10. Природные полимеры. Изопреновое звено в природных соединениях.

Полимеры (греч. πολύ- — много; μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико. Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются.[1] Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.[2]

Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей — реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвленным, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.

В строении полимера можно выделить мономерное звено — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН2—CHCl—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.

Изопреновое звено — один из наиболее распространенных в природе блоков. О ю ВСТРЕЧАЕТСЯ не только в КАУЧУКЕ, но и в БОЛЬШОМ числе соединений, выделенных ИЗ растений И животных. Например, почти все терпены, (найденные в эфирных маслах многих РАСТЕНИЙ) имеют углеродный СКЕЛЕТ, построенный из изопреновых звеньев, СОЕДИНЕННЫХ регулярно «голова к хвосту». Это так называемое изопреновое правило, которое оказало большую помощь при ВЫЯСНЕНИИ строения терпенов.

11. Теория химического строения органических веществ. Понятие об изомерии и гомологии.

Теория химического строения органических веществ была сформулирована А. М. Бутлеровым в 1861 году.

У этой теории четыре положения:

Атомы в молекуле соединены в определённой последовательности в соответствии с их валентностью. Эта последовательность называется химическим строением.

Свойства вещества зависят не только от качественного и количественного состава молекулы, но и от её химического строения. Вещества, имеющие один и тот же состав, но разное строение, называются изомерами, а само их существование изомеризацией.

Атомы и группы атомов в молекуле взаимно влияют друг на друга непосредственно или посредством других атомов.

Строение вещества познаваемо, возможен синтез веществ с заданным строением.

Понятие гомологии протягивает какие-то, пока еще неясные, нити от органической химии через биохимию к биологии. Здесь проглядывают некоторые общие закономерности развития, общие пути усложнения вещества. [1]

Понятие гомологии, отразившее в сознании человека объективную закономерность природы, само явилось не только продуктом познания, но и инструментом познания. [2]

Понятие гомологии является одним из важнейших в органической химии, и гомологические ряды составляют основу современной классификации органических соединений. Вопросы принадлежности соединений к разным гомологическим рядам весьма важны и связаны, например, с проблемами изомерии в органической химии [3], в частности с созданием эффективных алгоритмов определения числа возможных изомеров по брутто-формуле вещества с помощью ЭВМ. [3]

Использование понятия гомологии в различных областях естествознания свидетельствует о том, что процесс познания природы, осуществляющийся в самых разнообразных областях науки, имеет общие черты, отражающие типичное в самом объекте познания. [4]

История понятия гомологии отражает ход человеческого познания, углубляющегося от явления к сущности и от сущности менее глубокой к более глубокой. [5]

Важность понятия гомологии при изучении органической химии заключается в том, что вместо ознакомления с множеством отдельных соединений можно сосредоточить внимание на гомологических рядах, поскольку свойства отдельных членов ряда сходны. Химические свойства группы соединений, составляющих гомологический ряд, определяются природой имеющихся в молекуле функциональных групп. [6]

Важность и значимость понятий гомологии и изомерии определяется их обобщающим характером для каждой группы органических веществ. Эти понятия, как и установление генетических связей, способствуют целостности курса органической химии.