substancje organiczne. Wszystko o materii organicznej

CHEMIA ORGANICZNA

Podręcznik dla studentów specjalności 271200 „Technologia produktów spożywczych specjalnego przeznaczenia i gastronomii”, 351100 „Towarzystwo i badanie towarów”

Wstęp

Wykorzystanie przez człowieka substancji organicznych i ich izolacja od naturalnych źródeł podyktowane było praktycznymi potrzebami od czasów starożytnych.

Jako szczególna dziedzina nauki, chemia organiczna powstała na początku XIX wieku i do tej pory osiągnęła już wystarczająco dużo wysoki poziom rozwój. Spośród ogromnej liczby związków chemicznych większość (ponad 5 milionów) zawiera w swoim składzie węgiel, a prawie wszystkie to substancje organiczne. Większość związków organicznych to substancje otrzymywane przy użyciu nowych metod naukowych. Naturalne związki są dziś dostatecznie przebadanymi substancjami i znajdują nowe obszary zastosowań w podtrzymywaniu ludzkiego życia.

Obecnie praktycznie nie ma przemysłu Gospodarka narodowa niezwiązane z chemią organiczną: medycyna, farmakologia, technika elektroniczna, lotnictwo i kosmos, przemysł lekki i spożywczy, rolnictwo itp.

Dogłębne badania naturalnych substancji organicznych, takich jak tłuszcze, węglowodany, białka, witaminy, enzymy i inne, otworzyły możliwość ingerowania w procesy metaboliczne, oferowania zbilansowanej diety i regulowania procesów fizjologicznych. Nowoczesna chemia organiczna, dzięki wglądowi w mechanizmy reakcji zachodzących podczas przechowywania i przetwarzania produktów spożywczych, umożliwiła ich kontrolowanie.

Substancje organiczne znalazły zastosowanie w produkcji większości dóbr konsumpcyjnych, w technologii, w produkcji barwników, artykułów religijnych, perfum, w przemyśle tekstylnym itp.

Chemia organiczna stanowi ważną bazę teoretyczną w badaniach biochemii, fizjologii, technologii produkcji żywności, towaroznawstwa itp.

Klasyfikacja związków organicznych

Wszystkie związki organiczne są podzielone według budowy szkieletu węglowego:

1. Związki acykliczne (alifatyczne), o otwartym łańcuchu węglowym, zarówno prostym, jak i rozgałęzionym.

2-metylobutan

kwas stearynowy

2. Związki karbocykliczne to związki zawierające cykle atomów węgla. Dzielą się na alicykliczne i aromatyczne.

Związki alicykliczne to związki cykliczne, które nie mają właściwości aromatycznych.

cyklopentan

Substancje aromatyczne obejmują substancje zawierające w cząsteczce pierścień benzenowy, na przykład:
toluen

3. Związki heterocykliczne- substancje zawierające cykle składające się z atomów węgla i heteroatomów, na przykład:

furan pirydyna

Związki z każdej sekcji są z kolei podzielone na klasy, które są pochodnymi węglowodorów, w ich cząsteczkach atomy wodoru są zastąpione różnymi grupami funkcyjnymi:

pochodne halogenowe CH3-Cl; alkohole CH3-OH; pochodne nitro CH3-CH2-NO2; aminy CH3-CH2-NH2; kwasy sulfonowe CH3-CH2-SO3H; aldehydy CH 3-HC \u003d O; kwasy karboksylowe
i inni.

Grupy funkcjonalne definiują Właściwości chemiczne związki organiczne.

W zależności od liczby rodników węglowodorowych związanych z konkretnym atomem węgla, ten ostatni nazywa się pierwszorzędowym, drugorzędowym, trzeciorzędowym i czwartorzędowym.

Klasy związków organicznych

izomeria

izomeria- jest to zjawisko, gdy substancje, mające te same ilości i skład jakościowy, różnią się budową, właściwościami fizycznymi i chemicznymi.

Rodzaje izomerii:

1. Izomeria strukturalna:

a) Izomeria szkieletu węglowego.

2-metylopropan (izobutan)

b) Izomeria pozycji wiązania podwójnego (potrójnego).

1-buten 2-buten

c) Izomeria pozycji grupy funkcyjnej.

1-propanol 2-propanol

2. Stereoizomeria (przestrzenna):

a) Geometryczny: izomeria cis, trans. Ze względu na różne przestrzenne rozmieszczenie podstawników w stosunku do płaszczyzny wiązania podwójnego; występuje z powodu braku rotacji wokół podwójnego wiązania.

cisbuten-2 transbuten-2

b) Izomeria optyczna lub lustrzana to rodzaj izomerii przestrzennej (stereoizomeria) zależny od asymetrii cząsteczki, tj. z przestrzennego rozmieszczenia czterech różnych atomów lub grup atomów wokół asymetrycznego atomu węgla. Izomery optyczne (stereoizomery) są ze sobą powiązane jak przedmiot z jego lustrzanym odbiciem. Takie izomery optyczne nazywane są antypodami, a ich mieszaniny w równych ilościach nazywane są mieszaninami racemicznymi. W tym przypadku są to substancje optycznie nieaktywne, ponieważ każdy z izomerów obraca płaszczyznę polaryzacji światła w przeciwnym kierunku. Kwas mlekowy ma 2 antynogi, których liczbę określa wzór 2 n = liczba izomerów, gdzie n to liczba asymetrycznych atomów węgla.

Wiele materia organiczna(hydroksykwasy) to substancje optycznie czynne. Każda optycznie czynna substancja ma swój specyficzny obrót światła spolaryzowanego.

Fakt aktywności optycznej substancji odnosi się do wszystkich substancji organicznych, które mają w swoim składzie asymetryczne atomy węgla (hydroksykwasy, węglowodany, aminokwasy itp.).

Wideo poradnik:

Wykład: Klasyfikacja substancji organicznych. Nomenklatura substancji organicznych (trywialna i międzynarodowa)

Klasyfikacja substancji organicznych

Klasyfikacja substancji organicznych opiera się na teorii A.M. Butlerow. W tabeli przedstawiono klasyfikację substancji organicznych w zależności od rodzaju struktury łańcucha węglowego, tj. w zależności od rodzaju szkieletu węglowego:

Związki acykliczne- Są to substancje organiczne w cząsteczkach, których atomy węgla są połączone ze sobą liniami prostymi, a także rozgałęzionymi otwartymi łańcuchami.

