Бір негізді екі атомды окси-ыш-ылдар Изомерия. Номенклатура

Мазмұны

Кіріспе

І тарау

1.1.Бір негізді  екі атомды оксиқышқылдар

1.1.1. Алу  әдістері.

1.1.2. Физикалық қасиеттері.

1.1.3.Химиялық қасиеттері.

1.1.4.Жеке өкілдері.

1.2.Eкі нгізді үш атомды оксиқышқылдар

1.3.Екі негізді төрт  атомды оксиқышқылдар

1.3.1.Рацематтардың оптикалық антиподтарға ажыратып бөлу әдістері.

ІІ тарау

2.1.Үш негізді төрт  атомды оксиқышқылдар

2.2.Оксиқұмырсқа, немесе  көмір қышқылы

2.2.1.Көмір қышқылының  эфирлері.

2.2.2.Көмір қышқылының  галогенангидридтері.

2.2.3.Көмірқышқылының амидтері.

2.3.Тиокөмірқышқылдары  және олардың туындылары.

2.4.Альдегид- және  қетонқышқылдары

2.4.1.Ацетосірке   эфирінің   оргаликалық   синтезде   қолданылуы.

Қорытынды

Қолданылған  әдебиеттер

 

Ұсыныстар

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Оксиқышқылдар

Оксиқышқылдар деп, құрамында карбоксил топтарынан басқа бір немесе бірнеше гидроксил топтары бар органикалық карбон қышқылдарын айтады. Оксиқышқылдардың негізділігі карбоксил тобының санымен тағайындалады. Гидроксилдердің саны, оның ішіне карбоксил топтарының құрамындағы гидроксилдері бар, оксиқышқылдардың атомдылығын тағайындайды. Мысалы, сүт қышқылы СН₃—СНОН—СООН — бір негізді екі атомды қышқыл, алма қышқылы НОСО—СНОН—СН₂— СООН — екі негізді үш атомды, шарап қышқылы НОСО— СНОН—СНОН—СООН — екі негізді төрт  атомды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

І тарау

1.1.Бір негізді  екі атомды оксиқышқылдар

 Изомерия. Номенклатура. Қарапайым оксиқышқылдар әдетте өздері   алынатын  табиғат  заттарының   аттарымен аталады (мысалы сүт қышқылы).

Оксиқышқылдар аттарын көбінесе, өздеріне сәйкес карбон қышқылдарының окситуындылары ретінде алады. Сонда, гидроксил және карбоксил топтарының орналасу орындары грек алфавитінің әріптерімен көрсетіледі, мысалы, -оксипропион СН₃—СНОН—СООН, β-оксипропион НОСН₂—СН₂—СООН.

Систематикалық номенклатура бойынша  оксиқышқылдардың аттары карбон қышқылдарының аттарынан шығарылады сөйтіп, сол аттың басына спирттерге тән окси деген сөз қосылады (гидрокси). Нөмірлеу әдетте карбоксил тобынан басталады. Мысалы, сүт қышқылын 2-оксипропан қышқылы деп атауға да болады.

Бір негізді оксиқышқылдардың гомологтық қатары оксиқұмырсқа немесе көмір қышқылынан басталады. Одан кейін гликоль немесе оксисірке қышқылы СН₂ОН — СООН келеді. Бұл екі кышқылдың структуралық изомерлері жоқ. Келесі гидроксил тобының орналасуына байланысты екі изомер түрінде бола алады: сүт және β-оксипропион қышқылы. Құрамында көміртектің төрт атомы бар қышқыл, структуралық бес түрлі изомерлер түрлерінде бола алады. Олардың үшеуін нормаль май қышқылының туындылары деп қарауға болады: олар ОН-тың орналасуына қарай изомерлер болып келеді.

Оксиқышқылдардың арасында ассиметрлік көміртек атомдарының болуына байланысты оптикалық изомерияның өте  жиі кездесетіндігі байқалады.

Бір негізді екі атомды оксиқышқылдардың алу әдістерін  және олардың қасиеттерін қарастыралық. Көмір қышқылы өзінің қасиеттері және туындылары бойынша басқа гомологтардан тіпті өзгеше, сондықтан оны қарапайым бір негізді екі атомды оксиқышқылдардан басталық. Көмір қышқылы тараудың аяғында жеке қаралады.

