> Техника, страница 67 > Органические соединения

Органические соединения

Органические соединения, химические соединения, содержащие в своем составе углерод. Название О. с., первоначально прилагавшееся только к углеродсодержащим веществам, добытым или приготовленным из частей растительных или животных организмов, впоследствии было распространено на все вообще соединения углерода; поэтому более правильно называть О. с. углеродистыми соединениями. Однако в химии до сих пор сильна историч. традиция, по которой не только термин О. с. является более распространенным, но и самое понятие О. с. часто прилагается не ко всем соединениям углерода, а лишь к таким, где наиболее отчетливо видна генетич. связь с углеводородами. Простейшие же соединения углерода с кислородом, металлами, серой, азотом и многйе их производные, не содержащие углеводородных остатков, нередко исключают из числа О. с. и причисляют их (совершенно произвольно) к «неорганическим» веществам. Общая численность известных к наст, времени О. с. приближается к 2 млн., то есть значительно превышает число всех остальных химических соединений, в которые не входит углерод.

Главными источниками О. е. для промышленности являются ископаемые угли, нефть, древесина дерева, жиры и другие виды растительного и животного сырья. Путем соответствующей термической или химической обработки из этих материалов получают ряд индивидуальных О. с., а эти последние специальными синтетич. методами (смотрите Синтез органический) переводят в еще более много численные продукты потребления. В состав О. с. могут входить помимо углерода почти все остальные элементы; наиболее часто в образовании О. с. участвуют водород, кислород и азот. Свойства О. с. в зависимости от их состава и строения могут изменяться в самых широких пределах. Характерным признаком большинства О. с. является наличие в их молекулах углеродных цепей, то есть группировок из нескольких взаимно связанных атомов углерода. В области О. с. большинство веществ—неэлектролиты; реакции их протекают б. ч. медленно, подчиняясь в отношении скоростей закону действующих масс. При сравнительном однообразии качественного состава О. с. среди них чрезвычайно распространены явления изомерии (смотрите), нередко переходящей в таутомерию (смотрите), и полимерию (смотрите); явление стереоизомерии (смотрите Стереохимия), впервые изученное на О. с., также встречается среди них очень часто. Строение молекул О. с. изображают обычно, исходя из принципов класеич. теории строения, дополненной стереохнмическими представлениями, и из априорного допущения четырехвалентности углерода. Однако в ряде случаев факты заставляют принимать наличие в О. с. двухвалентного и даже трехвалентного углерода, допускать существование побочных валентностей, прибегать к усложненным (координационным) моделям и т. д. Приложение электронных представлений к гомеополярным (смотрите Молекула) О. с. встречает значительные затруднения и до сих пор не дало вполне удовлетворительных результатов.

Классификация О. с., опирающаяся на теорию строения, рассматривает каждое О. с. как продукт замещения, генетически производимый от более простого соединения путем замены в нем части атомов (б. ч. водородных, реже—кислородных) другими атомами или атомными группами. Основой при построении рациональной классификации О. с. служат углеводороды и простейшие гетероциклические (смотрите ниже) соединения. Замещением в них водорода на неорганические радикалы (остатки воды, аммиака, неорганич. к-т и т. д.) производят все классы О. с.; замещение же водорода органич. радикалом—метилом (—СН₃)дает гомологии, ряды О. с. внутри каждого класса (смотрите Гомология). По характеру и положению замр-щающих групп (субституентов) О. с. делятся на следующие важнейшие классы [R обозначает любой одновалентный углеводородный радикал или атом водорода, Аг—одновалентный ароматич. радикал (арил), Ас— кислотный радикал (ацил)].

Углеводор оды рядов метана (С„Н_2п+2), этилена (С_пН_2п), ацетилена (С_ПН_2П_₂). но-лиметиленовых (С_пН_2п), бензола (С„Н_2п__в) и т. д.; г а л о и д о и р о и з в о д н ы о, производимые от углеводородов заменой одного, нескольких или всех водородных атомов атомами галоида; металлоорганические соединения, содержащие металл, непосредственно связанный с углеводородными радикалами; ы, или -голи, R-OH, и фенолы. Ar-ОН (окси-соединения); эфиры простые,

R-0-R; эфиры сложные. Ас-0-R; меркаптаны (тиоы), R-SH: с у л ь-ф и д ы (тиоэфиры), R · S · R: сульфоксиды, _R,)SO; сульфоны, _R./S0₂; суль-

