ГЛАВА 5 КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Материал главы 5 необходим для последующего изучения механизмов биоорганических реакций и в дальнейшем - биохимических реакций.

5.1. СТРОЕНИЕ УГЛЕРОДНОГО СКЕЛЕТА

Многообразие органических соединений связано со способностью атомов углерода образовывать прочные связи между собой. Возникающие при этом углеродные цепи могут иметь замкнутое (циклические соединения) и незамкнутое (алифатические соединения) строение.

Соединения, углеродные скелеты которых состоят только из одинарных связей С-С, называются насыщенными. При наличии в молекуле хотя бы одной кратной связи (С=С или С≡С) соединения относят к ненасыщенным.

Двойные связи характеризуются более высокой химической активностью, чем одинарные. Электроны, образующие π-связь (π-электроны), являются более подвижными, чем образующие σ-связь. Это обусловливает эффект сопряжения, существующий в молекулах с чередующимися кратными и одинарными связями. Например, в фрагменте, содержащем две двойные связи С=С, разделенные одной связью С-С, существует перекрывание орбиталей π-электронов тех атомов углерода, между которыми существует одинарная связь (рис. 5.1, показано стрелкой).

Таким образом, возникает единая сопряженная система. В результате сопряжения происходит выравнивание длин связей и зарядов (для ионов), вследствие чего появляются новые химические свойства.

Цепи циклических органических соединений могут состоять только из атомов углерода (карбоциклические соединения)

Рис. 5.1. К понятию сопряжения.

либо из атомов углерода и других элементов: кислорода, азота, серы (гетероциклические соединения). Циклические соединения также могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Большое значение для жизнедеятельности имеют соединения, в состав которых входят ароматические системы - плоские моноциклические сопряженные системы с числом π-электронов, равным 4n + 2 (n = 0, 1, 2 и т. д.). Система сопряженных связей охватывает все атомы цикла. Условие ароматичности было предложено в 1930 г. Э. Хюккелем и в настоящее время известно как правило Хюккеля. Соединения, в составе которых имеются ароматические системы, получили название ароматических. Простейшим ароматическим соединением является бензол.