Органічна хімія як наука, її предмет і методи, історія розвитку. Досягнення українських вчених в галузі органічної хімії.

Органічна хімія як наука, її предмет і методи, історія розвитку. Досягнення українських вчених в галузі органічної хімії.

Органічна хімія є хімією сполук Карбону, присутність якого є основною характерною ознакою органічної речовини. Як наука орг.хімія вивчає методи одержання, будову, перетворення та шляхи практичного застосування органічних сполук. Відома надзвичайно велика к-сть орг.сполук. Така різноманітність зумовлена декількома причинами: здатністю Карбону утворювати прямі та розгалужені відкриті ланцюги, а також циклічні сполуки. Терміни «органічна хімія» та «органічна сполука» виникли в той історичний період розвитку хімії, коли досліджувались сполуки, що є продуктами життєдіяльності тварин і рослинних організмів. Між органічними та неорганічними сполуками немає різкої межі. Основними віхами в історії органічної хімії були: • Синтез органічних сполук з неорганічних (синтез сечовини Велером в 1828 році) • Розвиток індустрії барвників (друга половина XIX ст.) • Реакція Вюрца (утворення С-С зв'язків) •Відкриття реакцій конденсації кетонів та естерів • Відкриття ядерного магнітного резонансу, як методу аналізу • Відокремлення біохімії, супрамолекулярної хімії та інших розділів. Українські хіміки, що працювали в області органічної хімії присвятили свої праці дослідженню будови різних природних органічних речовин, на основі яких синтезували багато органічних речовин з такими ж фізичними та хімічними властивостями (Коновалов, Валяшко). Завдяки цьому вчені-органіки тепер мають можливість синтезувати органічні речовини, яких не існує в природі. Ці органічні сполуки використовуються в медицині, на будівництві, для виготовлення побутової хімії.

Теорія хімічної будови органічних сполук О.М.Бутлерова. Теорія типів та радикалів

• Положення теорії Бутлерова:

1. Атоми в молекулах знаходяться не в хаотичному стані, а з*єднані між собою в певній послідовності.

2. Властивості речовин залежать не тільки від к-сть атомів в молекулі, а й від того в якому порядку вони сполучені.

3. Знаючи властивості речовини можна встановити будову і навпаки.

4. Взаємний вплив атомів у молекулі(атоми в молекулі здатні впливати один на одного)

Нагромадження значного експериментального матеріалув орг.хімії дало поштовх до створення теоретичних уявлень, які могли б пояснити не тільки будову речовини, а й передбачити процес утворення нових речовин. •Першою такою теорією була «теорія радикалів». В основі цієї теорії було уявлення, що при хімічних реакціях група з декількох атомів, що входить до складу однієї молекули, може без змін переходити до іншої. Творці цієї теорії розглядали органічну речовину як таку, що складається з двох протилежно заряджених радикалів, зв*язаних між собою силами електростатичної взаємодії. • У 40-х роках 19 сторіччя виникла нова теорія – «теорія типів». На противагу «теорії радикалів» творці цієї теорії у молекулі виділяли певну складову її частину, яка змінювалася в процесі хімічних реакцій. Усі відомі на той час орг.сполуки за характером їх хімічних перетворень були розділені на 5 типів. Теорія типів у свій час відіграла позитивну роль, особливо в тому, що дозволила створити більш чітку класифікацію органічних сполук. Але стверджуючи, що будову органічних речовин у ході їх хімічних перетворень неможливо встановити, а значить, і передбачити їх властивості, ця теорія стояла на позиціях ідеалістичного вчення, яке проповідувало неможливіть пізнання людиною об*єктивного світу та в подальшому зайшла в глухий кут.

 

 

Етиленові вуглеводні. Одержання та властивості. Правило Марковникова. Полімеризація

вуглеводні аліфатичного ряду, які містять один подвійний зв’язок. Загальна формула СnH2n. Вони становлять гомологічний ряд, першим представником якого є етилен СН2=СН2. Назви за замісниковою номенклатурою IUPAC утворюють шляхом заміщення суфікса -ан у назві відповідного насиченого вуглеводню на –ен.

