Левицкий М.М.Бульвален – одно из самых необычных соединений органической химии
Страница 1 из 1
Левицкий М.М.Бульвален – одно из самых необычных соединений органической химии
Бульвален – одно из самых необычных соединений органической химии.
М.М.ЛЕВИЦКИЙ
Соединение, о котором пойдет речь, вначале было предсказано и лишь затем получено. В 1961 г. в Москве проходил международный Бутлеровский конгресс, посвященный столетию создания теории строения, где химики рассказывали о достижениях современной органической химии. Среди выступавших был известный химик У.Деринг. Он поделился интересным замыслом – получить каркасную углеводородную молекулу, которая, как можно было ожидать, должна обладать интересными свойствами. Буквально через два года такая молекула была синтезирована Г.Шредером и получила название бульвален.
Исходным соединением при получении бульвалена был циклический углеводород, составленный из восьми углеродных атомов и содержащий четыре двойные связи, – циклооктатетраен С8Н8. При кипячении этого соединения две циклические молекулы соединяются, образуя димер, имеющий полициклическое строение (схема 1, см. с. 2).
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
В полученном соединении наиболее напряженная часть – цикл из четырех атомов углерода. При облучении ультрафиолетовым светом этого димера две простые связи четырехчленного циклического фрагмента размыкаются (на схеме 2 показано стрелками, см. с. 2) и затем замыкаются с образованием новых связей, в результате образуются бензол и бульвален.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Бульвален представляет собой симметричный каркас: в основании расположен треугольник из трех атомов углерода (фрагмент циклопропана), от каждой вершины треугольника отходит углеводородная ветвь, содержащая кратную связь, все три ветви сходятся в одной точке. Прежде чем обсуждать свойства бульвалена, напомним одно из свойств двойных связей.
Двойные связи могут перемещаться
Соединения, содержащие две двойные связи, называют диенами. Рассмотрим бутадиен
СН2=СН–СН=СН2, в нем двойные связи разделены одной простой, подобные соединения называют сопряженными диенами. Они интересны тем, что при некоторых превращениях могут сохранять двойные связи. При полимеризации бутадиена образуется полимер – бутадиеновый каучук, молекула которого состоит из повторяющихся звеньев –СН2–СН=СН–СН2–.
Рассмотрим процесс чисто геометрически, не сосредотачиваясь на особенностях механизма. При полимеризации бутадиена в каждой кратной связи «рвется» пополам одна из двух связей. Каждую возникшую половинку связи отгибаем таким образом, чтобы она была направлена к половинке соседней такой же связи (на схеме 3 это показано стрелками). Две половинки, соединившись, образуют новую связь, которая становится двойной. Самое интересное, что новая двойная связь возникает не в том месте, где были прежние, т.е. связь переместилась.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
У возникшей молекулы на концах «торчат» две половинки связей, они могут соединиться с аналогичными половинками другой молекулы, при этом возникают простые связи (места соединений на схеме 4 указаны изогнутыми сдвоенными стрелками).
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
В итоге вырастает длинная полимерная цепочка. Для нас в этом случае интересно лишь то, что возникли несопряженные двойные связи, т.е. разделенные более чем одной простой. Такие кратные связи уже не могут перемещаться так же, как в бутадиене. Это понятно даже из пространственных соображений: если они и раскроются, то не смогут дотянуться до соседних половинок.
Кубик Рубика в органической химии
Вначале следует отметить, что в процесс, где подобным образом взаимодействуют кратные связи, может быть вовлечена и простая связь, для этого она должна быть напряженной и легко «разрываться». Этому требованию отвечают простые связи, которые входят в структуру напряженного циклопропанового кольца, состоящего из трех атомов углерода. Естественно, что простая связь не может оставаться разомкнутой, она будет охотно реагировать с раскрывающейся кратной связью, находящейся рядом. Общая схема напоминает ту, что была рассмотрена для сопряженных связей.
В бульвалене легко раскрываются две двойные связи и одновременно одна из связей циклопропанового кольца, именно та, что расположена ближе к двум раскрывающимся двойным связям. В итоге происходит образование новых связей, и вся молекула перестраивается. Возникает треугольник в новом месте каркаса, а также две двойные связи, но между другими парами углеродных атомов.
