Циклические соединения в химии это что

II. Циклические соединения

21. Для наименования циклических соединений широко применяются тривиальные названия, и многие из них приняты как основные в систематических номенклатурах.

Наиболее полно номенклатура циклических соединений разработана в правилах IUPAC 1957. Ниже приведены лишь некоторые сведения, главным образом о старых способах наименования циклических систем, которые встречаются до сих пор.

22. В основу названий алициклических соединений положены названия насыщенных циклических углеводородов С_nН_2n, общее систематическое название которых — циклоалканы. Их называют также циклопарафинами; по старой номенклатуре эти углеводороды называли полиметиленами; триметилен, тетраметилен, пентаметилен, гексаметилен и т. д. — по числу метиленовых групп (—СН₂—) в кольце:

Непредельные алициклические углеводороды с двойной связью (циклоалкены) называют также циклоолефинами.

23. Моноциклические терпены рассматривают как производные 1-метил-4-изопропилциклогексана, иначе называемого ментаном; углеродные атомы в нем нумеруют следующим образом:

Названия производных ментана образуются по общим правилам например: ментен-1; ментадиен-1,3; ментанол-3 и т. д.

В химии терпенов, стероидов и некоторых других соединений сохранился старый способ обозначения двойных связей греческой буквой Δ (дельта), причем цифрой (показателем) указывают номер углеродного атома, за которым следует двойная связь. Например;

В двух последних случаях показатели 4(8) и 1(7) указывают, что двойная связь находится между 4 и 8 углеродными атомами (она могла бы быть между 4 и 5) и между 1 и 7 (она могла бы быть между 1 и 2). В скобках помещается больший порядковый номер.

24. Бициклшеские терпены рассматривают как производные следующих бициклических углеводородов:

По одному из способов нумерации атомы в этих углеводородах обозначают как показано в формулах. Названия производных этих углеводородов образуются в соответствии с общими принципами, например карен, пинен, пиненгликоль, камфанол, камфанон и т. д.

Правила IUPAC 1957 рекомендуют несколько иной способ написания формул карана, пинана и камфана и, соответственно, другой принцип нумерации атомов; название камфан заменяется названием борнан:

Hop-структуры этих углеводородов:

25. Названия спироциклических соединений (спиранов или спироцикланов), представляющих собой систему с двумя циклами, имеющими только один общий (узловой) атом (спироатом), производят от числа углеродных атомов, входящих во всю циклическую систему с добавлением приставки спиро-. Например:

В квадратных скобках цифрами указано число углеродных атомов, связанных с узловым атомом в каждом из циклов. По одному из способов нумеруют вначале атомы меньшего, затем большего цикла, последним обозначают общий атом. По номенклатуре IUРАС 1957 нумеруют вначале все атомы меньшего цикла, включая и общий атом, а затем атомы большего цикла.

Соединения ряда бензола

26. Простейший ароматический углеводород С₆Н_б имеет тривиальное название бензол. Все остальные углеводороды этого ряда могут быть названы как замещенные производные бензола, или имеют свои тривиальные названия. При этом по традиции, установившейся в русском языке, почти все тривиальные названия гомологов бензола также имеют окончание -ол. Например: С₆Н₅СН₃ — метилбензол, или толуол; С₆Н₄(СН₃)₂ — диметилбензол, или ксилол; С₆Н₅СН(СН₃)₂ — изопропилбензол, или цимол. Как исключение С₆Н₃(СН₃)₃ — 1, 3, 5-триметилбензол имеет название мезитилен. По правилам IUPАС 1957 (а также по Женевской и Льежской номенклатурам) все названия ароматических углеводородов характеризуются окончанием -ен. Соответственно: бензен, толуен, ксилен, цимен, стирен и т. д.

27. Взаимное расположение двух или более радикалов (а также и других групп) в бензольном ядре часто обозначается специальными символами:

для трехзамещенных с одинаковыми заместителями:

для четырехзамещенных с одинаковыми заместителями:

28. Наличие нефункциональных заместителей азотсодержащих функциональных групп и фенольных гидроксилов в производных бензола и его гомологов обозначается соответствующими приставками, а в основу берутся тривиальные названия углеводородов. Наличие сульфогруппы и карбоксильных групп указывается как обычно окончаниями -сульфокислота и -карбоновая кислота. Когда общее число заместителей в бензольном ядре не превышает двух — применяются символы орто-, мета- и пара-; в остальных случаях положение заместителей обозначается цифрами. При этом нет общепринятых правил нумерации атомов бензольного ядра. По Женевской номенклатуре номер 1 присваивают тому атому ядра, несущему замещающую группу, с которым непосредственно связан атом-заместитель с наименьшим атомным весом (например, при наличии в ядре —Сl и —ОН номер 1 получает атом, несущий —ОН, но при наличии —NO₂ и —ОН — атом, несущий —NO₂); в замещенных производных гомологов бензола начало нумерации определяет простейшая боковая цепь. По Льежской номенклатуре номер 1 присваивают атому ядра, несущему главную функциональную группу, причем этот номер в названии часто только подразумевают и не указывают. Ниже сопоставлены различные названия некоторых замещенных бензола и его гомологов:

