1. НОМЕНКЛАТУРА ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК — система назв сполук органічної природи, а також правила складання цих назв. Застосовують тривіальну, раціональну і міжнародну номенклатуру.

Тривіальні або емпіричні назви органічних сполук відображають природні джерела сполук (мурашина, лимонна кислоти, сечовина, кофеїн), характерні властивості (кокадил, пікринова кислота), способи добування (пірогалол, піровиноградна кислота) або ім’я першовідкривача (реактив Гриньяра, кетон Міхлера). Тривіальні назви часто застосовують у техніці, а також для позначення складних сполук і нових сполук невстановленої будови. Ці назви не відображають реальної хімічної будови, їх кількість значна і продовжує зростати.

Раціональна номенклатура (лат. ratio — розум) враховує будову сполук. При складанні назв сполуки розглядають як продукти ускладнення простого (не обов’язково першого) представника гомологічного ряду, напр.: тетраметилметан (І), метилпропілетилен (ІІ), диметилкарбінол (ІІІ).

Міжнародна номенклатура IUPAC. Основу цієї номенклатури закладено на Міжнародній конференції в 1892 р. (Женевська номенклатура). У 1930 р. на Х конгресі хіміків правила були розширені й доповнені (Льєзька номенклатура). Основні правила сучасної номенклатури органічних сполук, прийняті на ХІХ конгресі IUPAC (1957), передбачають декілька способів утворення назв органічних сполук. Найбільшу увагу привертає замісниковий і радикало-функціональний варіанти. Іноді з метою максимального спрощення побудови назв сполук, полегшення назвоутворення при комп’ютеризації застосовують сполучниковий, замінний та інші варіанти номенклатури IUPAC.

Перше місце в сучасній номенклатурі посідає замісникова номенклатура. При утворенні назв органічні сполуки розглядають як похідні вуглеводнів, у молекулі яких один або декілька атомів Гідрогену заміщені на інші атоми або групи атомів (замісники). Визначають усі наявні в структурі функціональні групи, а серед них — старшу (таблиця).

Старшу функціональну групу позначають у суфіксі, а всі інші — у префіксі. Згідно з номенклатурними правилами IUPAC деякі функціональні групи не розглядають за старшинством і позначають у назві завжди в префіксі

(–Hal, –OR, –SH, –N=O,  та ін).

Після визначення старшої групи встановлюють родоначальну структуру, яка складає основу назви сполуки (найдовший вуглецевий ланцюг, цикл). За допомогою локантів проводять нумерацію атомів карбону таким чином, щоб старша група одержала по можливості менший номер. Складають назву сполуки в цілому: у префіксі в алфавітному порядку вказують функціональні групи (крім старшої) і вуглеводневі радикали; в корені — назву родоначальної структури; в суфіксі — кратні зв’язки і старшу функціональну групу. Кратні зв’язки позначають за допомогою суфіксів -ен, -ін. Положення замісників і кратних зв’язків вказують локантами. При наявності в молекулі однакових структурних фрагментів застосовують префікси: ди-(два),три-(три), тетра-(чотири), пента-(п’ять) і т.п. Напр., 2-аміно-3-гідрокси-4,4-диметилпентанова кислота (V):

Таблиця. Класи сполук і назви характеристичних груп (за порядком зменшення старшинства)

Класи  сполук	Функціональні  групи	Назви груп
		у префіксі	у суфіксі
Катіони	–	оніо-	-оній
Карбонові кислоти	–CООН –(С)ООН*	карбокси- –	-карбонова кислота -ова кислота
Сульфонові кислоти	–SO3H	сульфо-	-сульфонова кислота
Аміди	–СONH2 –(С)ONH2	карбамоїл- –	-карбоксамід -амід
Нітрили	–C=N –(C)=N	ціано- –	-карбонітрил -нітрил
Альдегіди	–СНО –(С)НО	форміл- –	-карбальдегід -аль
Кетони	(C)=0	оксо-	-он
Спирти, феноли	–OH	гідрокси-	-ол
Тіоли	–SH	меркапто-	-тіол
Аміни	–NH2	аміно-	-амін

*Атом карбону, позначений в дужках, входить до складу головного вуглецевого ланцюга

2. Розрізняють п’ять основних типів зв’язку (рисунок 3.1): ковалентний, йонний, металевий, водневий . Основним типом внутрішньомолекулярного хімічного зв’язку є ковалентний. Ковалентний зв’язок – хімічний зв’язок між двома атомами, який здійснюється спільною парою електронів, що утворюється внаслідок перекриванням електронних орбіталей взаємодіючих атомів. В залежності від природи атомів, які взаємодіють між собою, спільна електронна пара може однаково належати атомам, що взаємодіють між собою або зміщуватись в той чи інший бік. Для оцінки здатності атома даного елемента, що утворює зв’язок, зміщувати електрону густину, користуються значенням відносної електронегативності (ЕН). Чим більше ЕН атома, тим сильніше притягує він узагальнені електрони.