На схеме 5 представлены результаты нескольких перегруппировок, где указано, между какими атомами углерода циклопропанового кольца связь разорвалась, а между какими простая связь возникла. Структуры показаны сильно деформированными, чтобы легче было проследить за тем, как происходит превращение одной структуры в другую. Все показанные структуры полностью совпадают с исходной, в чем можно убедиться, если произвести деформацию их каркасов – выровнять углы и связи в каждой из них. После этого станет очевидным, что общая форма каркаса не меняется: треугольник, от которого отходят три ветви, соединяющиеся в одной точке, и каждая ветвь обязательно содержит в середине кратную связь. Таким образом, получающаяся молекула внешне точно такая же, как исходная.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Каждая из показанных структур может перестраиваться, давая новые варианты расположения атомов в каркасе. «Роль» углеродных атомов в каркасе постоянно меняется. Например, атом С-10 поочередно входит в состав треугольника, двойной связи, он же в определенный момент становится вершиной, где сходятся три ветви. В результате этого треугольник и двойные связи постоянно перемещаются по каркасу. Расчет показывает, что для бульвалена возможно более миллиона таких состояний, быстро переходящих друг в друга, что внешне напоминает своеобразную комбинаторную игрушку.
Исследования бульвалена существенно расширили существующие представления о процессах перегруппировки органических соединений.
* * *
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
ДЕРИНГ Уильям родился 22 июня 1917 г. в Форт-Уэрте (штат Техас, США). Он получил образование в Гарварде, в 1938 г. – бакалаврскую степень, а в 1943 г. – степень доктора. С 1943 г. по 1952 г. работал в Колумбийском университете, в эти годы он прошел великолепную практику, синтезировав вместе с Р.Б.Вудвордом (за 14 месяцев работы!) хинин. Позже (1952–1968) он работал в Йельском университете. Исследуя действие карбенов – соединений двухвалентного углерода (Hal2C:) – на олефины, он открыл способ получения алленов – углеводородов, содержащих у одного атома углерода две двойные связи: –С=С=С–. Этот метод получил название реакции Деринга.
Основные научные интересы Деринга были сосредоточены на изучении механизмов органических реакций, а также на исследовании изомеризации и различных перегруппировок в органических молекулах. Именно тонкое понимание таких процессов позволило Дерингу мысленно сконструировать молекулу бульвалена и предсказать его свойства. Уильям Деринг был дважды удостоен премии Американского химического общества (1953, 1966).
* * *
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
ШРЕДЕР Герхард, немецкий химик, впервые получивший бульвален, родился в 1903 г., работал в должности приват-доцента с 1963 г. на факультете химии и биотехнологии Института органической химии, входящего в структуру университета в г. Карлсруэ. В 1997 г. Шредер в звании профессора вышел на пенсию. Университет, где работал Шредер, – весьма авторитетное научное учреждение, основанное в середине XIX в. К одному из важных моментов в истории университета относят тот факт, что в его стенах начинал работу (1907–1912) Герман Штаудингер – создатель науки о полимерах, удостоенный Нобелевской премии по химии в 1953 г. Не меньшую известность университету принесли работы Шредера, который исследовал краун-эфиры, аннулены – циклические молекулы с сопряженными двойными связями (например, циклооктатетраен С8Н8, показанный в начале этой статьи).
Менее известно, что Шредер в 1936 г. синтезировал производное цианофосфорной кислоты, получившее сокращенное название табун, ставшее впоследствии печально известным. Табун – один из сильнейших нервно-паралитических ядов, при вдыхании паров табуна с концентрацией всего
0,4 мг/л наступает паралич дыхания. В середине ХХ в. его рассматривали как перспективное химическое оружие (в настоящее время все виды химического оружия запрещены).
Вершиной творчества Герхарда Шредера стал синтез бульвалена, изображение молекулы которого позже было принято в качестве эмблемы химического факультета в университете г. Карлсруэ.
М.М.ЛЕВИЦКИЙ
Соединение, о котором пойдет речь, вначале было предсказано и лишь затем получено. В 1961 г. в Москве проходил международный Бутлеровский конгресс, посвященный столетию создания теории строения, где химики рассказывали о достижениях современной органической химии. Среди выступавших был известный химик У.Деринг. Он поделился интересным замыслом – получить каркасную углеводородную молекулу, которая, как можно было ожидать, должна обладать интересными свойствами. Буквально через два года такая молекула была синтезирована Г.Шредером и получила название бульвален.
Исходным соединением при получении бульвалена был циклический углеводород, составленный из восьми углеродных атомов и содержащий четыре двойные связи, – циклооктатетраен С8Н8. При кипячении этого соединения две циклические молекулы соединяются, образуя димер, имеющий полициклическое строение (схема 1, см. с. 2).
