Физические и химические свойства этих соединений весьма разнообразны и, как и в других классах органических соединений, изменяются в гомологических рядах с определенной закономерностью. Общая и важная для представления о возможностях отравления этими веществами черта — их малая летучесть: это либо высококипящие жидкости, либо кристаллические вещества.
Мононитросоединения горят, но не взрывают. Полинитросоединения взрывают при ударе и детонации. Нитросоединения могут восстанавливаться через ряд промежуточных веществ в аминосоединения. Не гидролизуются при действии воды.
Аминосоединения, содержащие аминогруппу в кольце, — значительно менее сильные основания, чем амины жирного ряда и аммиак. Со слабыми кислотами, например с угольной, они солей не образуют; соли сильных кислот в водном растворе вследствие гидролиза имеют кислую реакцию. Реакции анилина и его гомологов, как первичных, так и вторичных аминов, в большинстве аналогичны реакциям первичных и вторичных аминов жирного ряда. При взаимодействии с HNO2 первичные ароматические амины образуют сравнительно устойчивые при низких температурах диазосоединения. Для первичных ароматических аминов характерна также реакция ацилирования, т. е. замещения водорода аминогруппы остатком карбоновой кислоты. Аминосоединения легко окисляются; при этом получаются хиноны или их производные; восстановление происходит с трудом.
Нуклеиновые кислоты — высокомолекулярные соединения с молекулярными массами от 200 до нескольких миллионов. Они были открыты в 1869 г. швейцарским химиком Ф. Мише-ром в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.
Различают два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибо-нуклеиновые (сокращенно ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит моносахарид дезоксирибозу, а РНК — рибозу. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в обмене веществ. Они являются исключительно важными элементами клетки, обеспечивающими хранение и передачу генетической (наследственной) информации в живых организмах. ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав ядрышек, рибосом, митохондрий, пластид и цитоплазмы.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ; ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ.
Полисахаридами называются сложные углеводы (полигликозиды), способные подвергаться кислотному гидролизу с образованием моносахаридов или их производных. В отличие от моносахаридов они, как правило, не имеют сладкого вкуса, аморфны, нерастворимы в воде (образуют коллоидные растворы). Полисахариды подразделяется на олигосахариды и высшие гомо- и гетерополисахариды. При гидролизе олигосахаридов образуется от 2 до 10 остатков моносахаридов. К высшим полисахаридам относятся углеводы, содержащие в своих молекулах сотни и тысячи моносахаридных остатков. При гидролизе гомополисахаридов образуются остатки только одного моносахарида, при гидролизе гетерополисахаридов — смесь различных моносахаридов и их производных.
В зависимости от числа моносахаридов, образующихся при кислотном гидролизе олигосахаридов, они подразделяются на ди-, три-, тетра-, пента- и т.д. (до 10) сахариды.
Природные полисахариды выполняют в основном такие важнейшие функции как:
1) функцию резервного энергетического депо и источников углерода, например, гликоген в тканях человека и животных, крахмал — в растительных организмах; 2) структурную, например, гетерополисахариды соединительной ткани, хрящей, кожи и т.д. Кроме того, углеводные остатки, особенно, олигосахаридные, связанные с белками клеточных мембран, выполняют функции специфических маркеров поверхностей клеток и биополимеров, обуславливающих их узнавание другими клетками.
В основу научной классификации и номенклатуры органических соединений положены принципы теории химического строения органических соединений А.М. Бутлерова.
Все органические соединения подразделяют на следующие основные ряды:
Ациклические — их называют также алифатическими, или соединениями жирного ряда. Эти соединения имеют открытую цепь углеродных атомов.
К ним относятся:
Предельные (насыщенные)
Непредельные (ненасыщенные)
Циклические — соединения с замкнутой в кольцо цепью атомов. К ним относятся:
1. Карбоциклические (изоциклические) – соединения, в кольцевую систему которых входят только углеродные атомы это: а) алициклические (предельные и непредельные); б) ароматические.
Гетероциклические — соединения, в кольцевую систему которых, кроме атома углерода, входят атомы других элементов — гетероатомы (кислород, азот, сера и др.)
Алканы выделяют из природных источников (природный и попутный газы, нефть, каменный уголь). Используются также синтетические методы.
Крекинг нефти (промышленный способ)
При крекинге алканы получаются вместе с непредельными соединениями (алкенами). Этот способ важен тем, что при разрыве молекул высших алканов получается очень ценное сырье для органического синтеза: пропан, бутан, изобутан, изопентан и др.
1. Окисление альдегидов и первичных спиртов — общий способ получения карбоновых кислот. В качестве окислителей применяются KМnО4 и K2Сr2О7.
[O]
[O]
R-CH2-OH
→
R-CH=O
→
R-CO-OH
спирт
альдегид
кислота
2 Другой общий способ — гидролиз галогензамещенных углеводородов, содержащих, три атома галогена у одного атома углерода. При этом образуются спирты, содержащие группы ОН у одного атома углерода — такие спирты неустойчивы и отщепляют воду с образованием карбоновой кислоты:
ЗNаОН
R-CCl3
→
[R-C(OH)3]
→
R-COOH + Н2О
-3NaCl
3. Получение карбоновых кислот из цианидов (нитрилов) — это важный способ, позволяющий наращивать углеродную цепь при получении исходного цианида. Дополнительный атом углерода вводят в состав молекулы, используя реакцию замещения галогена в молекуле галогенуглеводорода цианидом натрия, например:
Физические свойства алкенов похожи на свойства алканов, хотя все они имеют несколько более низкие температуры плавления и кипения, чем соответствующие алканы. Например, пентан имеет температуру кипения 36 °С, а пентен-1 — 30 °С. При обычных условиях алкены С2 - С4 — газы. С5– С15 — жидкости, начиная с C16 — твердые вещества. Алкены не растворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях.
В природе алкены встречаются редко. Поскольку алкены являются ценным сырьем для промышленного органического синтеза, разработаны многие способы их получения.
К началу XXI века химики выделили в чистом виде миллионы веществ. При этом известно более 18 миллионов соединений углерода и меньше миллиона соединений всех остальных элементов.
Соединения углерода в основном относят к органическим соединениям.