финовые кислоты, R-S0₂H; сульфоновые кислоты, или су л ь ф о к и с-л о т ы. R-SOjj-OH; нитросоедине ни я, R-N0₂·. н и т р о з о с о е д и н е н и я, R-NO; а м и н ы первичные, вторичные и третичные

R-NH, ^R ^NH, ^R ^N-R",

R R

аммониевые, сульфониевые, оксониевые и нодониевые основания и их соли:

[NRRR"R"]X, [SRRR"]X, [ORRR"]X, [JRRJX (X=OH, галоид или другой анион): аналогичные аминам производные фосфора (ф о с-ф и н ы), а (а р с и н ы), сурьмы (сти-бины) и их дериваты; нитрамины, R-NH-N0₂; г и д р о к с и л а м и н ы. R-NIT· •ОН и R-0-NH₂; гидразин ы, R-NH-NH₂.

“>N-NH„ “>N.NH-R", *>Ν·Ν<*;, „

г и д р аз о с о е д и н е н и я, R-NH-NH-R; а з о к с ис ое д и н е н ия, R-N-N-R; азо соединения. R-N N-R: д и азосоединения, R N Ν-Χ, или R·N·×(X—не-

органич. анион); азиды, R-N^ : а льде-

N

О R

гиды, RC<„; кетоны, с-0; х и-

Н К

ноны, О С<^>С О, и другие оксосое-

д и н е н и я (содержащие СО-группы в уг-

R

леродной цепи); ацетали, _r,/C(OR)₂·. тиоальдегиды. R C^; тио кетон ы,

R R ч

„,/С S: и м и н ы, -NH; оксимы.

R ^х R

R

_R,/C N.-OH; кислоты карбоновые,

R-C^_H. их соли, а также сложные эфиры

(R CO-OR): галоидангидриды кислот, R СО ·×(Х=галоид); ангндр и д ы к и с л о т, (R· С0)₂0; амид ы кислот,

R-C<_nh ^; имиды кислот, (R-CO)₂NH; тиокислоты, R-CO-SH, RCS-OII и R-CS-SH; имидокислоты, R-C^^ir ;

ОН

амид и н ы, ^rC^_nh ; гидр о к с амовые

_ λΝΟΗ

кислоты, R‘C _0II ; амид оке п мы, R-C<^_nh ; г и д р о к с а м о к с и м ы, R · C _NH ; формазиловые с о е д μη е н и я, R· : н и т р и л ы, R· С^_Х^Т;

из о нитрилы, R-N С и т. д.

Число замещающих групп в молекуле О. с. может быть и более единицы (многоатомные ы, полиамины, поликетоны, многоосновные кислоты и т. д.). Когда молекула вещества содержит 2 (или более) вида за местителей, получаются О. с. двойственной функции, наир, альдегидсы, кетоно-снирты, оксикислоты, аминокислоты и т. и.

Независимо от перечисленных выше классов все О. с. делят на следующие четыре отряда, или ряда: 1) алифатические, или жирные соединения (смотрите)—с открытыми углеродными цепями; 2) алициклические соединения (смотрите)—с замкнутыми (кольчатыми) углеродными цепями, 3) ароматические соединения (смотрите), характеризуемые наличием шестичленных углеродных циклов специфического строения (типа так называемого бензольного ядра), и 4) гетероциклические соединения (смотрите)—с замкнутыми цепями из разнородных атомов. Ряды (2) и (3) иногда объединяют в группу к а р б о ц и к л и ч е-с к и х соединений. Гетероциклич. соединения классифицируются обычно на группы, различающиеся природой, числом и взаимным расположением гетероатомов; в качестве последних наиболее часто фигурируют О, S и N. Ниже приведены схемы цепей важнейших типов гетероциклов. уреиды—см. Мочевина), бензимидазолы, или бензоглиоксалины· (XIX), озониды (XX), азоксазолы (XXI), азотиазолы (XXII), триазолы (иирродиазолы, XXIII, озотри-азолы XXIV), бензотриазолы (азимидосо-единения) (XXV) и тетразолы (XXVI).

