अणु की रासायनिक संरचनाइसके सबसे विशिष्ट और अद्वितीय पक्ष का प्रतिनिधित्व करता है, क्योंकि यह इसके सामान्य गुणों (यांत्रिक, भौतिक, रासायनिक और जैव रासायनिक) को निर्धारित करता है। किसी अणु की रासायनिक संरचना में कोई भी परिवर्तन उसके गुणों में परिवर्तन पर जोर देता है। एक अणु में किए गए मामूली संरचनात्मक परिवर्तनों के मामले में, इसके गुणों में छोटे परिवर्तन होते हैं (आमतौर पर भौतिक गुणों को प्रभावित करते हैं), लेकिन यदि अणु ने गहरे संरचनात्मक परिवर्तनों का अनुभव किया है, तो इसके गुण (विशेष रूप से रासायनिक वाले) गहराई से बदल जाएंगे।

उदाहरण के लिए, अल्फा-एमिनोप्रोपियोनिक एसिड (अल्फा-अलैनिन) में निम्नलिखित संरचना होती है:

अल्फा ऐलेनिन

हम क्या देखते हैं:

1. कुछ परमाणुओं की उपस्थिति (सी, एच, ओ, एन),
2. प्रत्येक वर्ग से संबंधित परमाणुओं की एक निश्चित संख्या, जो एक निश्चित क्रम में जुड़े होते हैं;

ये सभी डिज़ाइन सुविधाएँ अल्फा-अलैनिन के कई गुणों को निर्धारित करती हैं, जैसे: एकत्रीकरण की ठोस अवस्था, क्वथनांक 295 ° C, पानी में घुलनशीलता, ऑप्टिकल गतिविधि, अमीनो एसिड के रासायनिक गुण आदि।

अमीनो समूह और एक अन्य कार्बन परमाणु के बीच एक बंधन की उपस्थिति में (यानी, थोड़ा संरचनात्मक परिवर्तन हुआ है), जो बीटा-अलैनिन से मेल खाती है:

बीटा ऐलेनिन

सामान्य रासायनिक गुण अभी भी अमीनो एसिड की विशेषता हैं, लेकिन क्वथनांक पहले से ही 200 ° C है और कोई ऑप्टिकल गतिविधि नहीं है।

यदि, उदाहरण के लिए, इस अणु में दो परमाणु निम्नलिखित क्रम में एक एन परमाणु द्वारा जुड़े हुए हैं (गहरा संरचनात्मक परिवर्तन):

तब गठित पदार्थ - 1-नाइट्रोप्रोपेन अपने भौतिक और रासायनिक गुणों में अमीनो एसिड से पूरी तरह से अलग है: 1-नाइट्रो-प्रोपेन एक पीला तरल है, जिसका क्वथनांक 131 ° C होता है, जो पानी में अघुलनशील होता है।

इस प्रकार, संरचना-संपत्ति संबंधआपको किसी ज्ञात संरचना के साथ किसी पदार्थ के सामान्य गुणों का वर्णन करने की अनुमति देता है और, इसके विपरीत, आपको किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को उसके सामान्य गुणों को जानने की अनुमति देता है।

कार्बनिक यौगिकों की संरचना के सिद्धांत के सामान्य सिद्धांत

एक कार्बनिक यौगिक की संरचना का निर्धारण करने के सार में, निम्नलिखित सिद्धांत निहित हैं, जो उनकी संरचना और गुणों के बीच संबंध से अनुसरण करते हैं:

ए) कार्बनिक पदार्थ, विश्लेषणात्मक रूप से शुद्ध अवस्था में, उनकी तैयारी की विधि की परवाह किए बिना समान संरचना होती है;

बी) कार्बनिक पदार्थ, विश्लेषणात्मक रूप से शुद्ध अवस्था में, निरंतर भौतिक होते हैं रासायनिक गुण;

ग) एक स्थिर संरचना और गुणों वाले कार्बनिक पदार्थों की केवल एक अनूठी संरचना होती है।

1861 में महान रूसी वैज्ञानिक ए. एम. बटलरोवअपने लेख "पदार्थ की रासायनिक संरचना पर" में, उन्होंने रासायनिक संरचना के सिद्धांत के मुख्य विचार का खुलासा किया, जिसमें इसके गुणों पर कार्बनिक पदार्थों में परमाणुओं के बंधन की विधि का प्रभाव शामिल है। उन्होंने संरचना के सिद्धांत में उस समय उपलब्ध रासायनिक यौगिकों की संरचना के बारे में सभी ज्ञान और विचारों को संक्षेप में प्रस्तुत किया कार्बनिक यौगिक.

ए.एम. बटलरोव के सिद्धांत के मुख्य प्रावधान

संक्षेप में निम्नानुसार किया जा सकता है:

1. एक कार्बनिक यौगिक के अणु में परमाणु एक निश्चित क्रम में जुड़े होते हैं, जो इसकी संरचना को निर्धारित करता है।
2. कार्बनिक यौगिकों में कार्बन परमाणु की संयोजकता चार होती है।
3. अणु की समान संरचना के साथ, इस अणु के परमाणुओं को एक दूसरे से जोड़ने के लिए कई विकल्प संभव हैं। एक ही संरचना वाले लेकिन विभिन्न संरचनाओं वाले ऐसे यौगिकों को आइसोमर कहा जाता था, और एक समान घटना को आइसोमेरिज्म कहा जाता था।
4. एक कार्बनिक यौगिक की संरचना को जानकर, इसके गुणों का अनुमान लगाया जा सकता है; किसी कार्बनिक यौगिक के गुणों को जानकर उसकी संरचना का अनुमान लगाया जा सकता है।
5. अणु बनाने वाले परमाणु परस्पर प्रभाव के अधीन होते हैं, जो उनकी प्रतिक्रियाशीलता को निर्धारित करता है। सीधे बंधित परमाणुओं का एक दूसरे पर अधिक प्रभाव पड़ता है, सीधे बंधित परमाणुओं का प्रभाव अधिक कमजोर नहीं होता है।

छात्र ए.एम. बटलरोव - वी. वी. मार्कोवनिकोवपरमाणुओं के पारस्परिक प्रभाव के मुद्दे का अध्ययन करना जारी रखा, जो 1869 में उनके शोध प्रबंध "रासायनिक यौगिकों में परमाणुओं के पारस्परिक प्रभाव पर सामग्री" में परिलक्षित हुआ था।

एएम की योग्यता बटलरोव और रासायनिक संरचना के सिद्धांत का महत्व रासायनिक संश्लेषण के लिए असाधारण रूप से महान है। कार्बनिक यौगिकों के मूल गुणों की भविष्यवाणी करने, उनके संश्लेषण के तरीकों की भविष्यवाणी करने का अवसर उत्पन्न हुआ। रासायनिक संरचना के सिद्धांत के लिए धन्यवाद, रसायनज्ञों ने सबसे पहले अणु को परमाणुओं के बीच एक सख्त बंधन क्रम के साथ एक आदेशित प्रणाली के रूप में सराहा। और वर्तमान में, बटलरोव के सिद्धांत के मुख्य प्रावधान, परिवर्तनों और स्पष्टीकरणों के बावजूद, कार्बनिक रसायन विज्ञान की आधुनिक सैद्धांतिक अवधारणाओं को रेखांकित करते हैं।

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खाना पकाने, रंगों, कपड़ों, दवाओं के लिए, लोगों ने लंबे समय से विभिन्न पदार्थों का उपयोग करना सीखा है। समय के साथ, कुछ पदार्थों के गुणों के बारे में पर्याप्त मात्रा में जानकारी जमा हो गई, जिससे उनके उत्पादन, प्रसंस्करण आदि के तरीकों में सुधार करना संभव हो गया। और यह पता चला कि कई खनिज (अकार्बनिक पदार्थ) सीधे प्राप्त किए जा सकते हैं।