Многоядерные ароматические системы с конденсированными ядрами

29. Правилами номенклатуры IUPAC 1957 установлен перечень названий, положенных в основу номенклатуры конденсированных многоядерных карбоциклических систем, правила ориентации их формул и порядок нумерации атомов

Употребляются также следующие обозначения греческими буквами положений в нафталине и антрацене:

Двузамещенные производные нафталина обозначают следующим образом:

30. Номенклатура гетероциклических соединений вследствие их многообразия связана с многими трудностями. Для большинства из них сохраняются тривиальные и полутривиальные названия. Наиболее подробно систематическая номенклатура гетероциклов разработана в правилах IUPAC 1957. Ниже приведены некоторые дополнительные сведения об общеупотребительных тривиальных названиях гетероциклических соединений и обозначении положений в гетероциклах.

31. Наряду с нумерацией атомов для 5- и 6-членных гетероциклов приняты буквенные обозначения α-, β-, γ-, как показано ниже; наличие радикала при азоте иногда обозначают символом N:

32. Для метилированных производных тиофена и пиридина распространены тривиальные названия (тиотолен и тиоксен для производных тиофена и пиколин и лутидин для производных пиридина):

Источник

Циклические соединения

Полезное

Смотреть что такое «Циклические соединения» в других словарях:

ЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — содержат замкнутую в кольцо цепь атомов. Могут быть неорганическими (не содержат атомов С) и органическими. Неорг. циклы образуют отдельные атомы, напр. бор (см. Боразол), сера, а также их группировки координац. полиэдры. При этом полиэдры могут… … Химическая энциклопедия

Циклические соединения — см. Циклосоединения … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

СОЕДИНЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИЕ — хим. соединения, для молекул которых характерны: 1) замкнутая система (цикл), 2) система, построенная из углеродных атомов (карбоциклические соединения), или 3) система, включающая, помимо углерода, один или большее число атомов др. элемента,… … Геологическая энциклопедия

СОЕДИНЕНИЯ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ — см. Соединения циклические. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

СОЕДИНЕНИЯ КАРБОЦИКЛИЧЕСКИЕ — см. Соединения циклические. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

ЦИКЛИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ — в химической технологии, характеризуются периодич. изменением во времени всех или нек рых из определяющих процесс параметров (т ра, давление, состав сырья и др.). Позволяют в ряде случаев повысить эффективность хим. произ ва либо осуществить к. л … Химическая энциклопедия

Соединения внутрикомплексные — комплексные циклические (хелатные, клешневидные) соединения, содержащие внутрисферные поликоординационные заместители, присоединенные к центральному атому металла как за счет главной валентности (замещение водорода), так и за счет побочной (через … Толковый словарь по почвоведению

Ациклические соединения — соединения жирного ряда, или алифатические соединения, органические вещества (углеводороды и их производные), молекулы которых не содержат циклов, а представляют собой «открытые» цепи. В соединениях т. н. нормального строения,… … Большая советская энциклопедия

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — это углеродные циклические соединения, в которых один или несколько атомов кольцевой системы являются отличными от углерода неметаллами (кислородом, азотом или серой). Как и карбоциклические соединения, гетероциклы можно подразделить на имеющие… … Энциклопедия Кольера

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, обширный класс органич. соединений с циклическим строением молекул, в состав цикла к рых входят не только атомы углерода, но и атомы других элементов (гетероатомы). Известны циклические соединения, в к рых роль… … Большая медицинская энциклопедия

Источник

Х и м и я

Органическая химия

Циклические органические соединения.

Классификация органических соединений.

Напомним, что все органические соединения подразделяются на две большие группы:

Циклические соединения характерны наличием в их молекулах, так называемых, циклов.

Цикл – это замкнутая цепь, т. е. такая цепь, которая, начавшись в некоторой вершине, завершается в ней же.

Циклические соединения, в свою очередь, подразделяются на:

Карбоциклические соединения – это соединения, в молекулах которых присутствуют циклы, состоящие только из атомов углерода.

Помимо связи друг с другом, атомы углерода также связаны и с другими атомами (водородом, кислородом и т.д), но сам цикл составлен именно из атомов углерода. Это обстоятельство отражено в их названии (Carboneum по латински – углерод).

На рисунке выше (справа) в качестве примера гетероциклического соединения приведен Пиридин.

Карбоциклические соединения

Карбоциклические соединения разделяют на алициклические и ароматические.

Алициклические соединения

Алициклические соединения являются одним из двух подвидов карбоциклических соединений.

Алициклические соединения называют так потому, что по химическим свойствам они наиболее близки к алифатическим соединениям, хотя по структуре они и являются кольцеобразными.

Они различаются по числу атомов углерода в цикле и, в зависимости от характера связи между этими атомами, могут быть предельными и непредельными.

В молекулах предельных циклические углеводородов атомы угерода соединены простыми связями, как и в молекулах предельных углеводородов с открытой цепью, что делает их сходными по свойствам с последними.

Примерами таких соединений могут служить циклопарафины:

Названия циклических соединений строятся подобно наименованиям соединений жирного (алифатического) ряда с добавлением приставки «цикло».