Причому, спільна електронна пара зміщується до атома з більшою ЕН в тим більшій мірі, чим більшою є різниця електронегативності (ΔЕН) атомів, що взаємодіють. В результаті несиметричного розподілу електронної густини між атомами з різною ЕН зв’язок стає полярним.

Ковалентний зв’язок – це міцний хімічний зв’язок, він може об’єднувати атоми не лише в молекули, але і в кристали.

Найважливішими характеристиками ковалентного зв’язку є: насичуваність (здатність елементів утворювати певну кількість зв’язків); напрямленість (просторова напрямленість); поляризованість (здатність зв’язку перетворюватись на полярний (або більш полярний) під впливом зовнішнього електростатичного поля).

Йонний зв’язок – міцний хімічний зв’язок, що утворюється між атомами з великою різницею електронегативності (ΔЕН > 1,7 за Полінгом) в результаті зміщення електронної густини до найбільш електронегативного атома. Між йонами, що утворилися, виникає електростатичне притягання, яке називається йонним зв’язком (рисунок 3.1).

Повного 100% зміщення електронної густини до атома з більшою ЕН не відбувається навіть в найбільш йонних сполуках, якими є бінарні сполуки лужних металів з галогенами. Це пояснюється, зокрема, впливом зарядів йонів, що утворилися, на електронні оболонки один одного, тобто їх взаємною поляризацією. Прикладом може бути сполука CsF, в якій за ΔЕН = 3,3 "ступінь йонності" складає 97%.

На відміну від ковалентного зв’язку, характеристиками йонного зв’язку є ненапрямленість і ненасичуваність. А характеристикою сполук йонного типу є добра розчинність в полярних розчинниках (вода, кислоти і т. д.).

Металевий зв’язок (рисунок 3.1). Відмінною характеристикою атомів металів є те, що число валентних електронів менше ніж число валентних орбіталей. У вузлах кристалічних ґраток металів знаходяться позитивні йони, а в міжвузлях – валентні електрони ("електронний газ"), які здійснюють зв’язок між йонами і легко пересуваються усередині кристалу. Навіть невелике збудження призводить до міграції електронів. Цим пояснюється висока тепло- і електропровідність металів.

Водневий зв’язок (Н-зв’язок) є важливим типом міжмолекулярних взаємодій. Цей зв’язок виникає між молекулами, в яких атом Гідрогену зв’язаний з атомами, що мають велику електронегативність і малий радіус (F, O, N). Між такими молекулами виникають додаткові хімічні зв’язки невалентного типу, що називаються водневими. Здійснюються такі зв’язки за рахунок сил електростатичного притягання, але певний внесок має і донорно-акцепторна взаємодія, що визначає просторову напрямленість водневих зв’язків. Чим більшою є ЕН елемента-партнера і меншим його розмір, тим міцнішим є водневий зв’язок. Н-зв’язок є на порядок слабкішим за ковалентний і тому легко руйнується. Схематично водневий зв’язок представлений на рисунку 3.1.

У сполуках з водневими зв’язками утворюються асоціати, що призводить до зміни фізичних властивостей речовин: підвищуються теплоти випаровування, температури кипіння і плавлення.

Водневий зв’язок може бути як міжмолекулярним, так і внутрішньомолекулярним (рисунок 3.1), переважно в молекулах органічних сполук.

Він відіграє велику роль в хімії органічних сполук, полімерів і білків, в молекулах ДНК і РНК.

Гібридизація – процес перебудови (вирівнювання) різних за формою і енергією валентних атомних орбіталей під час утворення зв’язків в молекулі. Гібридні орбіталі (ГО) мають однакову форму і енергію. В порівнянні з орбіталями хімічно незв’язаного атома вони є більш витягнутими у напрямі утворення хімічних зв’язків, що сприяє кращому перекриванню електронних орбіталей і утворенню міцнішого зв’язку.

Основні положення теорії гібридизації :

1. Гібридизуються валентні АО, близькі за енергією. Здатність до гібридизації в періоді і групі зменшується через те, що із зростанням заряду ядра (Z) зростає також і енергетична різниця між s- і р-орбіталями.

2. Орбіталі, що гібридизуються повинні мати приблизно однакову симетрію відносно напряму взаємодії.

3. Гібридні орбіталі, завдяки своїй формі, забезпечують максимальне перекривання АО у напрямі локалізованих σ-зв’язків і відповідають за геометрію молекули.

4. У гібридизації можуть брати участь вільні валентні орбіталі, орбіталі, заселені одним електроном і неподіленими електронними парами.

5. Гібридні орбіталі утворюють тільки σ-зв’язки.