लेकिन मनुष्य द्वारा उपयोग किए गए कुछ पदार्थ उसके द्वारा संश्लेषित नहीं किए गए थे, क्योंकि वे जीवित जीवों या पौधों से प्राप्त किए गए थे। इन पदार्थों को कार्बनिक कहा जाता है।प्रयोगशाला में कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित नहीं किया जा सका। 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में, जीवनवाद (वीटा - जीवन) जैसे सिद्धांत सक्रिय रूप से विकसित हुए, जिसके अनुसार कार्बनिक पदार्थ केवल "जीवन शक्ति" के कारण उत्पन्न होते हैं और उन्हें "कृत्रिम रूप से" बनाना असंभव है।

लेकिन समय बीतता गया और विज्ञान विकसित हुआ, इसके बारे में नए तथ्य सामने आए कार्बनिक पदार्थआह, जो जीवनवादियों के मौजूदा सिद्धांत के खिलाफ गया।

1824 में, जर्मन वैज्ञानिक एफ. वोहलररासायनिक विज्ञान के इतिहास में पहली बार संश्लेषित ऑक्सालिक एसिड – अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थ (साइनाइड और पानी):

(सीएन) 2 + 4 एच 2 ओ → सीओओएच - सीओओएच + 2एनएच 3

1828 में, वोलर ने सोडियम साइनेट को सल्फ्यूरिक अमोनियम और संश्लेषित यूरिया के साथ गर्म किया -पशु जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि का उत्पाद:

NaOCN + (NH 4) 2 SO 4 → NH 4 OCN → NH 2 OCNH 2

इन खोजों ने सामान्य रूप से विज्ञान और विशेष रूप से रसायन विज्ञान के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। वैज्ञानिक-रसायनज्ञ धीरे-धीरे जीवात्मा के सिद्धांत से दूर जाने लगे और पदार्थों को कार्बनिक और अकार्बनिक में विभाजित करने का सिद्धांत अस्थिर साबित हुआ।

वर्तमान में पदार्थोंफिर भी कार्बनिक और अकार्बनिक में विभाजितलेकिन अलगाव की कसौटी पहले से ही थोड़ी अलग है।

पदार्थ कार्बनिक कहलाते हैंउनकी संरचना में कार्बन होते हैं, उन्हें कार्बन यौगिक भी कहा जाता है। लगभग 3 मिलियन ऐसे यौगिक हैं, जबकि शेष यौगिक लगभग 300 हजार हैं।

वे पदार्थ जिनमें कार्बन नहीं होता है, अकार्बनिक कहलाते हैंऔर। लेकिन सामान्य वर्गीकरण के अपवाद हैं: ऐसे कई यौगिक हैं जिनमें कार्बन होता है, लेकिन वे अकार्बनिक पदार्थों (कार्बन मोनोऑक्साइड और डाइऑक्साइड, कार्बन डाइसल्फ़ाइड, कार्बोनिक एसिड और इसके लवण) से संबंधित होते हैं। ये सभी अकार्बनिक यौगिकों की संरचना और गुणों में समान हैं।

कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन के दौरान, नई कठिनाइयाँ उत्पन्न हुईं: अकार्बनिक पदार्थों के सिद्धांतों के आधार पर, कार्बन की वैधता की व्याख्या करने के लिए, कार्बनिक यौगिकों की संरचना के पैटर्न को प्रकट करना असंभव है। विभिन्न यौगिकों में कार्बन की अलग-अलग संयोजकताएँ थीं।

1861 में, रूसी वैज्ञानिक ए.एम. बटलरोव संश्लेषण द्वारा एक शर्करा पदार्थ प्राप्त करने वाले पहले व्यक्ति थे।

हाइड्रोकार्बन का अध्ययन करते समय, हूँ। बटलरोवमहसूस किया कि वे रसायनों के एक बहुत ही विशेष वर्ग का प्रतिनिधित्व करते हैं। उनकी संरचना और गुणों का विश्लेषण करते हुए, वैज्ञानिक ने कई पैटर्न की पहचान की। उन्होंने का आधार बनाया रासायनिक संरचना के सिद्धांत।

1. किसी भी कार्बनिक पदार्थ का अणु अव्यवस्थित नहीं होता है, अणुओं में परमाणु अपनी संयोजकता के अनुसार एक निश्चित क्रम में एक दूसरे से जुड़े रहते हैं। कार्बनिक यौगिकों में कार्बन हमेशा चतुष्संयोजक होता है।

2. एक अणु में अंतःपरमाण्विक बंधों के अनुक्रम को इसकी रासायनिक संरचना कहा जाता है और यह एक संरचनात्मक सूत्र (संरचना सूत्र) द्वारा परिलक्षित होता है।

3. रासायनिक संरचना को रासायनिक विधियों द्वारा स्थापित किया जा सकता है। (वर्तमान में आधुनिक भौतिक विधियों का भी उपयोग किया जाता है)।

4. पदार्थों के गुण न केवल पदार्थ के अणुओं की संरचना पर निर्भर करते हैं, बल्कि उनकी रासायनिक संरचना (तत्वों के परमाणुओं के कनेक्शन का क्रम) पर भी निर्भर करते हैं।

5. किसी दिए गए पदार्थ के गुणों से, आप उसके अणु की संरचना और अणु की संरचना द्वारा निर्धारित कर सकते हैं – प्रत्याशित गुण।

6. एक अणु में परमाणु और परमाणुओं के समूह एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।

यह सिद्धांत कार्बनिक रसायन विज्ञान का वैज्ञानिक आधार बन गया और इसके विकास में तेजी आई। सिद्धांत के प्रावधानों के आधार पर, ए.एम. बटलरोव ने घटना का वर्णन और व्याख्या की संवयविता, ने विभिन्न आइसोमर्स के अस्तित्व की भविष्यवाणी की और उनमें से कुछ को पहली बार प्राप्त किया।

ईथेन की रासायनिक संरचना पर विचार करें – सी2एच6.डैश के साथ तत्वों की संयोजकता को निरूपित करते हुए, हम एथेन अणु को परमाणुओं के संयोजन के क्रम में चित्रित करेंगे, अर्थात हम एक संरचनात्मक सूत्र लिखेंगे। एएम के सिद्धांत के अनुसार। बटलरोव, यह इस तरह दिखेगा:

हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु एक कण में बंधे होते हैं, हाइड्रोजन वैलेंस एक के बराबर होता है, और कार्बन – चार। दो कार्बन परमाणु कार्बन बंध द्वारा जुड़े होते हैं – कार्बन (सी – साथ)। कार्बन की C . बनाने की क्षमता – सी-बॉन्ड को कार्बन के रासायनिक गुणों से समझा जाता है। बाहरी इलेक्ट्रॉन परत पर, कार्बन परमाणु में चार इलेक्ट्रॉन होते हैं, इलेक्ट्रॉनों को दान करने की क्षमता उतनी ही होती है जितनी कि लापता को जोड़ने की। इसलिए, कार्बन अक्सर एक सहसंयोजक बंधन के साथ यौगिक बनाता है, अर्थात्, अन्य परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉन जोड़े के गठन के कारण, कार्बन परमाणुओं को एक दूसरे के साथ।

यह कार्बनिक यौगिकों की विविधता के कारणों में से एक है।

ऐसे यौगिक जिनकी संरचना समान लेकिन संरचना भिन्न होती है, समावयवी कहलाते हैं।समरूपता की घटना – कार्बनिक यौगिकों की विविधता के कारणों में से एक

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कार्बनिक रसायन शास्त्र- रसायन विज्ञान की एक शाखा जिसमें कार्बन यौगिकों का अध्ययन किया जाता है, उनकी संरचना, गुण, अंतर-रूपांतरण।

अनुशासन का नाम - "ऑर्गेनिक केमिस्ट्री" - काफी समय पहले उत्पन्न हुआ था। इसका कारण इस तथ्य में निहित है कि शोधकर्ताओं द्वारा सामना किए गए अधिकांश कार्बन यौगिक आरंभिक चरणरासायनिक विज्ञान के गठन, पौधे या पशु मूल के थे। हालांकि, एक अपवाद के रूप में, व्यक्तिगत कार्बन यौगिकों को अकार्बनिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, कार्बन ऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड, कार्बोनेट, हाइड्रोकार्बन, हाइड्रोजन साइनाइड और कुछ अन्य को अकार्बनिक पदार्थ माना जाता है।

