Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
В частности, для уксусной и молочной кислот, молекулы которых, как было указано выше, обладают склонностью к ассоциации, на основании измерения величины осмотического давления можно было бы получить значения «молекулярного веса», превышающие истинную величину С2Н4О2.
Оба способа определения величины молекулярного веса — химический и физический — прекрасно дополняют друг друга, поскольку один из них устанавливает минимальное, а другой — максимальное значение; часто для выяснения молекулярной формулы какого-либо соединения приходится применять оба эти способа. Чем сложнее построено вещество, тем большие трудности приходится преодолевать при выяснении его молекулярной формулы. Например, «молекулярные веса» многих сложных природных веществ, таких как белки, крахмал и т. п., определенные осмометрическим способом, не дают представления об.истинных размерах их молекул, поскольку твердо установлено, что все эти вещества образуют в воде не истинные, а коллоидные растворы. Измерения, проведенные в подобных растворах, указывают обычно не величину молекул, а величину коллоидных частиц, которые могут быть построены из большого числа молекул. С другой стороны, очень трудно также получить представление и о минимальной возможной величине подобных молекул, так как чрезвычайно редко удается синтезировать их однородные производные. Поэтому наши сведения о величине молекул многих важных природных веществ до сих пор еще совершенно недостаточны.
Самый эффективный способ определения величины сложно построенных молекул заключается в том, что эти вещества расщепляют на небольшие осколки и по характеру этих осколков судят о строении исходного соединения. Если размеры молекул превосходят известные пределы, то результаты анализа теряют свое значение, так как в этом случае ошибки анализа превышают разницу между близкими формулами.
Синтетическим путем было получено несколько очень высокомолекулярных органических веществ точно установленного строения. Одно из этих соединений близкое некоторым дубильным веществам, имеет состав СггоНцгОиа^Лг и молекулярный вес 4021. По-видимому, по величине молекулярного веса оно занимает первое место среди всех органических соединений установленного строения (Э. Фишер).
Структурные формулы, или формулы строения 1
Молекулярная формула представляет собой лишь эмпирическую формулу и в большинстве случаев не дает никаких указаний о взаимном расположении отдельных атомов в молекуле и связях между ними. Для того чтобы составить себе представление об этих соотношениях, необходимо для каждого органического соединения вывести рациональную или структурную формулу, показывающую взаимные связи отдельных атомов между собой.
Единого универсального способа определения структурных формул, т. е. формул строения органических соединений, не существует. При.ме-
О структуре органических молекул см. -акже W Н u с k е 1 Theoretische Grundlagen der organischen Chemie (2 Bde.), Vll Aufl.. Leipzig, 1952 [В Хюкке ib Теоретические основы органической химии, т. 1 н II, Издатшгшт, 1955—195S]
14
Г л. 1. Введение
няемые для этой цели способы основаны на том, что в исследуемом со-о?кпнвя^тП>пп^„РаСЩ?Г,ЛеНИЯ ИЛН приращения в другие производи
ые
УЛп 0ПРеДеле»ные группы атомов, например -СН3 или —ОН '' ^и|,' Ла1°Щие представления о характере связей между этими атомами. Ьсли все соединение разделено на подобные составные части или если его удается путем какой-либо хорошо изученной реакции превратить в другое соединение, строение которого уже установлено, то строение изучаемого вещества можно точно определить.
Установление структурных формул представляет собой одну из важнейших задач химика-органика. Разумеется, это далеко не всегда является легкой задачей, трудности обычно возрастают с увеличением размеров молекулы соединения и сложностью ее построения. Строение очень многих природных веществ до сих пор еще не выяснено.
После того как при помощи реакций расщепления и аналитического расчленения удастся более или менее выяснить строение изучаемого соединения, обычно стараются получить это соединение синтетическим путем, чтобы подтвердить свои выводы. Если этот синтез, специально рассчитанный на получение вещества с предполагаемым строением, удастся, то он является ценнейшим подтверждением ранее сделанных выводов.
Во всех последующих главах нам очень часто придется говорить об определении формул строения органических соединений. Поэтому сейчас для ознакомления с принципом применяемых при этом методов мы ограничимся выводом формул строения двух простейших органических соединений, обладающих одной и той же эмпирической и молекулярной формулой С2Н4О2, а именно уксусной кислоты и метилового эфира муравьиной кислоты.
При установлении любой структурной формулы необходимо исходить из хорошо известного свойства элементов образовывать химическую связь с вполне определенным числом атомов других элементов. Это свойство обычно выражают тем, что приписывают данному элементу одну или несколько определенных валентностей. Так, например, водород, как известно, одновалентен, кислород в большинстве случаев двухвалентен (в оксониевых солях он может иметь, как мы увидим на стр. 151 другую валентность), азот — трех- и пятивалентен (или же координационно четырехвалентен) и т. п. В органической химии особо важную роль играет валентность углерода, который почти всегда бывает четырехвалентным, как видно, например, из существования простейших углеродных соединений: СНЬ СО.,, С02, С5>2 и т. п. Не четырехвалентным углерод является лишь в очень немногих соединениях, облад%ю&№Х специфическим строением, чрезвычайно ненасыщенным характером и часто неустойчивостью. С ними мы встретимся позднее в других главах этой книги. Исключением является окись углерода СО, известная уже из неорганической химии.