6. Кількість гібридних орбіталей дорівнює кількості початкових АО, що беруть участь в гібридизації.

Карбон на відміну від інших хімічних елементів здатний утворювати величезну кількість органічних сполук. Причина в тому, що атоми Карбону здатні:

1.      з’єднуватися один з одним у ланцюги різної будови — відкриті (нерозгалужені, розгалужені), замкнені:

CH₃-CH₂-CH₃           CH₂-CH₃          CH₃-CH-CH₃    H₂C─CH₂

                                   |                                |                     │     │

                                  CH₃                          CH₃            H₂C─CH₂

2.      утворювати не лише прості (одинарні), але й кратні (подвійні, потрійні) зв’язки:

H₃C −CH₃, H₂C = CH₂, H − C ≡ C – H

3.      утворювати міцні зв’язки майже з будь-яким іншим елементом.

Це пояснюється тим, що :

  по – перше на зовнішньому енергетичному рівні атом Карбону має чотири електрони (2s і 2p)(тому атом Карбону не схильний ні віддавати, ні приєднувати вільні електрони з утворенням йонів);

  по – друге дрібний розмір атома (порівняно з іншими елементами IV групи).

Внаслідок цього Карбон утворює переважно ковалентні, а не йонні зв’язки, і проявляє валентність IV, а валентність ІІ проявляє дуже рідко.

 

БУДОВА АТОМА КАРБОНУ В НЕ ЗБУДЖЕНОМУ І ЗБУДЖЕНОМУ СТАНАХ

            В не збудженому стані на другому останньому енергетичному рівні в атомах Карбону знаходяться два спарених s – електрони, два р – електрони і два неспарених р – електрони, тому участь в утворенні зв’язків беруть участь тільки два неспарених р – електрони. Валентність Карбону в таких сполуках дорівнює ІІ, ступінь окиснення +2(C⁺²O^-2).

₊₆C 1S²2S²2p²

		↑	↑	↑
	↑↓		2p
↑↓	2S
1S

 

         В збудженому стані s – електрони з 2s – підрівня розпарюються і один електрон займає вільну орбіталі на 2р – підрівні:

₊₆C* 1S²2S¹2p³

 

		↑	↑	↑
	↑		2p
↑↓	2S
1S

 Таким чином участь в утворенні зв’язків можуть брати всі чотири електрони. Але в залежності від типу гібридизації, тобто вирівнювання електронних хмар розрізняють три валентних стани атома Карбону:

3.ст.18- 20

3. ст.. 20

4. Розподіл електронної густини в молекулі. Електронні ефекти.

Хімічні реакції являють собою процеси, в яких проходить перерозподіл електронної густини. Напрямок (тим більше основні продукти) і механізм реакції суттєво залежить від розподілу е у вступаючих у взаємодію молекул. Як правило, е розподіляються нерівномірно. Розподіл е визначається як природою атомів в молекулі, так і взаємним впливом атомів у молекулі. Взаємний вплив викликає поляризацію молекул і впливає на реакційну здатність.

Індуктивний вплив, індукційні ефекти.

Термін був запропонований Л’юїсом. Заключається в передачі впливу шляхом послідовної поляризації -зв’язків. Викликається асиметрією зв’язку і може поширюватись вздовж ланцюга зв’язаних атомів по механізму електростатичної індукції. ClCCC- Первинний диполь CCl завдяки створюваного ним поля індукує в сусідньому зв’язку вторинний дипольний момент. Цей диполь діє аналогічно на сусідній зв’язок, але слабше. Тобто ++. У випадку з хлороцтовою кислотою це приводить до збільшення полярності зв’язку ОН і кислотних властивостей. Асиметрія зв’язку ClC передається по ланцюгу простих зв’язків.

Характерною особливістю індуктивного механізму передачі впливу атомів в молекулі є те, що всі заміщені електронні пари залишаються зв’язаними зі своїми початковими атомними октетами. Зміни торкаються тільки їх положення відносно своїх атомів.

Характерні риси індукційного ефекту.

1.      Індукційний ефект впливає на всі атоми насиченого ланцюга в одному напрямку. При цьому І-ефект може бути “+” або “–” направленим. Знак визначають по частковому заряду, який набуває замісник, який викликає даний ефект. Напрям зсуву заряду позначається прямими стрілками. Електроноакцепторні замісники викликають –І, а електронодонорні +І.

І ефект Н=О (умовно) СН має дипольний момент, 0,3D.

2. Сила індукційного ефекту залежить від природи замісника, від його електронодонорних або електроноакцепторних властивостей, і від їх кількості.

3. “+” заряджені групи викликають більший –І-ефект, ніж групи з частковим +.

Ненасичені групи проявляють слабкий —І-ефект, який збільшується в ряду:

СН₂=СН— < СН₂=СН—CH—CH— < CHC—

Це пов’язане зі збільшенням ЕН атома Карбону в sp³ < sp² < sp гібридному стані.

