Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
Изомерия углеродного скелета предельных углеводородов основана на способности атомов углерода соединяться между собой с образованием не только прямых, но и разветвленных цепей. Форма, обладающая прямой углеродной цепью, называется нормальной, например нормальный нентан (сокращенно к-пентан); остальные два пентана изомерны ему, они называются и з о с о е д и и е н и я м и.
Приведенные формулы позволяют представить картину взаимной связи атомов в молекуле. Они разбивают эмпирическую формулу на отдельные группы атомов и таким образом указывают внутреннее строение молекул. Поэтому их называют структурными формулами.
Н Н Н Н
1111 Н—С—С—С^С—н
1111
н н н н
28
Гл. 2. Ъ глеводороды
Как показано па примере бутанов и пентанов, данных об эмпирическом составе органического соединения еще недостаточно для того, чтобы составить правильное представление о природе вещества; только структурная формула позволяет глубже уяснить его строение. Поэтому первая задача при исследовании органического соединения всегда состоит в выяснении его структурной формулы, и химик-органик по возможности всегда пользуется именно ею. Дальнейшим развитием структурной формулы является пространственная фо р м у л а, с помощью которой стремятся отразить расположение атомов в пространстве.
Не все атомы углерода в предельных углеводородах равноценны между собой; они могут быть соединены с различным числом атомов водорода (ср., например, формулы изомерных пентанов). Атом углерода, непосредственно связанный лишь с одним другим углеродным атомом, называется первичным. Если он связан с двумя другими углеродными атомами, то его называют вторичны м, если с тремя —• третичным; если же все четыре его валентности связаны с другими углеродными атомами, то такой атом углерода называют четвертичным.
Углеводород метан занимает особое положение; все четыре его валентности насыщены водородом.
Женевская номенклатура
Как уже указывалось ранее, число возможных изомеров у высших парафиновых углеводородов становится очень большим. Подсчитано, что должны существовать 9 гептанов — С7Н16, 18 октанов — СаН^, 35 нонанов — СэН20, 75 деканов — С!0Н 22, 159 ундеканов — СпН24, 1858 тетрадеканов — СнНзо и 366 319 углеводородов с формулой С20Н42. Из этих углеводородов до настоящего времени синтезированы сравнительно немногие изомеры, однако нет оснований сомневаться в том, чго при применении подходящих препаративных методов они все могут быть полученьь.
Многообразие предельных углеводородов и их производных привело к необходимости создания систематической номенклатуры для их точного обозначения. Вообще в химии применяются два способа выбора названий. Для обозначения различных соединений пользуются либо тривиальными названиями, отражающими какое-либо свойство вещества или нахождение его в природе, в частности окраску (например, «Нильский голубой»), способность к кристаллизации («кристаллический фиолетовый»), происхождение от производящего растения (например, «мальвин» — из мальвы), от исходного вещества («жирные кислоты»), либо же применяют рациональное обозначение, т. е. такое название, которое дает однозначное представление о строении данного соединения. Первый из этих способов, обладающий некоторыми преимуществами, особенно краткостью и наглядностью, оказывается недостаточным при необходимости различать большое число аналогично построенных соединений. Для рационального обозначения алифатических соединений служит так называемая Женевская номенклатура; решение о введении ее было принято на Международном химическом конгрессе в Женеве в 1892 г.*, хотя она еще ранее в общих чертах была предложена Гофманом.
* [См. А. П. Тсрснтьев, А. Н. К о с т, А. М. Цукерман В Ч Потапов Номенклатура органических соединении, изд. АН СССР, 1955, стр 17 и ст —Прич редактора.]
Женевская номенклатура парафинов
При составлении рациональных названии предельных углеводородов руководствуются следующим.
Основное свое название соединение получает по самой длинной нормальной углеродной цепи, входящей в состав молекулы данного углеводорода. Атомы углерода этой цепи нумеруют. Для обозначения положения боковых цепей указывают номера атомов углерода, от которых эти цепи ответвляются.
Таким образом, пять возможных гексанов будут иметь по Женевской номенклатуре следующие названия: г*
1 2 3 4 С.
СН3—СНо—СНа-СН«—СНз—СН3 н-гексан
1 2 3 4 5
СН3—СН—СН—СН3-СН3 . 2-метилпентан
I
1 2 Я 4 Ъ
СН—СН«—СН—СН«—СН3 3-метилпентан
I
сн,
СИ, .
1 Ь 3 4
СН3—С—СН3—СН3 2,2-диметилбутан
I
сн3
12 3 4
СН3—СН—СН—СН3 2,3-диметилбутан
I I
СН3 СНд
Атомы углерода боковой цепи обозначают той же цифрой, что и атом углерода главной цепи, от которого ответвляется боковая цепь. Для того чтобы указать их положение в боковой цепи, эти цифры применяют с показателями. Нумерацию показателей начинают от углеродного атома боковой цепи, находящегося рядом с местом ее ответвления. Если в боковую цепь путем замещения вступает еще один углеводородный остаток, то для его обозначения вместо названий «метил», «пропил* применяют названия «мсто», «пропо» и т. д.