वर्तमान में, 30 मिलियन से थोड़ा कम विभिन्न कार्बनिक पदार्थ ज्ञात हैं, और यह सूची लगातार अपडेट की जाती है। इतनी बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिक मुख्य रूप से कार्बन के निम्नलिखित विशिष्ट गुणों से जुड़े हैं:

1) कार्बन परमाणु एक दूसरे से मनमानी लंबाई की श्रृंखलाओं में जुड़े हो सकते हैं;

2) न केवल कार्बन परमाणुओं का एक दूसरे से अनुक्रमिक (रैखिक) संबंध संभव है, बल्कि शाखित और यहां तक ​​​​कि चक्रीय भी है;

3) संभव अलग - अलग प्रकारकार्बन परमाणुओं के बीच बंधन, अर्थात् सिंगल, डबल और ट्रिपल। इस मामले में, कार्बनिक यौगिकों में कार्बन की संयोजकता हमेशा चार के बराबर होती है।

इसके अलावा, कार्बनिक यौगिकों की एक विस्तृत विविधता इस तथ्य से भी सुगम होती है कि कार्बन परमाणु कई अन्य रासायनिक तत्वों के परमाणुओं के साथ बंधन बनाने में सक्षम हैं, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, हैलोजन। हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन सबसे आम हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लंबे समय तक कार्बनिक रसायन विज्ञान वैज्ञानिकों के लिए "अंधेरे जंगल" का प्रतिनिधित्व करता था। कुछ समय के लिए जीवनवाद का सिद्धांत विज्ञान में भी लोकप्रिय था, जिसके अनुसार कार्बनिक पदार्थों को "कृत्रिम" तरीके से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, अर्थात। जीवित पदार्थ के बाहर। हालाँकि, जीवनवाद का सिद्धांत बहुत लंबे समय तक नहीं चला, इस तथ्य को देखते हुए कि एक-एक करके पदार्थों की खोज की गई थी, जिसका संश्लेषण जीवित जीवों के बाहर संभव है।

शोधकर्ता इस तथ्य से हैरान थे कि कई कार्बनिक पदार्थों में समान गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना होती है, लेकिन अक्सर पूरी तरह से अलग भौतिक और रासायनिक गुण होते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, डाइमिथाइल ईथर और एथिल अल्कोहल की मौलिक संरचना बिल्कुल समान है, हालांकि, सामान्य परिस्थितियों में, डाइमिथाइल ईथर एक गैस है, और एथिल अल्कोहल एक तरल है। इसके अलावा, डाइमिथाइल ईथर सोडियम के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन एथिल अल्कोहल इसके साथ बातचीत करता है, जिससे हाइड्रोजन गैस निकलती है।

19वीं सदी के शोधकर्ताओं ने इस बारे में कई धारणाएं सामने रखीं कि कैसे कार्बनिक पदार्थ फिर भी व्यवस्थित होते हैं। जर्मन वैज्ञानिक एफए केकुले द्वारा महत्वपूर्ण रूप से महत्वपूर्ण मान्यताओं को सामने रखा गया था, जो इस विचार को सामने रखने वाले पहले व्यक्ति थे कि विभिन्न रासायनिक तत्वों के परमाणुओं में विशिष्ट वैलेंस मान होते हैं, और कार्बनिक यौगिकों में कार्बन परमाणु टेट्रावैलेंट होते हैं और एक दूसरे के साथ मिलकर श्रृंखला बनाते हैं। . बाद में, केकुले की मान्यताओं से शुरू होकर, रूसी वैज्ञानिक अलेक्जेंडर मिखाइलोविच बटलरोव ने कार्बनिक यौगिकों की संरचना का एक सिद्धांत विकसित किया, जिसने हमारे समय में अपनी प्रासंगिकता नहीं खोई है। इस सिद्धांत के मुख्य प्रावधानों पर विचार करें:

1) कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में सभी परमाणु अपनी संयोजकता के अनुसार एक निश्चित क्रम में एक दूसरे से जुड़े होते हैं। कार्बन परमाणुओं में है निरंतर संयोजकता, चार के बराबर, और एक दूसरे के साथ विभिन्न संरचनाओं की श्रृंखला बना सकते हैं;

2) किसी भी कार्बनिक पदार्थ के भौतिक और रासायनिक गुण न केवल उसके अणुओं की संरचना पर निर्भर करते हैं, बल्कि उस क्रम पर भी निर्भर करते हैं जिसमें इस अणु में परमाणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं;

3) व्यक्तिगत परमाणु, साथ ही अणु में परमाणुओं के समूह एक दूसरे को प्रभावित करते हैं। यह पारस्परिक प्रभाव यौगिकों के भौतिक और रासायनिक गुणों में परिलक्षित होता है;

4) किसी कार्बनिक यौगिक के भौतिक एवं रासायनिक गुणों का परीक्षण कर उसकी संरचना को स्थापित किया जा सकता है। इसके विपरीत भी सत्य है - किसी पदार्थ के अणु की संरचना को जानकर आप उसके गुणों का अनुमान लगा सकते हैं।

जिस प्रकार डी.आई. मेंडेलीव का आवर्त नियम वैज्ञानिक आधार बना अकार्बनिक रसायन शास्त्र, कार्बनिक पदार्थों की संरचना का सिद्धांत ए.एम. बटलरोवा वास्तव में एक विज्ञान के रूप में कार्बनिक रसायन विज्ञान के विकास में प्रारंभिक बिंदु बन गया। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बटलर के संरचना के सिद्धांत के निर्माण के बाद, कार्बनिक रसायन विज्ञान ने बहुत तेज गति से अपना विकास शुरू किया।

समरूपता और समरूपता

बटलरोव के सिद्धांत की दूसरी स्थिति के अनुसार, कार्बनिक पदार्थों के गुण न केवल अणुओं की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना पर निर्भर करते हैं, बल्कि उस क्रम पर भी निर्भर करते हैं जिसमें इन अणुओं में परमाणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

इस संबंध में, कार्बनिक पदार्थों के बीच आइसोमेरिज्म जैसी घटना व्यापक है।

समरूपता एक घटना है जब विभिन्न पदार्थों में बिल्कुल समान आणविक संरचना होती है, अर्थात। एक ही आणविक सूत्र।

बहुत बार, आइसोमर्स भौतिक और रासायनिक गुणों में बहुत भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए:

समरूपता के प्रकार

संरचनात्मक समरूपता

a) कार्बन कंकाल का समावयवता

बी) स्थिति समरूपता:

एकाधिक बंधन

प्रतिनिधि:

कार्यात्मक समूह:

सी) इंटरक्लास आइसोमेरिज्म:

इंटरक्लास आइसोमेरिज्म तब होता है जब यौगिक जो आइसोमर होते हैं वे कार्बनिक यौगिकों के विभिन्न वर्गों से संबंधित होते हैं।

स्थानिक समरूपता

स्थानिक समरूपता एक घटना है जब परमाणुओं के एक-दूसरे से लगाव के समान क्रम वाले विभिन्न पदार्थ अंतरिक्ष में परमाणुओं या परमाणुओं के समूहों की एक निश्चित-अलग स्थिति से भिन्न होते हैं।

स्थानिक समरूपता दो प्रकार की होती है - ज्यामितीय और ऑप्टिकल। यूनिफाइड स्टेट परीक्षा में ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म के लिए कोई असाइनमेंट नहीं है, इसलिए हम केवल ज्यामितीय पर विचार करेंगे।

यदि किसी यौगिक के अणु में दोहरा C=C आबंध या चक्र होता है, तो कभी-कभी ऐसे मामलों में ज्यामितीय या सिस-ट्रांस-समरूपता।