Мезомерний ефект (ефект спряження, резонансний ефект)

Це ще один механізм передачі взаємного впливу атомів, не зв’язаних один з одним. Під дією мезомерного ефекту відбувається перерозподіл  густини в молекулі. Але, на відміну від І-ефекту цей перерозподіл супроводжується не через систему -зв’язків, а через систему, в основному, - і р (неподільних пар електронів).

Він спостерігається в спряжених системах, які містять -зв’язки неподільні електронні пари або -С—Н зв’язки, віддалені від -елктронів, або один від одного простим -зв’язком. В залежності від типу спряжених молекул розрізняють декілька типів мезомерного ефекту.

На відміну від І-ефекту, де електрони лише частково зміщені відносно вихідних положень в своїх октетах, при М-ефекті відбувається послідовне переміщення електронних пар сусідніх октетів далі по ланцюгу -зв’язків до останнього атома, на якому локалізується електронна пара (або частковий заряд).

Мезомерний ефект — це перерозподіл електронної густини шляхом перекривання -електронних ділянок з сусідніми - або - С—Н ділянками, внаслідок якого утворюється спільна -хмара.^*

Перекривання означає, що електронні дублети частково або повністю переміщаються в сусідні октети, викликаючи далі аналогічні переміщення електронних пар сусіднього октету на наступний, або на крайній атом, де електронна пара локалізується у вигляді неподільної пари.

Залежно від напрямку мезомерного ефекту, який вони спричиняють, замісники в молекулі бензолу поділяються на два типи, а саме: електронодонорні замісники(замісники І роду); електроноакцепторні замісники(замісники II роду). Електронодонорні замісники -такі, що збільшують електронну щільність у спряженій ароматичній системі, зокрема за рахунок +М-ефекту. До них належать, наприклад, гідроксильна група -ОН та амінна група - NH₂, гетероатоми яких (кисень та азот) мають неподілені пари електронів, що вступають в спряження з π-електронною системою бензолу. В результаті дії замісників І роду відбувається переважне зростання електронної щільності в о-та п-положеннях ароматичного кільця.

Виходячи із зазначеного, введення в молекулу бензолу замісників І роду активує протікання реакцій S_Eв о-та п-положеннях (орто- та пара-орієнтанти”).

Електроноакцепторні замісники- такі, що зменшують електронну щільність у спряженій ароматичній системі, тобто виявляють - М-ефект. Електроноакцепторними замісниками є нітро- (-NO₂), сульфо- (-SO₃H), альдегідна (-СНО) та карбоксильна (-СООН) групи. Ці замісники відтягують на себе спряжену π-електронну хмару з ароматичної системи. Введення в молекулу бензолу замісників II роду спричиняє зростання електронної щільності в м-положенні:

Результатом електронних ефектів замісників II роду є збільшення активності S_Е-реакцій в м-положенні ароматичного кільця (“мета-орієнтанти”).

5. Аромат́ичні сполýки — сполуки, які складені планарними циклічними системами, в яких всі атоми циклу беруть участь у створенні єдиної системи.

Єдиної характеристики, що дозволяє надійно класифікувати з'єднання як ароматичне або неароматичних не існує. Основними характеристиками ароматичних сполук є:

• схильність до реакцій заміщення, а не приєднання (визначається найлегше, історично перша ознака, приклад - бензол, на відміну від етилену не знебарвлює бромну воду)

• виграш по енергії, порівняно з системою непарного подвійних зв'язків. Також називається Енергією Резонансу (вдосконалений метод - Енергією Резонансу Дьюара) (виграш настільки великий, що молекула зазнає значні перетворення для досягнення ароматного стану, наприклад ціклогексадіен легко дегидрируются до бензолу, двох і трьохатомні феноли існують переважно у формі фенолів ( еноли), а не кетонів і.т.д.).

• наявність кільцевого магнітного струму (спостереження вимагає складної апаратури), цей струм забезпечує усунення хім-зрушень протонів, пов'язаних з ароматичним кільцем в слабке поле (7-8 М.Д. для бензольного кільця), а протонів розташованих над / під площиною ароматичної системи - в сильне поле (спектр ЯМР).

• наявність самої площини (мінімально спотвореної), в якій лежать усі (або не все - гомоароматічность) атоми утворюють ароматичну систему. При цьому кільця пі-електронів, що утворюються при сполученні подвійних зв'язків (або електронів входять в кільце гетероатомів) лежать над і під площиною ароматичної системи.

