เคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่ให้วัสดุและของใช้ในครัวเรือนที่หลากหลายแก่เราซึ่งเราใช้ทุกวันโดยไม่ต้องคิด แต่การที่จะค้นพบสารประกอบหลากหลายชนิดที่เป็นที่รู้จักในปัจจุบัน นักเคมีจำนวนมากต้องผ่านเส้นทางทางวิทยาศาสตร์ที่ยากลำบาก
งานมหาศาล การทดลองที่ประสบความสำเร็จและไม่ประสบความสำเร็จมากมาย ฐานความรู้ทางทฤษฎีขนาดมหึมา - ทั้งหมดนี้นำไปสู่การก่อตัวของเคมีอุตสาหกรรมในด้านต่างๆ ทำให้สามารถสังเคราะห์และใช้วัสดุสมัยใหม่ได้: ยาง พลาสติก พลาสติก เรซิน โลหะผสม แก้วต่างๆ , ซิลิโคน และอื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์เคมีผู้มีชื่อเสียงและได้รับการยกย่องมากที่สุดคนหนึ่งซึ่งมีส่วนสนับสนุนอันล้ำค่าในการพัฒนาเคมีอินทรีย์คือชายชาวรัสเซีย A. M. Butlerov เราจะพิจารณาผลงานข้อดีและผลลัพธ์ของเขาโดยย่อในบทความนี้
ประวัติโดยย่อ
วันเกิดของนักวิทยาศาสตร์คือเดือนกันยายน พ.ศ. 2371 จำนวนจะแตกต่างกันไปตามแหล่งที่มาต่างๆ เขาเป็นบุตรชายของผู้พันมิคาอิล บัตเลรอฟ เขาสูญเสียแม่ไปค่อนข้างเร็ว เขาใช้ชีวิตในวัยเด็กบนที่ดินของครอบครัวปู่ของเขาในหมู่บ้าน Podlesnaya Shentala (ปัจจุบันเป็นภูมิภาคของสาธารณรัฐตาตาร์สถาน)
เขาเรียนในสถานที่ต่าง ๆ ครั้งแรกที่โรงเรียนเอกชนปิดจากนั้นก็ที่โรงยิม ต่อมาเขาเข้ามหาวิทยาลัยคาซานเพื่อศึกษาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ อย่างไรก็ตาม เขาก็สนใจวิชาเคมีมากที่สุด ผู้เขียนทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ในอนาคตยังคงเป็นครูหลังจากสำเร็จการศึกษา
พ.ศ. 2394 (ค.ศ. 1851) - ช่วงเวลาแห่งการปกป้องวิทยานิพนธ์ครั้งแรกของนักวิทยาศาสตร์ในหัวข้อ "ออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์" หลังจากการแสดงอันยอดเยี่ยม เขาได้รับโอกาสในการจัดการวิชาเคมีทั้งหมดในมหาวิทยาลัยของเขา
นักวิทยาศาสตร์คนนี้เสียชีวิตในปี 1886 ซึ่งเขาใช้ชีวิตวัยเด็กบนที่ดินของครอบครัวปู่ของเขา เขาถูกฝังอยู่ในโบสถ์ประจำครอบครัวในท้องถิ่น
การมีส่วนร่วมของนักวิทยาศาสตร์ในการพัฒนาความรู้ทางเคมี
แน่นอนว่าทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ของ Butlerov นั้นเป็นงานหลักของเขา อย่างไรก็ตามไม่ใช่เพียงคนเดียว นักวิทยาศาสตร์คนนี้เป็นคนแรกที่สร้างโรงเรียนนักเคมีแห่งรัสเซีย
ยิ่งไปกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ดังกล่าวมาจากกำแพงซึ่งต่อมามีน้ำหนักมากในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ทั้งหมด เหล่านี้คือบุคคลต่อไปนี้:
- มาร์คอฟนิคอฟ;
- ไซเซฟ;
- คอนดาคอฟ;
- ฟาวสกี้;
- โคโนวาลอฟ;
- Lvov และคนอื่น ๆ
ทำงานเกี่ยวกับเคมีอินทรีย์
มีผลงานดังกล่าวมากมายที่สามารถตั้งชื่อได้ ท้ายที่สุด Butlerov ใช้เวลาว่างเกือบทั้งหมดในห้องทดลองของมหาวิทยาลัยทำการทดลองต่าง ๆ สรุปและสรุปผล นี่คือที่มาของทฤษฎีสารประกอบอินทรีย์
นักวิทยาศาสตร์มีผลงานที่กว้างขวางเป็นพิเศษหลายประการ:
- เขาจัดทำรายงานการประชุมหัวข้อเรื่องโครงสร้างทางเคมีของสสาร
- งานวิทยานิพนธ์ "เกี่ยวกับน้ำมันหอมระเหย";
- งานวิทยาศาสตร์ชิ้นแรก "ออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์"
ก่อนที่จะมีการกำหนดและการสร้างผู้เขียนทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ได้ศึกษาผลงานของนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ จากประเทศต่าง ๆ มาเป็นเวลานานได้ตรวจสอบผลงานของพวกเขารวมถึงงานทดลองด้วย จากนั้นเขาก็ได้สะท้อนข้อสรุปทั้งหมดในบทบัญญัติของทฤษฎีส่วนตัวของเขาเมื่อสรุปและจัดระบบความรู้ที่ได้รับมาอย่างเป็นระบบแล้ว
ทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์โดย A. M. Butlerov
ศตวรรษที่ 19 มีพัฒนาการอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์เกือบทั้งหมด รวมทั้งเคมีด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การค้นพบอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับคาร์บอนและสารประกอบของมันยังคงสะสมและทำให้ทุกคนประหลาดใจกับความหลากหลายของพวกมัน อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครกล้าจัดระบบและจัดระเบียบเนื้อหาที่เป็นข้อเท็จจริงทั้งหมดนี้ นำมาเป็นตัวหารร่วม และระบุรูปแบบทั่วไปที่ทุกสิ่งถูกสร้างขึ้น
Butlerov A.M. เป็นคนแรกที่ทำสิ่งนี้ เขาเป็นเจ้าของทฤษฎีอันชาญฉลาดเกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งเป็นบทบัญญัติที่เขาพูดในที่ประชุมนักเคมีชาวเยอรมัน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ในการพัฒนาวิทยาศาสตร์เคมีอินทรีย์เข้ามา
นักวิทยาศาสตร์เองก็เข้าหาสิ่งนี้อย่างค่อยเป็นค่อยไป เขาทำการทดลองหลายครั้งและทำนายการมีอยู่ของสารตามคุณสมบัติที่กำหนด ค้นพบปฏิกิริยาบางประเภท และมองเห็นอนาคตเบื้องหลังปฏิกิริยาเหล่านั้น ฉันศึกษาผลงานของเพื่อนร่วมงานและการค้นพบของพวกเขามากมาย มีเพียงภูมิหลังนี้เท่านั้นที่เขาสามารถสร้างผลงานชิ้นเอกของเขาได้ด้วยการทำงานอย่างระมัดระวังและอุตสาหะ และตอนนี้ทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ในทฤษฎีนี้เกือบจะเหมือนกับตารางธาตุในทฤษฎีอนินทรีย์
การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ก่อนสร้างทฤษฎี
