История развития органической химии

         Принято различать два вида электронного влияния заместителей: индуктивное -- по цепи σ-связей и влияние сопряжения -- по цепи с сопряжёнными связями. Так, увеличение кислотности хлоруксусной кислоты (II) по сравнению с уксусной СН3СООН объясняется индуктивным влиянием атомов хлора, а подвижность атомов водорода метильных групп в уксусном (III) или сорбиновом (IV) альдегиде -- влиянием сопряжения:

         Перераспределение электронной плотности, особенно в момент реакции, происходит не только в связях, которые затрагиваются реакцией, но и в др. частях молекулы. Кажущаяся ненормальность солеобразования n-диметиламиноазобензола (V) с фиксацией протона слабоосновным атомом азота азогруппы объясняется перемещением реакционного центра молекулы вследствие сдвига электронной плотности в момент реакции в направлении, указанном стрелками:

         Влияние сопряжения проявляется и в тех случаях, когда два возможных направления реакции органических веществ не обусловлены таутомерией (См. Таутомерия). Так, алкилирование натрийенолятов по атому углерода происходит вследствие перемещения реакционного центра благодаря сопряжению связей:

         Взаимное влияние атомов в результате сопряжения связей проявляется также в ароматических соединениях (см. Ориентации правила). При электрофильном замещении электронодонорные (нуклеофильные) заместители (VI) ориентируют в орто- и пара (См. Пара...)-положения, электроноакцепторные (электрофильные) заместители (VII) -- в мета (См. Мета-, орто-, пара-)-положение:

         Т. о., на основании современных квантово-химических представлений разнообразные процессы О. х. нашли естественное объяснение. Теоретические представления О. х. окрепли и получили предсказательные возможности.

         В результате развития теоретических и физических методов исследования был окончательно решен вопрос о строении ароматических систем, в том числе и бензола. Строение последнего описывается следующим образом: шесть атомов углерода бензольного кольца находятся в одной плоскости и соединены σ-связями; шесть π-электронов составляют единую подвижную электронную систему. Следствием этого является полная подтверждаемая опытом равноценность связей С--С и высокая симметрия бензола с осью шестого порядка. Из этих положений следует, что бензол неполярен и обладает анизотропией диамагнитной восприимчивости. Аналогичными свойствами характеризуются все ароматические системы, у которых число π-электронов равно 4n + 2 (правило Хюккеля). Бензол -- далеко не единичный пример соединений с выравненными двойными и простыми связями; аналогичная картина наблюдается у трополона, тропилийбромида, ферроцена, дифенилполиенов и др. Вполне удачного графического изображения строения бензола и др. ароматических соединений выработать не удалось. Для описания их строения используют набор валентных схем (VIII), впервые предложенных Л. Полингом в его резонанса теории (См. Резонанса теория), или систему обозначения (IX), где изогнутые стрелки показывают также выравненность связей (впервые применена в теории мезомерии (См. Мезомерия)):

         Этими же обозначениями пользуются для графической интерпретации равномерного распределения электронной плотности в симметричных ионах, например в карбоксилат-анионе (соответственно Х и XI), при объяснении слабоосновных свойств амидов кислот (XII и XIII) и в др. случаях:

         Приблизительно со 2-й половины 20 в. О. х. вступила в новую фазу. Многие направления её развивались столь интенсивно, что выросли в большие специализированные разделы, называется по научному или прикладному признаку (стереохимия, химия полимеров (См. Полимеры), природных веществ, антибиотиков (См. Антибиотики), витаминов (См. Витамины), гормонов (См. Гормоны), металлоорганических соединений (См. Металлоорганические соединения), фторорганических соединений (См. Фторорганические соединения), красителей (См. Красители) и др.).

         Успехи теории и развитие физических методов исследования (например, рентгенографии молекул (См. Рентгенография молекул), ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии (См. Инфракрасная спектроскопия), раманспектроскопии, ядерного магнитного резонанса (См. Ядерный магнитный резонанс), химически индуцированной динамической поляризации ядер, масс-спектрометрии), а также методов идентификации и разделения различных веществ с помощью хроматографии (См. Хроматография) сделали возможным быстрый структурный анализ сложнейших органических соединений и быстрое решение многих важных проблем. Применение физических методов для исследования кинетики реакций органических веществ (см. Кинетика химическая) позволяет изучать реакции с периодом полупревращения 10-8--10-9 сек. Корреляционные уравнения, основанные на принципе линейности свободной энергии, дают возможность количественной оценки зависимостей между строением и реакционной способностью органических соединений, даже тех, которые обладают физиологическим действием.