Na przykład acykliczny obejmuje etan:

lub acetylen:

W przeciwnym razie takie związki nazywane są związkami alifatycznymi lub tłuszczowymi, ponieważ pierwsze związki z tej serii substancji organicznych otrzymano z tłuszczów roślinnych lub zwierzęcych. Spośród związków acyklicznych wyróżniają się:

Limit (lub nasycony) - związki te zawierają w szkielecie węglowym pojedynczy kowalencyjny niepolarny węgiel-węgiel C-C i słabo polarny Połączenie S-N, to jest alkany.

Ogólny wzór cząsteczkowy alkanów to C n H 2n+2, gdzie n to liczba atomów węgla w cząsteczce węglowodoru. Należą do nich otwarte łańcuchy, a także zamknięte (cykliczne) węglowodory. Wszystkie atomy węgla w alkanach mają sp 3 - hybrydyzacja. Zapamiętaj następujące alkany:

Metan - CH 4

Etan - C 2 H 6: CH 3 - CH 3

Propan - C3H8: CH3-CH2-CH3

Butan - C 4 H 10: CH 3 -(CH 2) 2 -CH 3

Pentan - C 5 H 12: CH3 -(CH2)3 -CH3

Heksan - C6H14: CH3-(CH2)4-CH3

Heptan - C7H16: CH3 -(CH2)5 -CH3

Oktan - C 8 H 18: CH 3 - (CH 2) 6 - CH 3

Nonan - C9H20: CH3-(CH2)7-CH3

Dziekan - C 10 H 22: CH 3 -(CH 2) 8 - CH 3

Nienasycone (lub nienasycone) - zawierają wielokrotne - podwójne (C \u003d C) lub potrójne (C ≡ C) wiązania, są to alkeny, alkiny i alkadieny:

1) ALELkeny- zawierają jedno wiązanie węgiel-węgiel, które jest podwójnym C=C. Formuła ogólna - C n H 2n .Atomy węgla w tych związkach mają sp 2 - hybrydyzacja. Wiązanie C=C ma wiązanie π i wiązanie σ, więc alkeny są bardziej reaktywne niż alkany. Zapamiętaj następujące alkeny:

Eten (etylen) - C 2 H 4: CH 2 \u003d CH 2

Propen (propylen) - C 3 H 6: CH 2 \u003d CH-CH 3

Buten - C 4 H 8: buten-1 CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH, buten-2 CH 3 -CH \u003d CH-CH 3, izobuten [CH 3] 2 C \u003d CH 2

Penten - C 5 H 10: 1-penten CH 3-CH 2-CH 2-CH \u003d CH 2, 2-penten C 2 H 5 CH \u003d CHCH 3

Heksen - C 6 H 12: 1-heksen CH 2 \u003d CH-CH 2-CH 2-CH 2-CH 3, cis - heksen-2 CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3 i inne izomery.

Hepten - C 7 H 14: 1-hepten CH 2 \u003d CH-CH 2-CH-CH 2-CH 2-CH 3, 2-hepten CH 3-CH \u003d CH-CH 2-CH 2-CH 2- CH 3 itd.

Okten - C 8 H 16: 1-okten CH 2 \u003d CH-CH 2-CH 2-CH 2-CH 2-CH 2-CH 3, 2-okten CH 3-CH \u003d CH-CH 2-CH 2 -CH2 -CH2 -CH3 itd.

Brak - C 9 H 18: 3-nonen CH 3-CH 2-CH \u003d CH-CH 2-CH 2-CH 2-CH 2-CH 3, 5-nonen CH 3-CH 2-CH 2-CH 2 - CH=CH-CH2 -CH2 -CH3 itd.

Decen - C 10 H 20: 2-decen CH 3-CH 2-CH 2-CH 2-CH 2-CH 2-CH 2-CH \u003d CH-CH 3 itd.

Jak zauważyłeś, nazwy alkenów są podobne do nazw alkanów, z różnicą w sufiksie. Alkany mają przyrostek -an, a alkeny przyrostek -en. Ponadto wśród wymienionych alkenów nie ma metenu. Pamiętaj, metan nie istnieje, ponieważ metan ma tylko jeden węgiel. A do tworzenia alkenów konieczne jest tworzenie wiązań podwójnych.

Lokalizacja wiązania podwójnego jest oznaczona liczbą, na przykład 1-buten: CH 2 \u003d CH-CH 2-CH 3 lub 1-heksen: CH 3-CH 2-CH 2-CH 2-CH \u003d CH 2. Zwróć uwagę na tę zasadę: numeracja łańcuchów węglowodorowych musi być wykonana tak, aby podwójne wiązania znajdowały się pod najniższą liczbą, na przykład 2-heksen:

2) Akrewni– w cząsteczkach jest jedno potrójne wiązanie С≡С. Formuła ogólna - CnH2n-2. W nazwy alkinów przyrostek -an zmieniony na -in. Na przykład 3-heptyna: CH 3-CH 2-CH 2-C≡C -CH 2-CH 3. Dla etyny HC≡CH możliwa jest również nazwa zwyczajowa acetylen. Położenie wiązania potrójnego jest wskazane w taki sam sposób, jak w poprzednim przypadku z alkenami. Jeśli w związku występuje więcej niż jedno wiązanie potrójne, do nazwy dodaje się sufiks -diyne lub -triyne. Jeśli związek zawiera zarówno wiązania podwójne, jak i potrójne, ich numeracja jest określona przez wiązanie podwójne, dlatego najpierw wywoływane jest wiązanie podwójne, a następnie wiązanie potrójne. Na przykład heksadien-1,3-w-5: CH2 \u003d CH-CH2 \u003d CH2-C≡CH.

3) ALEjacadiens – w cząsteczkach znajdują się dwa podwójne wiązania С=С. Formuła ogólna - C n H 2n-2,tak samo jak dla alkinów. Alkiny i alkadieny są izomerami międzyklasowymi.Na przykład 1,3-butadien lub diwinyl C4H6: CH2=CH-CH=CH2.

Związki cykliczne- to jest materia organiczna, których cząsteczki zawierają trzy lub więcej atomów połączonych w zamknięty pierścień, tworząc cykle.

Ograniczające cykliczne węglowodory nazywane są cykloalkanami. Ich o ogólna formuła - C n H 2n. Cząsteczki mają zamknięty łańcuch lub pierścienie. Na przykład cyklopropan (C 3 H 6):

i cyklobutan (C4H8):

W zależności od tego, które atomy utworzyły cykle, ten gatunek związki dzielą się na karbocykliczne i heterocykliczne.

Karbocykliczny , które są inaczej nazywane homocyklicznymi, zawierają tylko atomy węgla w cyklach. Z kolei dzielą się na alifatyczne i aromatyczne.