มีการค้นพบอะไรบ้างและการให้เหตุผลเชิงทฤษฎีแก่นักวิทยาศาสตร์ก่อนทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ของ A. M. Butlerov ปรากฏขึ้น
- อัจฉริยะในประเทศเป็นคนแรกที่สังเคราะห์สารอินทรีย์เช่นเมธามีน ฟอร์มาลดีไฮด์ เมทิลีนไอโอไดด์ และอื่นๆ
- เขาสังเคราะห์สารคล้ายน้ำตาล (แอลกอฮอล์ระดับตติยภูมิ) จากสารอนินทรีย์ ดังนั้นจึงกระทบต่อทฤษฎีพลังนิยมอีกครั้งหนึ่ง
- เขาทำนายอนาคตของปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันโดยเรียกพวกมันว่าดีที่สุดและมีแนวโน้มมากที่สุด
- ไอโซเมอริซึมถูกอธิบายเป็นครั้งแรกโดยเขาเท่านั้น
แน่นอนว่านี่เป็นเพียงเหตุการณ์สำคัญในงานของเขาเท่านั้น อันที่จริง การทำงานอย่างอุตสาหะของนักวิทยาศาสตร์เป็นเวลาหลายปีสามารถอธิบายได้อย่างยาวนาน อย่างไรก็ตามสิ่งที่สำคัญที่สุดในปัจจุบันยังคงเป็นทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งเป็นบทบัญญัติที่เราจะกล่าวถึงต่อไป
ตำแหน่งแรกของทฤษฎี
ในปีพ. ศ. 2404 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ในการประชุมนักเคมีในเมืองสเปเยอร์ได้แบ่งปันความคิดเห็นกับเพื่อนร่วมงานเกี่ยวกับเหตุผลของโครงสร้างและความหลากหลายของสารประกอบอินทรีย์โดยแสดงทั้งหมดนี้ในรูปแบบของหลักการทางทฤษฎี
จุดแรกสุดมีดังต่อไปนี้: อะตอมทั้งหมดภายในโมเลกุลเดียวเชื่อมต่อกันในลำดับที่เข้มงวดซึ่งถูกกำหนดโดยความจุของพวกมัน ในกรณีนี้ อะตอมของคาร์บอนจะมีดัชนีวาเลนซ์เท่ากับ 4 ออกซิเจนมีค่าของตัวบ่งชี้นี้เท่ากับสองไฮโดรเจน - หนึ่ง
เขาเสนอให้เรียกคุณสมบัติดังกล่าวว่าสารเคมี ต่อมามีการใช้สัญกรณ์ในการแสดงบนกระดาษโดยใช้สูตรโครงสร้างแบบย่อและโมเลกุลแบบกราฟิกที่สมบูรณ์
นอกจากนี้ยังรวมถึงปรากฏการณ์การรวมอนุภาคคาร์บอนเข้าด้วยกันเป็นสายโซ่ไม่มีที่สิ้นสุดของโครงสร้างที่แตกต่างกัน (เชิงเส้น วงจร กิ่ง)
โดยทั่วไป ทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ของ Butlerov ในตำแหน่งแรกได้กำหนดความสำคัญของวาเลนซ์และสูตรเดียวสำหรับสารประกอบแต่ละชนิด ซึ่งสะท้อนถึงคุณสมบัติและพฤติกรรมของสารในระหว่างปฏิกิริยา
ตำแหน่งที่สองของทฤษฎี
เมื่อมาถึงจุดนี้ มีการให้คำอธิบายเกี่ยวกับความหลากหลายของสารประกอบอินทรีย์ในโลก จากสารประกอบคาร์บอนในสายโซ่ นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงแนวคิดว่ามีสารประกอบต่างๆ ในโลกที่มีคุณสมบัติต่างกัน แต่มีองค์ประกอบโมเลกุลเหมือนกันโดยสิ้นเชิง กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีปรากฏการณ์ไอโซเมอริซึมเกิดขึ้น
ด้วยข้อเสนอนี้ทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ของ A. M. Butlerov ไม่เพียง แต่อธิบายสาระสำคัญของไอโซเมอร์และไอโซเมอร์เท่านั้น แต่นักวิทยาศาสตร์เองก็ยืนยันทุกอย่างผ่านประสบการณ์เชิงปฏิบัติ
ตัวอย่างเช่น เขาสังเคราะห์ไอโซเมอร์ของบิวเทน - ไอโซบิวเทน จากนั้นเขาก็ทำนายการมีอยู่ของเพนเทนไม่ใช่เพียงอันเดียว แต่มีไอโซเมอร์สามอัน ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารประกอบ และเขาก็สังเคราะห์มันทั้งหมดเพื่อพิสูจน์ว่าเขาพูดถูก
เปิดตำแหน่งที่สาม
ประเด็นต่อไปของทฤษฎีกล่าวว่าอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดภายในสารประกอบหนึ่งสามารถมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของกันและกันได้ ลักษณะของพฤติกรรมของสารในปฏิกิริยาประเภทต่าง ๆ รวมถึงคุณสมบัติทางเคมีและคุณสมบัติอื่น ๆ ที่แสดงจะขึ้นอยู่กับสิ่งนี้
ดังนั้นบนพื้นฐานของข้อกำหนดนี้ กลุ่มการกำหนดการทำงานหลายกลุ่มจึงมีความแตกต่างในลักษณะและโครงสร้างที่แตกต่างกัน
ทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์โดย A. M. Butlerov นำเสนอสั้น ๆ ในหนังสือเรียนเกี่ยวกับเคมีอินทรีย์เกือบทั้งหมด ท้ายที่สุดแล้ว นี่คือพื้นฐานของส่วนนี้อย่างแน่นอน ซึ่งเป็นคำอธิบายเกี่ยวกับรูปแบบทั้งหมดที่มีการสร้างโมเลกุล
ความสำคัญของทฤษฎีในยุคปัจจุบัน
แน่นอนว่ามันเยี่ยมมาก ทฤษฎีนี้อนุญาต:
- รวมและจัดระบบเนื้อหาข้อเท็จจริงทั้งหมดที่สะสมตามเวลาที่สร้าง
- อธิบายรูปแบบโครงสร้างและคุณสมบัติของสารประกอบต่างๆ
- ให้คำอธิบายโดยละเอียดถึงสาเหตุของสารประกอบเคมีหลายชนิด
- ก่อให้เกิดการสังเคราะห์สารใหม่มากมายตามหลักการของทฤษฎี
- อนุญาตให้มีมุมมองก้าวหน้าและการสอนอะตอม-โมเลกุลเพื่อพัฒนา
ดังนั้นหากจะบอกว่าผู้เขียนทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งมีรูปถ่ายอยู่ด้านล่างนั้นทำอะไรได้มากมายก็ไม่พูดอะไรเลย Butlerov ถือได้ว่าเป็นบิดาแห่งเคมีอินทรีย์ซึ่งเป็นผู้ก่อตั้งรากฐานทางทฤษฎีอย่างถูกต้อง
วิสัยทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ของเขาเกี่ยวกับโลก อัจฉริยะแห่งการคิด ความสามารถในการคาดการณ์ผลลัพธ์ มีบทบาทในการวิเคราะห์ขั้นสุดท้าย ชายคนนี้มีความสามารถมหาศาลในการทำงาน ความอดทน และทดลอง สังเคราะห์ และฝึกฝนอย่างไม่เหน็ดเหนื่อย ฉันทำผิดพลาด แต่ฉันมักจะเรียนรู้บทเรียนและทำข้อสรุปที่ถูกต้องในระยะยาว
เฉพาะชุดคุณสมบัติและความเฉียบแหลมทางธุรกิจและความอุตสาหะเท่านั้นที่ทำให้สามารถบรรลุผลตามที่ต้องการได้
กำลังเรียนวิชาเคมีอินทรีย์ที่โรงเรียน