उदाहरण के लिए, ब्यूटेन-2 के लिए इस प्रकार का समावयवता संभव है। इसका अर्थ इस तथ्य में निहित है कि कार्बन परमाणुओं के बीच दोहरे बंधन में वास्तव में एक तलीय संरचना होती है, और इन कार्बन परमाणुओं के स्थानापन्न निश्चित रूप से इस विमान के ऊपर या नीचे स्थित हो सकते हैं:

जब समान अवयव तल के एक ही ओर होते हैं, तो वे कहते हैं कि यह सीआईएस-आइसोमर, और जब भिन्न - ट्रांस-आइसोमर।

संरचनात्मक सूत्रों के रूप में सीआईएस-और ट्रांस-आइसोमर्स (उदाहरण के लिए, ब्यूटेन-2) को इस प्रकार दर्शाया गया है:

ध्यान दें कि ज्यामितीय समरूपता असंभव है यदि दोहरे बंधन में कम से कम एक कार्बन परमाणु में दो समान स्थानापन्न हों। उदाहरण के लिए, सिस-पारप्रोपेन के लिए आइसोमेरिज्म असंभव है:

प्रोपेन के पास नहीं है सिस-ट्रांस-आइसोमर्स, चूंकि दोहरे बंधन में कार्बन परमाणुओं में से एक में दो समान "प्रतिस्थापन" (हाइड्रोजन परमाणु) होते हैं

जैसा कि आप ऊपर दिए गए उदाहरण से देख सकते हैं, यदि आप दूसरे कार्बन परमाणु पर स्थित मिथाइल रेडिकल और हाइड्रोजन परमाणु की अदला-बदली करते हैं, विभिन्न पक्षसमतल, हमें वही अणु मिलता है, जिसे हमने अभी दूसरी ओर से देखा था।

कार्बनिक यौगिकों के अणुओं में परमाणुओं और परमाणुओं के समूहों का एक दूसरे पर प्रभाव

इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के आगमन के साथ एक दूसरे से जुड़े परमाणुओं के अनुक्रम के रूप में रासायनिक संरचना की अवधारणा का काफी विस्तार हुआ। इस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, यह समझाना संभव है कि एक अणु में परमाणु और परमाणुओं के समूह एक दूसरे को कैसे प्रभावित करते हैं।

अणु के कुछ हिस्सों का दूसरों पर प्रभाव के दो संभावित तरीके हैं:

1) आगमनात्मक प्रभाव

2) मेसोमेरिक प्रभाव

प्रेरक प्रभाव

इस घटना को प्रदर्शित करने के लिए, उदाहरण के लिए, 1-क्लोरोप्रोपेन (CH 3 CH 2 CH 2 Cl) का एक अणु लें। कार्बन और क्लोरीन के बीच का बंधन ध्रुवीय है क्योंकि क्लोरीन में कार्बन की तुलना में बहुत अधिक विद्युतीयता होती है। कार्बन परमाणु से क्लोरीन परमाणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व के विस्थापन के परिणामस्वरूप, कार्बन परमाणु पर आंशिक धनात्मक आवेश (δ+) बनता है, और क्लोरीन परमाणु पर आंशिक ऋणात्मक आवेश (δ-) बनता है:

एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व का स्थानांतरण अक्सर अधिक विद्युत ऋणात्मक परमाणु की ओर इशारा करते हुए एक तीर द्वारा इंगित किया जाता है:

हालांकि, यह दिलचस्प है कि, पहले कार्बन परमाणु से क्लोरीन परमाणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव के अलावा, एक बदलाव भी है, लेकिन कुछ हद तक, दूसरे कार्बन परमाणु से पहले तक, और इससे भी। तीसरा से दूसरा:

-बंधों की श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉन घनत्व के इस तरह के बदलाव को आगमनात्मक प्रभाव कहा जाता है ( मैं) यह प्रभाव प्रभावित करने वाले समूह से दूरी के साथ फीका पड़ जाता है और व्यावहारिक रूप से 3 -बॉन्ड के बाद खुद को प्रकट नहीं करता है।

उस स्थिति में जब किसी परमाणु या परमाणुओं के समूह में कार्बन परमाणुओं की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मकता होती है, ऐसे प्रतिस्थापनों को नकारात्मक आगमनात्मक प्रभाव कहा जाता है (- मैं) इस प्रकार, ऊपर चर्चा किए गए उदाहरण में, क्लोरीन परमाणु का नकारात्मक आगमनात्मक प्रभाव होता है। क्लोरीन के अलावा, निम्नलिखित पदार्थों का नकारात्मक आगमनात्मक प्रभाव होता है:

-F, -Cl, -Br, -I, -OH, -NH 2 , -CN, -NO 2 , -COH, -COOH

यदि किसी परमाणु या परमाणुओं के समूह की इलेक्ट्रोनगेटिविटी कार्बन परमाणु की इलेक्ट्रोनगेटिविटी से कम है, तो वास्तव में ऐसे प्रतिस्थापन से कार्बन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व का स्थानांतरण होता है। इस मामले में, प्रतिस्थापन को सकारात्मक आगमनात्मक प्रभाव कहा जाता है (+ मैं) (इलेक्ट्रॉन-दान कर रहा है)।

अत: + . वाले अवयव मैं-प्रभाव संतृप्त हाइड्रोकार्बन रेडिकल हैं। उसी समय, अभिव्यक्ति मैं-हाइड्रोकार्बन रेडिकल के बढ़ाव के साथ प्रभाव बढ़ता है:

-सीएच 3, -सी 2 एच 5, -सी 3 एच 7, -सी 4 एच 9

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विभिन्न वैलेंस राज्यों में कार्बन परमाणुओं में भी अलग-अलग इलेक्ट्रोनगेटिविटी होती है। एसपी कार्बन परमाणुओं में एसपी 2 कार्बन परमाणुओं की तुलना में अधिक इलेक्ट्रोनगेटिविटी होती है, जो बदले में एसपी 3 कार्बन परमाणुओं की तुलना में अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव होती है।

मेसोमेरिक प्रभाव (एम), या संयुग्मन प्रभाव, संयुग्मित -बंधों की एक प्रणाली के माध्यम से प्रेषित एक प्रतिस्थापन का प्रभाव है।

मेसोमेरिक प्रभाव का संकेत उसी सिद्धांत द्वारा निर्धारित किया जाता है जो आगमनात्मक प्रभाव के संकेत के रूप में होता है। यदि कोई प्रतिस्थापन संयुग्मित प्रणाली में इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है, तो इसका सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव होता है (+ .) एम) और इलेक्ट्रॉन-दान कर रहा है। डबल कार्बन-कार्बन बांड, एक असाझा इलेक्ट्रॉन जोड़ी वाले पदार्थ: -NH 2, -OH, हैलोजन का सकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव होता है।

नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव (- एम) में ऐसे पदार्थ होते हैं जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को संयुग्मित प्रणाली से दूर खींचते हैं, जबकि सिस्टम में इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाता है।

निम्नलिखित समूहों का नकारात्मक मेसोमेरिक प्रभाव होता है:

-NO 2 , -COOH, -SO 3 H, -COH, >C=O

अणु में मेसोमेरिक और आगमनात्मक प्रभावों के कारण इलेक्ट्रॉन घनत्व के पुनर्वितरण के कारण, कुछ परमाणुओं पर आंशिक सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज दिखाई देते हैं, जो पदार्थ के रासायनिक गुणों में परिलक्षित होता है।

ग्राफिक रूप से, मेसोमेरिक प्रभाव एक घुमावदार तीर द्वारा दिखाया जाता है जो इलेक्ट्रॉन घनत्व के केंद्र से शुरू होता है और जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व शिफ्ट होता है, वहां समाप्त होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, विनाइल क्लोराइड अणु में, मेसोमेरिक प्रभाव तब होता है जब क्लोरीन परमाणु का अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म कार्बन परमाणुओं के बीच -बंध के इलेक्ट्रॉनों के साथ संयुग्मित होता है। इस प्रकार, इसके परिणामस्वरूप, क्लोरीन परमाणु पर एक आंशिक सकारात्मक चार्ज दिखाई देता है, और मोबाइल π-इलेक्ट्रॉन क्लाउड, एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी के प्रभाव में, चरम कार्बन परमाणु की ओर शिफ्ट हो जाता है, जिस पर आंशिक नकारात्मक चार्ज एक के रूप में उत्पन्न होता है। नतीजा:

यदि किसी अणु में बारी-बारी से एकल और दोहरे बंधन होते हैं, तो अणु को संयुग्मित -इलेक्ट्रॉन प्रणाली कहा जाता है। ऐसी प्रणाली का एक दिलचस्प गुण यह है कि इसमें मेसोमेरिक प्रभाव क्षय नहीं होता है।

कार्बोनेट, कार्बाइड, साइनाइड, थायोसायनेट और कार्बोनिक एसिड के अलावा कार्बन परमाणु वाले सभी पदार्थ कार्बनिक यौगिक हैं। इसका मतलब है कि वे जीवित जीवों द्वारा कार्बन परमाणुओं से एंजाइमेटिक या अन्य प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बनाए जाने में सक्षम हैं। आज, कई कार्बनिक पदार्थों को कृत्रिम रूप से संश्लेषित किया जा सकता है, जो दवा और औषध विज्ञान के विकास के साथ-साथ उच्च शक्ति वाले बहुलक और मिश्रित सामग्री के निर्माण की अनुमति देता है।

कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण

कार्बनिक यौगिक पदार्थों के सबसे असंख्य वर्ग हैं। यहां लगभग 20 प्रकार के पदार्थ पाए जाते हैं। वे रासायनिक गुणों में भिन्न हैं, भौतिक गुणों में भिन्न हैं। उनका गलनांक, द्रव्यमान, अस्थिरता और घुलनशीलता, साथ ही साथ सामान्य परिस्थितियों में उनकी एकत्रीकरण की स्थिति भी भिन्न होती है। उनमें से:

• हाइड्रोकार्बन (अल्केन्स, अल्काइन्स, अल्केन्स, एल्केडीनेस, साइक्लोअल्केन्स, एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन);
• एल्डिहाइड;
• कीटोन्स;
• अल्कोहल (डायहाइड्रिक, मोनोहाइड्रिक, पॉलीहाइड्रिक);
• पंख;
• एस्टर;
• कार्बोक्जिलिक एसिड;
• अमाइन;
• अमीनो अम्ल;
• कार्बोहाइड्रेट;
• वसा;
• प्रोटीन;
• बायोपॉलिमर और सिंथेटिक पॉलिमर।

यह वर्गीकरण रासायनिक संरचना की विशेषताओं और विशिष्ट परमाणु समूहों की उपस्थिति को दर्शाता है जो किसी पदार्थ के गुणों में अंतर निर्धारित करते हैं। सामान्य शब्दों में, वर्गीकरण, जो कार्बन कंकाल के विन्यास पर आधारित है, जो रासायनिक अंतःक्रियाओं की विशेषताओं को ध्यान में नहीं रखता है, अलग दिखता है। इसके प्रावधानों के अनुसार, कार्बनिक यौगिकों को विभाजित किया गया है:

• स्निग्ध यौगिक;
• सुगंधित पदार्थ;
• हेट्रोसायक्लिक यौगिक।

कार्बनिक यौगिकों के इन वर्गों में आइसोमर्स हो सकते हैं विभिन्न समूहपदार्थ। आइसोमर्स के गुण भिन्न होते हैं, हालांकि उनकी परमाणु संरचना समान हो सकती है। यह ए.एम. बटलरोव द्वारा निर्धारित प्रावधानों का अनुसरण करता है। साथ ही, कार्बनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत कार्बनिक रसायन विज्ञान में सभी शोधों का मार्गदर्शक आधार है। इसे मेंडलीफ के आवर्त नियम के समान स्तर पर रखा गया है।

रासायनिक संरचना की अवधारणा ए.एम. बटलरोव द्वारा पेश की गई थी। रसायन विज्ञान के इतिहास में, यह 19 सितंबर, 1861 को दिखाई दिया। पहले, विज्ञान में अलग-अलग राय थी, और कुछ वैज्ञानिकों ने अणुओं और परमाणुओं के अस्तित्व को पूरी तरह से नकार दिया। इसलिए, कार्बनिक और अकार्बनिक रसायन विज्ञान में कोई क्रम नहीं था। इसके अलावा, ऐसी कोई नियमितता नहीं थी जिसके द्वारा विशिष्ट पदार्थों के गुणों का न्याय करना संभव हो। इसी समय, ऐसे यौगिक भी थे जो एक ही रचना के साथ विभिन्न गुणों का प्रदर्शन करते थे।

ए.एम. बटलरोव के बयानों ने कई तरह से रसायन विज्ञान के विकास को सही दिशा में निर्देशित किया और इसके लिए एक ठोस आधार तैयार किया। इसके माध्यम से, संचित तथ्यों को व्यवस्थित करना संभव था, अर्थात् कुछ पदार्थों के रासायनिक या भौतिक गुण, प्रतिक्रियाओं में उनके प्रवेश के पैटर्न, और इसी तरह। यहां तक ​​कि यौगिकों को प्राप्त करने के तरीकों की भविष्यवाणी और कुछ की उपस्थिति सामान्य गुणइस सिद्धांत से संभव हुआ है। और सबसे महत्वपूर्ण बात, ए.एम. बटलरोव ने दिखाया कि पदार्थ के अणु की संरचना को विद्युत अंतःक्रियाओं के संदर्भ में समझाया जा सकता है।

कार्बनिक पदार्थों की संरचना के सिद्धांत का तर्क

चूंकि 1861 से पहले रसायन शास्त्र में कई लोगों ने परमाणु या अणु के अस्तित्व को खारिज कर दिया था, कार्बनिक यौगिकों का सिद्धांत वैज्ञानिक दुनिया के लिए एक क्रांतिकारी प्रस्ताव बन गया। और चूंकि ए। एम। बटलरोव खुद भौतिकवादी निष्कर्षों से ही आगे बढ़ते हैं, वे कार्बनिक पदार्थों के बारे में दार्शनिक विचारों का खंडन करने में कामयाब रहे।

वह यह दिखाने में कामयाब रहे कि आणविक संरचना को रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से अनुभवजन्य रूप से पहचाना जा सकता है। उदाहरण के लिए, किसी भी कार्बोहाइड्रेट की संरचना को एक निश्चित मात्रा में जलाकर और परिणामी पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की गणना करके निर्धारित किया जा सकता है। अमीन अणु में नाइट्रोजन की मात्रा की गणना भी दहन के दौरान गैसों की मात्रा को मापकर और आणविक नाइट्रोजन की रासायनिक मात्रा को मुक्त करके की जाती है।

यदि हम रासायनिक संरचना के बारे में बटलरोव के निर्णयों पर विचार करें, जो संरचना पर निर्भर करता है, विपरीत दिशा में, तो एक नया निष्कर्ष खुद ही सुझाता है। अर्थात्: किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना और संरचना को जानकर, कोई भी उसके गुणों को आनुभविक रूप से ग्रहण कर सकता है। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात, बटलरोव ने समझाया कि कार्बनिक पदार्थों में बड़ी संख्या में ऐसे पदार्थ होते हैं जो विभिन्न गुणों का प्रदर्शन करते हैं, लेकिन उनकी संरचना समान होती है।

सिद्धांत के सामान्य प्रावधान

कार्बनिक यौगिकों को ध्यान में रखते हुए और उनकी जांच करते हुए, ए.एम. बटलरोव ने कुछ सबसे महत्वपूर्ण पैटर्न निकाले। उन्होंने उन्हें कार्बनिक मूल के रसायनों की संरचना की व्याख्या करने वाले सिद्धांत के प्रावधानों में जोड़ा। सिद्धांत के प्रावधान इस प्रकार हैं:

• कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में, परमाणु कड़ाई से परिभाषित अनुक्रम में परस्पर जुड़े होते हैं, जो संयोजकता पर निर्भर करता है;
• रासायनिक संरचना वह प्रत्यक्ष क्रम है जिसके अनुसार कार्बनिक अणुओं में परमाणु जुड़े होते हैं;
• रासायनिक संरचना एक कार्बनिक यौगिक के गुणों की उपस्थिति निर्धारित करती है;
• समान मात्रात्मक संरचना वाले अणुओं की संरचना के आधार पर, पदार्थ के विभिन्न गुण प्रकट हो सकते हैं;
• रासायनिक यौगिक के निर्माण में शामिल सभी परमाणु समूह एक दूसरे पर परस्पर प्रभाव डालते हैं।

कार्बनिक यौगिकों के सभी वर्ग इस सिद्धांत के सिद्धांतों के अनुसार निर्मित होते हैं। नींव रखने के बाद, ए। एम। बटलरोव रसायन विज्ञान को विज्ञान के क्षेत्र के रूप में विस्तारित करने में सक्षम थे। उन्होंने समझाया कि इस तथ्य के कारण कि कार्बन कार्बनिक पदार्थों में चार की संयोजकता प्रदर्शित करता है, इन यौगिकों की विविधता निर्धारित होती है। कई सक्रिय परमाणु समूहों की उपस्थिति यह निर्धारित करती है कि कोई पदार्थ एक निश्चित वर्ग से संबंधित है या नहीं। और यह विशिष्ट परमाणु समूहों (कट्टरपंथी) की उपस्थिति के कारण है कि भौतिक और रासायनिक गुण प्रकट होते हैं।

हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव

समूह के सभी पदार्थों में कार्बन और हाइड्रोजन के ये कार्बनिक यौगिक संरचना में सबसे सरल हैं। वे अल्केन्स और साइक्लोअल्केन्स (संतृप्त हाइड्रोकार्बन), अल्केन्स, अल्काडिएन्स और अल्केट्रिएन्स, अल्काइन्स (असंतृप्त हाइड्रोकार्बन), साथ ही साथ सुगंधित पदार्थों के एक उपवर्ग द्वारा दर्शाए जाते हैं। अल्केन्स में, सभी कार्बन परमाणु केवल एक द्वारा जुड़े होते हैं सी-सी कनेक्शनयू, जिसके कारण हाइड्रोकार्बन की संरचना में एक भी एच परमाणु नहीं बनाया जा सकता है।

असंतृप्त हाइड्रोकार्बन में, हाइड्रोजन को डबल सी = सी बांड की साइट पर शामिल किया जा सकता है। साथ ही, CC बंध ट्रिपल (alkynes) हो सकता है। यह इन पदार्थों को रेडिकल्स की कमी या जोड़ से जुड़ी कई प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की अनुमति देता है। अन्य सभी पदार्थ, प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की उनकी क्षमता के अध्ययन की सुविधा के लिए, हाइड्रोकार्बन के एक वर्ग के व्युत्पन्न माने जाते हैं।

अल्कोहल

अल्कोहल को हाइड्रोकार्बन की तुलना में अधिक जटिल कार्बनिक रासायनिक यौगिक कहा जाता है। जीवित कोशिकाओं में एंजाइमी प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप उन्हें संश्लेषित किया जाता है। किण्वन के परिणामस्वरूप ग्लूकोज से इथेनॉल का संश्लेषण सबसे विशिष्ट उदाहरण है।

उद्योग में ऐल्कोहॉल हाइड्रोकार्बन के हैलोजन व्युत्पन्नों से प्राप्त किए जाते हैं। हाइड्रॉक्सिल समूह के लिए हलोजन परमाणु के प्रतिस्थापन के परिणामस्वरूप, अल्कोहल बनते हैं। मोनोहाइड्रिक अल्कोहल में केवल एक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है, पॉलीहाइड्रिक - दो या अधिक। डाइहाइड्रिक अल्कोहल का एक उदाहरण एथिलीन ग्लाइकॉल है। पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल ग्लिसरॉल है। अल्कोहल का सामान्य सूत्र R-OH (R एक कार्बन श्रृंखला है) है।

एल्डिहाइड और कीटोन्स

अल्कोहल (हाइड्रॉक्सिल) समूह से हाइड्रोजन के उन्मूलन से जुड़े कार्बनिक यौगिकों की प्रतिक्रियाओं में अल्कोहल के प्रवेश के बाद, ऑक्सीजन और कार्बन के बीच एक दोहरा बंधन बंद हो जाता है। यदि यह अभिक्रिया कार्बन परमाणु के टर्मिनल पर स्थित ऐल्कोहॉल समूह में होती है, तो इसके परिणामस्वरूप ऐल्डिहाइड बनता है। यदि अल्कोहल के साथ कार्बन परमाणु कार्बन श्रृंखला के अंत में स्थित नहीं है, तो निर्जलीकरण प्रतिक्रिया का परिणाम कीटोन का उत्पादन होता है। कीटोन्स का सामान्य सूत्र R-CO-R है, एल्डिहाइड R-COH (R श्रृंखला का हाइड्रोकार्बन मूलक है)।

एस्टर (सरल और जटिल)

इस वर्ग के कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक संरचना जटिल है। ईथर को दो अल्कोहल अणुओं के बीच प्रतिक्रिया उत्पाद माना जाता है। जब उनसे पानी अलग किया जाता है, तो एक यौगिक बनता है नमूना आर-ओ-आर. प्रतिक्रिया तंत्र: एक अल्कोहल से एक हाइड्रोजन प्रोटॉन और दूसरे अल्कोहल से एक हाइड्रॉक्सिल समूह का उन्मूलन।

एस्टर एक अल्कोहल और एक कार्बनिक कार्बोक्जिलिक एसिड के बीच प्रतिक्रिया उत्पाद हैं। प्रतिक्रिया तंत्र: दोनों अणुओं के अल्कोहल और कार्बन समूहों से पानी का उन्मूलन। हाइड्रोजन एसिड (हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ) से अलग हो जाता है, और ओएच समूह स्वयं अल्कोहल से अलग हो जाता है। परिणामी यौगिक को आर-सीओ-ओ-आर के रूप में दर्शाया गया है, जहां बीच आर रेडिकल को दर्शाता है - बाकी कार्बन श्रृंखला।

कार्बोक्जिलिक एसिड और एमाइन

कार्बोक्जिलिक एसिड विशेष पदार्थ कहलाते हैं जो कोशिका के कामकाज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक संरचना इस प्रकार है: एक हाइड्रोकार्बन रेडिकल (R) जिसके साथ एक कार्बोक्सिल समूह (-COOH) जुड़ा होता है। कार्बोक्सिल समूह केवल चरम कार्बन परमाणु पर स्थित हो सकता है, क्योंकि (-COOH) समूह में संयोजकता C 4 है।

अमाइन सरल यौगिक हैं जो हाइड्रोकार्बन के व्युत्पन्न हैं। यहाँ, किसी भी कार्बन परमाणु में एक अमीन मूलक (-NH2) होता है। प्राथमिक ऐमीन हैं जिनमें (-NH2) समूह एक कार्बन (सामान्य सूत्र R-NH2) से जुड़ा होता है। द्वितीयक ऐमीनों में नाइट्रोजन दो कार्बन परमाणुओं (सूत्र R-NH-R) से संयोग करती है। तृतीयक ऐमीनों में नाइट्रोजन तीन कार्बन परमाणुओं (R3N) से जुड़ी होती है, जहाँ p एक रेडिकल, एक कार्बन श्रृंखला है।