• практично завжди дотримується Правило Хюккеля : ароматний може бути лише система, що містить (в кільці) 4n +2 електронів (де n = 0, 1, 2, ...). Система, що містить 4n електронів є антіароматічной (у спрощеному розумінні це означає надлишок енергії в молекулі, нерівність довжин зв'язків, низька стабільність - схильність до реакцій приєднання). У той же час, у разі пери-зчленування (є атом (и), що належить (е) одночасно 3 циклам, тобто біля нього немає атомів водню або заступників), загальне число пі-електронів не відповідає правилу Хюккеля (фенален, пірен, корони). Також передбачається, що якщо вдасться синтезувати молекули у формі стрічки Мебіуса (кільце досить великого розміру, щоб закручування в кожній парі атомних орбіталей було мало), то для таких молекул система з 4n електронів буде ароматичності, а з 4n +2 електронів - антіароматічной.

Пірол - це гетероциклічна ароматична органічна сполука, з п'ятичленним кільцем, що охарактеризовується формулою C₄H₄NH.^[1] Заміщені похідні також називаються піролами. Для прикладу, C₄H₄NCH₃ - N-метилпірол. Порфобіліногени це тризаміщені піролу, які є біосинтетичними прекурсорами для багатьох природніх сполук.^[2]

Піроли є компонентами багатьох макроциклічних комплексів, включаючи порфірини гему, хлорини та бактеріохлорини^[3]хлорофілу та порфіриногенів.

Піриди́н — шестичленний гетероцикл з одним атомом Нітрогену. Безбарвна рідина з характерним неприємним запахом. Без обмежень змішується з водою та практично з усіма органічними розчинниками. З водою (41,3 мас%) утворює азеотропну суміш з температурою кипіння 93,6 °C. Вперше піридин був отриманий з фракцій кам'яновугільної смоли, але наразі практично весь промисловий обсяг піридину виробляється синтетично, — взаємодією оцтового альдегіду, формальдегіду та аміаку.

П іридин чудовий розчинник, особливо для процесів за участю неорганічних солей та для екстракції антибіотиків. Однак головним чином піридин є сировиною для виробництва лікарських засобів, гербіцидів, інсектицидів та інших агрохімічних препаратів.

Пури́н (C₅N₄H₄, Purine) — гетероциклічна сполука, найпростіший представник імідазо[4,5-d]піримідинів.

Похідні пурину (1) — важливі у хімії природніх сполук: ДНК та РНК; кофермент NAD; алкалоїди кофеїн, теофілін, теобромін; токсинисакситоксин та споріднені речовини; сечова кислота. Через це пурини важливі також і у фармацевтиці.

Приклади пуринів: аденін (2), гуанін (3), гіпоксантин (4), ксантин (5), теобромін (6), кофеїн (7), сечова кислота (8) та ізогуанідин (9).

6.ст 78

7. Особливості електронної будови альдегідів зумовлені наявністю в їхніх молекулах карбонільної групи, атом вуглецю якої перебуває у стані sp2-гібридизації. Так, у мурашиному альдегіді три орбіталі атома вуглецю витрачаються на утворення σ-зв’язків із двома атомами водню і атомом кисню. Ці зв’язки, як і в молекулі етилену, лежать в одній площині під кутом 1200. Орбіталь негібридизованого р-електрона атома вуглецю розміщена перпендикулярно до площини σ-зв'язку. Атом кисню однією орбіталлю зв'язаний з атомом вуглецю (зв’язок С–О), другою р-орбіталлю, яка розміщена перпендикуляр 110 Д° першої, утворює з р-орбіталлю вуглецю π-зв'язок.

Електронна густина σ й π-зв'язків карбонільної групи (головним чином π-зв'язку, рухливішого за δ-зв’язок) зміщена від вуглецю до кисню як більш електронегативного атома, внаслідок чого на атомі вуглецю виникає частковий позитивний заряд, на атомі кисню — частковий негативний:

На відміну від етиленового подвійного зв'язку С=С з рівномірним розподілом електронної густини між атомами вуглецю подвійний зв'язок С=О в молекулах альдегідів полярний, що й зумовлює високу реакційну здатність речовин цього класу.

За номенклатурою, що історично склалась, назви альдегідів походять від назв тих кислот, на які вони перетворюються при окисненні: наприклад мурашиний альдегід або формальдегід,— від мурашиної кислоти, оцтовий альдегід, або ацетальдегід,— від оцтової кислоти і т.д. За систематичною номенклатурою назви альдегідів утворюють додаванням суфікса -аль до назв відповідних насичених вуглеводнів, похідними яких можна вважати альдегіди.

Як видно з наведених у таблиці 5 властивостей альдегідів, перший член ряду — мурашиний альдегід — газ, наступні гомологи — рідини, вищі альдегіди — тверді речовини. Мурашиний та оцтовий альдегіди мають різкий задушливий запах, добре розчинні у воді. Водний розчин з масовою часткою формальдегіду 40 % називається формаліном.

Хімічні властивості альдегідів зумовлені насамперед наявністю в їхніх молекулах карбонільної групи.