 

 

 

 

 

1.1.1. Алу әдістері.

 Оксиқышқылдарды құрамына гидроксил тобын енгізіп, қышқылдардан немесе құрамына карбоксил тобын енгізіп, спирттерден алуға болады.

1. Оксиқышқылдарды            галогеналмасқан   қышқылдарды гидролздендіріп алу. Бұл әдіс әсіресе -оксиқышқылдарды синтездеу үшін қолайлы: -галогеналмасқан қышқылдар карбон қышқылдарын галогендендірсе оңай алынады, суға араластырып қыздырғанның өзінде ешқандай қосалқы процессіз-ақ қышқылдың галогені судың гидроксилімен оңай алмасады:

СН₃—CHC1—СООН+НОН↔ СН₃—СНОН—СООН+НСl

Алкоголяттармен   -галогеналмасқан  қышқылдардың  эфирлеріне әрекет жасап  оксиқышқылдардың  жай   эфирлері   алынады.

 

 2.Оксинитрилдердің    сабындануы. Оксинитрилдердің гидролизі   -оксиқышқылдар береді. Бұл -оксиқышқылдар алудың көбірек қолданылатын әдістерінің бірі:

 3. Реформатскийдің    реакциясын    қолданып галогеналмасқан    қышқылдардың    эфирлерінен    β-оксиқышқылдарды    алу.      Галогеналмасқан қышқылдың эфирімен альдегидтің немесе кетонның қоспасынан   мырышпен  әрекеттестіріп   оксиқышқыл  эфирінің мырыш алкоголяты алынады (1),  ол   алкоголятты  сумен  әрекеттестіргенде оксиқышқыл алынады:

 4.  Қанықпаған   қышқылдарға    судың    қосылуы.   Акрил  қышқылы, мысалы, H₂SO₄ барында су қосып алып β-оксипропион (гидракрил) қышқылын түзеді.

 

Мұнда судың  қосылу бағыты екі еселенген байланыстың полюстелуіне  карбоксил тобының тигізетін әсерімен тағайындалады. Соңғы көміртек атомдарының оң полюстілігі басымырақ келеді.

 5.Оксиальдегидтердің және гликольдердің   тотығуы.   Оксиальдегидтерді,  мысалы   күміс   тотығының  аммиактағы ерітіндісімен, ептеп тотықтырып, бастапқы қосылыстағыдай  топтардың орналасуына   байланысты,  құрылыстары әр турлі оксиқышқылдар алынады:

 

Оксиальдегидтер гликольдер тотыққанда түзілетіндіктен оқсиқышқылдар  алу үшін гликольдерді пайдалануға да болады.

 

 

1.1.2. Физикалық қасиеттері.

Оксикышқылдар — сұйық  немесе көбінесе кристалды заттар. Гидроксилі жоқ өздеріне сәйкес карбон қышқылдарына қарағанда, бұлар суда жақсы ериді. Жеңіл оксиқышқылдар сумен кез келген мөлшерде араласады. Көміртек атомдарының саны бірдей карбон қышқылдарымен салыстырғанда, оксиқышқылдардың қышқылдық қасиеттерінің басымырақ екендігі байқалады. Мысалы, гликоль қышқылының диссоциациялану константасы, сірке қышқылынікіне қарағанда, 8,5 есе көп.

 

1.1.3.Химиялық қасиеттері.

 Оксиқышқылдар қышқылдардың да, спирттердің де қасиеттерін көрсетеді. Бұлар қышқылдар тәрізді тұздар, күрделі эфирлер, амидтер және т. с. береді. Мысалы, сүт қышқылы:

 

Спирттік немесе қышқылдық гидроксилінің  қайсысының реакцияға қатысатындығын қолданылатын реагент пен реакция жағдайлары шешеді. Мысалы, галогенсутектермен әрекеттессе галогенмен спирттік гидроксил ғана алмасады, ал ібес хлорлы фосформен әрекеттессе қышқылдық гидроксил де, спирттік гидроксил де алмасады. Сілтілермен әрекеттестірсе ең алдымен қышқылдардың тұздары түзіледі, ал содан кейін алкоголяттар пайда болады.