• Одержання:

1)Крекінг етану: H₃C-CH₃ → 560○C → H₂C=CH₂ + CH₄ + H₂

2) Дегідратація спиртів: CH3–CH2–OH → CH2=CH2 + H2O

3) дегалогенування галогеналканів

• Хім.власт:

1)Гідрування: CH2=CH2 + H2 → CH3–CH3

2) Галогенування: CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br

3) Гідратація: CH2=CH2 + H2O → CH3–CH2–OH

4) Реакції заміщення: CH2=CH–CH3 + Cl2 – CH2=CH–CH2Cl + HCl

• Правило Марковникова

За М. п., атом водню приєднується до більш гідрогенізованого. а атом галогену або гідроксил до менш гідрогенізованого атома вуглецю, напр. СН3 — СН = СН2 + НВr → СН3СНВrСН3.

• Полімеризація: Молекули алкенів здатні приєднуватися за певних умов одна до одної з розкриттям π-зв’язків та утворення димерів, тримерів або високомолекулярних сполук – полімерів. Полімеризація алкенів може протікати як по вільнорадикальному, так і катіонно-аніоном механізму. Як ініціатори полімеризації застосовують кислоти, пероксиди, метали тощо. Реакцію полімеризації здійснюють також під дією температури, опромінення, тиску. Типовим прикладом є полімеризація етилену з утворенням поліетилену: nCH2=CH2 → (–CH2–CH2–)n

 

Ненасичені одно- та двохосновні карбонові кислоти. Одержання та властивості. Акрилова, метакрилова кислота. Метилметакрилат. Органічне скло. Олеїнова кислота та її похідні. Малеїнова, фумарова кислота. Цис-, транс-ізомерія

Одноосновні ненасиченв карбонові кислоти можна розглядати як похідні ненасичених вуглеводнів, у молекулах яких атом Гідрогену заміщено на карбоксильну групу.

 

 

• Одержання:

Одноосновних:

• Властивості:

Одноосновних:

• Акрилова:

 

 

• Метакрилова кислота: СН2=С(СН3)СООН

 

• Метилметакрилат:
CH2=C(CH3)C(O)OH + CH3OH --> CH2=C(CH3)COOCH3 + H2O

 

• Органічне скло:

• Олеїнова кислота та її похідні:

 

• Малеїнова, фумарова кислота:

 

• Цис-, транс-ізомерія: Ненасичені кислоти проявляють більш сильні кислотні властивості, ніж відповідні насичені кислоти, та можуть бути цис-транс-ізомерами. Усі природні ненасичені високомолекулярні кислоти, як правило, відносяться до цис-ряду. Проте, цис-ізомери за певних умов можуть перетворюватись на транс-ізомери.

 

Біологічно активні органічні сполуки. Пестициди (інсектициди, фунгіциди, гербіциди, регулятори росту, інсекторепеленти, інсектоатрактанти, хемостерилізатори). Будова і властивості біологічно активних сполук.

 

Біологічно активні речовини - це органічні сполуки різної хімічної природи, здатні впливати на обмін речовин та перетворення енергії в живих істотах. Одні з них регулюють процеси обміну речовин, росту й розвитку організмів, інші - слугують засобом впливу на особин свого або інших видів. До біологічно активних речовин належать ферменти, вітаміни, гормони, нейрогормони, фактори росту, фітогормони, антибіотики тощо

 

• Пестициди (інсектициди, фунгіциди, гербіциди, регулятори росту, інсекторепеленти, інсектоатрактанти, хемостерилізатори):

це хімікати, які використовуються в сільському господарстві, садівництві для боротьби зі шкідниками (шкідливими або небажаними мікроорганізмами, рослинами і тваринами). Хімічна сполука, яка використовується для захисту рослин,і сільськогосподарських продуктів, а також боротьби з переносниками небезпечних захворювань.