अमीनो अम्ल

अमीनो एसिड जटिल यौगिक हैं जो कार्बनिक मूल के अमाइन और एसिड दोनों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। कार्बोक्सिल समूह के संबंध में अमीन समूह के स्थान के आधार पर उनके कई प्रकार हैं। अल्फा अमीनो एसिड सबसे महत्वपूर्ण हैं। यहाँ ऐमीन समूह कार्बन परमाणु पर स्थित है जिससे कार्बोक्सिल समूह जुड़ा हुआ है। यह आपको पेप्टाइड बॉन्ड बनाने और प्रोटीन को संश्लेषित करने की अनुमति देता है।

कार्बोहाइड्रेट और वसा

कार्बोहाइड्रेट एल्डिहाइड अल्कोहल या कीटो अल्कोहल हैं। ये एक रैखिक या चक्रीय संरचना के साथ-साथ पॉलिमर (स्टार्च, सेलूलोज़, और अन्य) के साथ यौगिक हैं। उन्हें आवश्यक भूमिकाकोशिका में - संरचनात्मक और ऊर्जा। वसा, या बल्कि लिपिड, समान कार्य करते हैं, केवल वे अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। रासायनिक रूप से, वसा कार्बनिक अम्लों और ग्लिसरॉल का एस्टर है।

सबसे पहले उठी प्रारंभिक XIXमें। कट्टरपंथी सिद्धांत(जे। गे-लुसाक, एफ। वेहलर, जे। लिबिग)। रेडिकल्स को परमाणुओं के समूह कहा जाता है जो एक यौगिक से दूसरे यौगिक में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान अपरिवर्तित होते हैं। कट्टरपंथी की इस अवधारणा को संरक्षित किया गया है, लेकिन कट्टरपंथियों के सिद्धांत के अधिकांश अन्य प्रावधान गलत निकले।

इसके अनुसार प्रकार सिद्धांत(सी। जेरार्ड) सभी कार्बनिक पदार्थों को कुछ अकार्बनिक पदार्थों के अनुरूप प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आर-ओएच अल्कोहल और आर-ओ-आर ईथर को एच-ओएच प्रकार के पानी के प्रतिनिधि के रूप में माना जाता था, जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को रेडिकल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। प्रकार के सिद्धांत ने कार्बनिक पदार्थों का एक वर्गीकरण बनाया, जिनमें से कुछ सिद्धांत वर्तमान में लागू होते हैं।

कार्बनिक यौगिकों की संरचना का आधुनिक सिद्धांत उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिक ए.एम. बटलरोव।

कार्बनिक यौगिकों की संरचना के सिद्धांत के मुख्य प्रावधान ए.एम. बटलरोव

1. अणु में परमाणुओं को उनकी संयोजकता के अनुसार एक निश्चित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है। कार्बनिक यौगिकों में कार्बन परमाणु की संयोजकता चार होती है।

2. पदार्थों के गुण न केवल इस बात पर निर्भर करते हैं कि कौन से परमाणु और किस मात्रा में अणु का हिस्सा है, बल्कि उस क्रम पर भी निर्भर करता है जिसमें वे परस्पर जुड़े हुए हैं।

3. अणु बनाने वाले परमाणु या परमाणुओं के समूह परस्पर एक दूसरे को प्रभावित करते हैं, जिस पर अणुओं की रासायनिक गतिविधि और प्रतिक्रियाशीलता निर्भर करती है।

4. पदार्थों के गुणों का अध्ययन आपको उनकी रासायनिक संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है।

अणुओं में पड़ोसी परमाणुओं का पारस्परिक प्रभाव कार्बनिक यौगिकों का सबसे महत्वपूर्ण गुण है। यह प्रभाव या तो सिंगल बॉन्ड की एक श्रृंखला के माध्यम से या संयुग्मित (वैकल्पिक) सिंगल और डबल बॉन्ड की एक श्रृंखला के माध्यम से प्रेषित होता है।

कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरणअणुओं की संरचना के दो पहलुओं के विश्लेषण पर आधारित है - कार्बन कंकाल की संरचना और कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति।

कार्बनिक यौगिक

हाइड्रोकार्बन हेटरोसायक्लिक यौगिक

सीमा- नेप्रे- सुगंध-

कोई कुशल टिक

स्निग्ध कार्बोसायक्लिक

असंतृप्त सीमा को सीमित करें असंतृप्त सुगंधित

(अल्केन्स) (साइक्लोअल्केन्स) (एरेनास)

साथ में पीएच 2 पी+2 सी पीएच 2 पीसाथ में पीएच 2 पी -6

ऐल्कीनेस पोलीनेस और ऐल्कीनेस

साथ में पीएच 2 पीपॉलीइनेस सी पीएच 2 पी -2

चावल। 1. कार्बन कंकाल की संरचना के अनुसार कार्बनिक यौगिकों का वर्गीकरण

कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति से हाइड्रोकार्बन के डेरिवेटिव के वर्ग:

हलोजन डेरिवेटिव आर-गैल: सीएच 3 सीएच 2 सीएल (क्लोरोइथेन), सी 6 एच 5 बीआर (ब्रोमोबेंजीन);

अल्कोहल और फिनोल आर-ओएच: सीएच 3 सीएच 2 ओएच (इथेनॉल), सी 6 एच 5 ओएच (फिनोल);

थिओल्स आर-एसएच: सीएच 3 सीएच 2 एसएच (एथेनथिओल), सी 6 एच 5 एसएच (थियोफेनॉल);

ईथर आर-ओ-आर: सीएच 3 सीएच 2 -ओ-सीएच 2 सीएच 3 (डायथाइल ईथर),

जटिल आर-सीओ-ओ-आर: सीएच 3 सीएच 2 सीओओएसएच 2 सीएच 3 (एसिटिक एसिड एथिल एस्टर);

कार्बोनिल यौगिक: एल्डिहाइड R-CHO:

केटोन्स आर-सीओ-आर: सीएच 3 सीओसीएच 3 (प्रोपेनोन), सी 6 एच 5 सीओसीएच 3 (मिथाइलफेनिल कीटोन);

कार्बोक्जिलिक एसिड R-COOH: (एसिटिक एसिड), (बेंजोइक एसिड)

सल्फोनिक एसिड आर-एसओ 3 एच: सीएच 3 एसओ 3 एच (मीथेनसल्फोनिक एसिड), सी 6 एच 5 एसओ 3 एच (बेंजेनसल्फोनिक एसिड)

अमीन्स आर-एनएच 2: सीएच 3 सीएच 2 एनएच 2 (एथिलमाइन), सीएच 3 एनएचसीएच 3 (डाइमिथाइलमाइन), सी 6 एच 5 एनएच 2 (एनिलिन);

नाइट्रो यौगिक R-NO 2 CH 3 CH 2 NO 2 (नाइट्रोइथेन), C 6 H 5 NO 2 (नाइट्रोबेंजीन);

Organometallic (organoelement) यौगिक: CH 3 CH 2 Na (एथिल सोडियम)।

समान रासायनिक गुणों वाले संरचनात्मक रूप से समान यौगिकों की एक श्रृंखला, जिसमें श्रृंखला के अलग-अलग सदस्य केवल -CH 2 - समूहों की संख्या में एक दूसरे से भिन्न होते हैं, कहलाते हैं सजातीय रेखा,और -CH 2 समूह एक समजातीय अंतर है . सजातीय श्रृंखला के सदस्यों में, प्रतिक्रियाओं का विशाल बहुमत उसी तरह आगे बढ़ता है (केवल अपवाद श्रृंखला के पहले सदस्य हैं)। इसलिए, श्रृंखला के केवल एक सदस्य की रासायनिक प्रतिक्रियाओं को जानते हुए, उच्च स्तर की संभावना के साथ यह तर्क दिया जा सकता है कि एक ही प्रकार का परिवर्तन सजातीय श्रृंखला के बाकी सदस्यों के साथ होता है।

किसी भी समजातीय श्रृंखला के लिए, एक सामान्य सूत्र निकाला जा सकता है जो इस श्रृंखला के सदस्यों के कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच के अनुपात को दर्शाता है; ऐसा सूत्र कहा जाता है सजातीय श्रृंखला का सामान्य सूत्र।हाँ, सी पीएच 2 पी+2 एल्केन्स का सूत्र है, C पीएच 2 पी+1 OH - स्निग्ध मोनोहाइड्रिक अल्कोहल।