ในหลักสูตรมัธยมศึกษาไม่ค่อยมีเวลาในการศึกษาพื้นฐานของสารอินทรีย์มากนัก เพียงหนึ่งในสี่ของเกรด 9 และทั้งปีของเกรด 10 (ตามโปรแกรมของ O. S. Gabrielyan) อย่างไรก็ตาม คราวนี้ก็เพียงพอแล้วที่เด็กๆ จะได้ศึกษาคลาสหลักทั้งหมดของสารประกอบ คุณลักษณะของโครงสร้างและระบบการตั้งชื่อ และความสำคัญในทางปฏิบัติของสารประกอบเหล่านั้น
พื้นฐานสำหรับการเริ่มต้นหลักสูตรนี้คือทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์โดย A. M. Butlerov ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 มุ่งเน้นไปที่การพิจารณาบทบัญญัติอย่างครบถ้วนและต่อมาคือการยืนยันทางทฤษฎีและปฏิบัติในการศึกษาสารแต่ละประเภท
วิทยาศาสตร์ก่อตัวขึ้นอย่างไรเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน J. Ya. Berzelius ได้แนะนำแนวคิดเรื่องสารอินทรีย์และเคมีอินทรีย์เป็นครั้งแรก ทฤษฎีแรกในเคมีอินทรีย์คือทฤษฎีเรื่องอนุมูล นักเคมีค้นพบว่าในระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี กลุ่มของอะตอมหลายอะตอมผ่านจากโมเลกุลของสารหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลของสารอีกชนิดหนึ่งอย่างไม่เปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับที่อะตอมของธาตุผ่านจากโมเลกุลหนึ่งไปอีกโมเลกุลหนึ่ง กลุ่มอะตอมที่ "ไม่เปลี่ยนรูป" ดังกล่าวเรียกว่าอนุมูล
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์ทุกคนที่เห็นด้วยกับทฤษฎีหัวรุนแรงนี้ โดยทั่วไปแล้วหลายคนปฏิเสธแนวคิดเรื่องอะตอมมิก - แนวคิดเรื่องโครงสร้างที่ซับซ้อนของโมเลกุลและการมีอยู่ของอะตอมเป็นส่วนประกอบ สิ่งที่ได้รับการพิสูจน์อย่างไม่ต้องสงสัยในสมัยของเราและไม่ทำให้เกิดข้อสงสัยแม้แต่น้อยในศตวรรษที่ 19 กลายเป็นประเด็นถกเถียงอันรุนแรง
เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ การบ้าน การอภิปราย คำถาม คำถามวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนอัปเดตชิ้นส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน แทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบแผนปฏิทินสำหรับปี บทเรียนบูรณาการปรากฏตัวครั้งแรกเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีหัวรุนแรง(เจ. เกย์-ลุสแซก, เอฟ. เวห์เลอร์, เจ. ลีบิ๊ก) อนุมูลคือกลุ่มของอะตอมที่ผ่านไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างปฏิกิริยาเคมีจากสารประกอบหนึ่งไปยังอีกสารประกอบหนึ่ง แนวคิดเรื่องอนุมูลนี้ยังคงอยู่ แต่บทบัญญัติอื่นๆ ส่วนใหญ่ของทฤษฎีอนุมูลกลับกลายเป็นว่าไม่ถูกต้อง
ตาม ทฤษฎีประเภท(ค.เจอราร์ด) สารอินทรีย์ทุกชนิดสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทที่สอดคล้องกับสารอนินทรีย์บางชนิด ตัวอย่างเช่น แอลกอฮอล์ R-OH และอีเทอร์ R-O-R ได้รับการพิจารณาว่าเป็นตัวแทนของน้ำประเภท H-OH ซึ่งอะตอมไฮโดรเจนจะถูกแทนที่ด้วยอนุมูล ทฤษฎีประเภททำให้เกิดการจำแนกประเภทของสารอินทรีย์ ซึ่งหลักการบางประการที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน
ทฤษฎีสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียชื่อ A.M. บัตเลรอฟ.
หลักการพื้นฐานของทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์โดย A.M. บัตเลรอฟ
1. อะตอมในโมเลกุลจะถูกจัดเรียงตามลำดับที่แน่นอนตามความจุของมัน ความจุของอะตอมคาร์บอนในสารประกอบอินทรีย์คือสี่
2. คุณสมบัติของสารไม่เพียงขึ้นอยู่กับอะตอมและปริมาณที่รวมอยู่ในโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับลำดับที่พวกมันเชื่อมต่อกันด้วย
3. อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดกิจกรรมทางเคมีและปฏิกิริยาของโมเลกุล
4. การศึกษาคุณสมบัติของสารช่วยให้เราสามารถกำหนดโครงสร้างทางเคมีได้
อิทธิพลร่วมกันของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงในโมเลกุลเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสารประกอบอินทรีย์ อิทธิพลนี้จะถูกส่งผ่านสายโซ่ของพันธะอย่างง่ายหรือผ่านสายโซ่ของพันธะเชิงเดี่ยวและคู่แบบคอนจูเกต (สลับกัน)
การจำแนกประเภทของสารประกอบอินทรีย์ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์โครงสร้างโมเลกุลสองด้าน - โครงสร้างของโครงกระดูกคาร์บอนและการมีอยู่ของหมู่ฟังก์ชัน
สารประกอบอินทรีย์
สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเฮเทอโรไซคลิก
ขีดจำกัด- ไม่เคยมีมาก่อน- อโรมา-
ปฏิบัติได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อะลิฟาติกคาร์โบไซคลิก
สุดยอดอะโรมาติกไม่อิ่มตัวขั้นสูงสุด
(อัลเคน) (ไซโคลอัลเคน) (สนามกีฬา)
กับ ปเอช 2 ป+2 ซี ปเอช 2 ปกับ ปเอช 2 ป -6
แอลคีน โพลีอีน และอัลคีน
กับ ปเอช 2 ปโพลีอีน ซี ปเอช 2 ป -2
ข้าว. 1. การจำแนกประเภทของสารประกอบอินทรีย์ตามโครงสร้างของโครงกระดูกคาร์บอน
ประเภทของอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอนตามการมีอยู่ของหมู่ฟังก์ชัน:
อนุพันธ์ของฮาโลเจน R – Gal: CH 3 CH 2 Cl (คลอโรอีเทน), C 6 H 5 Br (โบรโมเบนซีน);
แอลกอฮอล์และฟีนอล R-OH: CH 3 CH 2 OH (เอทานอล), C 6 H 5 OH (ฟีนอล);
ไทออล R – SH: CH 3 CH 2 SH (เอเทนไทออล), C 6 H 5 SH (ไทโอฟีนอล);
อีเธอร์ R–O–R: CH 3 CH 2 –O–CH 2 CH 3 (ไดเอทิลอีเทอร์)
เชิงซ้อน R – CO – O – R: CH 3 CH 2 COOCH 2 CH 3 (กรดเอทิลอะซิติก);