Б. Шести членные цикл ы: группы пирона (I), хромона (II) (сюда же относятся флавоны и кумарины) и окиси ди-фениленметана (III) (ксантоны); группы пентиофена (IV), пиридина (V), хинолина (VI), изохинолина (VII), акридина (VIII), фенантридина (IX) и антрапиридина (X), диоксаны (группа днэтилендиоксида—XI), тиоксаны (XII) и дитианы (группа диэти-ленднсульфида—XIII), оксазины (группа морфолина—XIV), феноксазины (XV), ти-азины (XVI), фентиазнны (XVII); о-диази-ны: группы пнрндазина (XVIII), циннолина (XIX), фталазина (XX) и феназона (XXI); .и-диазины: пиримидины (XXII) (кроме того сюда же относятся многие уреиды), хиназо-лпны (XXIII); n-диазины: группа пиразина (XXIV), хинокеалины (XXV), феназины о-с

Т

с

/°

с^х

I.

с-с с—с

II.

с-с

I

с

III

>

с^х

и 5

х 0

IV.

_

i i ;

s

V.

_

/4n

VI.

__

VII.

/V

VIII.

			у-				X >- О
N СхО/С		Д 0/с	I i ^ χ οχ	C s/C	xxxs/5	C N/^	мк
IX. X.	XI.	XII.	XIII.	XIV.	XV.	XVI.	XVII.
Г. М >т	Г - -С.	с с 1 1 Ν 0χΝ					г. м
U N/^	1 1 ° 0/°		КЛ	ΚχΑ	τ X C N/C	А N
XVIII. XIX.	XX.	XXI.	XXII.	XXIII.	XXIV.	XXV.	XXVI.

А. Пятичленные циклы: группы фу ран а (фурфурана) (I). тиофена (II), пиррола (III), кумарона (IV), бензотиофена (V), индола (VI), дифениленоксида (VII), дифениленсульфида (VIII), карбазола (IX); оксазолы (X), изоксазолы (XI), бензокс-азолы (XII), индоксазены (XIII), тназолы

(XXVI); группы триоксиметилена(тримеры альдегидов—XXVII), триметилентрисуль-фида (XXVIII) н тиалдины (XXIX); три-азнны—смежные (XXX), несимметрические (XXXI) и симметрические (трицианиды— XXXII). тетразины (XXXIII) и озотетр-азоны (XXXIV).

с/с с /с с С (1×с 0/° 0/с I. II.		г г < 0 κ III. IV.
/— _ V 4 С—N * IX.	—	/с ixj X. *	cx°xc CN /С xox xi. II
1 1	,сч c χ 4с	χ χ0 0	XXX°XN
1 1 s	1 1 C. ,Ν Xх	к Χ/ΧΝΧ	1 V xxxcx
XVII.	XVIII.	XIX.	XX.
κ κΝ	0х х0	sxC s	S/Cx s
Νκ XXVI.	k Jc хох XXVII.	C /С x sx XXVIII.	C /С XNX XXIX.

/С cx )s 1 c x V.	(. /x/cv /с с [ t 1 И: /° /v° c/-N χ Ν/ν vi. vii. viii.
C/SxC I 1	CxSxC	C χΝχ c 1	κ /Ν	сх*хс
Cx /С xox XII.	C sxC XIII.	Cx /C xox XIV.	0/N XV.	к к xsx XVI.
XXXN	С/СчХ	(Y°4f	/N. cx xc 1 1	χχχΝχο
λκΝ	ΚΝΛ	χχχΝχ0	<kNk	χ Νχ0
XXI.	XXII.	XXIII.	XXIV.	XXV.
/с Cx XN I 1	0χΝχ0 1 1	/c Nx XN 1 1	/Сч Nx XN	κΝ CX ΧΝ 1 1
c /-N XNX XXX	C /N XNX XXXI.	1 <4Νχό XXXII.	Νχ0> XXXIII.	° ΝΧΝ XXXIV.

(XIV), бензотпазолы (XV), пиразолы(XVI), индазолы (XVII), имидазолы, или глиокса-лины (XVIII) (сюда же относятся многие

В более сложных гетероциклах содержатся конденсированные ядра, представляющие собою комбинации различных перечи-

елейных выше циклов. В отдельных классах и отрядах О. с. делятся кроме того по характеру химических связей на предельные (насыщенные) и непредельные (смотрите Ненасыщенные соедине ния).

Наиболее рациональной системой классификации О. с. является та, которая положена в основу распределения материала и [¹], а также [*].