 

♦ Інсектициди: хімічні препарати для захисту рослин від шкідливих комах. Певні комахи суттєво знижують, а в деяких випадках можуть повністю знищити врожай сільськогосподарських культур. Живлячись вегетативними чи генеративними органах рослин, крім прямого зменшення врожаю і його якості, шкідливі комахи і кліщі є джерелами розповсюдження вірусних і грибкових захворювань рослин. Інсектициди використовують для захисту рослин від таких шкідливих комах. Контролюючи шкідників інсектициди допомагають попередити втрати врожаю і покращити його якість. Основні культури, де використовують інсектициди — зернові, плодові, овочеві культури і картопля.

 

♦ Фунгіциди: хімічні сполуки або біологічні організми, що використовуються для знищення або затримання росту грибів та їх спор. Гриби можуть завдати істотної шкоди сільському господарству, спричиняючи зниження врожайності та якості отриманих продуктів.

 

♦ Гербіциди: хімічні препарати (або їхні композиції), що використовуються для боротьби з небажаною рослинністю. Широке застосування цих речовин у сільському господарстві привело до істотного збільшення врожаїв.

•Регулятори росту: це природні або синтетичні низькомолекулярні речовини, які при виключно малих концентраціях у рослинах суттєво змінюють процеси їх життєдіяльності. Вони містять збалансований комплекс фіторегуляторів, біологічно активних речовин, мікроелементів.

 

•Інсекторепеленти:

• Інсектоатрактанти:

• Хемостерилізатори: Хімічні речовини із стерилізуючою (яка позбавляє здатності відтворювати потомство) дією.

 

 

•Будова і властивості біологічно активних сполук.

Основними характерними властивостями БАР є:

— термолабільність,

— біологічна активність,

— вплив на них активаторів та інгібіторів,

— стерильність отримання та ін.

Однією з найважливіших властивостей БАР є їх біологічна активність. Вона залежить від рівня рН середовища, температури і може втрачатись у процесі нагрівання в результаті підвищення локальних значень температур, утворення нерівномірності потоків розчину, перегріву пристінного шару розчину понад температур термічної стійкості та тривалому часі обробки. Головним джерелом надходження БАР в організм є ліки, харчові та інші продукти. Багато БАР потрапляє в організм із навколишнього середовища з повітрям та питною водою. В умовах зростаючого хімічного забруднення довкілля до організму людини може потрапляти велика кількість ксенобіотиків, які можуть викликати захворювання. Біологічну активність мають алкоголь, отруйні речовини, що містяться у тютюновому димі та наркотичних речовинах.

 

 

 

Органічна хімія як наука, її предмет і методи, історія розвитку. Досягнення українських вчених в галузі органічної хімії.

Органічна хімія є хімією сполук Карбону, присутність якого є основною характерною ознакою органічної речовини. Як наука орг.хімія вивчає методи одержання, будову, перетворення та шляхи практичного застосування органічних сполук. Відома надзвичайно велика к-сть орг.сполук. Така різноманітність зумовлена декількома причинами: здатністю Карбону утворювати прямі та розгалужені відкриті ланцюги, а також циклічні сполуки. Терміни «органічна хімія» та «органічна сполука» виникли в той історичний період розвитку хімії, коли досліджувались сполуки, що є продуктами життєдіяльності тварин і рослинних організмів. Між органічними та неорганічними сполуками немає різкої межі. Основними віхами в історії органічної хімії були: • Синтез органічних сполук з неорганічних (синтез сечовини Велером в 1828 році) • Розвиток індустрії барвників (друга половина XIX ст.) • Реакція Вюрца (утворення С-С зв'язків) •Відкриття реакцій конденсації кетонів та естерів • Відкриття ядерного магнітного резонансу, як методу аналізу • Відокремлення біохімії, супрамолекулярної хімії та інших розділів. Українські хіміки, що працювали в області органічної хімії присвятили свої праці дослідженню будови різних природних органічних речовин, на основі яких синтезували багато органічних речовин з такими ж фізичними та хімічними властивостями (Коновалов, Валяшко). Завдяки цьому вчені-органіки тепер мають можливість синтезувати органічні речовини, яких не існує в природі. Ці органічні сполуки використовуються в медицині, на будівництві, для виготовлення побутової хімії.