâàÿ (ïðîïàíîâàÿ êèñëîòà Ñ2Í5ÑÎÎÍ). Ñ íîìåíêëàòóðîé ðàçíûõ êëàññîâ ñîåäèíåíèé âû óæå çíàêîìèëèñü â êóðñå õèìèè 9 êëàññà è ïðîäîëæèòå å¸ èçó÷åíèå â êóðñå îðãàíè÷åñêîé õèìèè â 10 êëàññå. Äàëåå ìû ïîêàæåì ïðèíöèïû ñîñòàâëåíèÿ íàçâàíèé è ôîðìóë îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé íà áîëåå ïðîñòûõ, çíàêîìûõ âàì ñîåäèíåíèÿõ, ïðåèìóùåñòâåííî íà óãëåâîäîðîäàõ è èõ èçîìåðàõ. Ïðàâèëà ñîñòàâëåíèÿ íàçâàíèé îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé1. Âûáèðàåòñÿ ãëàâíàÿ öåïü — ñàìàÿ äëèííàÿ íåïðåðûâíàÿ óãëåðîäíàÿ öåïü, êîòîðàÿ ñîäåðæèò ôóíêöèîíàëüíóþ ãðóïïó èëè õàðàêòåðíóþ äëÿ óãëåâîäîðîäîâ äâîéíóþ ëèáî òðîéíóþ ñâÿçü. 2. Íóìåðàöèÿ óãëåðîäíûõ àòîìîâ ãëàâíîé öåïè íà÷èíàåòñÿ ñ òîãî êîíöà, ê êîòîðîìó áëèæå çàìåñòèòåëü èëè ôóíêöèîíàëüíàÿ ãðóïïà. 3. Ïîëîæåíèå óãëåâîäîðîäíîãî ðàäèêàëà (íà÷èíàÿ ñ ïðîñòåéøåãî) îïðåäåëÿåòñÿ àòîìîì óãëåðîäà ãëàâíîé öåïè, ñ êîòîðûì îí ñâÿçàí. 4. Íàçûâàåòñÿ ïðåäåëüíûé óãëåâîäîðîä, ñîîòâåòñòâóþùèé ãëàâíîé öåïè, è èçìåíÿåòñÿ èëè ïðèáàâëÿåòñÿ ñóôôèêñ, ñîîòâåòñòâóþùèé äàííîìó êëàññó ñîåäèíåíèé. 5. Óãëåâîäîðîäíûå îñòàòêè èëè ðàäèêàëû, íàõîäÿùèåñÿ â áîêîâîé öåïè, ðàññìàòðèâàþòñÿ êàê çàìåñòèòåëè âîäîðîäíûõ àòîìîâ â ãëàâíîé öåïè. Çàìåñòèòåëÿìè ìîãóò áûòü ãàëîãåíû è íåêîòîðûå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû, íàïðèìåð àìèíîãðóïïà —NH2, íèòðîãðóïïà — NO2 è äð.
Êîðåíü — åãî íàçâàíèå çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà àòîìîâ óãëåðîäà â öåïè: Ñ1 — «ìåò»; Ñ2 — «ýò»; Ñ3 — «ïðîï»; Ñ4 — «áóò»; Ñ5 — «ïåíò»; Ñ6 — «ãåêñ»; Ñ7 — «ãåïò»; Ñ8 — «îêò»; Ñ9 — «íîí»; Ñ10 — «äåê». Ñóôôèêñ óêàçûâàåò íà îïðåäåë¸ííûé âèä ñâÿçè àòîìîâ óãëåðîäà â ñîåäèíåíèè: —Ñ—Ñ— (àëêàíû) -àí; Ïðåôèêñ èñïîëüçóåòñÿ â íàçâàíèÿõ áîëåå ñëîæíûõ ñîåäèíåíèé äëÿ îáîçíà÷åíèÿ êàêèõ-ëèáî àòîìîâ èëè ãðóïï, âõîäÿùèõ â èõ ñîñòàâ. Êðîìå ïðåôèêñà, êîðíÿ è ñóôôèêñà äëÿ ñîñòàâëåíèÿ íàçâàíèé ñëîæíûõ ñîåäèíåíèé èñïîëüçóþò ëîêàíòû è ìíîæèòåëüíûå ïðèñòàâêè. Ëîêàíòû — öèôðû èëè áóêâû, êîòîðûå óêàçûâàþò ïîëîæåíèå çàìåñòèòåëåé è êðàòíûõ ñâÿçåé, îíè ìîãóò ñòàâèòüñÿ ïåðåä ïðåôèêñîì èëè ïîñëå ñóôôèêñà. Ìíîæèòåëüíûå ïðèñòàâêè óêàçûâàþò ÷èñëî îäèíàêîâûõ çàìåñòèòåëåé èëè êðàòíûõ ñâÿçåé: äâà — «äè-»; òðè — «òðè-»; ÷åòûðå — «òåòðà-»; ïÿòü — «ïåíòà-»; øåñòü — «ãåêñà-»; ñåìü — «ãåïòà-»; âîñåìü — «îêòà-»; äåâÿòü — «íàíî-». Íàïðèìåð:
Ïðèìåðû ñîñòàâëåíèÿ íàçâàíèé óãëåâîäîðîäîâ, èçâåñòíûõ âàì èç 9 êëàññà:
Äëÿ ðàñêðûòèÿ ñîäåðæàíèÿ òîé èëè èíîé òåîðèè è ðåàëèçàöèè å¸ ôóíêöèé âàæíî ïðèäåðæèâàòüñÿ îïðåäåë¸ííîãî ïëàíà, èëè àëãîðèòìà, å¸ îïèñàíèÿ. Ïëàí-õàðàêòåðèñòèêà òåîðèè1. Ïðåäïîñûëêè ñîçäàíèÿ òåîðèè (èñòîðè÷åñêèé àñïåêò).
Òåîðèÿ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îáåñïå÷èëà áóðíûé ðàñöâåò ñèíòåçà îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ è õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè. Êàê ôóíäàìåíòàëüíàÿ òåîðèÿ îíà íàøëà ñâî¸ äàëüíåéøåå ðàçâèòèå íà îñíîâå íîâûõ äàííûõ î ñòðîåíèè è ñâîéñòâàõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ è ñîâðåìåííûõ ìåòîäîâ èõ èññëåäîâàíèÿ. Âûâîäû 1. Ñòåðæíåì òåîðèè À.Ì. Áóòëåðîâà ÿâëÿåòñÿ ïîíÿ òèå «õèìè÷åñêîå ñòðîåíèå», ïîä êîòîðûì ïîíèìàåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ñîåäèíåíèÿ àòîìîâ â ñîîòâåòñòâèè ñ èõ âàëåíòíîñòüþ, èõ âçàèìíîå âëèÿíèå äðóã íà äðóãà. 2. Îñíîâíàÿ èäåÿ òåîðèè — çàâèñèìîñòü ñâîéñòâ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ îò èõ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ (÷òî â ðàâíîé ñòåïåíè îòíîñèòñÿ è ê íåîðãàíè÷åñêèì ñîåäèíåíèÿì). Ñóùíîñòü òåîðèè ðàñêðûâàþò å¸ îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ. 3. Õèìè÷åñêîå ñòðîåíèå îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé êðàòêî è îäíîçíà÷íî îòðàæàþò ñòðóêòóðíûå ôîðìóëû è äîïîëíÿþùàÿ èõ íîìåíêëàòóðà. Êàæäîå âåùåñòâî èìååò òîëüêî îäíó ñòðóêòóðíóþ ôîðìóëó. 4. Âàæíåéøåé ôóíêöèåé òåîðèè ÿâëÿåòñÿ îáúÿñíåíèå ÿâëåíèé. Òåîðèè òàêæå ïðèñóùè ôóíêöèè îáîáùåíèÿ, ïðîãíîçèðîâàíèÿ è ñèñòåìàòèçàöèè. 5. Êàæäîå âåùåñòâî ëþáîãî êëàññà èìååò ñâî¸ íàçâàíèå. Äëÿ íàèìåíîâàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïðèìåíÿþò ðàçíûå íîìåíêëàòóðû: òðèâèàëüíóþ (èñòîðè÷åñêóþ), ðàöèîíàëüíóþ è ìåæäóíàðîäíóþ ñèñòåìàòè÷åñêóþ (IUPAG). 6. Äëÿ íàïèñàíèÿ íàçâàíèé è ôîðìóë ñîåäèíåíèé ñëåäóåò çíàòü ïðàâèëà èõ ñîñòàâëåíèÿ. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ Òåîðèÿ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ • Õèìè÷åñêîå ñòðîåíèå • Ñòðóêòóðíàÿ èçîìåðèÿ • Ñòðóêòóðíàÿ ôîðìóëà • Íîìåíêëàòóðà îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé Âîïðîñû è çàäàíèÿ
|
|
|