ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структурная органическая химия из "Основы органической химии Часть 1" Для ЭКОНОМИИ времени и места при изображении органических структур на практике обычно используют сжатые (или упрощенные) формулы, в которых не все связи выписываются полностью. При использовании упрощенных формул всегда следует иметь в виду нормальные валентности атомов. [c.19] Возможен также способ изображения, промежуточный между сжатыми и структурными формулами. Он в большинстве случаев достаточно ясен и в то же время экономит место этот способ будет использоваться в дальней шем изложении наиболее часто. [c.19] Действуя описанным выше способом, можно изобразить огромное число соединений, содержащих простые, двойные и тройные связи, в состав которых входит четырехвалентный углерод, одновалентные водород и галогены, двухвалентный кислород и трехвалентный азот. На рис. 1-1 приведены простые соединения, относящиеся к различным классам. [c.19] Упражнение 1-1. Напишите формулы Льюиса для приведенных ниже соединений, структуры которых изображены на рис. 1-1. Используйте четкие, правильно размещенные точки для обозначения электронов. Поставьте на всех атомах, не являющихся нейтральными, знаки зарядов. [c.19] Упражнение 1-2. Напишите все возможные структурные формулы для различных ковалентно построенных изомеров, отвечающих приведенным ниже молекулярным формулам все содержащиеся в них атомы имеют нормальную валентность. [c.19] Упражнение 1-3. Напишите распространенные структурные формулы соединений, изображенных ниже с помощью сжатых формул. Используйте линии для всех связей (так, как в формулах, приведенных выше на этой странице). [c.19] Соединения, для изображения которых требуется применение изогнутых связей, обычно оказываются гораздо менее устойчивыми (и более реак-ционносйособными), чем аналогичные вещества, модели которых могут быть собраны с помощью прямых стержней, расположенных под тетраэдрическими углами. [c.21] Условные изображения заторможенной и заслоненной конформаций этана. [c.22] В изображении типа кбзел углеродный атом, показанный слева внизу, всегда считается направленным вперед, в изображении, где используются пунктирные линии и клинья , клиньями обозначаются связи, направленные от плоскости бумаги к читателю обычными линиями — связи, лежащие в плоскости бумаги пунктирными линиями — связи, направленные от плоскости бумаги назад. [c.22] Рассмотрите вопрос о том, как можно распространить каждый из способов изображения на систему из четырех атомов углерода. [c.22] Структура органического соединения определяется наиболее легко в том случае, если можно показать, что его физические свойства (температура плавления, температура кипения, показатель преломления, плотность, растворимость, спектры поглощения электромагнитного излучения, масс-спектр, дифракция рентгеновских лучей и т. д.) или его химические свойства идентичны свойствам ранее полученного вещества с известной структурой. Отсюда следует, что при идентификации соединений путем сравнения их свойств со свойствами известных соединений чистота имеет первостепенное значение. О чистоте данного вещества часто судят по его температуре кипения или плавления и растворимости — температура плавления обычно оказывается наиболее чувствительной к нримесям и наиболее легко определяемой. В целом, однако, малые количества примесей часто оказывается трудно определить этими способами. В настоящее время становится обычным определение чистоты путем применения различных методов сверхочистки (или сверхразделения ) при этом выясняется, могут ли быть отделены какие-либо примеси и изменяются ли при этом свойства образца. [c.24] Однако принципы разделения и в этом случае остаются прежними. [c.25] После того как установлена чистота какого-либо соединения, возникает задача его идентификации. При этом могут быть основания предполагать, что данное вещество является соединением, которое уже было ранее описано. Если это так, то наилучшим способом установления идентичности исследуемого образца и вещества, описанного ранее, будет сравнение их инфракрасных спектров, спектров ядерного магнитного резонанса и масс-спектров . Эти спектры являются как бы отпечатками пальцев соответствующих молекул и практически всегда достаточно индивидуальны для того, чтобы можно было отличить