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
В полученном соединении наиболее напряженная часть – цикл из четырех атомов углерода. При облучении ультрафиолетовым светом этого димера две простые связи четырехчленного циклического фрагмента размыкаются (на схеме 2 показано стрелками, см. с. 2) и затем замыкаются с образованием новых связей, в результате образуются бензол и бульвален.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Бульвален представляет собой симметричный каркас: в основании расположен треугольник из трех атомов углерода (фрагмент циклопропана), от каждой вершины треугольника отходит углеводородная ветвь, содержащая кратную связь, все три ветви сходятся в одной точке. Прежде чем обсуждать свойства бульвалена, напомним одно из свойств двойных связей.
Двойные связи могут перемещаться
Соединения, содержащие две двойные связи, называют диенами. Рассмотрим бутадиен
СН2=СН–СН=СН2, в нем двойные связи разделены одной простой, подобные соединения называют сопряженными диенами. Они интересны тем, что при некоторых превращениях могут сохранять двойные связи. При полимеризации бутадиена образуется полимер – бутадиеновый каучук, молекула которого состоит из повторяющихся звеньев –СН2–СН=СН–СН2–.
Рассмотрим процесс чисто геометрически, не сосредотачиваясь на особенностях механизма. При полимеризации бутадиена в каждой кратной связи «рвется» пополам одна из двух связей. Каждую возникшую половинку связи отгибаем таким образом, чтобы она была направлена к половинке соседней такой же связи (на схеме 3 это показано стрелками). Две половинки, соединившись, образуют новую связь, которая становится двойной. Самое интересное, что новая двойная связь возникает не в том месте, где были прежние, т.е. связь переместилась.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
У возникшей молекулы на концах «торчат» две половинки связей, они могут соединиться с аналогичными половинками другой молекулы, при этом возникают простые связи (места соединений на схеме 4 указаны изогнутыми сдвоенными стрелками).
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
В итоге вырастает длинная полимерная цепочка. Для нас в этом случае интересно лишь то, что возникли несопряженные двойные связи, т.е. разделенные более чем одной простой. Такие кратные связи уже не могут перемещаться так же, как в бутадиене. Это понятно даже из пространственных соображений: если они и раскроются, то не смогут дотянуться до соседних половинок.
Кубик Рубика в органической химии
Вначале следует отметить, что в процесс, где подобным образом взаимодействуют кратные связи, может быть вовлечена и простая связь, для этого она должна быть напряженной и легко «разрываться». Этому требованию отвечают простые связи, которые входят в структуру напряженного циклопропанового кольца, состоящего из трех атомов углерода. Естественно, что простая связь не может оставаться разомкнутой, она будет охотно реагировать с раскрывающейся кратной связью, находящейся рядом. Общая схема напоминает ту, что была рассмотрена для сопряженных связей.
В бульвалене легко раскрываются две двойные связи и одновременно одна из связей циклопропанового кольца, именно та, что расположена ближе к двум раскрывающимся двойным связям. В итоге происходит образование новых связей, и вся молекула перестраивается. Возникает треугольник в новом месте каркаса, а также две двойные связи, но между другими парами углеродных атомов.
На схеме 5 представлены результаты нескольких перегруппировок, где указано, между какими атомами углерода циклопропанового кольца связь разорвалась, а между какими простая связь возникла. Структуры показаны сильно деформированными, чтобы легче было проследить за тем, как происходит превращение одной структуры в другую. Все показанные структуры полностью совпадают с исходной, в чем можно убедиться, если произвести деформацию их каркасов – выровнять углы и связи в каждой из них. После этого станет очевидным, что общая форма каркаса не меняется: треугольник, от которого отходят три ветви, соединяющиеся в одной точке, и каждая ветвь обязательно содержит в середине кратную связь. Таким образом, получающаяся молекула внешне точно такая же, как исходная.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
Каждая из показанных структур может перестраиваться, давая новые варианты расположения атомов в каркасе. «Роль» углеродных атомов в каркасе постоянно меняется. Например, атом С-10 поочередно входит в состав треугольника, двойной связи, он же в определенный момент становится вершиной, где сходятся три ветви. В результате этого треугольник и двойные связи постоянно перемещаются по каркасу. Расчет показывает, что для бульвалена возможно более миллиона таких состояний, быстро переходящих друг в друга, что внешне напоминает своеобразную комбинаторную игрушку.
Исследования бульвалена существенно расширили существующие представления о процессах перегруппировки органических соединений.