कार्बनिक यौगिकों का नामकरण: तुच्छ, तर्कसंगत और व्यवस्थित नामकरण। तुच्छ नामकरण ऐतिहासिक रूप से स्थापित नामों का संग्रह है। तो, नाम से यह तुरंत स्पष्ट हो जाता है कि मैलिक, स्यूसिनिक या साइट्रिक एसिड कहां से आया, पाइरुविक एसिड कैसे प्राप्त किया गया (टार्टरिक एसिड का पाइरोलिसिस), ग्रीक भाषा के विशेषज्ञ आसानी से अनुमान लगा सकते हैं कि एसिटिक एसिड कुछ खट्टा है, और ग्लिसरीन मीठा है . नए कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण और उनकी संरचना के सिद्धांत के विकास के साथ, अन्य नामकरण बनाए गए, जो यौगिक की संरचना (एक निश्चित वर्ग से संबंधित) को दर्शाते हैं।

परिमेय नामकरण एक सरल यौगिक (समरूप श्रृंखला का पहला सदस्य) की संरचना के आधार पर एक यौगिक का नाम बनाता है। चौधरी 3 क्या वो- कारबिनोल, सीएच 3 चौधरी 2 क्या वो- मिथाइलकार्बिनोल, सीएच 3 सीएच (ओएच)सीएच 3 - डाइमिथाइलकार्बिनोल, आदि।

IUPAC नामकरण (व्यवस्थित नामकरण)। IUPAC (इंटरनेशनल यूनियन फॉर प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री) नामकरण के अनुसार, हाइड्रोकार्बन और उनके कार्यात्मक डेरिवेटिव के नाम इस समरूप श्रृंखला में निहित उपसर्गों और प्रत्ययों को जोड़ने के साथ संबंधित हाइड्रोकार्बन के नाम पर आधारित होते हैं।

व्यवस्थित नामकरण के अनुसार एक कार्बनिक यौगिक को सही ढंग से (और स्पष्ट रूप से) नाम देने के लिए:

1) मुख्य कार्बन कंकाल के रूप में कार्बन परमाणुओं (मूल संरचना) का सबसे लंबा अनुक्रम चुनें और यौगिक के असंतोष की डिग्री पर ध्यान देते हुए उसका नाम दें;

2) प्रकट करना सबयौगिक में मौजूद कार्यात्मक समूह;

3) निर्धारित करें कि कौन सा समूह सबसे बड़ा है (तालिका देखें), इस समूह का नाम यौगिक के नाम में प्रत्यय के रूप में परिलक्षित होता है और यौगिक के नाम के अंत में रखा जाता है; अन्य सभी समूहों को उपसर्ग के रूप में नाम दिया गया है;

4) मुख्य श्रृंखला के कार्बन परमाणुओं की संख्या दें, वरिष्ठ समूहसबसे छोटी संख्या;

5) उपसर्गों को वर्णानुक्रम में सूचीबद्ध करें (इस मामले में, उपसर्ग di-, त्रि-, टेट्रा-, आदि को गुणा करने पर ध्यान नहीं दिया जाता है);

6) यौगिक का पूरा नाम लिखें।

कनेक्शन वर्ग	कार्यात्मक समूह सूत्र		प्रत्यय या अंत
कार्बोक्जिलिक एसिड		कार्बोक्सी-	ओइक एसिड
सल्फोनिक एसिड			सल्फोनिक एसिड
एल्डीहाइड
		हाइड्रोक्सी-
		मर्कैप्टो-
	मैं
हलोजन डेरिवेटिव	-Br, -I, -F, -Cl	ब्रोमीन-, आयोडीन-, फ्लोरीन-, क्लोरीन-	-ब्रोमाइड, -आयोडाइड, -फ्लोराइड, -क्लोराइड
नाइट्रो यौगिक

ऐसा करने में, आपको याद रखना चाहिए:

अल्कोहल, एल्डिहाइड, कीटोन्स, कार्बोक्जिलिक एसिड, एमाइड्स, नाइट्राइल्स, एसिड हैलाइड्स के नामों में, वर्ग को परिभाषित करने वाला प्रत्यय असंतृप्ति की डिग्री के प्रत्यय का अनुसरण करता है: उदाहरण के लिए, 2-ब्यूटेनल;

अन्य कार्यात्मक समूहों वाले यौगिकों को हाइड्रोकार्बन डेरिवेटिव कहा जाता है। इन कार्यात्मक समूहों के नाम मूल हाइड्रोकार्बन के नाम से पहले लगे होते हैं: उदाहरण के लिए, 1-क्लोरोप्रोपेन।

एसिड कार्यात्मक समूहों के नाम, जैसे कि सल्फोनिक एसिड या फॉस्फिनिक एसिड समूह, हाइड्रोकार्बन कंकाल के नाम के बाद रखे जाते हैं: उदाहरण के लिए, बेंजीनसल्फोनिक एसिड।

एल्डिहाइड और कीटोन के डेरिवेटिव को अक्सर मूल कार्बोनिल यौगिक के नाम पर रखा जाता है।

कार्बोक्जिलिक एसिड के एस्टर को मूल एसिड के डेरिवेटिव कहा जाता है। एंडिंग -ओइक एसिड को -ओएट द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है: उदाहरण के लिए, मिथाइल प्रोपियोनेट प्रोपेनोइक एसिड का मिथाइल एस्टर है।

यह इंगित करने के लिए कि एक प्रतिस्थापन मूल संरचना के नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ा हुआ है, एक पूंजी एन का उपयोग प्रतिस्थापन के नाम से पहले किया जाता है: एन-मेथिलैनिलिन।

वे। आपको मूल संरचना के नाम से शुरू करने की आवश्यकता है, जिसके लिए अल्केन्स (मीथेन, ईथेन, प्रोपेन, ब्यूटेन, पेंटेन, हेक्सेन, हेप्टेन) की समजातीय श्रृंखला के पहले 10 सदस्यों के नामों को दिल से जानना नितांत आवश्यक है। ओकटाइन, नॉनने, डिकैन)। आपको उनसे बनने वाले मूलकों के नाम भी जानने की जरूरत है - जबकि अंत -एक -आईएल में बदल जाता है।

उस यौगिक पर विचार करें जो नेत्र रोगों के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली दवाओं का हिस्सा है:

सीएच 3 - सी (सीएच 3) \u003d सीएच - सीएच 2 - सीएच 2 - सी (सीएच 3) \u003d सीएच - सीएचओ

मूल मूल संरचना एक 8-कार्बन श्रृंखला है जिसमें एक एल्डिहाइड समूह और दोनों दोहरे बंधन होते हैं। आठ कार्बन परमाणु - ऑक्टेन। लेकिन 2 दोहरे बंधन हैं - दूसरे और तीसरे परमाणुओं के बीच और छठे और सातवें के बीच। एक डबल बॉन्ड - एंडिंग -एन को -ईन से बदला जाना चाहिए, डबल बॉन्ड 2, जिसका अर्थ है -डीन, यानी। ऑक्टाडाइन, और शुरुआत में हम उनकी स्थिति का संकेत देते हैं, कम संख्या वाले परमाणुओं का नामकरण - 2,6-ऑक्टाडाइन। हमने पुश्तैनी संरचना और अनंत से निपटा है।

लेकिन यौगिक में एक एल्डिहाइड समूह है, यह हाइड्रोकार्बन नहीं है, बल्कि एक एल्डिहाइड है, इसलिए हम प्रत्यय -अल जोड़ते हैं, बिना किसी संख्या के, यह हमेशा पहला होता है - 2,6-ऑक्टाडिएनल।

अन्य 2 प्रतिस्थापन तीसरे और सातवें परमाणुओं में मिथाइल रेडिकल हैं। तो, अंत में हमें मिलता है: 3,7-डाइमिथाइल - 2,6-ऑक्टाडिएनल।