Анализ О. с. Исследование всякого О. с. требует предварительного получения его в химически чистом состоянии, то есть выделения из обычно имеющейся в распоряжении исследователя смеси и полного освобождения от примеси других веществ. После этого задача сводится к и д е н т и-ф и к а ц и и вещества, то есть доказательству его тождественности с тем или иным продуктом, уже известным и описанным в литературе; либо же—если вещество получено впервые—к установлению его химического состава и строения. При технич. анализе I ^s] хорошо известных О. с., изготовляемых в производственном масштабе, обычно ограничиваются определением (по стандартным методам) нек-рых физич. или химич. констант продукта, характеризующих его техническую пригодность, и содержания важнейших постоянных примесей.

Получение О. с. в чистом состоянии нередко бывает связано с большими трудностями. Для этой цели применяются такие физич. методы, как фракционная перегонка (часто в вакууме), перегонка с паром, экстрагирование растворителями,кристаллизация и др. [^J]. В случае непригодности этих методов прибегают к специальным химич. способам разделения веществ; для этого последние переводят в такие производные, которые легче разделимы физически, и после разделения регенерируют О. с. обратным химич. процессом. Нек-рые сложные смеси близких по характеру О. с. вообще не поддаются полному разделению; таковы наир, природные битумы, нефти, смолы, каучуки, продукты пиролиза органич. веществ и тому подобное.

Химич. анализ индивидуального О. с. заключается в установлении его эмпирич. формулы, выводимой на основании элементарного состава вещества и его молекулярного веса. Элементарный состав определяют обычно по_методу сожжения (смотрите Анализ химический)·, в случае надобности прибегают к отдельным определениям азота, серы, галоидов, металлов и т. д. Молекулярный вес (смотрите) определяется криоскопии. или эбулио-скопич. путем; за последнее время входит в практику упрощенное определение мол. в по Расту [*]. После установления эмпирич. формулы имеется возможность найти данное О. с. в литературе и получить о нем исчерпывающие справки по первоисточникам.Для облегчения такого рода справок служит ряд специальных изданий, из которых основными являются [^г] и [^в]. Для идентификации О. с. производится определение важнейших физич. констант—чаще всего 1°„_л, уд. в.,

показателя преломления и др., которые сравниваются с литературными данными. Экспериментальным подтверждением идентичности двух образцов твердых О. с. служит т. н. проба на смешение (f°,_u смеси не должна отличаться от Н,_и отдельного образца); при отсутствии же препарата для сравнения—природа О. с. подтверждается характерными химич. реакциями, указанными для него в литературе (смотрите [⁷]). Для вновь открытых О. с. необходимо устанавливать не только элементарную ф-лу, но и структуру молекулы, определяющую место данного вещества в общей системе О. с. Структура веществ, полученных синтетич. путем, часто вытекает из самого способа их получения. Для О. с. природного происхождения или полученных с помощью мало исследованных реакций структура устанавливается на основании детального изучения их химич. свойств, продуктов расщепления (гидролиза, пиролиза, окислительного распада), анализа производных, количественного определения типич. групп гидроксильной, метоксильной) и т. д.; ценные указания относительно структуры О.с. можно получить также из определения нек-рых физич. констант [молекулярная рефракция, абсорбционные спектры, вращательная способность, парахор (смотрите)] и из термохимии., данных (теплоты горения) [⁸].

Лит.: ) В e i 1 s t e I n’s Handbucli d. organischen Chernie, 4 Aufl., 4918—1930 (не закона.; это издание является наиболее полным справочником ио О. с.);

²) Μ е у е г V. u. Jacobson Р., Lehrbuch d. org. Chernie, 2 Aufl., Lpz., 1922—29 (не закона.); ³) Lu n-g e G.—В eiIE., Chemiscb-tecbnische U ntersuchungs-methoden, 7 Aufl., B. 3, 4, Berlin, 1923—24; *) Η о u-b e n J., Die Methoden d. organ. Chernie, Lpz., 1923— 1925 (3-е изд. не закона.); ⁶) Hast, «B», 1 922, B. 55, p. 1051; Hou ben J.,«Journ. f. prakt. Chernie», Leipzig, 1923, B. 105, p. 27; «Chem. Zentralblatt. Berlin—Leipzig. Generalregister f. 1922—24 u. Formel-register ab 1925 (ежегодно); ") Rosenthaier 1. Der Xachweis organischer Verbindungen, Die chemi-sche Analyse, hrsg. v. B. Margosches, B. 19/20, 2 Aufl., Stuttgart. 1923; ») MeycrH., Analyse u. Konstitu-tionsermittlung organischer Verbindungen, 4 Auflag·, Berlin, 1922. В. Янковский.