สารประกอบคาร์บอนิล: อัลดีไฮด์ R–CHO:
คีโตน R – СО – R: CH 3 COCH 3 (โพรพาโนน), C 6 H 5 COCH 3 (เมทิลฟีนิลคีโตน);
กรดคาร์บอกซิลิก R-COOH: (กรดอะซิติก), (กรดเบนโซอิก)
กรดซัลโฟนิก R–SO 3 H: CH 3 SO 3 H (กรดมีเทนซัลโฟนิก), C 6 H 5 SO 3 H (กรดเบนซีนซัลโฟนิก)
เอมีน R – NH 2: CH 3 CH 2 NH 2 (เอทิลลามีน), CH 3 NHCH 3 (ไดเมทิลลามีน), C 6 H 5 NH 2 (สวรรค์);
สารประกอบไนโตร R–NO 2 CH 3 CH 2 NO 2 (ไนโตรอีเทน), C 6 H 5 NO 2 (ไนโตรเบนซีน);
สารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก (ออร์กาโนเอลิเมนต์): CH 3 CH 2 Na (เอทิลโซเดียม)
ชุดของสารประกอบที่มีโครงสร้างคล้ายกันมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกันซึ่งสมาชิกแต่ละคนของซีรีส์ต่างกันเพียงจำนวนกลุ่ม -CH 2 เท่านั้นเรียกว่า ซีรีส์ที่คล้ายคลึงกัน,และกลุ่ม -CH 2 คือความแตกต่างที่คล้ายคลึงกัน . สำหรับสมาชิกของซีรีส์ที่คล้ายคลึงกัน ปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะดำเนินไปในลักษณะเดียวกัน (ยกเว้นสมาชิกกลุ่มแรกเท่านั้น) ด้วยเหตุนี้ เมื่อทราบปฏิกิริยาทางเคมีของสมาชิกเพียงตัวเดียวในอนุกรม จึงสามารถระบุได้ด้วยความเป็นไปได้สูงที่การเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกันจะเกิดขึ้นกับสมาชิกที่เหลือของอนุกรมที่คล้ายคลึงกัน
สำหรับอนุกรมที่คล้ายคลึงกันใดๆ สามารถหาสูตรทั่วไปที่สะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนของสมาชิกของอนุกรมนี้ แบบนี้ สูตรนี้เรียกว่า สูตรทั่วไปของอนุกรมคล้ายคลึงกันใช่แล้ว ส ปเอช 2 ป+2 – สูตรอัลเคน, C ปเอช 2 ป+1 OH – อะลิฟาติกโมโนไฮดริกแอลกอฮอล์
ศัพท์เฉพาะของสารประกอบอินทรีย์: ศัพท์เฉพาะ มีเหตุผล และเป็นระบบ ระบบการตั้งชื่อเล็กน้อยคือชุดของชื่อที่เป็นที่ยอมรับในอดีต ดังนั้นจากชื่อจึงชัดเจนทันทีว่ากรดมาลิก, ซัคซินิกหรือซิตริกถูกแยกออกได้อย่างไร, วิธีรับกรดไพรูวิก (ไพโรไลซิสของกรดองุ่น), ผู้ที่ชื่นชอบภาษากรีกจะเดาได้ง่ายว่ากรดอะซิติกนั้นมีรสเปรี้ยวและกลีเซอรีนมีรสหวาน . เมื่อมีการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ใหม่และทฤษฎีโครงสร้างของพวกมันได้ถูกพัฒนาขึ้น ระบบการตั้งชื่ออื่นๆ ก็ถูกสร้างขึ้นเพื่อสะท้อนถึงโครงสร้างของสารประกอบ (เป็นของบางประเภท)
ระบบการตั้งชื่อแบบเหตุผลสร้างชื่อของสารประกอบตามโครงสร้างของสารประกอบที่ง่ายกว่า (สมาชิกตัวแรกของอนุกรมที่คล้ายคลึงกัน) ช 3 เขา– คาร์บินอล, CH 3 ช 2 เขา– เมทิลคาร์บินอล, CH 3 ซีเอช(OH) CH 3 – ไดเมทิลคาร์บินอล ฯลฯ
ระบบการตั้งชื่อ IUPAC (ระบบการตั้งชื่ออย่างเป็นระบบ) ตามระบบการตั้งชื่อของ IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ชื่อของไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์เชิงฟังก์ชันของพวกมันจะขึ้นอยู่กับชื่อของไฮโดรคาร์บอนที่สอดคล้องกัน โดยเติมคำนำหน้าและคำต่อท้ายที่มีอยู่ในชุดที่คล้ายคลึงกันนี้
หากต้องการตั้งชื่อสารประกอบอินทรีย์อย่างถูกต้อง (และไม่คลุมเครือ) โดยใช้ระบบการตั้งชื่อ คุณต้อง:
1) เลือกลำดับที่ยาวที่สุดของอะตอมคาร์บอน (โครงสร้างผู้ปกครอง) เป็นโครงกระดูกคาร์บอนหลักและตั้งชื่อโดยคำนึงถึงระดับความไม่อิ่มตัวของสารประกอบ
2) ระบุ ทั้งหมดหมู่ฟังก์ชันที่มีอยู่ในสารประกอบ
3) กำหนดว่ากลุ่มใดเป็นผู้อาวุโส (ดูตาราง) ชื่อของกลุ่มนี้จะสะท้อนให้เห็นในชื่อของสารประกอบในรูปแบบของคำต่อท้ายและวางไว้ที่ส่วนท้ายของชื่อสารประกอบ กลุ่มอื่น ๆ ทั้งหมดจะได้รับในชื่อในรูปแบบของคำนำหน้า
4) กำหนดหมายเลขอะตอมของคาร์บอนของสายโซ่หลัก โดยให้กลุ่มที่สูงที่สุดมีจำนวนน้อยที่สุด
5) แสดงรายการคำนำหน้าตามลำดับตัวอักษร (ในกรณีนี้จะไม่คำนึงถึงการคูณคำนำหน้า di-, tri-, tetra- ฯลฯ)
6) เขียนชื่อเต็มของสารประกอบ
|
คลาสการเชื่อมต่อ |
สูตรกลุ่มฟังก์ชัน |
คำต่อท้ายหรือลงท้าย |
|
|
กรดคาร์บอกซิลิก |
คาร์บอกซี- |
กรดโออิค |
|
|
กรดซัลโฟนิก |
กรดซัลโฟนิก |
||
|
อัลดีไฮด์ | |||
|
ไฮดรอกซี- | |||
|
เมอร์แคปโต- | |||
|
С≡≡С | |||
|
อนุพันธ์ของฮาโลเจน |
Br, ฉัน, F, Cl |
โบรมีน-, ไอโอดีน-, ฟลูออรีน-, คลอรีน- |
-โบรไมด์, -ไอโอไดด์, -ฟลูออไรด์, -คลอไรด์ |
|
สารประกอบไนโตร |
สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่า:
ในชื่อของแอลกอฮอล์, อัลดีไฮด์, คีโตน, กรดคาร์บอกซิลิก, เอไมด์, ไนไตรล์, แอซิดเฮไลด์, ส่วนต่อท้ายที่กำหนดคลาสจะเป็นไปตามส่วนต่อท้ายของระดับความไม่อิ่มตัว: ตัวอย่างเช่น 2-butenal;
สารประกอบที่มีหมู่ฟังก์ชันอื่นเรียกว่าอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอน ชื่อของหมู่ฟังก์ชันเหล่านี้จะถูกวางไว้เป็นคำนำหน้าชื่อไฮโดรคาร์บอนต้นกำเนิด: ตัวอย่างเช่น 1-คลอโรโพรเพน
ชื่อของหมู่ฟังก์ชันที่เป็นกรด เช่น กรดซัลโฟนิกหรือกรดฟอสฟีนิก จะถูกวางไว้หลังชื่อของโครงกระดูกไฮโดรคาร์บอน ตัวอย่างเช่น กรดเบนซีนซัลโฟนิก
อนุพันธ์ของอัลดีไฮด์และคีโตนมักตั้งชื่อตามสารประกอบคาร์บอนิลต้นกำเนิด
เอสเทอร์ของกรดคาร์บอกซิลิกเรียกว่าอนุพันธ์ของกรดต้นกำเนิด ตอนจบ –กรดโออิกจะถูกแทนที่ด้วย –โอเอต: ตัวอย่างเช่น เมทิลโพรพิโอเนตคือเมทิลเอสเทอร์ของกรดโพรพาโนอิก