неидентичные соединения друг от друга. Спектральные методы анализа в настоящее время имеют столь важное значение в органической химии, что заслуживают специального рассмотрения (см. гл. 2). [c.26] Установление структурной формулы неизвестного соединения представляет собой существенно иную задачу, чем идентификация соединения пз тем сравнения с ранее описанным. Она состоит обычно из двух частей во-первых, определения молекулярной формулы, т. е. числа и типа атомов, содержащихся в данной молекуле, и, во-вторых, установления способа, которым атомы связаны в данной молекуле между собой. Определение молекулярной формулы органического соединения представляет собой аналитическую задачу. Должны быть определены процентное содержание каждого из присутствующих элементов и молекулярный вес. Этих данных достаточно для того, чтобы вывести молекулярную формулу. [c.26] Существует большое число других более или менее специальных способов, использование которых определяется характером проблемы и доступностью аппаратуры. Так, молекулярные веса даже очень мало летучих веществ часто оказывается возможным определить с помощью масс-спектро-метрии, однако, поскольку масс-спектрометры еще не стали таким же стандартным лабораторным оборудованием, как инфракрасные спектрометры, их использование для этой цели началось только в последнее время. Во многих случаях, однако, масс-спектрометрия оказывается наиболее удобным методом, в частности потому, что хорошее разрешение обычно достигается вплоть до масс, равных 600. Молекулярные веса соединений с очень большим молекулярным весом, таких, как белки и полимеры, обычно определяют путем анализа на концевые группы, измерения осмотического давления,, вязкости, рассеяния света и скорости седиментации. Некоторые из этих методов будут рассмотрены более подробно в последующих главах. [c.28] Упражнение 1-5. Образец жидкого вещества, содержащего углерод, водород и кислород,, весом 0,05372 г дал при сожжении 0,01222 г СОг и 0,00499 г НаО. При определении по методу В. Мейера 0,0343 зсоединения вытеснили при 100 такое количество воздуха, которое, будучи собрано под водой при 27° (давление паров воды 26,7 мм) и 755 мм, заняло 15,2 мл. [c.28] Покажите, каким образом эти данные приводят к молекулярной формуле СзНеО. Напишите по крайней мере 5 изомеров, соответствующих этой формуле при одновалентном водороде, двухвалентном кислороде и четырехвалентном углероде. [c.28] Определение структурной формулы неизвестного соединения после установления его молекулярной формулы может оказаться и легким и трудным делом. Обычно стараются получить возможно больше спектральной и химической информации о природе присутствующих в соединении групп. Если этого недостаточно для установления структуры, то используют химические методы для того, чтобы превратить данное соединение в соединение с известной структурой. Обычно при этом производится деструкция, т. е. расчленение молекулы на части меньших размеров. Характер полученных известных соединений и использованных для их получения реакций позволяет установить структуру исходного неизвестного вещества. Если для перехода к известным соединениям требуется многостадийная деструкция, то определение строения исходного соединения напоминает подчас задачу установления архитектуры здания по груде кирпичей, из которых оно было построено. В идеальном же случае с данным набором химических и физических свойств согласуется только одна структурная формула. Этот идеал часто оказывается недостижимым, и при решении сложных вопросов строения для установления истинного положения атомов в пространстве приходится прибегать к помощи рентгеноструктурного анализа и дифракции электронов. Окончательной проверкой правильности определения структуры служит обычно синтез данного соединения каким-либо методом, однозначность которого не вызывает сомнений. Если синтезированное таким образом и исследуемое соединения оказываются идентичными, то предположенная структура считается правильной. Ниже приведен пример, иллюстрирующий общий подход к проблеме установления структуры. [c.28] Соединение такой структуры было синтезировано по крайней мере двумя не вызывающими сомнения способами, и поскольку оно оказалось 1здентич-ным природному никотину, предложенную выше структуру можно считать правильной. [c.29] Вернуться к основной статье