Органични киселини. Функционална група органични киселини

Огромен брой съединения, познати в съвременния свят, са органични киселини. В природата те се получават главно от захари в резултат на сложни биохимични реакции. Тяхната роля във всички жизнени процеси е безценна. Например, при биосинтеза на гликозиди, аминокиселини, алкалоиди и други биологично реактивни вещества; в метаболизма на въглехидрати, мазнини и протеини ... Има много жизнени процеси, включващи органични киселини.

Какво е специално за тях? Органичните киселини придобиват уникални химични и биологични свойства поради собствения си елементарен и функционален състав на молекулите. Определената последователност на комбинацията от атоми с различна природа и спецификата на тяхната комбинация дават същността на индивидуалните характеристики и особеностите на взаимодействието с другите.

Качественият състав на органичните вещества

Основната тухла, един вид монометър на всички живи същества, е въглерод или, както се нарича, въглерод. От нея са изградени всички „скелети” - основните структури, скелетите - на органични съединения и киселини. Водородът е втори по степен на изобилие, а водородът е друго име на елемента. Тя запълва въглеродните валенти без да се свързва с други атоми, давайки обем и плътност на молекулите.

Третият е кислород, или кислород, той се комбинира с въглерод в групи от атоми, придавайки на обикновените алифатни или ароматни вещества напълно нови характеристики, например окислителна способност. Освен това, в поредица от изобилие - азот, неговият принос към свойствата на органичните киселини е специален, има отделен клас от аминосъдържащи съединения. Също така в органични съединения сяра, фосфор, халогени и някои други елементи присъстват в много по-малки количества.

В отделен клас и други са подчертани. органична материя. Нуклеиновите киселини са фосфорни и азотсъдържащи биологични полимери, съставени от мономери - нуклеотиди - които съставляват най-сложните структури на ДНК и РНК.

Обосновка на химическата индивидуалност

Определящият фактор за разликата от другите вещества е присъствието в съединението на такава асоциация на атоми, имаща строга последователност на тяхното свързване помежду си и носеща вид генетичен код клас като функционална група органични киселини. Той се нарича карбоксил, състои се от един въглероден атом, водород и два кислорода и всъщност комбинира карбонилни (С = О) и хидроксилни (-ОН) групи.

Компонентите си взаимодействат на електронно ниво, генерирайки индивидуални свойства на киселините. По-специално, реакциите на карбонилно присъединяване не са присъщи на тях и способността да се даде протон е няколко пъти по-висока от тази на алкохолите.

Структурни особености

Какво се случва на електронно ниво на взаимно влияние във функционалната група на класа на органичната киселина? Въглеродният атом има частично положителен заряд, дължащ се на изтеглянето на плътността на свързване към кислорода, чиято способност да го държи е много по-висока. Кислородът от хидроксилната част има неразделена двойка електрони, която сега започва да се привлича към въглерода. Това намалява плътността на кислород-водородната връзка, в резултат на което водородът става по-мобилен. Дисоциацията на киселинния тип става възможна за съединението. Намаляването на положителния заряд на въглерода води до прекратяване на потока на свързващите процеси, както вече бе споменато по-горе.

Ролята на специфични фрагменти

Всяка функционална група има индивидуални свойства и им дава веществото, което съдържа. Наличието на няколко в едно изключва възможността за даване на една или друга реакция, която по-рано отделно се различаваше от специфични фрагменти. Това е важна характеристика, която характеризира органичната химия. Киселините могат да съдържат групи, съдържащи азот, сяра, фосфор, халогени и др.

Клас на карбоксилна киселина

Най-известната група вещества от цялото семейство. Не трябва да приемате, че само съединения от този клас са всички органични киселини. Представителите на въглерода са най-голямата група, но не и единствената. Има, например, сулфонови киселини, те имат друг функционален фрагмент. От тях специалният статус се характеризира с ароматни производни, които активно участват в химичното производство на феноли.

Има друг важен клас, който принадлежи към такава част от химията като органична материя. Нуклеиновите киселини се отделят и изискват индивидуално разглеждане и описание на съединението. За тях накратко споменато по-горе.

Представители на въглерода органична материя съдържат в състава си функционална група. Тя се нарича карбоксилна, спецификата на нейната електронна структура е описана по-рано. Това е функционалната група, която определя наличието на силни киселинни свойства, поради протона на водород, който лесно се отделя по време на дисоциацията. Слабото от този диапазон е само ацетат (оцетна киселина).

Класификация на карбоксилната киселина

Според типа на структурата на въглеводородния скелет се различават алифатни (праволинейни) и циклични. Например, пропионова, хептан, бензоена, триметилбензоена карбоксилна органична киселина. При наличието или отсъствието на множествени връзки - ограничаващи и ненаситени - масло, оцетна, акрилова, хексенова и др. В зависимост от дължината на скелета, има по-ниски и по-високи (мастни) карбоксилни киселини, категорията на последната започва с верига от десет въглеродни атома.

Количественото съдържание на структурната единица, като функционалната група на органичните киселини, също е принцип на класификация. Има едно-, дву-, три- и многоосновни. Например мравчена въглерод кисела, оксалова, лимон и др. Представители, които съдържат, освен основната група, специфични групи се наричат ​​хетерофункционални.

Съвременна номенклатура

Днес в химическата наука има два начина да се нарекат съединения. Рационалната и систематична номенклатура като цяло имат едни и същи правила, но се различават в някои детайли от съставянето на имена. Исторически, наличието на тривиални "имена" на съединения, които са били дадени на вещества, въз основа на присъщите им химични свойства, които са в природата и други моменти. Например, бутановата киселина се нарича маслена киселина, пропеновата киселина се нарича акрилова киселина, диуреидооцетната киселина се нарича алантонова киселина, пентановата киселина се нарича валерианова киселина и др. Някои от тях вече могат да се използват в рационална и систематична номенклатура.

Фазален алгоритъм

Начинът, по който се изграждат имената на вещества, включително такива като органични киселини, е следният. Първо трябва да намерите най-дългата въглеводородна верига и да я номер. Първото число трябва да е в непосредствена близост до разклонението на края, за да могат заместителите на водородните атоми в скелета да получат най-малките локанти - числа, показващи броя на въглеродните атоми, с които са свързани.

След това трябва да откриете основната функционална група и след това да идентифицирате другите, ако има такива. И така, името се състои от: изброени в азбучен ред и заместители със съответната локата, основната част говори за дължината на въглеродния скелет и неговата наситеност с водородни атоми; Например, за карбоксилната киселина е "-s" и думата киселина е написана в края. Етан, метандиоид, пропеноид, бутинова киселина, хидроксиоцетна, пентанедионова, 3-хидрокси-4-метоксибензоена, 4-метилпентанова и т.н.

Основни функции и тяхното значение

Много киселини, органични и неорганични, са безценни за хората и техните дейности. Действащи отвън или произведени отвътре, те инициират много процеси, участват в биохимични реакции, осигуряват правилното функциониране на човешкото тяло и го използват в много други области.

Хидрохлорна (или солна киселина) е в основата на стомашния сок и неутрализатор на повечето ненужни и опасни бактерии в стомашно-чревния тракт. Сярната киселина е незаменима суровина в химическата промишленост. Органичната част на представителите на този клас е още по-значима - млечни, аскорбинови, оцетни и много други. Киселините променят рН на храносмилателната система в алкална посока, което е от съществено значение за поддържане на нормалната микрофлора. В много други аспекти те имат незаменим положителен ефект върху човешкото здраве. Представянето на индустрията без използването на органични киселини е абсолютно невъзможно. Всичко това работи само благодарение на техните функционални групи.