         О. х. оказалась тесно связанной со смежными естественными науками -- биохимией (См. Биохимия), медициной (См. Медицина) и биологией (См. Биология), применение идей и методов О. х. в этих науках в значительной степени обусловило развитие нового направления -- молекулярной биологии (См. Молекулярная биология).

         Методы О. х. наряду с физическими методами исследования сыграли важную роль в установлении строения нуклеиновых кислот, многих белков (См. Белки), сложных природных соединений; с их же помощью были раскрыты механизм и регуляция синтеза белков (см. Генетический код). Чрезвычайно возросли синтетические возможности О. х., которые привели к получению таких сложно построенных природных веществ, как хлорофилл, витамин B12 (Р. Вудворт (См. Вудвортс)), полинуклеотиды с определённым чередованием звеньев (А. Тодд, Х. Г. Корана) и др. Огромный успех этих методов -- разработка автоматического синтеза многих полипептидов, в том числе и ферментов.

         Синтезирован новый класс органических соединений, образованных сплетением двух или более циклических молекул подобно обычной цепи (катенаны, на схеме слева) или подобно гантели, на ось которой надето кольцо (ротаксаны, справа):

         Отдельные части этих молекул связаны механическими силами. Наиболее значительным достижением синтетической О. х. и биохимии можно считать синтез гена, который осуществил Х. Г. Корана с сотрудниками (1967--70).

         Большое значение приобрели методы О. х. в современной технологии производства каучуков синтетических (См. Каучуки синтетические), пластических масс (См. Пластические массы), волокон синтетических (См. Волокна синтетические), красителей, медикаментов, в промышленности кинофотоматериалов, стимуляторов роста растений, средств борьбы с вредителями сельского хозяйства (пестицидов (См. Пестициды)) и многое др. Успехи О. х. в области основного органического синтеза (См. Основной органический синтез) и нефтехимического синтеза (См. Нефтехимический синтез) не только изменили технологию ряда производств, но и привели к созданию новых видов продукции. Благодаря установлению зависимостей между строением и свойствами органических соединений становится возможным создание новых материалов различных назначений с заранее заданными свойствами. О. х. достигла такого уровня, который отвечает её важной роли в создании материальной культуры современного общества.

         Научные учреждения и организации, периодические издания. Научную работу по О. х. в СССР проводят научно-исследовательские институты АН СССР -- институт органической химии им. Н. Д. Зелинского (ИОХ), институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова (ИОФХ), институт нефтехимической синтеза им. А. В. Топчиева (ИНХС), институт элементоорганич. соединений (ИНЭОС), институт химии природных соединений им. М. М. Шемякина (ИХПС); Сибирского отделения АН СССР -- Новосибирский институт органической химии (НИОХ), Иркутский институт органический химии (ИИОХ), институт химии нефти; республиканскиъ академий -- институты органической химии Армянской ССР, Киргизской ССР, УССР, институт тонкой органической химии им. А. Л. Мнджояна (Армянская ССР), институт физико-органической химии (БССР), институт физической и органической химии им. П. Г. Меликишвили (Грузинская ССР), институт органического синтеза (Латвийская ССР) и др.

         Национальный комитет советских химиков является членом Международного союза чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemie, IUPAC, ЮПАК), который организует 1 раз в 2 года конгрессы, конференции и симпозиумы, в частности и по О. х.

         Периодические издания, в которых публикуются работы по О. х.: в СССР -- «Журнал органической химии» (с 1965); «Журнал общей химии» (с 1931); «Химия гетероциклических соединений» (Рига, с 1965); «Химия природных соединений» (Ташкент, с 1965); «Экспресс-информация. Промышленный органический синтез» (с 1960); за рубежом -- «Journal of Organic Chemistry» (Wash., с 1936); «Journal of the Chemical Society. Perkin Transaction. 1. Organic and Bio-organic Chemistry» (L., с 1972); II. «Physical Organic Chemistry» (L., с 1972); «Justus Liebigs Annalen der Chemie» (Weinheim, с 1832); «Bulletin de la Societe chimique de France», pt. 2 (P., с 1858); «Journal of the Society of Organic Synthetic Chemistry of Japan» (Tokyo, с 1943); международные -- «Tetrahedron» (N. Y., с 1957); «Tetrahedron Letters» (L., с 1959); «Synthesis» (Stuttgart, с 1969); «Synthetic Communication» (N. Y., с 1971); «Journal of the Organo-metallic Chemistry» (Lausanne, с 1964); «Journal of Heterocyclic Chemistry» (L., с 1964); «Organic Magnetic Resonance» (L., 1969); «Organic Mass Spectrometry» (L., 1968); «Organic Preparations and Procedures» (N. Y., с 1969). литература по О. х. реферируется в журналах: «Chemical Abstracts» (Easton, с 1907), реферативный журнал «Химия» (с 1953), «Chemisches Zentralblatt» (совместно ГДР и ФРГ, В., с 1830).