เพื่อบ่งชี้ว่าองค์ประกอบทดแทนนั้นถูกพันธะกับอะตอมไนโตรเจนของโครงสร้างต้นกำเนิด ให้ใช้อักษรตัวใหญ่ N นำหน้าชื่อขององค์ประกอบทดแทน: N-methylaniline
เหล่านั้น. คุณต้องเริ่มต้นด้วยชื่อของโครงสร้างหลักซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรู้ชื่อของสมาชิก 10 คนแรกของชุดอัลเคนที่คล้ายคลึงกัน (มีเทน, อีเทน, โพรเพน, บิวเทน, เพนเทน, เฮกเซน, เฮปเทน, ออกเทน, โนเนน, เดเคน) คุณต้องรู้ชื่อของอนุมูลที่เกิดจากพวกมันด้วย - ในกรณีนี้การลงท้าย -เปลี่ยนเป็น -il
พิจารณาสารประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของยาที่ใช้รักษาโรคตา:
CH 3 – C(CH 3) = CH – CH 2 – CH 2 – C(CH 3) = CH – CHO
โครงสร้างพื้นฐานหลักคือสายโซ่ของคาร์บอน 8 อะตอม รวมถึงหมู่อัลดีไฮด์และพันธะคู่ทั้งสอง อะตอมของคาร์บอนแปดอะตอมมีค่าออกเทน แต่มีพันธะคู่ 2 พันธะ - ระหว่างอะตอมที่สองและสามและระหว่างอะตอมที่หกและเจ็ด พันธะคู่หนึ่งพันธะ - ตอนจบ -an ต้องถูกแทนที่ด้วย -ene มีพันธะคู่ 2 อันซึ่งหมายถึง -diene เช่น ออคตาไดอีนและในตอนแรกเราระบุตำแหน่งโดยตั้งชื่ออะตอมด้วยตัวเลขที่ต่ำกว่า - 2,6-ออคตาไดอีน เราได้จัดการกับโครงสร้างเดิมและความไม่มีกำหนด
แต่สารประกอบประกอบด้วยหมู่อัลดีไฮด์ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน แต่เป็นอัลดีไฮด์ดังนั้นเราจึงเพิ่มส่วนต่อท้าย -al โดยไม่มีตัวเลขมันจะเป็นกลุ่มแรก - 2,6-octadienal เสมอ
สารทดแทนอีก 2 ชนิดคืออนุมูลเมทิลที่อะตอมที่ 3 และ 7 ในที่สุดเราก็ได้: 3,7-dimethyl - 2,6-octadienal
สารทั้งหมดที่มีอะตอมของคาร์บอน นอกเหนือจากคาร์บอเนต คาร์ไบด์ ไซยาไนด์ ไทโอไซยาเนต และกรดคาร์บอนิก ล้วนแต่เป็นสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถถูกสร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตจากอะตอมของคาร์บอนผ่านเอนไซม์หรือปฏิกิริยาอื่น ๆ ปัจจุบัน สารอินทรีย์หลายชนิดสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ ซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนายาและเภสัชวิทยาได้ เช่นเดียวกับการสร้างพอลิเมอร์และวัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงสูง
การจำแนกประเภทของสารประกอบอินทรีย์
สารประกอบอินทรีย์เป็นสารประเภทที่มีจำนวนมากที่สุด ที่นี่มีสารประมาณ 20 ชนิด มีคุณสมบัติทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพต่างกัน จุดหลอมเหลว มวล ความผันผวน และความสามารถในการละลาย รวมถึงสถานะการรวมตัวภายใต้สภาวะปกติก็แตกต่างกันเช่นกัน ในหมู่พวกเขา:
- ไฮโดรคาร์บอน (อัลเคน, อัลคีน, อัลคีน, อัลคาเดียน, ไซโคลอัลเคน, อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน);
- อัลดีไฮด์;
- คีโตน;
- แอลกอฮอล์ (ไดไฮโดรริก, โมโนไฮดริก, โพลีไฮดริก);
- อีเทอร์;
- เอสเทอร์;
- กรดคาร์บอกซิลิก
- เอมีน;
- กรดอะมิโน;
- คาร์โบไฮเดรต
- ไขมัน;
- โปรตีน;
- โพลีเมอร์ชีวภาพและโพลีเมอร์สังเคราะห์
การจำแนกประเภทนี้สะท้อนถึงลักษณะของโครงสร้างทางเคมีและการมีอยู่ของกลุ่มอะตอมเฉพาะที่กำหนดความแตกต่างในคุณสมบัติของสารเฉพาะ โดยทั่วไปการจำแนกประเภทซึ่งขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของโครงกระดูกคาร์บอนและไม่คำนึงถึงลักษณะของปฏิกิริยาทางเคมีจะดูแตกต่างออกไป ตามบทบัญญัติสารประกอบอินทรีย์แบ่งออกเป็น:
- สารประกอบอะลิฟาติก
- อะโรเมติกส์;
- สารเฮเทอโรไซคลิก
สารประกอบอินทรีย์ประเภทนี้สามารถมีไอโซเมอร์อยู่ในสารกลุ่มต่างๆ คุณสมบัติของไอโซเมอร์จะแตกต่างกันแม้ว่าองค์ประกอบอะตอมของพวกมันอาจจะเหมือนกันก็ตาม สิ่งนี้ตามมาจากบทบัญญัติที่ A.M. Butlerov วางไว้ นอกจากนี้ ทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ยังเป็นแนวทางสำหรับการวิจัยเคมีอินทรีย์ทั้งหมด อยู่ในระดับเดียวกับกฎธาตุของเมนเดเลเยฟ
แนวคิดเรื่องโครงสร้างทางเคมีได้รับการแนะนำโดย A.M. Butlerov ปรากฏในประวัติศาสตร์เคมีเมื่อวันที่ 19 กันยายน พ.ศ. 2404 ก่อนหน้านี้มีความคิดเห็นที่แตกต่างกันในทางวิทยาศาสตร์ และนักวิทยาศาสตร์บางคนปฏิเสธการมีอยู่ของโมเลกุลและอะตอมโดยสิ้นเชิง ดังนั้นจึงไม่มีลำดับเคมีอินทรีย์และอนินทรีย์ นอกจากนี้ยังไม่มีรูปแบบใดที่สามารถตัดสินคุณสมบัติของสารเฉพาะได้ ในเวลาเดียวกันก็มีสารประกอบที่มีองค์ประกอบเหมือนกันแต่มีคุณสมบัติต่างกัน
คำแถลงของ A.M. Butlerov ชี้นำการพัฒนาเคมีไปในทิศทางที่ถูกต้องเป็นส่วนใหญ่และสร้างรากฐานที่มั่นคงสำหรับมัน โดยสามารถจัดระบบข้อเท็จจริงที่สะสม ได้แก่ คุณสมบัติทางเคมีหรือทางกายภาพของสารบางชนิดรูปแบบของการเข้าสู่ปฏิกิริยา ฯลฯ แม้แต่การทำนายวิธีการรับสารประกอบและการมีอยู่ของคุณสมบัติทั่วไปบางอย่างก็เป็นไปได้ด้วยทฤษฎีนี้ และที่สำคัญที่สุด A.M. Butlerov แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของโมเลกุลของสารสามารถอธิบายได้จากมุมมองของปฏิกิริยาทางไฟฟ้า
ตรรกะของทฤษฎีโครงสร้างของสารอินทรีย์
ตั้งแต่ก่อนปี 1861 หลายคนในสาขาเคมีปฏิเสธการมีอยู่ของอะตอมหรือโมเลกุล ทฤษฎีสารประกอบอินทรีย์จึงกลายเป็นข้อเสนอปฏิวัติสำหรับโลกวิทยาศาสตร์ และเนื่องจาก A. M. Butlerov เองก็ดำเนินการจากข้อสรุปเชิงวัตถุเท่านั้นเขาจึงสามารถหักล้างแนวคิดเชิงปรัชญาเกี่ยวกับอินทรียวัตถุได้
เขาสามารถแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างโมเลกุลสามารถรับรู้ได้จากการทดลองผ่านปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่นองค์ประกอบของคาร์โบไฮเดรตสามารถกำหนดได้โดยการเผาไหม้ในปริมาณที่กำหนดแล้วนับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้น ปริมาณไนโตรเจนในโมเลกุลเอมีนยังถูกคำนวณในระหว่างการเผาไหม้ด้วยการวัดปริมาตรของก๊าซและแยกปริมาณทางเคมีของโมเลกุลไนโตรเจน
หากเราพิจารณาคำตัดสินของ Butlerov เกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีที่ขึ้นกับโครงสร้างในทิศทางตรงกันข้าม ข้อสรุปใหม่ก็จะเกิดขึ้น กล่าวคือ เมื่อทราบโครงสร้างทางเคมีและองค์ประกอบของสาร เราก็สามารถสรุปคุณสมบัติของสารได้โดยเชิงประจักษ์ แต่ที่สำคัญที่สุด Butlerov อธิบายว่าในอินทรียวัตถุมีสารจำนวนมากที่แสดงคุณสมบัติต่างกัน แต่มีองค์ประกอบเหมือนกัน
บทบัญญัติทั่วไปของทฤษฎี
เมื่อพิจารณาและศึกษาสารประกอบอินทรีย์ A. M. Butlerov ได้รับหลักการที่สำคัญที่สุดบางประการ เขารวมพวกมันเข้าด้วยกันเป็นทฤษฎีที่อธิบายโครงสร้างของสารเคมีที่มีต้นกำเนิดจากสารอินทรีย์ ทฤษฎีมีดังนี้:
- ในโมเลกุลของสารอินทรีย์ อะตอมจะเชื่อมต่อกันตามลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ซึ่งขึ้นอยู่กับความจุ
- โครงสร้างทางเคมีเป็นลำดับทันทีตามอะตอมในโมเลกุลอินทรีย์ที่เชื่อมต่อกัน
- โครงสร้างทางเคมีเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของสารประกอบอินทรีย์
- ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุลที่มีองค์ประกอบเชิงปริมาณเท่ากันคุณสมบัติที่แตกต่างกันของสารอาจปรากฏขึ้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุลที่มีองค์ประกอบเชิงปริมาณเหมือนกัน
- กลุ่มอะตอมทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารประกอบเคมีมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน
สารประกอบอินทรีย์ทุกประเภทถูกสร้างขึ้นตามหลักการของทฤษฎีนี้ หลังจากวางรากฐานแล้ว A. M. Butlerov ก็สามารถขยายสาขาเคมีเป็นสาขาวิทยาศาสตร์ได้ เขาอธิบายว่าเนื่องจากคาร์บอนมีเวเลนซ์เป็นสี่ในสารอินทรีย์ จึงมีการพิจารณาความหลากหลายของสารประกอบเหล่านี้ การมีอยู่ของกลุ่มอะตอมที่ทำงานอยู่จำนวนมากจะเป็นตัวกำหนดว่าสารนั้นอยู่ในประเภทใดประเภทหนึ่งหรือไม่ และเป็นเพราะการมีอยู่ของกลุ่มอะตอมเฉพาะ (อนุมูล) ที่ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีปรากฏขึ้น
ไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของพวกมัน
สารประกอบอินทรีย์ของคาร์บอนและไฮโดรเจนเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่ง่ายที่สุดในบรรดาสารทั้งหมดในกลุ่ม พวกมันแสดงด้วยคลาสย่อยของอัลเคนและไซโคลอัลเคน (ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว), อัลคีน, อัลคาเดียนและอัลคาไตรอีน, อัลไคน์ (ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว) รวมถึงคลาสย่อยของสารอะโรมาติก ในอัลเคน อะตอมของคาร์บอนทั้งหมดเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ C-C เพียงพันธะเดียวเท่านั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่สามารถรวมอะตอม H อะตอมเดียวในองค์ประกอบของไฮโดรคาร์บอนได้
ในไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว ไฮโดรเจนสามารถรวมตัวกันได้ที่บริเวณที่เกิดพันธะ C=C คู่ นอกจากนี้พันธะ C-C อาจเป็นสามเท่า (อัลไคน์) สิ่งนี้ทำให้สารเหล่านี้เกิดปฏิกิริยาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการลดหรือเติมอนุมูล เพื่อความสะดวกในการศึกษาความสามารถในการทำปฏิกิริยา สารอื่น ๆ ทั้งหมดถือเป็นอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอนประเภทใดประเภทหนึ่ง
แอลกอฮอล์
แอลกอฮอล์เป็นสารประกอบเคมีอินทรีย์ที่มีความซับซ้อนมากกว่าไฮโดรคาร์บอน พวกมันถูกสังเคราะห์ขึ้นจากปฏิกิริยาของเอนไซม์ในเซลล์ที่มีชีวิต ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือการสังเคราะห์เอทานอลจากกลูโคสอันเป็นผลมาจากการหมัก
ในอุตสาหกรรม แอลกอฮอล์ได้มาจากอนุพันธ์ของฮาโลเจนของไฮโดรคาร์บอน อันเป็นผลมาจากการแทนที่อะตอมของฮาโลเจนด้วยกลุ่มไฮดรอกซิลทำให้เกิดแอลกอฮอล์ขึ้น โมโนไฮดริกแอลกอฮอล์มีกลุ่มไฮดรอกซิลเพียงกลุ่มเดียว ส่วนโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ประกอบด้วยสองกลุ่มขึ้นไป ตัวอย่างของแอลกอฮอล์ไดไฮโดรริกคือเอทิลีนไกลคอล โพลีไฮดริกแอลกอฮอล์คือกลีเซอรีน สูตรทั่วไปของแอลกอฮอล์คือ R-OH (R คือโซ่คาร์บอน)
อัลดีไฮด์และคีโตน
หลังจากที่แอลกอฮอล์เกิดปฏิกิริยาของสารประกอบอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการดึงไฮโดรเจนออกจากกลุ่มแอลกอฮอล์ (ไฮดรอกซิล) พันธะคู่ระหว่างออกซิเจนและคาร์บอนจะปิดลง หากปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นผ่านกลุ่มแอลกอฮอล์ซึ่งอยู่ที่อะตอมของคาร์บอนส่วนปลาย จะส่งผลให้เกิดการก่อตัวของอัลดีไฮด์ หากอะตอมของคาร์บอนกับแอลกอฮอล์ไม่ได้อยู่ที่ปลายโซ่คาร์บอน ผลลัพธ์ของปฏิกิริยาคายน้ำก็คือการผลิตคีโตน สูตรทั่วไปของคีโตนคือ R-CO-R, อัลดีไฮด์ R-COH (R คืออนุมูลไฮโดรคาร์บอนของสายโซ่)
เอสเทอร์ (ง่ายและซับซ้อน)