* * *
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
ДЕРИНГ Уильям родился 22 июня 1917 г. в Форт-Уэрте (штат Техас, США). Он получил образование в Гарварде, в 1938 г. – бакалаврскую степень, а в 1943 г. – степень доктора. С 1943 г. по 1952 г. работал в Колумбийском университете, в эти годы он прошел великолепную практику, синтезировав вместе с Р.Б.Вудвордом (за 14 месяцев работы!) хинин. Позже (1952–1968) он работал в Йельском университете. Исследуя действие карбенов – соединений двухвалентного углерода (Hal2C:) – на олефины, он открыл способ получения алленов – углеводородов, содержащих у одного атома углерода две двойные связи: –С=С=С–. Этот метод получил название реакции Деринга.
Основные научные интересы Деринга были сосредоточены на изучении механизмов органических реакций, а также на исследовании изомеризации и различных перегруппировок в органических молекулах. Именно тонкое понимание таких процессов позволило Дерингу мысленно сконструировать молекулу бульвалена и предсказать его свойства. Уильям Деринг был дважды удостоен премии Американского химического общества (1953, 1966).
* * *
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]
ШРЕДЕР Герхард, немецкий химик, впервые получивший бульвален, родился в 1903 г., работал в должности приват-доцента с 1963 г. на факультете химии и биотехнологии Института органической химии, входящего в структуру университета в г. Карлсруэ. В 1997 г. Шредер в звании профессора вышел на пенсию. Университет, где работал Шредер, – весьма авторитетное научное учреждение, основанное в середине XIX в. К одному из важных моментов в истории университета относят тот факт, что в его стенах начинал работу (1907–1912) Герман Штаудингер – создатель науки о полимерах, удостоенный Нобелевской премии по химии в 1953 г. Не меньшую известность университету принесли работы Шредера, который исследовал краун-эфиры, аннулены – циклические молекулы с сопряженными двойными связями (например, циклооктатетраен С8Н8, показанный в начале этой статьи).
Менее известно, что Шредер в 1936 г. синтезировал производное цианофосфорной кислоты, получившее сокращенное название табун, ставшее впоследствии печально известным. Табун – один из сильнейших нервно-паралитических ядов, при вдыхании паров табуна с концентрацией всего
0,4 мг/л наступает паралич дыхания. В середине ХХ в. его рассматривали как перспективное химическое оружие (в настоящее время все виды химического оружия запрещены).
Вершиной творчества Герхарда Шредера стал синтез бульвалена, изображение молекулы которого позже было принято в качестве эмблемы химического факультета в университете г. Карлсруэ.
Rus- VIP
- Сообщения : 1489
Дата регистрации : 2009-09-08
Похожие темы
» Видеоопыты по органической химии
» Полимеры в органической химии
» Предмет органической химии
» Г. С. Зайцева и др.Олимпиады по органической химии
» З. Шпаусцус Путешествие в мир органической химии.
» Полимеры в органической химии
» Предмет органической химии
» Г. С. Зайцева и др.Олимпиады по органической химии
» З. Шпаусцус Путешествие в мир органической химии.
Страница 1 из 1
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения
|
|
Пт Янв 19, 2024 8:57 pm автор dadiz
» Помогите найти программу!