         Лит.: Бутлеров А. М., Введение к полному изучению органической химии, в. 1--3, Каз.,1864--66; его же, Избр. работы по органической химии, М., 1951; Марковников В. В., Избр. труды, М., 1955; Гьельт Э., История органической химии с древнейших времён до настоящего времени, пер. с нем., Хар. -- К., 1937; Шорлеммер К., Возникновение и развитие органической химии, пер. с англ., М., 1937; Джуа М., История химии, пер. с итал., М., 1966; Rodd's chemistry of carbon compounds, 2 ed., v. 1--2, Amst. -- [a. o.], 1964--1968; Beilsteins Handbuch der organischen Chemie, 4 Aufl., bearb. von B. Prager [u. a.], Bd 1--34, В., 1918--1944 (с 1928 года изд. доп. тт.); Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4 Aufl., Bd 1--12, Stuttg., 1953--68; Краткая химическая энциклопедия, т. 1--5, М., 1961--67; Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А., Начала органической химии, т. 1--2, М., 1969--70; Неницеску К. Д., Органическая химия, пер. с рум., т. 1--2, М., 1962--63; Робертс Дж., Касерио М., Основы органической химии, пер. с англ., ч. 1--2, М., 1968; Физер Л., Физер М., Органическая химия, пер. с англ., М., 1966; Чичибабин А. Е.., Основные начала органической химии, т. 1--2, М., 1957--63; Ингольд К., Теоретические основы органической химии, пер. с англ., М., 1973; Перспективы развития органической химии, под ред. А. Тодда, пер. с англ., М., 1959.Реферат: Аналитическая химия, ее предмет, задачи, значение и основные понятия. Организация аналитического контроля в государстве. Классификация методов анализа. Направления развития аналитической химии

Название: Аналитическая химия, ее предмет, задачи, значение и основные понятия. Организация аналитического контроля в государстве. Классификация методов анализа. Направления развития аналитической химии

Раздел: Рефераты по химии

Тип: реферат Добавлен 09:41:37 28 января 2009 Похожие работы

Просмотров: 601 Комментариев: 0 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Аналитическая химия, ее предмет, задачи, значение и основные понятия. Организация аналитического контроля в государстве. Классификация методов анализа. Направления развития аналитической химии

Понятие «анализ» в философском смысле - это способ научного познания сущности целого путем мысленного или фактического разложения его на составные части. Сущность целого познают, воссоздавая его воображаемым синтезом, т.е. соединением данных, полученных анализом.

В химии предметом исследования является вещество, свойства которого определяются его химическим составом. Анализом называют процедуру получения опытным путем данных о химическом составе вещества. Поскольку химический состав имеет качественную и количественную характеристики, то анализ подразделяют на качественный и количественный. Первым устанавливают, из каких компонентов состоит вещество (атомов, ионов, молекул, фаз, функциональных и структурных групп и др.), а вторым - их количественное содержание в веществе.

Способы определения химического состава вещества называют методами анализа. Аналитическая химия (АХ) - это наука о методах анализа, задачей которой является разработка их теоретического обоснования, создание новых и совершенствование существующих методов.

АХ - одна из древнейших наук. Методы анализа ряда материалов, в особенности драгметаллов, «сухим путем» (т.е. без перевода веществ в раствор) были известны еще в Древнем Египте и Древней Греции, когда чистоту металла устанавливали по цвету черты на черной матовой пластинке «лидийского камня», звону монеты или глубине надкуса на ней и т.п. Например, широко известен способ определения содержания серебра в золотой короне Архимедом (III в. до н.э.) по плотности ее материала (денситометрический метод), когда необходимый для расчета плотности объем короны был найден по объему вытесненной ею воды.

Развитие аптекарского дела, химии, металлургии, горнодобывающей промышленности потребовало обобщения различных известных приемов и методов анализа в научную дисциплину. Считается, что начало АХ как науки было положено в середине XVII века химиком Робертом Бойлем, разработавшим основы анализа "мокрым" путем и введшим впервые в практику понятие "химический анализ". С тех пор значение АХ неуклонно росло и в наше время стало определяющим для состояния науки, промышленности, экологии и здоровья народонаселения в любом государстве. АХ - единственная из химий, которая не только не загрязняет окружающую среду, но и способствует ее очистке. В настоящее время ни один материал не поступает в производство и не выходит из него без данных о химическом составе. Требования чрезвычайно жесткие. Обычным стало определение примесного состава на уровне 10-4…10-6 мас. долей, %, а полупроводников - меньше 10-11 мас. долей, %.