โครงสร้างทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ประเภทนี้มีความซับซ้อน อีเทอร์ถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลแอลกอฮอล์สองโมเลกุล เมื่อเอาน้ำออกจากพวกมัน จะเกิดสารประกอบตามรูปแบบ R-O-R กลไกการเกิดปฏิกิริยา: การแยกไฮโดรเจนโปรตอนจากแอลกอฮอล์หนึ่งและกลุ่มไฮดรอกซิลจากแอลกอฮอล์อีกเครื่องหนึ่ง
เอสเทอร์เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างแอลกอฮอล์กับกรดคาร์บอกซิลิกอินทรีย์ กลไกการเกิดปฏิกิริยา: กำจัดน้ำออกจากกลุ่มแอลกอฮอล์และคาร์บอนของทั้งสองโมเลกุล ไฮโดรเจนถูกแยกออกจากกรด (ที่หมู่ไฮดรอกซิล) และหมู่ OH เองก็แยกออกจากแอลกอฮอล์ สารประกอบที่ได้จะแสดงเป็น R-CO-O-R โดยที่บีช R หมายถึงอนุมูล - ส่วนที่เหลือของโซ่คาร์บอน
กรดคาร์บอกซิลิกและเอมีน
กรดคาร์บอกซิลิกเป็นสารพิเศษที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของเซลล์ โครงสร้างทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์มีดังนี้: อนุมูลไฮโดรคาร์บอน (R) ที่มีหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) ติดอยู่ หมู่คาร์บอกซิลสามารถอยู่ที่อะตอมคาร์บอนชั้นนอกสุดเท่านั้น เนื่องจากวาเลนซีของ C ในกลุ่ม (-COOH) คือ 4
เอมีนเป็นสารประกอบที่เรียบง่ายกว่าซึ่งเป็นอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอน ณ อะตอมของคาร์บอนใดๆ จะมีเอมีนเรดิคัล (-NH2) มีเอมีนปฐมภูมิซึ่งมีหมู่ (-NH2) ติดอยู่กับคาร์บอนหนึ่งตัว (สูตรทั่วไป R-NH2) ในเอมีนทุติยภูมิ ไนโตรเจนจะรวมกับอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอม (สูตร R-NH-R) ในเอมีนระดับตติยภูมิ ไนโตรเจนเชื่อมต่อกับอะตอมของคาร์บอน 3 อะตอม (R3N) โดยที่ p คืออนุมูลหรือสายโซ่คาร์บอน
กรดอะมิโน
กรดอะมิโนเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่แสดงคุณสมบัติของทั้งเอมีนและกรดจากแหล่งกำเนิดอินทรีย์ มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับตำแหน่งของหมู่เอมีนที่สัมพันธ์กับหมู่คาร์บอกซิล ที่สำคัญที่สุดคือกรดอะมิโนอัลฟ่า ที่นี่หมู่เอมีนตั้งอยู่ที่อะตอมของคาร์บอนซึ่งมีหมู่คาร์บอกซิลติดอยู่ สิ่งนี้ทำให้เกิดพันธะเปปไทด์และการสังเคราะห์โปรตีน
คาร์โบไฮเดรตและไขมัน
คาร์โบไฮเดรตคือแอลกอฮอล์อัลดีไฮด์หรือแอลกอฮอล์คีโต เหล่านี้เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างเชิงเส้นหรือเป็นวงกลม เช่นเดียวกับโพลีเมอร์ (แป้ง เซลลูโลส และอื่นๆ) บทบาทที่สำคัญที่สุดในเซลล์คือโครงสร้างและพลัง ไขมันหรือไขมันทำหน้าที่เหมือนกัน เพียงแต่มีส่วนร่วมในกระบวนการทางชีวเคมีอื่นๆ เท่านั้น จากมุมมองของโครงสร้างทางเคมี ไขมันคือเอสเทอร์ของกรดอินทรีย์และกลีเซอรอล
Alexander Mikhailovich Butlerov เกิดเมื่อวันที่ 3 (15) กันยายน พ.ศ. 2371 ในเมือง Chistopol จังหวัด Kazan ในครอบครัวของเจ้าของที่ดินซึ่งเป็นเจ้าหน้าที่เกษียณอายุ เขาได้รับการศึกษาครั้งแรกที่โรงเรียนประจำเอกชน จากนั้นจึงเรียนที่โรงยิมและมหาวิทยาลัย Kazan Imperial เขาสอนตั้งแต่ปี พ.ศ. 2392 และในปี พ.ศ. 2400 ก็ได้เป็นศาสตราจารย์วิชาเคมีสามัญในมหาวิทยาลัยเดียวกัน เขาเป็นอธิการบดีสองครั้ง ในปี พ.ศ. 2394 เขาได้ปกป้องวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาโทเรื่อง "เรื่องออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์" และในปี พ.ศ. 2397 ที่มหาวิทยาลัยมอสโก - วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกเรื่อง "เกี่ยวกับน้ำมันหอมระเหย" ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2411 เขาเป็นศาสตราจารย์วิชาเคมีสามัญที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและตั้งแต่ปี พ.ศ. 2417 เป็นนักวิชาการสามัญของ St. Petersburg Academy of Sciences นอกเหนือจากวิชาเคมีแล้ว Butlerov ยังให้ความสนใจกับประเด็นเชิงปฏิบัติด้านการเกษตร การทำสวน และการเลี้ยงผึ้ง ภายใต้การนำของเขา การเพาะปลูกชาเริ่มขึ้นในเทือกเขาคอเคซัส เขาเสียชีวิตในหมู่บ้าน Butlerovka จังหวัด Kazan เมื่อวันที่ 5 (17) สิงหาคม พ.ศ. 2429
ก่อนที่ Butlerov มีความพยายามหลายครั้งในการสร้างหลักคำสอนเกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขซ้ำแล้วซ้ำอีกโดยนักเคมีที่มีชื่อเสียงที่สุดในยุคนั้นซึ่งนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียใช้ผลงานบางส่วนสำหรับทฤษฎีโครงสร้างของเขา ตัวอย่างเช่น นักเคมีชาวเยอรมัน August Kekule สรุปว่าคาร์บอนสามารถสร้างพันธะได้ 4 พันธะกับอะตอมอื่น ยิ่งไปกว่านั้น เขาเชื่อว่าอาจมีสูตรหลายสูตรสำหรับสารประกอบเดียวกัน แต่เขามักจะเสริมเสมอว่าสูตรนี้อาจแตกต่างออกไป ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทางเคมี Kekule เชื่อว่าสูตรไม่ได้สะท้อนถึงลำดับที่อะตอมในโมเลกุลเชื่อมต่อกัน อดอล์ฟ โคลเบ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันผู้มีชื่อเสียงอีกคน โดยทั่วไปถือว่าเป็นไปไม่ได้โดยพื้นฐานแล้วที่จะอธิบายโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุล
บัตเลรอฟแสดงแนวคิดพื้นฐานของเขาเกี่ยวกับโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2404 ในรายงาน "เกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของสสาร" ซึ่งเขานำเสนอต่อผู้เข้าร่วมสภานักธรรมชาติวิทยาและแพทย์ชาวเยอรมันในเมืองสเปเยอร์ ในทฤษฎีของเขา เขาได้รวมแนวคิดจาก Kekule เกี่ยวกับวาเลนซี (จำนวนพันธะสำหรับอะตอมใดอะตอมหนึ่ง) และนักเคมีชาวสก็อต Archibald Cooper ว่าอะตอมของคาร์บอนสามารถก่อตัวเป็นโซ่ได้ ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างทฤษฎีของบัตเลอรอฟกับทฤษฎีอื่นๆ คือข้อกำหนดเกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมี (ไม่ใช่เชิงกล) ของโมเลกุล ซึ่งเป็นวิธีที่อะตอมสร้างพันธะซึ่งกันและกันจนกลายเป็นโมเลกุล ในกรณีนี้ แต่ละอะตอมจะสร้างพันธะตาม "แรงเคมี" ที่เป็นของอะตอมนั้นโดยเฉพาะ ในทฤษฎีของเขา นักวิทยาศาสตร์สร้างความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างอะตอมอิสระและอะตอมที่มีการเชื่อมต่อกับอะตอมอื่น (มันเปลี่ยนเป็นรูปแบบใหม่และเป็นผลมาจากอิทธิพลซึ่งกันและกัน อะตอมที่เชื่อมต่อกัน ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางโครงสร้าง มีหน้าที่ทางเคมีต่างกัน) นักเคมีชาวรัสเซียคนนี้เชื่อมั่นว่าสูตรไม่เพียงแต่แสดงถึงโมเลกุลในเชิงแผนผังเท่านั้น แต่ยังสะท้อนถึงโครงสร้างที่แท้จริงของมันอีกด้วย นอกจากนี้แต่ละโมเลกุลยังมีโครงสร้างเฉพาะซึ่งจะเปลี่ยนแปลงเฉพาะระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเท่านั้น จากบทบัญญัติของทฤษฎี (ได้รับการยืนยันภายหลังจากการทดลอง) ว่าคุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ถูกกำหนดโดยโครงสร้างของมัน ข้อความนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากทำให้สามารถอธิบายและทำนายการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารได้ นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์แบบผกผัน: สูตรโครงสร้างสามารถใช้เพื่อตัดสินคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของสารได้ นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าปฏิกิริยาของสารประกอบนั้นอธิบายได้ด้วยพลังงานที่อะตอมสร้างพันธะกัน
ด้วยความช่วยเหลือของทฤษฎีที่สร้างขึ้น Butlerov สามารถอธิบาย isomerism ได้ ไอโซเมอร์เป็นสารประกอบที่มีปริมาณและ "คุณภาพ" ของอะตอมเท่ากัน แต่ในขณะเดียวกันก็มีคุณสมบัติทางเคมีต่างกัน จึงมีโครงสร้างต่างกัน ทฤษฎีนี้ทำให้สามารถอธิบายกรณีของไอโซเมอริซึมที่ทราบได้อย่างชัดเจน บัตเลรอฟเชื่อว่ามีความเป็นไปได้ที่จะระบุการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมในโมเลกุล การคาดการณ์ของเขาได้รับการยืนยันในภายหลังซึ่งเป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาสาขาเคมีอินทรีย์สาขาใหม่ - สเตอริโอเคมี ควรสังเกตว่านักวิทยาศาสตร์เป็นคนแรกที่ค้นพบและอธิบายปรากฏการณ์ของไดนามิกไอโซเมอริซึม ความหมายของมันคือไอโซเมอร์สองตัวขึ้นไปภายใต้เงื่อนไขบางประการสามารถแปลงร่างเป็นกันและกันได้อย่างง่ายดาย โดยทั่วไปแล้ว ไอโซเมอริซึมกลายเป็นการทดสอบทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีอย่างจริงจังและได้รับการอธิบายอย่างชาญฉลาด
บทบัญญัติที่หักล้างไม่ได้ซึ่งกำหนดโดย Butlerov ในไม่ช้าก็นำมาซึ่งทฤษฎีการยอมรับสากล ความถูกต้องของแนวคิดที่หยิบยกมาได้รับการยืนยันจากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์และผู้ติดตามของเขา ในกระบวนการของพวกเขา พวกเขาพิสูจน์สมมติฐานของไอโซเมอร์นิยม: Butlerov สังเคราะห์หนึ่งในสี่แอลกอฮอล์บิวทิลที่ทำนายโดยทฤษฎีและถอดรหัสโครงสร้างของมัน ตามกฎของไอโซเมอร์ซึ่งตามมาจากทฤษฎีโดยตรง มีความเป็นไปได้ที่จะมีกรดวาเลริกสี่ตัวอยู่ด้วย พวกเขาได้รับในภายหลัง
นี่เป็นเพียงข้อเท็จจริงที่แยกออกมาได้ในห่วงโซ่การค้นพบ: ทฤษฎีทางเคมีของโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์มีความสามารถในการทำนายที่น่าทึ่ง
ในระยะเวลาอันสั้น มีการค้นพบ สังเคราะห์ และศึกษาสารอินทรีย์ใหม่จำนวนมากและไอโซเมอร์ของสารเหล่านั้น เป็นผลให้ทฤษฎีของ Butlerov เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์เคมี รวมถึงเคมีอินทรีย์สังเคราะห์ ดังนั้นการสังเคราะห์จำนวนมากของ Butlerov จึงเป็นผลิตภัณฑ์หลักของอุตสาหกรรมทั้งหมด
ทฤษฎีโครงสร้างทางเคมียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งนำแนวคิดการปฏิวัติมากมายมาสู่เคมีอินทรีย์ในขณะนั้น ตัวอย่างเช่น Kekule เสนอแนะโครงสร้างวัฏจักรของเบนซีนและการเคลื่อนตัวของพันธะคู่ในโมเลกุล คุณสมบัติพิเศษของสารประกอบที่มีพันธะคอนจูเกต และอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ ทฤษฎีดังกล่าวยังทำให้เคมีอินทรีย์มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น จึงสามารถวาดสูตรโมเลกุลได้
และนี่ก็เป็นจุดเริ่มต้นของการจำแนกสารประกอบอินทรีย์ เป็นการใช้สูตรโครงสร้างที่ช่วยกำหนดวิธีการสังเคราะห์สารใหม่และสร้างโครงสร้างของสารประกอบเชิงซ้อนนั่นคือกำหนดการพัฒนาอย่างแข็งขันของวิทยาศาสตร์เคมีและสาขาของมัน ตัวอย่างเช่น Butlerov เริ่มดำเนินการวิจัยอย่างจริงจังเกี่ยวกับกระบวนการโพลีเมอไรเซชัน ในรัสเซีย นักเรียนของเขายังคงริเริ่มความคิดริเริ่มนี้ ซึ่งท้ายที่สุดก็ทำให้สามารถค้นพบวิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตยางสังเคราะห์ได้