Оксиқышқылдардың  химиялық барлық өзгерулерінде гидрокскл және карбоксил тобының бір-біріне әсер ететіндігі есте болу керек. Егер осы топтардың бәрі бір-біріне көршілес болса, онда бұл әсердің маңызы зор. Гидроксил және карбоксил тобының өз ара әсерінен -оксиқышқылдардың өздеріне ғана тән бірнеше реакциялары бар екендігін көрсетеді.

 1.-Оксиқышқылдар карбон қышқылдарына  айналып оңай тотықсызданады, мысалы иодты сутекпен әрекеттестіргенде:

2.Сұйытылған  қышқылдармен араластырып  қайнатса -оксиқышқылдар ыдырап құмырсқа  қышқылын бөліп шығарады:

3.Судың бөлініп шығу реакциясы +β және -оксикышқылдарды бір-бірінен ажыратуға мүмкіндік береді.

 Қыздырғанда -оксиқышқылдар су бөліп шығарып лактидтер, яғни қышқылдың екі молекуласынан құралған тұйық тізбекті күрделі эфирлер түзеді:

 

 β-Оксиқышқылдар судың элементтерінен айырылып қанықпаған қышқылдар береді. Сусызданудың ол бағыты карбоксил тобына көрші орналасқан сутек атомдарының көтеріңкі қозғалмалы болуына байланысты:

 

 

 

γ-және δ-оксиқышқылдар қыздырғанда лактондар, яғни ішкі күрделі эфирлерді береді. Бұл реакцияны  ашқан A. M. Зайцев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зайцев Александр  Михайлович

А.М.Зайцев (1841-1910) – атақты орыс органик-химигі, А.М.Бутлеров шәкірті.

1862 жылы Қазан университетін  аяқтаған соң, зайцев өз есебінен  шет елге аттанды, дәне Г.Кольбе  мен А.Вюри лабораторияларында  жұмыс істеді. Шет елді жасаған жұмыстары үшін оған химия кандидаты және философия докторы дәрежелері берілді.

1865 жылы Зайцев Қазанға  қайта оралды. 1868 жылы магистрлік  диссертация қорғап, (1869ж) Бутляров  Петербург университетіне ауысқан  соң, химия кафедрасы бойынша  доцент болып сайланды.

1870 жылы «Майлы қышқылдардың  өздеріне сәйкес алкогольдерге  айналудың жаңа әдісі» тақырыбында  докторлық диссертация қорғады.

1885 жылы Петербург  Ғылым Академиясы А.М.Зайцевті  өзінің корреспондент-мүшесі етіп  таңдады, ал 1907 жылы оның академикка  кандидатурасын жариялады. Қазан университетімен қштасуды қаламай, ұсынысты қабылдаған жоқ. 1905 жылы Зайцев Орыс физико-химиялық қоғамның президенті болып сайланды.

1870 жылы Зайцев қаныққан  спирттерді зерттеумен айналысты,  оның барысында спирттердің әр  түрлі класстарының алыну әдістерін істеп шығарды, ол химия тарихында «Зайцев синтездері» және «Зайцев спирттері» атауына ие болды. Атақты В.Гриьяр реакциясы Зайцев спирттер синтезінің түр өзгерісі болып табылады.

1871 жылдан 1900 жылға дейін  Қазан Университетінде химияны оқытуды басқарды және химик-органиктер мектебін құрды.

А.М.Зайцев тамаша педагог  болған. Оның шәкірттерін арасында даңқты ғалымдар: С.Н.Пеформатский, А.Н.Реформатский, е.ЕВагнер, А.А.Альбицкий, И.И.Канонников, А.Я.Арбузов.

 

1.1.4.Жеке өкілдері.

Бір негізді екі атомды оксиқышқылдардың ең маңызды өкілдерінің бірі сүт  қышқылы СН₃—СНОН—СООН. Сүт қышқылын сүт қышқылының нитрилінен (ацетальдегидтің циангидридінен) қантты заттарды сүт қышқылымен ашытып, моноқанттардың судағы ерітінділерін сілтілермен әрекеттестіріп алады. Ашыту арқылы алынған сүт қышқылы техникада қолданылады (басытқылап бояуда, былғары өндірісінде және т. с.).

Сүт қышқылы табиғатта, бір-біріне жазық поляризацияланған жарықка қарым-қатынастарымен өзгешеленетін, үш түрде кездеседі.