Związki alicykliczne (alifatyczne) różnią się tym, że atomy węgla mogą być połączone ze sobą w proste, rozgałęzione łańcuchy lub pierścienie wiązaniami pojedynczymi, podwójnymi lub potrójnymi.

Typowym związkiem alifatycznym jest cykloheksen:

związki aromatyczne otrzymał swoją nazwę ze względu na aromatyczny zapach substancji. Inaczej znane jako areny. Różnią się obecnością pierścienia benzenowego w związku:

W składzie może być kilka takich pierścieni. Na przykład naftalen:

Również ta grupa związki posiadają układ aromatyczny, który charakteryzuje się wysoką stabilnością i stabilnością związku. Układ aromatyczny zawiera 4n+2 elektrony w pierścieniu (gdzie n = 0, 1, 2, …). Ta grupa substancji organicznych często wchodzi w reakcje substytucji, a nie addycji.

Związki aromatyczne mogą mieć grupę funkcyjną przyłączoną bezpośrednio do pierścienia. Na przykład toluen:

Związki heterocykliczne zawsze zawierają jeden lub więcej heteroatomów w cyklu węglowodorowym, którymi są atomy tlenu, azotu lub siarki. Jeśli istnieje pięć heteroatomów, związki nazywane są pięcioczłonowymi, jeśli odpowiednio sześcioczłonowymi. Przykładem związku heterocyklicznego jest pirydyna:

Klasyfikacja pochodnych węglowodorów

Inne substancje organiczne są uważane wyłącznie za pochodne węglowodorów, które powstają, gdy grupy funkcyjne są wprowadzane do cząsteczek węglowodorów, w tym innych pierwiastków chemicznych. Wzór związków posiadających jedną grupę funkcyjną można zapisać jako R-X. Gdzie R oznacza rodnik węglowodorowy (fragment cząsteczki węglowodoru bez jednego lub więcej atomów wodoru; X oznacza grupę funkcyjną. Ze względu na obecność grup funkcyjnych węglowodory dzielą się na:

Pochodne halogenowe - sądząc po nazwie, jasne jest, że w tych związkach atomy wodoru są zastępowane atomami niektórych halogenów.

Alkohole i fenole. W alkoholach atomy wodoru są zastąpione grupą hydroksylową -OH. W zależności od liczby takich grup alkohole dzielą się na jednowodorotlenowe i wielowodorotlenowe, wśród których są dwuwodorotlenowe, trójwodorotlenowe itp.

Formuła alkoholi jednowodorotlenowych: CnH2n+1OH lub C n H 2n +2O.

Formuła alkohole wielowodorotlenowe: CnH2n+2Ox; x jest atomowością alkoholu.

Alkohole mogą być również aromatyczne. Formuła jednowodorotlenowych alkoholi aromatycznych: C n H 2n -6O.

Należy pamiętać, że do alkoholi nie należą pochodne węglowodorów aromatycznych, w których jeden/kilka atomów wodoru jest zastąpionych grupami hydroksylowymi. Ten typ należą do klasy fenoli. Powodem, dla którego fenole nie są zaliczane do alkoholi, są ich specyficzne właściwości chemiczne. Fenole jednowodorotlenowe są alkoholami od izomerów do jednowodorotlenowych alkoholi aromatycznych. Oznacza to, że mają również wspólny wzór cząsteczkowy C n H 2n -6O.

Aminy- pochodne amoniaku, w których jeden, dwa lub trzy atomy wodoru są zastąpione przez rodnik węglowodorowy. Aminy, w których tylko jeden atom wodoru jest zastąpiony przez rodnik węglowodorowy, czyli o wzorze ogólnym R-NH 2 nazywane są aminami pierwszorzędowymi. Aminy, w których dwa atomy wodoru są zastąpione przez rodniki węglowodorowe, nazywane są drugorzędowymi. Ich formuła to R-NH-R”. Należy pamiętać, że rodniki R i R' mogą być takie same lub różne. Jeśli wszystkie trzy atomy wodoru cząsteczki amoniaku zostaną zastąpione przez rodnik węglowodorowy, wtedy aminy są trzeciorzędowe. W tym przypadku R, R', R'' mogą być całkowicie takie same lub różne. Ogólny wzór na pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe aminy ograniczające to C n H 2n +3N. Aminy aromatyczne z jednym nienasyconym podstawnikiem mają wzór CnH2n-5N.

Aldehydy i ketony. W aldehydach przy pierwotnym atomie węgla dwa atomy wodoru są zastąpione jednym atomem tlenu. Oznacza to, że w ich strukturze znajduje się grupa aldehydowa - CH=O. Formuła ogólna - R-CH=O. W ketonach przy drugorzędowym atomie węgla dwa atomy wodoru są zastąpione atomem tlenu. Oznacza to, że są to związki, w których strukturze występuje grupa karbonylowa -C(O)-. Ogólna formuła ketonów: R-C(O)-R„. W tym przypadku rodniki R, R' mogą być takie same lub różne. Aldehydy i ketony mają dość podobną budowę, ale nadal są rozróżniane jako klasy, ponieważ mają znaczne różnice we właściwościach chemicznych. Ogólny wzór na ograniczenie ketonów i aldehydów to: C n H 2 n O.

kwasy karboksylowe zawierają grupę karboksylową –COOH. Gdy kwas zawiera dwie grupy karboksylowe, kwas określany jest jako kwas dikarboksylowy. Limitowe kwasy monokarboksylowe (z jedną grupą -COOH) mają wzór ogólny - C n H 2 n O 2 . Aromatyczne kwasy monokarboksylowe mają wzór ogólny C n H 2n -8O 2 .

Etery- związki organiczne, w których dwa rodniki węglowodorowe są połączone pośrednio poprzez atom tlenu. Oznacza to, że mają formułę postaci: R-O-R'. W tym przypadku rodniki R i R' mogą być takie same lub różne. Limit formuły eteru - CnH2n+1OH lub C n H 2n + 2O.

estry- klasa związków opartych na organicznych kwasach karboksylowych, w których atom wodoru w grupie hydroksylowej jest zastąpiony przez rodnik węglowodorowy R.

Związki nitro - pochodne węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupą nitrową -NO 2. Ograniczające związki nitro z jedną grupą nitro mają wzór C n H 2n +1NO 2 .