Реакції приєднання можливі внаслідок розриву подвійного зв'язку карбонільної групи. Приєднання водню, що відбувається при пропусканні суміші формальдегіду і водню над нагрітим каталізатором — порошком нікелю, приводить до відновлення альдегіду у спирт:

Реакції окиснення відбуваються дуже легко за місцем зв'язку С—Н, який перебуває під впливом карбонільного атома кисню. Так, при нагріванні формальдегіду з аміачним розчином оксиду срібла Ag2O (у воді оксид срібла не розчиняється) відбувається окиснення формальдегіду у мурашину кислоту НСООН і відновлення срібла:

Срібло виділяється у вигляді тонкого дзеркального нальоту на стінках посудини. Ця реакція має назву реакції срібного дзеркала і є якісною реакцією на альдегідну групу. Вона використовується у промисловості для виробництва дзеркал.

Альдегіди відновлюють гідроксид міді (II) до гідроксиду міді (І), який далі перетворюється на оранжевий оксид міді (І). Реакція відбувається при нагріванні:

8. Альдегідами та кетонами називають  похідні вуглеводнів, які містять у своєму складі карбонільну групу ( С=О). Тому вони ще мають назву карбонільні сполуки.

   В альдегідах карбонільна група зв'язана з вуглеводневим радикалом і атомом водню. Загальна формула альдегідів R-C(O)H. Угруповання-C(O)H дістало назву альдегідна група. В кетонах карбонільна група зв'язана з двома вуглеводневими радикалами. Загальна формула кетонів R-C(O)-R’. Карбонільну групу в кетонах часто називають кетогрупою.

   В  залежності від будови вуглеводневого радикала альдегіди та кетони  підрозділяють на аліфатичні, аліциклічні та ароматичні. Серед аліфатичних  альдегідів та кетонів розрізняють насичені та ненасичені.

 Альдегіди та кетони добре розчиняються в органічних розчинниках, нижчі — розчинні у воді. Більшість альдегідів та кетонів мають характерний запах Густина альдегідів та кетонів нижча за одиницю.  Реакції   нуклеофільного      приєднання    (А_N)

 

   До  реакцій А_N альдегідів та кетонів відносяться: приєднання синильної кислоти, гідросульфіту натрію, води, спиртів, взаємодія з магнійорганічними сполуками. Нуклеофільне приєднання починається з атаки нуклеофілом електронодефіцитного атома вуглецю карбонільної групи. Як нуклеофіли можуть виступати іони або нейтральні частинки.

 Приєднання   води. Розчинення  альдегідів у воді супроводжується  утворенням  гідратів, котрі являють собою  продукти приєднання молекули  води по карбонільній групі. Як правило, гідрати альдегідів нестійкі. У водних розчинах вони знаходяться в динамічній рівновазі з альдегідом:

Положення  рівноваги визначається будовою карбонільних сполук. Формальдегід у воді практично повністю гідратований, ацетальдегід — наполовину, а ацетон практично не взаємодіє з водою. Гідрати альдегідів існують тільки в розчині та виділити їх неможливо; при перегонці вони розкладаються. Існування гідратів доводять за допомогою фізичних методів дослідження.

   У деяких випадках, коли карбонільна група зв'язана з сильним електроноакцепторним замісником, можна  виділити гідрат, що утворився. Наприклад,  трихлорацетальдегід,  або  хлораль, приєднуючи  молекулу  води, перетворюється на  хлоралгідрат, який є стійкою кристалічною речовиною:

Ацеталі і кеталі, органічні сполуки загальної формули (RO) ₂ CR''R і (RO) ₂ Cr''r" відповідно, де R, R'', R" — радикали Ch ₃ , C ₂H ₅ і ін. А. і до. можна розглядати як ефіри гідратованих альдегідів і кетону. А. і до. — безбарвні рідини з приємним запахом, розчинні в органічних розчинниках і нерозчинні у воді. А. і до. легко отримують при дії на альдегіди і кетон ортомурашиного ефіру і іншими способами. У невеликих кількостях вони присутні у витриманих виноградних винах, покращують їх букет. Деякі А. і до. застосовують в парфюмерії, у виробництві фарбників, як пластифікатори.

9. Альдо́льна конденса́ція — реакція між двома молекулами альдегіду, що сполучаються між собою, утворюючи альдоль, тобто альдегідоспирт.

Альдольна конденсація відбувається при діянні розчинів лугів або к-т на альдегіди, в яких сусідній з альдегідною групою атом вуглецю зв'язаний принаймні з 1 атомомводню.

Альдольну конденсацію відкрив російський хімік О.П. Бородін.

Використання[ред. • ред. Код]

Альдольну конденсація широко використовують для синтезу органічних сполук і в техніці, зокрема для виробництва бутанолу.