Оптикалық изомерия. Әдетте көзге көрінетін жарық, оның таралу бағытына тік бұрышталып, мүмкіндік бағыттың бәріне таралатын (көлденең толқындар) электр-магниттік тербеліс (толқын), болып келеді. Жарықтың сәулесі кейбір оптикалық аспаптар арқылы, мысалы Николь призмасы арқылы өткенде белгілі бір жазықтықтағыларынан басқалары толқынымен жоғылады. Бөлініп шыққан сәуле жазық полюстенген деп аталады (сурет). Ол сәуле бірінші призма сияқты бағытталған болса Никольдің  екінші призмасы арқылы да өте алады. Егер  Никольдің екінші призмасын жарық сәулесінің бағытына қарай 90°-қа бұрып қойса, ол бірінші призма арқылы өткен, толқынды сіңіреді.

 

Ішінде зерттелетін сұйық заты немесе ерітіндісі бар және араларына  түтік қойылатын кеңістігі бар  Никольдің екі призмасынан құралған (екеуінің біреуі құралдың өсін айналады) аспапты поляриметр деп атайды. Оның схемасы суретте көрсетілген.

Бірінші призмада Р —полюстенуші, екіншісі A — анализатор, S — монохроматикалық жарық көзі (мысалы натрийлі шам), Т — сұйық затқа немесе ерітіндіге арналған екі ұшы жалпайтылған түтік деп аталады.

Егер, түтігінде суы бар, поляриметрдің анализаторын, жарық толық өшкенше айналдырса және орнына судың еттен шаймалап алынған сүт қышқылының (ет-сүт қышқыл деп аталатын) ерітіндісін пайдаланса, жарықтың жарым-жартысы анализатор арқылы өтеді: бірақта анализаторды оңға қарай    (жарык көзіне  қарсы қарағанда, сағат тілінің жүру бойымен) белгілі бір бұрышқа бұрып айналдырса, жарық тағы да өшеді.

Сөйтіп, полюстенген тербелістері жүретін жазықтық жалпақ полюстенген жарық ерітінді арқылы өткенде, оңға бұрылды. Сондықтан сүт қышқылының бұл түрі оңға бұрғыш деп аталады және оң сүт қышқылы, яғни ( + ) сүт қышқылы (d-сүт қышқылы) ретінде белгіленеді. Ол қышқыл жануарлардың бұлшық еттерінен бөлінеді.

Жарықтың полюстену жазықтығын солға (сағат тілінің қозғалысына кері) бұратын сүт қышқылының түрі, Bacillus acidi laevoloctici бактериясының жәрдемімен сахароза ферменттелгенде алынады. Сүт қышқылының бұл түрі солға бұрушы (сол) сүт қышқылы немесе ( —) сүт қышқылы (1-сүт қышқылы) деп аталады.

Полюстену жазықтығын бұратын, қосылысты  оптикалық пәрменді немесе оптикалық актив деп атайды.

Тек бұрылыс белгілері (таңбаларында) ғана бар изомерлер антиподтар (қарама-қарсы) деп аталады.

Қышқыл сүттен немесе синтезбен  алынған сүт қышқылы, жарықтың полюстенуіне әсер етпейді, яғни поляриметрдегі жарықты өшіру үшін анализатордың айналуын қажет етпейді. Ондай қышқыл бірдей мөлшердегі оң және сол қышқылдардың араласуынан құралады және оптикалық пәрменсіз (актив емес), ( + , — )-сүт қышқылы (dl-немесе r-сүт қышқылы) деп аталады.

Бір заттың бірдей мөлшерде оң және сол  изомерлері пәрменсіз молекулалық  қосылыс — рацемат бере алады.

Соныменен, сүт қышқылының үш түрі бар: ( + )-сүт қышқылы, ( —)сүт қышқылы  және ( + , —)сүт қышқылы. ( + ) және ( —)-сүт қышқылдары қандай болмасын қасиеттері жағынан бір-бірінен айырмасы жоқ, олардың айырмасы өздері бұратын полюстену жазықтықтың  бағытына қарым-қатынасында ғана (әрқайсысының  бұру шамасы бірдей, айырма белгілерінде).

Сұйық заттың немесе ерітіндінің жасайтын бұру шамасы: а) полюстенген жарық өтетін сұйық заттың немесе қабатының қалыңдығына ә) ерітіндінің концентрациясына, б) температураға, в) жарық толқының ұзындығына тәуелді болады.