Aminokwasy posiadają w strukturze jednocześnie dwie grupy funkcyjne - amino NH2 i karboksyl - COOH. Na przykład: NH2-CH2-COOH. Aminokwasy ograniczające zawierające jedną grupę karboksylową i jedną grupę aminową są izomeryczne do odpowiednich ograniczających związków nitrowych, to znaczy mają wzór ogólny C n H 2n +1NO 2 .

Nomenklatura związków organicznych

Nomenklatura połączenia dzieli się na 2 typy:

trywialne i

systematyczny.

Trivial to historycznie pierwsza nomenklatura, która powstała na samym początku rozwoju chemii organicznej. Nazwy substancji miały charakter asocjacyjny, np. kwas szczawiowy, mocznik, indygo.

Stworzenie systematycznego, tj. międzynarodowa nomenklatura rozpoczęła się w 1892 roku. Wtedy to powstała nomenklatura genewska, która od 1947 roku do dnia dzisiejszego jest kontynuowana przez IUPAC (IUPAC to międzynarodowa zunifikowana nomenklatura chemiczna). Zgodnie z systematyczną nomenklaturą nazwy związków organicznych powstają od rdzenia wskazującego na długość głównego łańcucha, tj. atomy węgla połączone w nierozgałęziony łańcuch oraz przedrostki i przyrostki oznaczające obecność i lokalizację podstawników, grup funkcyjnych i wiązań wielokrotnych.

Wiadomo, że o właściwościach substancji organicznych decyduje ich skład i budowa chemiczna. Dlatego nie jest zaskakujące, że klasyfikacja związków organicznych opiera się na teorii struktury - teorii L. M. Butlerova. Klasyfikuj substancje organiczne według obecności i kolejności połączeń atomów w ich cząsteczkach. Najtrwalszą i najmniej zmienną częścią cząsteczki materii organicznej jest jej szkielet - łańcuch atomów węgla. W zależności od kolejności połączenia atomów węgla w tym łańcuchu, substancje dzieli się na acykliczne, które nie zawierają zamkniętych łańcuchów atomów węgla w cząsteczkach, oraz karbocykliczne, zawierające takie łańcuchy (cykle) w cząsteczkach.
Oprócz atomów węgla i wodoru cząsteczki substancji organicznych mogą zawierać atomy innych pierwiastki chemiczne. Substancje w cząsteczkach, których te tak zwane heteroatomy są zawarte w zamkniętym łańcuchu, są klasyfikowane jako związki heterocykliczne.
Heteroatomy (tlen, azot itp.) Mogą być częścią cząsteczek i związków acyklicznych, tworząc w nich grupy funkcyjne, na przykład hydroksyl - OH, karbonyl, karboksyl, grupę aminową -NH2.
Grupa funkcyjna- grupa atomów, która określa najbardziej charakterystyczne właściwości chemiczne substancji i jej przynależność do określonej klasy związków.

węglowodory to związki składające się wyłącznie z atomów wodoru i węgla.

W zależności od budowy łańcucha węglowego związki organiczne dzieli się na związki o otwartym łańcuchu – acykliczny (alifatyczny) i cykliczny- z zamkniętym łańcuchem atomów.

Cykle dzielą się na dwie grupy: związki karbocykliczne(cykle tworzą tylko atomy węgla) i heterocykliczny(cykle obejmują również inne atomy, takie jak tlen, azot, siarka).

Z kolei związki karbocykliczne obejmują dwie serie związków: alicykliczny i aromatyczne.

Związki aromatyczne w oparciu o strukturę cząsteczek mają płaskie cykle zawierające węgiel ze specjalnym zamknięty system p-elektrony tworzące wspólny układ π (pojedyncza chmura π-elektronów). Aromatyczność jest również charakterystyczna dla wielu związków heterocyklicznych.

Wszystkie inne związki karbocykliczne należą do serii alicyklicznych.

Zarówno węglowodory acykliczne (alifatyczne), jak i cykliczne mogą zawierać wiązania wielokrotne (podwójne lub potrójne). Takie węglowodory nazywane są nienasyconymi (nienasyconymi) w przeciwieństwie do ograniczających (nasyconych) zawierających tylko pojedyncze wiązania.

Ogranicz węglowodory alifatyczne nazywa alkany, mają wzór ogólny C n H 2 n +2, gdzie n jest liczbą atomów węgla. Często używa się ich dawnej nazwy, a teraz - parafiny.

Zawierający jedno podwójne wiązanie, dostałem nazwę alkeny. Mają wzór ogólny C n H 2 n .

Nienasycone węglowodory alifatycznez dwoma podwójnymi wiązaniami nazywa alkadieny

Nienasycone węglowodory alifatycznez jednym potrójnym wiązaniem nazywa alkiny. Ich ogólny wzór to C n H 2 n - 2.

Ogranicz węglowodory alicykliczne - cykloalkany, ich wzór ogólny C n H 2 n .

Specjalna grupa węglowodorów, aromatyczny, lub areny(o zamkniętym wspólnym układzie π-elektronowym), znany jest z przykładu węglowodorów o wzorze ogólnym C n H 2 n -6.

Tak więc, jeśli w ich cząsteczkach jeden lub jeszcze atomy wodoru są zastępowane przez inne atomy lub grupy atomów (halogeny, grupy hydroksylowe, grupy aminowe itp.), powstają pochodne węglowodorów: pochodne halogenowe, związki zawierające tlen, zawierające azot i inne związki organiczne.

Pochodne halogenowe węglowodory można uważać za produkty podstawienia w węglowodorach jednego lub więcej atomów wodoru przez atomy chlorowca. Zgodnie z tym mogą występować ograniczające i nienasycone mono-, di-, tri- (ogólnie poli-)pochodne halogenowe.

Ogólny wzór monohalogenowych pochodnych węglowodorów nasyconych:

a skład wyraża wzór

C n H 2 n +1 Г,

gdzie R jest resztą nasyconego węglowodoru (alkanu), rodnika węglowodorowego (to oznaczenie jest stosowane dalej przy rozważaniu innych klas substancji organicznych), G jest atomem halogenu (F, Cl, Br, I).

Alkohole- pochodne węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupami hydroksylowymi.

Nazywane są alkohole monoatomowy, jeśli mają jedną grupę hydroksylową, a ograniczenie, jeśli są pochodnymi alkanów.

Ogólny wzór nasyconych alkoholi jednowodorotlenowych:

a ich skład wyraża ogólny wzór:
C n H 2 n +1 OH lub C n H 2 n +2 O

Znane są przykłady alkoholi wielowodorotlenowych, tj. mających kilka grup hydroksylowych.

