Класифікація органічних сполук.Лекційний матеріал

Класифікація органічних сполук

Особливістю органічних сполук являється їх чисельність і різноманітність. Не дивлячись на це, орієнтуватися в них легко тому, що в органічній хімії прийнята чітка класифікація основана на теорії  хімічної будови. Основу будь-якого вуглеводню  і будь-якої органічної сполуки  складає карбоновий скелет – послідовність атомів Карбону, сполучених між собою хімічними зв’язками.

В залежності від виду карбонового скелету органічні речовини поділяють на три великі групи:

•                   ациклічні сполуки – скелет молекули складається із сполучених між собою атомів Карбону у вигляді незамкненого, прямого або розгалуженого ланцюга (нормальні та ізосполуки, їх ще називають аліфатичними сполуками  або сполуками жирного ряду);
•                   карбоциклічні  сполуки – в молекулах яких  існують карбонові ланцюги циклічної будови (циклічні та ізоциклічні сполуки. Серед цих сполук велику групу становлять ароматичні сполуки);
•                   гетероциклічні сполуки до їх складу входять циклічні сполуки в молекулах яких крім атомів Карбону містяться атоми інших елементів, як: S, O, N. Наприклад:

аденін

гуанін

Від ациклічних, циклічних і гетероциклічних груп вуглеводнів походять різні похідні.

 Похідними являються речовини, добуті шляхом заміщення одного чи декількох атомів Карбону іншими атомами чи групами атомів

В основу класифікації взято клас вуглеводнів, тобто сполук, які складаються лише з атомів Карбону та Гідрогену.

Насичені вуглеводні – це сполуки, у яких валентності атомів Карбону повністю насичені атомами Гідрогену. Загальна формула насичених вуглеводнів – С_nН_2n+2, закінчення -ан.

У гомологічному ряду кожний наступний вуглеводень відрізняється від попереднього групою атомів – СН₂, яку називають гомологічною різницею. Наприклад, якщо до молекули метану СН₄ добавити гомологічну різницю СН₂, то дістанемо наступний вуглеводень ряду метану – етан С₂Н₆. Гомологи розташовані у порядку зростання їх відносної молекулярної маси,  утворюють гомологічний ряд.

Етиленовими називають ненасичені вуглеводні, в молекулах яких є атоми Карбону сполучені між собою подвійним зв’язком. Вуглеводні відповідають загальній формулі C_nH_2n і мають закінчення: –ен (–илен, –ілен). Представником етиленових вуглеводнів є етилен, молекулярна формула якого – С₂Н₄.

Ацетиленовими називають ненасичені вуглеводні, в молекулах яких є атоми Карбону, сполучені між собою потрійним зв’язком. Загальна формула – C_nH_2n–2, закінчення -ин, -ін. Ацетилен, молекулярна формула якого – С₂Н₂ має найбільше значення серед вуглеводнів з одним потрійним зв’язком.

Ароматичними називають сполуки, в молекулах яких міститься угрупування із шести атомів Карбону, з особливим характером  зв’язку – ядро бензену.  Загальна формула С_nH_2n-6. Найтиповішим представником ароматичних вуглеводнів є бензен, молекулярна формула якого С₆Н₆,  в молекулі якого є шість атомів Карбону.

Інші класи сполук розглядають як похідні  насичених вуглеводнів.

Галогенопохідні, тобто речовини утворені заміщенням одного чи кількох атомів Гідрогену в карбоновому ланцюзі вуглеводню одним або кількома атомами галогенів.

Спирти або алкоголі – речовини, добуті заміщенням одного чи кількох атомів Гідрогену в карбоновому ланцюзі вуглеводню гідроксильною групою –ОН.

Карбонові кислоти – речовини, які містять у своєму складі карбоксильну групу –COOH.

Альдегіди – речовини, які містять у своєму складі альдегідну групу .

Наприклад:

Спирти, альдегіди, карбонові кислоти містять у своєму складі атоми Оксигену. Такі сполуки називають оксигеновмісними. Оксигеновмісних органічних сполук існує величезна кількість, значно більше ніж вуглеводнів.

Фенолами називають похідні ароматичних вуглеводнів, у молекулах яких один або декілька атомів Гідрогену заміщені гідроксильною групою  –ОН. Представником є фенол (карболова кислота) С₆Н₅ОН.

Кетони, містять карбонільну групу   > С =О.

Етерами називають органічні речовини, молекули яких складаються з двох вуглеводневих радикалів, сполучених атомом Оксигену.

Загальна формула етерів    R-O-R

Назва етерів складається з назв тих радикалів, які входять до їх складу:

Естери – похідні оксигеновмісних кислот, у яких гідроксигрупа кислоти заміщена залишками спирту або фенолу. Естери утворюються в результаті реакцій кислот із спиртами із відщепленням води. Загальна формула естерів: R–COO–R₁.

Вуглеводи дуже поширені у природі. Вони відіграють важливу роль у житті людини. Одні з них, наприклад, крохмаль, належить до основних поживних речовин, а з інших, наприклад, целюлози виготовляють тканину, папір, штучне волокно тощо. Назва «вуглеводи» виникла тому, що перші вивчені представники цього класу сполук складалися начебто з Карбону (вуглецю) й води – їх склад виражали загальною формулою С_n(H₂O)_m. Але пізніше було знайдено вуглеводи, що не відповідають цій формулі, однак назва залишилась.

Вуглеводи поділяються на:

•                   моносахариди С₆Н₁₂О₆ (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза);
•                   дисахариди С₁₂Н₂₂О₁₁ (сахароза, мальтоза, лактоза);
•                   полісахариди (С₆Н₁₀О₅)_n (крохмаль, целюлоза, глікоген).

Сполуки, які в своєму складі містять атоми Нітрогену відносять до нітрогеновмісних.

Амінами називають похідні амоніаку, в молекулах яких один або декілька атомів Гідрогену заміщені вуглеводневими радикалами.

Загальна формули амінів:  R – NH₂, де NH₂ –  функціональна аміногрупа.

Назва амінів: до назв відповідних радикалів додають суфікс – амін.

Амінокислоти – це амфотерні органічні сполуки, в молекулах яких міститься одночасно аміногрупа NH₂ й карбоксильна група – COOH.

Загальна формула амінокислот:  

Білки – це нітрогеновмісні органічні сполуки, які складаються із залишків α –амінокислот з’єднаних пептидними зв’язками.