Ароматические соединения.

Второй подвид карбоциклических соединений – ароматические соединения.

Ароматический ряд охватывает все карбоциклические соединения, в молекулах которых присутствует специфическая группировка атомов – бензольное кольцо. Эта группировка атомов обуславливает определённые физические и химические свойства ароматических соединений.

Характерная особенность структуры бензольного кольца – чередующиеся друг с другом три простые и три двойные связи. Для простоты написания бензольное ядро изображается упрощённо в виде шестиугольника, в котором символы С и Н, относящиеся к кольцу, не пишут:

Одновалентный радикал бензола С₆Н₅—, образующийся при отнятии одного атома водорода от любого углеродного атома бензольного ядра, называют фенилом.

Известны ароматические углеводороды с кратными связями в боковых цепях, например стирол, а также многоядерные, содержащие несколько бензольных ядер, например нафталин и антрацен:

Получение ароматических соединений и их использование.

Ароматические углеводороды содержатся в каменноугольной смоле, получаемой при коксовании каменного угля. Другим важным источником их получения служит нефть некоторых месторождений.

Ароматические углеводороды также получают путём каталитической ароматизации ациклических углеводородов нефти.

Некоторые ароматические соединения могут быть выделены из эфирных масел растений. Их применяют для получения душистых веществ.

Ароматические углеводороды и их производные широко применяются для получения пластмасс, синтетических красителей, лекарственных и взрывчатых веществ, синтетических каучуков, моющих средств.

Бензол и все соединения, содержащие ядро бензола, названы ароматическими (в начале XIX века), поскольку первыми изученными представителями этого ряда были душистые вещества, или соединения, выделенные из природных ароматических веществ. Теперь к этому ряду относятся многочисленные соединения, не имеющие приятного запаха, но обладающие комплексом химических свойств, называемых ароматическими свойствами.

Особенности свойств и строения ароматических углеводородов.

Ароматические свойства бензола и его гомологов, определяемые особенностью его структуры, выражаются в относительной устойчивости бензольного ядра, несмотря на непредельность бензола по составу.

Так, в отличие от непредельных соединений с этиленовыми двойными связями, бензол устойчив к действию окислителей. Например, подобно предельным углеводородам, он не обесцвечивает перманганат калия. Реакции присоединения для бензола не характерны. Наоборот, для него, как и для других ароматических соединений, характерны реакции замещения атомов водорода в бензольном ядре.

Из сказанного следует, что формула бензола с чередующимися простыми и двойными связями неточно выражает природу связей между атомами углерода в бензольном ядре.

В соответствии с этой формулой в бензоле должны быть три локализованных пи-связи, т.е. три пары пи-электронов, каждая из которых фиксирована между двумя атомами углерода. Если обозначить эти пи-электроны точками, то строение можно представить схемой:

Однако опыт показывает, что в кольце бензола нет обычных двойных связей, чередующихся с простыми, и что все связи между С-атомами равноценны.

Эта равноценность объясняется следующим образом.

При этом все шесть атомов углерода и все сигма-связи С-С и С-Н лежат в одной плоскости:

Облако четвёртого валентного электрона каждого из атомов углерода (т.е. облако р-электрона, не участвующего в гибридизации) имеет форму объёмной восьмёрки («гантели») и ориентировано перпендикулярно плоскости бензольного кольца.

Каждое из таких р-электронных облаков перекрывается над и под плоскостью кольца с р-электронными облаками двух соседних атомов углерода.

Плотность облаков пи-электронов в бензоле равномерно распределена между всеми связями С-С. Иначе говоря, шесть пи-электронов обобщены всеми углеродными атомами кольца и образуют единое кольцевое облако (ароматический электронный секстет).

По этой причине в структурных формулах вместо общепринятого символа бензольного ядра с чередующимися двойными и простыми связями используют шестиугольник с кружочком внутри:

Гетероциклические соединения

Гетероциклическими называют соединения с замкнутой цепью, включающие не только атомы углерода, но и атомы других элементов.

Представленный на рисунке Пиридин можно рассматривать как бензол, в котором группа -СН заменена атомом азота.

Гетероциклические соединения – наиболее многочисленный класс соединений. К ним относятся многие витамины, пигменты, антибиотики, большинство алкалоидов, некоторые аминокислоты и пр.

Элементы, которые учавствуют вместе с атомами углерода в образовании цикла, называют гетероатомами. Наиболее распространены и изучены гетероциклические соединения кислорода, серы и азота.

В составе гетеромолеклу может быть как один гетероатом, так большее количество:

Гетероциклы могут содержать три, четыре, пять, шесть и больше число атомов. Аналогично карбоциклическим соединениям пяти- и шестичленные гетероциклы наиболее стойки.

Присутствие гетероатома приводит к нарушению равномерности распределения электронной плотности в цикле. Это обусловливает способность гетероциклических соединений реагировать как с электрофильными, так и с нуклеофильными реагентами (т.е. быть как донором, так и акцептором электронной пары), а также сравнительно легко претерпевать разрывание цикла.

Источник