Fenole- pochodne węglowodorów aromatycznych (seria benzenowa), w których jeden lub więcej atomów wodoru w pierścieniu benzenowym jest zastąpionych grupami hydroksylowymi.

Najprostszy przedstawiciel o wzorze C 6 H 5 OH nazywa się fenolem.

Aldehydy i ketony- pochodne węglowodorów zawierające grupę karbonylową atomów (karbonyl).

W cząsteczkach aldehydu jedno wiązanie karbonylowe przechodzi na połączenie z atomem wodoru, drugie - z rodnikiem węglowodorowym.

W przypadku ketonów grupa karbonylowa jest połączona z dwoma (na ogół różnymi) rodnikami.

Skład ograniczających aldehydów i ketonów wyraża się wzorem C n H 2l O.

kwasy karboksylowe- pochodne węglowodorów zawierające grupy karboksylowe (-COOH).

Jeśli w cząsteczce kwasu znajduje się jedna grupa karboksylowa, to kwas karboksylowy jest jednozasadowy. Ogólny wzór nasyconych kwasów jednozasadowych (R-COOH). Ich skład wyraża wzór C n H 2 n O 2 .

Etery to substancje organiczne zawierające dwa rodniki węglowodorowe połączone atomem tlenu: R-O-R lub R1-O-R 2 .

Rodniki mogą być takie same lub różne. Skład eterów wyraża się wzorem C n H 2 n +2 O

estry- związki powstałe przez zastąpienie atomu wodoru grupy karboksylowej w kwasach karboksylowych rodnikiem węglowodorowym.

Związki nitro- pochodne węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru jest zastąpionych grupą nitrową -NO 2 .

Ogólny wzór limitujących mononitrozwiązków:

a skład wyraża się wzorem ogólnym

C n H 2 n +1 NIE 2.

Aminy- związki uważane za pochodne amoniaku (NH 3), w których atomy wodoru są zastąpione przez rodniki węglowodorowe.

W zależności od charakteru rodnika, aminy mogą być: alifatycznyi aromatyczne.

W zależności od liczby atomów wodoru zastąpionych przez rodniki występują:

Aminy pierwszorzędowe o wzorze ogólnym: R-NH 2

Wtórny - o ogólnym wzorze: R 1 -NH-R 2

Trzeciorzędne - o ogólnym wzorze:

W szczególnym przypadku aminy drugorzędowe i trzeciorzędowe mogą mieć te same rodniki.

Aminy pierwszorzędowe można również uznać za pochodne węglowodorów (alkany), w których jeden atom wodoru zastąpiono grupą aminową -NH2. Skład ograniczających amin pierwszorzędowych jest wyrażony wzorem C n H 2 n +3 N.

Aminokwasy zawierają dwie grupy funkcyjne połączone z rodnikiem węglowodorowym: grupę aminową -NH2 i grupę karboksylową -COOH.

Skład aminokwasów ograniczających zawierających jedną grupę aminową i jedną grupę karboksylową wyrażony jest wzorem C n H 2 n +1 NO 2 .

Znane są inne ważne związki organiczne, które mają kilka różnych lub identycznych grup funkcyjnych, długie liniowe łańcuchy związane z pierścieniami benzenowymi. W takich przypadkach nie jest możliwe dokładne określenie, czy substancja należy do określonej klasy. Związki te są często izolowane na określone grupy substancji: węglowodany, białka, kwasy nukleinowe, antybiotyki, alkaloidy itp.

Dla nazwy związków organicznych stosuje się 2 nomenklatury - nazwy racjonalne i systematyczne (IUPAC) oraz trywialne.

Zestawienie nazw według nomenklatury IUPAC

1) Podstawą nazwy związku jest rdzeń słowa, oznaczający nasycony węglowodór o tej samej liczbie atomów, co główny łańcuch.

2) Do korzenia dodawany jest przyrostek, charakteryzujący stopień nasycenia:

An (ograniczenie, brak wiązań wielokrotnych);
-en (w obecności podwójnego wiązania);
-in (w obecności wiązania potrójnego).

Jeśli istnieje kilka wiązań wielokrotnych, to liczba takich wiązań (-dien, -triene itp.) jest wskazana w sufiksie, a po sufiksie położenie wiązania wielokrotnego musi być wskazane w liczbach, na przykład:
CH 3-CH 2-CH \u003d CH 2 CH 3-CH \u003d CH -CH 3
buten-1 buten-2

CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
butadien-1,3

Grupy takie jak nitro-, halogeny, rodniki węglowodorowe, które nie są zawarte w głównym łańcuchu, są usuwane na przedrostek. Są one wymienione w porządku alfabetycznym. Pozycja podstawnika jest oznaczona liczbą przed prefiksem.

Kolejność tytułów jest następująca:

1. Znajdź najdłuższy łańcuch atomów C.

2. Kolejno ponumeruj atomy węgla głównego łańcucha, zaczynając od końca najbliższego gałęzi.

3. Nazwa alkanu składa się z nazw rodników bocznych, wymienionych w porządku alfabetycznym, wskazujących pozycję w łańcuchu głównym oraz nazwę łańcucha głównego.

Nomenklatura niektórych substancji organicznych (trywialna i międzynarodowa)

Istnieje kilka definicji tego, czym są substancje organiczne, czym różnią się od innej grupy związków - nieorganicznych. Jedno z najczęstszych wyjaśnień pochodzi od nazwy „węglowodory”. Rzeczywiście, w sercu wszystkich cząsteczek organicznych znajdują się łańcuchy atomów węgla związane z wodorem. Istnieją inne elementy, które otrzymały nazwę „organogeniczny”.

Chemia organiczna przed odkryciem mocznika

Od czasów starożytnych ludzie używali wielu naturalnych substancji i minerałów: siarki, złota, rudy żelaza i miedzi, soli kuchennej. Przez cały czas istnienia nauki - od czasów starożytnych do pierwszych połowa XIX wieku - naukowcy nie byli w stanie udowodnić związku między życiem a przyroda nieożywiona na poziomie struktury mikroskopowej (atomy, cząsteczki). Wierzono, że substancje organiczne swój wygląd zawdzięczają mitycznej sile życiowej - witalizmowi. Istniał mit o możliwości wyhodowania małego człowieka „homunkulusa”. Aby to zrobić, trzeba było włożyć do beczki różne produkty odpadowe, odczekać pewien czas, aż narodzi się siła życiowa.