Реакція Канніццаро,  ​​, це реакція диспропорціонування альдегідів що не містять водню в α становищі стосовнокарбонільної групі . ^[1] [2] Канниццаро ​​першим провів це перетворення в 1853 році, отримавши бензойну кислоту і бензиловий спирт при обробцібензойного альдегіду карбонатом калію . Продуктом окислення є карбонова кислота, продуктом відновлення - спир

2C₆H₅CHO + KOH → C₆H₅COOK + С₆Н₅СН₂ОН.

10.ст.84

11. Галоформная реакція - хімічна реакція в якій шляхом вичерпного галогенірованія метил кетонів (молекули містять R-CO-CH ₃ групу) у присутностіпідстави утворюється галоформ (CHX _3, де X - галоген ). ^[1] R може бути воднем , алкілом або арилом . З цієї реакції можна отримувати CHCl ₃ , CHBr ₃ , CHI₃ .

Субстратами, що вступають в галоформную реакцію, є метил кетони та вторинні спирти, окисляющиеся до метілкетони, такі як ізопропанол . В якості галогену можуть бути використані хлор , бром і йод . Фтороформ не може бути отриманий з метілкетони по галоформной реакції зважаючи на нестабільність гіпофторіта , але з'єднання типу RCOCF ₃ розщеплюються підставами з утворенням фтороформа .

Механізм

У першій стадії галоген диспропорционирует у присутності гідроксид-іонів з утворенням галогенид-іонів і гіпогалогеніт-іонів:

X ₂ + OH ^- → XO ^- + X ^- + H ⁺ (X = Cl, Br, I)

Якщо присутній вторинний спирт , то він окислюється гіпогалогеніт-іонами до кетона:

Якщо присутній метил кетон , то він реагує з гіпогалогеніт-іонами в три стадії:

(1) R-CO-CH ₃ + 3 XO ^- → R-CO-CX ₃ + 3 OH ^-

(2) R-CO-CX ₃ + OH ^- → RCOOH + ^- CX ₃

(3) RCOOH + ^- CX ₃ → RCOO ^- + CHX ₃

Детальний механізм реакції:

В основній середовищі кетон зазнає кето-енольну таутомерізію . Гіпогалогеніт (що містить галоген в ступені окислення +1) електрофільне атакує енолят .Коли α-положення повністю галогеновані, відбувається нуклеофільне заміщення гідроксид-іоном з відщеплення ^- CX _3, яка стабілізується трьома електронно-акцепторними групами. Анион ^- CX ₃ отщепляет протон від утворюється карбонової кислоти або від розчинника, і утворює галоформ.

Ця реакція традиційно використовується для визначення присутності метілкетони або вторинних спиртів, окислюються до метілкетони, по іодоформной пробі . В даний час спектроскопічні методи аналізу, такі як ЯМР і інфрачервона спектроскопія переважно, тому для них потрібні невеликі зразки і вони можуть бути неруйнівними (для ЯМР), а також простими і швидкими.

Раніше ця реакція використовувалася для промислового отримання йодоформом , бромоформу , а іноді і хлороформу .

У органічної хімії вона використовується для перетворення термінальних метил кетонів у відповідні карбонові кислоти .

12. Ліпі́ди — це група органічних речовин, що входять до складу живих організмів і характеризуються нерозчинністю у воді та розчинністю в неполярних розчинниках, таких як діетилетер, хлороформ та бензен.^[1] Це визначення об'єднує велику кількість сполук різних за хімічною природою, зокрема таких як жирні кислоти, воски, фосфоліпіди, стероїди та багато інших. Також різноманітними є і функції ліпідів у живих організмах: жири є формою запасання енергії, фосфоліпіди та стероїди входять до складу біологічних мембран, інші ліпіди, що містяться в клітинах в менших кількостях можуть бути коферментами, світлопоглинаючими пігментами, переносниками електронів, гормонами, вторинними посередниками під час внутрішньоклітинної передачі сигналу, гідрофобними «якорями», що утримують білки біля мембран, шаперонами, що сприяють фолдингу білків, емульгаторами у шлунково-кишковому тракті.^[2]

Люди та інші тварини мають спеціальні біохімічні шляхи для біосинтезу та розщеплення ліпідів, проте деякі з цих речовин є незамінними і мусять надходити в організм із їжею, наприклад ω-3 та ω-6 ненасичені жирні кислоти.