Miażdżący cios w witalizm zadała praca Wellera, który zsyntetyzował substancję organiczną mocznik ze składników nieorganicznych. Udowodniono więc, że nie ma siły życiowej, natura jest jedna, organizmy i związki nieorganiczne tworzą atomy tych samych pierwiastków. Skład mocznika znany był jeszcze przed pracą Wellera, badanie tego związku nie było w tamtych latach trudne. Niezwykły był sam fakt uzyskania substancji charakterystycznej dla metabolizmu poza organizmem zwierzęcia lub człowieka.

Teoria A. M. Butlerova

Rola rosyjskiej szkoły chemików w rozwoju nauki badającej substancje organiczne jest wielka. Całe epoki w rozwoju syntezy organicznej związane są z nazwiskami Butlerowa, Markownikowa, Zelinskiego, Lebiediewa. Założycielem teorii struktury związków jest A. M. Butlerov. Słynny chemik w latach 60. XIX wieku wyjaśnił skład substancji organicznych, przyczyny różnorodności ich struktury, ujawnił związek między składem, strukturą i właściwościami substancji.

Na podstawie wniosków Butlerowa udało się nie tylko usystematyzować wiedzę o już istniejących związkach organicznych. Stało się możliwe przewidywanie właściwości jeszcze nie znany nauce substancje, tworzyć schematy technologiczne do ich produkcji w warunkach przemysłowych. Wiele pomysłów wiodących chemików organicznych jest dziś w pełni wdrażanych.

Podczas utleniania węglowodorów powstają nowe substancje organiczne - przedstawiciele innych klas (aldehydy, ketony, alkohole, kwasy karboksylowe). Na przykład do produkcji kwasu octowego wykorzystuje się duże ilości acetylenu. Część tego produktu reakcji jest następnie zużywana w celu uzyskania syntetyczne włókna. W każdym domu jest roztwór kwasu (9% i 6%) - to zwykły ocet. Utlenianie substancji organicznych stanowi podstawę do otrzymywania bardzo dużej liczby związków o znaczeniu przemysłowym, rolniczym i medycznym.

Aromatyczne węglowodory

Aromatyczność w cząsteczkach organicznych to obecność jednego lub więcej jąder benzenu. Łańcuch 6 atomów węgla zamyka się w pierścień, pojawia się w nim wiązanie sprzężone, więc właściwości takich węglowodorów nie są podobne do innych węglowodorów.

Węglowodory aromatyczne (lub areny) mają duże znaczenie praktyczne. Wiele z nich jest szeroko stosowanych: benzen, toluen, ksylen. Wykorzystywane są jako rozpuszczalniki i surowce do produkcji leków, barwników, gumy, gumy i innych produktów syntezy organicznej.

Związki tlenu

Atomy tlenu występują w dużej grupie substancji organicznych. Są częścią najbardziej aktywnej części cząsteczki, jej grupy funkcyjnej. Alkohole zawierają jedną lub więcej form hydroksylowych -OH. Przykłady alkoholi: metanol, etanol, gliceryna. W kwasach karboksylowych znajduje się inna funkcjonalna cząstka - karboksyl (-COOOH).

Innymi związkami organicznymi zawierającymi tlen są aldehydy i ketony. Kwasy karboksylowe, alkohole i aldehydy duże ilości obecny w różnych organach roślinnych. Mogą być źródłem pozyskiwania produktów naturalnych (kwas octowy, alkohol etylowy mentol).

Tłuszcze są związkami kwasów karboksylowych i trójwodorotlenowego alkoholu glicerolu. Oprócz liniowych alkoholi i kwasów istnieją związki organiczne z pierścieniem benzenowym i grupą funkcyjną. Przykłady alkoholi aromatycznych: fenol, toluen.

Węglowodany

Najważniejszymi substancjami organicznymi organizmu tworzącymi komórki są białka, enzymy, kwasy nukleinowe, węglowodany i tłuszcze (lipidy). Węglowodany proste – monosacharydy – występują w komórkach w postaci rybozy, dezoksyrybozy, fruktozy i glukozy. Ostatni węglowodan na tej krótkiej liście jest główną substancją metabolizmu w komórkach. Ryboza i dezoksyryboza są składnikami kwasów rybonukleinowych i dezoksyrybonukleinowych (RNA i DNA).

Kiedy cząsteczki glukozy ulegają rozkładowi, uwalniana jest energia niezbędna do życia. Po pierwsze, jest magazynowany w tworzeniu swoistego nośnika energii - kwasu adenozynotrifosforowego (ATP). Substancja ta jest przenoszona przez krew, dostarczana do tkanek i komórek. Wraz z kolejnym odszczepieniem trzech reszt kwasu fosforowego od adenozyny uwalniana jest energia.

Tłuszcze

Lipidy to substancje organizmów żywych o określonych właściwościach. Nie rozpuszczają się w wodzie, są cząsteczkami hydrofobowymi. Szczególnie bogate w substancje tej klasy są nasiona i owoce niektórych roślin, tkanka nerwowa, wątroba, nerki, krew zwierząt i ludzi.

Skóra ludzka i zwierzęca zawiera wiele małych gruczołów łojowych. Sekret przez nie wydzielany uwidacznia się na powierzchni ciała, natłuszcza je, chroni przed utratą wilgoci i wnikaniem drobnoustrojów. Warstwa podskórnej tkanki tłuszczowej chroni przed uszkodzeniami narządy wewnętrzne służy jako rezerwa.

Wiewiórki

Białka stanowią ponad połowę wszystkich substancji organicznych komórki, w niektórych tkankach ich zawartość sięga 80%. Wszystkie rodzaje białek charakteryzują się wysokimi masami cząsteczkowymi, obecnością struktur pierwszorzędowych, drugorzędowych, trzeciorzędowych i czwartorzędowych. Po podgrzaniu ulegają zniszczeniu - następuje denaturacja. Pierwotna struktura to ogromny łańcuch aminokwasów dla mikrokosmosu. Pod wpływem specjalnych enzymów w układzie pokarmowym zwierząt i ludzi makrocząsteczka białka rozpada się na części składowe. Dostają się do komórek, gdzie zachodzi synteza substancji organicznych – innych białek specyficznych dla każdej żywej istoty.

Enzymy i ich rola

Reakcje w komórce zachodzą w tempie trudnym do osiągnięcia w warunkach przemysłowych, dzięki katalizatorom - enzymom. Istnieją enzymy działające tylko na białka – lipazy. Hydroliza skrobi zachodzi przy udziale amylazy. Lipazy są potrzebne do rozkładu tłuszczów na ich części składowe. Procesy z udziałem enzymów zachodzą we wszystkich żywych organizmach. Jeśli dana osoba nie ma żadnego enzymu w komórkach, wpływa to ogólnie na metabolizm, zdrowie.

Kwasy nukleinowe

Substancje, najpierw odkryte i wyizolowane z jąder komórkowych, pełnią funkcję przekazywania cech dziedzicznych. Główna ilość DNA zawarta jest w chromosomach, a cząsteczki RNA znajdują się w cytoplazmie. Dzięki reduplikacji (podwojeniu) DNA możliwe staje się przeniesienie informacji dziedzicznej do komórek rozrodczych - gamet. Kiedy się łączą, nowy organizm otrzymuje materiał genetyczny od rodziców.

Materia organiczna to związek chemiczny zawierający węgiel. Jedynymi wyjątkami są kwas węglowy, węgliki, węglany, cyjanki i tlenki węgla.

Fabuła

Sam termin „substancje organiczne” pojawił się w codziennym życiu naukowców na scenie wczesny rozwój chemia. W tym czasie dominowały witalistyczne światopoglądy. Była kontynuacją tradycji Arystotelesa i Pliniusza. W tym okresie eksperci byli zajęci dzieleniem świata na żywy i nieożywiony. Jednocześnie wszystkie substancje bez wyjątku zostały wyraźnie podzielone na mineralne i organiczne. Uważano, że do syntezy związków „żywych” substancji potrzebna jest specjalna „siła”. Jest nieodłączny od wszystkich żywych istot i bez niego nie można utworzyć elementów organicznych.

To zabawne dla nowoczesna nauka twierdzenie to dominowało przez bardzo długi czas, aż w 1828 Friedrich Wöhler eksperymentalnie je obalił. Udało mu się uzyskać organiczny mocznik z nieorganicznego cyjanianu amonu. To popchnęło chemię do przodu. Jednak podział substancji na organiczne i nieorganiczne został zachowany w teraźniejszości. To jest podstawą klasyfikacji. Znanych jest prawie 27 milionów związków organicznych.

Dlaczego jest tak wiele związków organicznych?

Materia organiczna jest, z kilkoma wyjątkami, związkiem węgla. W rzeczywistości jest to bardzo ciekawy element. Węgiel może tworzyć łańcuchy ze swoich atomów. Bardzo ważne jest, aby połączenie między nimi było stabilne.

Ponadto węgiel w substancjach organicznych wykazuje wartościowość - IV. Wynika z tego, że pierwiastek ten jest w stanie tworzyć wiązania z innymi substancjami nie tylko pojedyncze, ale także podwójne i potrójne. Wraz ze wzrostem ich wielokrotności łańcuch atomów będzie się skracał. Jednocześnie zwiększa się stabilność połączenia.

Ponadto węgiel ma zdolność tworzenia struktur płaskich, liniowych i trójwymiarowych. Dlatego w przyrodzie jest tak wiele różnych substancji organicznych.

Mieszanina

Jak wspomniano powyżej, materia organiczna to związki węgla. A to jest bardzo ważne. powstają, gdy jest związany z prawie każdym elementem układu okresowego. W naturze najczęściej ich skład (oprócz węgla) obejmuje tlen, wodór, siarkę, azot i fosfor. Pozostałe elementy są znacznie rzadsze.

Nieruchomości

Tak więc materia organiczna jest związkiem węgla. Jest jednak kilka ważnych kryteriów, które musi spełnić. Wszystkie substancje pochodzenia organicznego mają wspólne właściwości:

1. Odmienna typologia wiązań istniejących między atomami nieuchronnie prowadzi do pojawienia się izomerów. Przede wszystkim powstają z połączenia cząsteczek węgla. Izomery to różne substancje, które mają to samo waga molekularna i skład, ale różne właściwości chemiczno-fizyczne. Zjawisko to nazywa się izomerią.

2. Kolejnym kryterium jest zjawisko homologii. Są to serie związków organicznych, w których formuła sąsiednich substancji różni się od poprzednich o jedną grupę CH2. Ta ważna właściwość jest stosowana w materiałoznawstwie.

Jakie są klasy substancji organicznych?

Istnieje kilka klas związków organicznych. Znane są wszystkim. lipidy i węglowodany. Grupy te można nazwać polimerami biologicznymi. Biorą udział w metabolizmie poziom komórki w każdym organizmie. Do tej grupy należą również kwasy nukleinowe. Można więc powiedzieć, że materia organiczna jest tym, co jemy na co dzień, z czego jesteśmy zbudowani.

Wiewiórki

Białka składają się ze składników strukturalnych – aminokwasów. To są ich monomery. Białka są również nazywane białkami. Znanych jest około 200 rodzajów aminokwasów. Wszystkie znajdują się w żywych organizmach. Ale tylko dwadzieścia z nich to składniki białek. Nazywane są podstawowymi. Ale w literaturze można znaleźć również mniej popularne określenia - aminokwasy proteinogenne i białkotwórcze. Formuła tej klasy materii organicznej zawiera składniki aminowe (-NH 2) i karboksylowe (-COOH). Są połączone ze sobą tymi samymi wiązaniami węglowymi.

Funkcje białek

Białka w ciele roślin i zwierząt wykonują wiele ważne funkcje. Ale główny ma charakter strukturalny. Białka są głównymi składnikami błony komórkowej i macierzy organelli w komórkach. W naszym ciele wszystkie ściany tętnic, żył i naczyń włosowatych, ścięgna i chrząstki, paznokcie i włosy składają się głównie z różnych białek.

Następna funkcja to enzymatyczna. Białka działają jak enzymy. Katalizują przepływ w ciele reakcje chemiczne. Odpowiadają za rozkład składników odżywczych w przewodzie pokarmowym. W roślinach enzymy ustalają pozycję węgla podczas fotosyntezy.

Niektóre przenoszą w ciele różne substancje, takie jak tlen. Materia organiczna jest również w stanie do nich dołączyć. Tak to działa funkcja transportowa. Białka przenoszą jony metali, kwasy tłuszczowe, hormony i oczywiście dwutlenek węgla i hemoglobina. Transport zachodzi również na poziomie międzykomórkowym.

Za funkcję ochronną odpowiadają związki białkowe – immunoglobuliny. To są przeciwciała krwi. Na przykład trombina i fibrynogen są aktywnie zaangażowane w proces krzepnięcia. W ten sposób zapobiegają dużej utracie krwi.

Białka są również odpowiedzialne za funkcję skurczową. Ze względu na to, że protofibryle miozyny i aktyny stale wykonują względem siebie ruchy ślizgowe, włókna mięśniowe kurczą się. Ale podobne procesy zachodzą w organizmach jednokomórkowych. Ruch wici bakteryjnej jest również bezpośrednio związany z przesuwaniem się mikrotubul, które mają charakter białkowy.