Традиційно ліпіди поділяються на прості (естери жирних кислот зі спиртами) та складні (такі, що крім залишку жирної кислоти та спирту містять ще додаткові групи:вуглеводні, фосфатні та інші). До першої групи належать зокрема ацилгліцероли та воски, до другої — фосфоліпіди, гліколіпіди, також сюди можна віднести ліпопротеїни.^[1][3]Ця класифікація не охоплює всю різноманітність ліпідів, тому частину з них виділять в окрему групу попередників і похідних ліпідів (наприклад жирні кислоти, стероли, деякіальдегіди тощо).^[1]

Сучасна номенклатура і класифікація ліпідів, що використовується в дослідженнях у галузі ліпідоміки, ґрунтується на поділі їх на вісім основних груп, кожна із яких скорочено позначається двома англійськими літерами^[4]:

• Жирні кислоти (FA);

• Гліцероліпіди (GL);

• Гліцерофосфоліпіди (GP);

• Сфінголіпіди (SP);

• Стероїдні ліпіди (ST);

• Пренольні ліпіди (PR);

• Сахароліпіди (SL);

• Полікетиди (PK).

Кожна із груп поділяється на окремі підгрупи, що позначаються комбінацією із двох цифр.

Можлива також класифікація ліпідів на основі їх біологічних функцій, в такому разі можна виділити такі групи як: запасні, структурні, сигнальні ліпіди, кофактори, пігментитощо.^[2]

13. Таким чином, жири (триацилгліцерини) є резервними ліпідами. Ефіри холестерину, інакше холестериди, також неполярні, гідрофобні і виконують роль резервної чи транспортної форми холестерину. Інші групи ліпідів – фосфоліпіди, сфінгомієліни, гліколіпіди є полярними сполуками, для яких характерні амфіфільні (біфільні, амфіпатичні) властивості. Такі речовини містять полярні чи іонні гідрофільні групи і гідрофобні неполярні групи, якими є довгий нерозгалужений вуглецевий ланцюг жирної кислоти і спирту сфінгозину. Завдяки амфіфільним властивостям фосфоліпіди і гліколіпіди є компонентами мембран Жири і жирні олії. Вони бувають як рос­линного, так і тваринного походження. Залеж­но від хімічної природи при кімнатній темпе­ратурі вони можуть бути рідкими, густими і твердими. Хімічно вони становлять ефіри жирних кислот різної природи з гліцерином, триатомним спиртом. До одної молекули гліце­рину приєднуються три молекули кислот, однакових або, частіше, різних. Під впливом натрієвого або калійного лугу ефірні зв'язки порушуються, жирні кислоти утворюють з лугом солі, які становлять звичайне мило, тверде з натрієм, рідке — з калієм, а гліцерин залишається у розчині.

Жири й олії становлять важливий продукт харчування, застосовуються в техніці, косме­тиці, а також мають фармацевтичне викорис­тання. Так звані ненасичені жирні кислоти, що мають в молекулі один, два (як у лінолевої), три (як у ліноленової) або навіть чотири (як у арахідонової кислоти) подвійні зв'язки між атомами вуглецю і трапляються лише в рослинних жирах і так званому риб'ячому жирі, в організмі людини не синтезуються, але потрібні для багатьох біохімічних процесів, і тому їх відносять до незамінних продуктів живлення. Суміш ненасичених жирних кис­лот називають вітаміном F. Безпосередньо з лікарською метою застосовується рицинова олія — як проносний засіб. Мазі, емульсії, пасти, жирові екстракти з лікарських рослин або з ефірних олій готують на жирах, які сприя­ють поглинанню активних речовин організ­мом, пом'якшують і продовжують їхню дію. Жири і жирні кислоти малостійкі, особливо ненасичені; вони окислюються, твердіють, ста­ють темними, набирають неприємного запаху. На це потрібно звертати увагу при викорис­танні їх. Найпоширеніші в наших умовах — соняшникова і рапсова олія, лляна і кукуруд­зяна, в Середній Азії — бавовникова, а у сві­товій практиці ще й оливкова (прованська олія), арахісова, кокосова і пальмова.

14. Фосфоліпі́ди — складні ліпіди, що містять в своєму складі багатоатомний спирт, залишок фосфорної кислоти та залишки жирних кислот. Є основними складовими біологічних мембран. Типова молекула фосфоліпіду має гідрофільну полярну голову та два гідрофобних хвости. Довжина хвостів коливається у межах 14 — 24 атомів вуглецю у ланцюзі. Один із хвостів містить декілька ненасичених зв'язків між атомами вуглецю, інший не містить. Кожен ненасичений зв'язок обумовлює вигин вуглецевого ланцюга та є дуже важливим для зв'язку фосфоліпідів між собою в біологічних структурах. Склад хвостів фосфоліпідів залежить від зовнішнього джерела жирних кислот для організму.

Фосфатидилхолін - група фосфоліпідів , що містять холін . Також входять до групи лецитинов . Фосфатидилхолін одні з найпоширеніших молекул клітинних мембран .

Фосфатидилсерин - фосфолипид , компонент внутрішнього шару плазматичної мембрани . Становить 7-10% ліпідів нейронних клітин. У людському організмі міститься близько 60 г фосфатидилсерина, з них половина в головному мозку .