Utlenianie substancji organicznych uwalnia dużą ilość energii. Ale z reguły białka bardzo rzadko są zużywane na potrzeby energetyczne. Dzieje się tak, gdy wszystkie zapasy są wyczerpane. Najlepiej nadają się do tego lipidy i węglowodany. Dlatego białka mogą pełnić funkcję energetyczną, ale tylko pod pewnymi warunkami.

Lipidy

Materia organiczna jest również związkiem podobnym do tłuszczu. Lipidy należą do najprostszych cząsteczek biologicznych. Są nierozpuszczalne w wodzie, ale rozkładają się w roztworach niepolarnych, takich jak benzyna, eter i chloroform. Są częścią wszystkich żywych komórek. Pod względem chemicznym lipidy to alkohole i kwasy karboksylowe. Najbardziej znanym z nich są tłuszcze. W organizmie zwierząt i roślin substancje te pełnią wiele ważnych funkcji. Wiele lipidów znajduje zastosowanie w medycynie i przemyśle.

Funkcje lipidów

Te organiczne substancje chemiczne wraz z białkami w komórkach tworzą błony biologiczne. Ale ich główną funkcją jest energia. Kiedy cząsteczki tłuszczu ulegają utlenieniu, uwalniana jest ogromna ilość energii. Dochodzi do tworzenia ATP w komórkach. W postaci lipidów w organizmie może gromadzić się znaczna ilość rezerw energetycznych. Czasami są nawet więcej niż konieczne do realizacji normalnego życia. Wraz z patologicznymi zmianami w metabolizmie komórek „tłuszczowych” staje się więcej. Chociaż uczciwie należy zauważyć, że takie nadmierne zapasy są po prostu niezbędne do hibernacji zwierząt i roślin. Wiele osób uważa, że ​​drzewa i krzewy żywią się glebą w okresie chłodów. W rzeczywistości zużywają rezerwy olejów i tłuszczów, które wytworzyli w okresie letnim.

U ludzi i zwierząt tłuszcze mogą działać i funkcja ochronna. Odkładają się w tkance podskórnej oraz wokół narządów, takich jak nerki i jelita. Służą zatem jako dobra ochrona przed uszkodzenie mechaniczne, czyli strajki.

Ponadto tłuszcze mają niską przewodność cieplną, co pomaga utrzymać ciepło. Jest to bardzo ważne, szczególnie w zimnym klimacie. U zwierząt morskich podskórna warstwa tłuszczu również przyczynia się do dobrej pływalności. Ale u ptaków lipidy pełnią również funkcję hydrofobową i nawilżającą. Wosk pokrywa pióra i uelastycznia je. Niektóre rodzaje roślin mają tę samą płytkę na liściach.

Węglowodany

Wzór substancji organicznej C n (H 2 O) m wskazuje, że związek należy do klasy węglowodanów. Nazwa tych cząsteczek nawiązuje do tego, że zawierają one tlen i wodór w takiej samej ilości jak woda. Oprócz tych pierwiastków chemicznych związki mogą zawierać np. azot.

Węglowodany w komórce to główna grupa związków organicznych. Są to produkty pierwotne, a także początkowe produkty syntezy w roślinach innych substancji, np. alkoholi, kwasów organicznych i aminokwasów. Węglowodany są również częścią komórek zwierząt i grzybów. Znajdują się również wśród głównych składników bakterii i pierwotniaków. Tak więc w komórce zwierzęcej są one od 1 do 2%, a w komórce roślinnej ich liczba może sięgać 90%.

Do tej pory istnieją tylko trzy grupy węglowodanów:

Cukry proste (monosacharydy);

Oligosacharydy, składające się z kilku cząsteczek kolejno połączonych cukrów prostych;

Polisacharydy, zawierają ponad 10 cząsteczek monosacharydów i ich pochodnych.

Funkcje węglowodanów

Wszystkie substancje organiczne w komórce pełnią określone funkcje. Na przykład glukoza jest głównym źródłem energii. Jest rozkładany we wszystkich komórkach podczas oddychania komórkowego. Głównymi zapasami energii są glikogen i skrobia, pierwszy u zwierząt, drugi w roślinach.

Węglowodany pełnią również funkcję strukturalną. Głównym składnikiem ściany komórkowej roślin jest celuloza. A u stawonogów chityna pełni tę samą funkcję. Znajduje się również w komórkach wyższych grzybów. Jeśli weźmiemy za przykład oligosacharydy, to są one częścią błony cytoplazmatycznej - w postaci glikolipidów i glikoprotein. Również glikokaliks jest często wykrywany w komórkach. W syntezie kwasy nukleinowe pentozy są zaangażowane. Kiedy jest zawarty w DNA, a ryboza jest zawarta w RNA. Te składniki znajdują się również w koenzymach, na przykład w FAD, NADP i NAD.

Węglowodany mogą również pełnić funkcję ochronną w organizmie. U zwierząt substancja heparyna aktywnie zapobiega szybkiemu krzepnięciu krwi. Powstaje podczas uszkodzenia tkanek i blokuje tworzenie się skrzepów krwi w naczyniach. Heparyna znajduje się w dużych ilościach w komórkach tucznych w granulkach.

Kwasy nukleinowe

Białka, węglowodany i lipidy nie są wszystkimi znanymi klasami substancji organicznych. Chemia obejmuje również kwasy nukleinowe. Są to biopolimery zawierające fosfor. Będąc w jądrze komórkowym i cytoplazmie wszystkich żywych istot, zapewniają przekazywanie i przechowywanie danych genetycznych. Substancje te zostały odkryte dzięki biochemikowi F. Miescherowi, który badał plemniki łososia. To było „przypadkowe” odkrycie. Nieco później RNA i DNA znaleziono również we wszystkich organizmach roślinnych i zwierzęcych. Kwasy nukleinowe wyizolowano również w komórkach grzybów i bakterii, a także wirusów.

W sumie w przyrodzie znaleziono dwa rodzaje kwasów nukleinowych - rybonukleinowy (RNA) i dezoksyrybonukleinowy (DNA). Różnica wynika z nazwy. deoksyryboza to cukier pięciowęglowy. Ryboza znajduje się w cząsteczce RNA.

Badanie kwasów nukleinowych Chemia organiczna. Tematy badań podyktowane są również przez medycynę. W kodach DNA kryje się wiele chorób genetycznych, których naukowcy jeszcze nie odkryli.