Ср Ноя 08, 2023 4:05 pm автор Amatar
» Чертков И.Н. и др.Самодельные демонстрационные приборы по химии
Пн Ноя 06, 2023 12:58 pm автор кардинал
» М.Склодовская-Кюри.Радій и радіактивность
Сб Июн 03, 2023 5:00 pm автор Admin
» Урбанский Т.и др.Пиротехника. Сборник книг (1956-2011)
Сб Июн 03, 2023 4:47 pm автор Admin
» HyperChem
Вс Мар 26, 2023 1:25 am автор bioshok_15@mail.ru
» мочевина
Сб Мар 11, 2023 6:34 am автор mariyana
» Централизованное тестирование. Химия. Полный сборник тестов.2006-2013 года
Чт Мар 02, 2023 10:29 am автор Admin
» Авторская программа Соболевой А.Д.Химический лицей.Семинары по органической химии.Тесты заданий.11 класс
Вт Ноя 29, 2022 4:23 am автор Svetlanat
» Склодовская-Кюри М." Изслъедованія надъ радіоактивными веществами"
Вс Июл 03, 2022 8:20 pm автор Dalma
» Гемпель К.А. Справочник по редким металлам
Вс Июл 03, 2022 7:59 pm автор Dalma
» Т.К. Веселовская и др. "Вопросы и задачи по органической химии" под ред.:Н.Н.Суворова
Пт Июн 24, 2022 5:22 pm автор Admin
» Оржековский П.А.и др.ЕГЭ 2015, Химия, Сборник заданий
Вс Янв 16, 2022 7:50 pm автор Admin
» XPowder
Сб Авг 14, 2021 8:02 pm автор Admin
» Формулы Периодического Закона химических элементов
Ср Фев 17, 2021 8:50 am автор sengukim
» Macromedia Flash 8-полный видеокурс
Пт Янв 08, 2021 6:25 pm автор braso
» Ищу "Химический тренажер" Нентвиг, Кройдер, Моргенштерн Москва, Мир, 1986
Пн Апр 27, 2020 7:41 pm автор ilia1985
» Штремплер Г.И.Часть 6. Тесты. Химические реакции
Пт Мар 13, 2020 9:40 pm автор Admin
» Пак Е.П.Проверочные работы по химии 8 класс
Вс Янв 26, 2020 9:34 pm автор эл
» Сказка "Король «Бензол»"
Вт Янв 07, 2020 6:36 pm автор эл
» Gemcom.Surpac.v6.5.1
Вт Ноя 05, 2019 8:04 pm автор Alexixfish
» ПОМОГИТЕ С РЕАКЦИЕЙ, ПОЖАЛУЙСТА
Сб Авг 31, 2019 2:08 pm автор Admin
» помогите определить вещество
Сб Авг 31, 2019 1:33 pm автор Admin
» The Elements Spectra 1.0.6 - Русская версия
Ср Авг 01, 2018 11:19 pm автор Admin
» Строение вещества
Пн Апр 23, 2018 2:53 pm автор эл
» Лурье Ю.Ю. - Справочник по аналитической химии
Вс Мар 25, 2018 5:42 pm автор АлисаМалиса
» Видеоурок по химии.Мыло и моющие вещества
Сб Мар 24, 2018 11:14 pm автор vella
» задача
Пн Мар 19, 2018 7:10 pm автор Tem
» превращения веществ
Пт Мар 16, 2018 4:10 am автор Кщьштштш
» Задачка по химии
Чт Мар 15, 2018 4:53 pm автор Sanchous
» Генрих Штремплер.Видео "Учебный эксперимент по химии"
Ср Янв 17, 2018 2:52 am автор Генрих Штремплер
» Генрих Штремплер.Видео "Учебный эксперимент по химии"
Ср Янв 17, 2018 2:49 am автор Генрих Штремплер
» Нижник Я.П.Лекция 11 "Альдегиды и кетоны"
Чт Янв 11, 2018 11:42 pm автор vella
» Нижник Я.П. Лекция №4: "Непредельные углеводороды.Алкены"
Чт Янв 11, 2018 11:37 pm автор vella
» Нижник Я.П.Лекция 5 .Алкадиены и алкины
Чт Янв 11, 2018 11:34 pm автор vella
» Нижник Я.П.Лекция 7. Арены-ароматические углеводороды
Чт Янв 11, 2018 11:30 pm автор vella
» Нижник Я.П.Лекция 8:"Галогенпроизводные углеводородов"
Чт Янв 11, 2018 11:26 pm автор vella
» Нижник Я.П.Лекция 9:"Спирты"
Чт Янв 11, 2018 11:23 pm автор vella
» Нижник Я.П.Лекция 10 :"Фенолы.Простые эфиры"
Чт Янв 11, 2018 11:19 pm автор vella
» Нижник Я.П. Лекция №3 "Углеводороды.Алканы"
Чт Янв 11, 2018 11:14 pm автор vella
» Нижник Я.П.Лекция 6.Циклические соединения
Пн Янв 08, 2018 6:41 am автор Likia
» Строение атома.
Сб Дек 30, 2017 11:33 am автор vella
» превращения веществ
Сб Окт 14, 2017 8:47 pm автор dbnzq1
» Хочу найти ответ на свой вопрос в старых темах
Сб Окт 14, 2017 8:43 pm автор dbnzq1
» "Интеграл" серия - "Эколог"
Чт Окт 12, 2017 12:53 pm автор sherzatikmatov
» Академия занимательных наук.Химия(часть 47).Химический источник тока. Процесс электролиза.
Чт Окт 12, 2017 3:41 am автор Irino4ka
» Научный проект:"Радуга химических реакций"
Чт Окт 12, 2017 2:09 am автор Irino4ka
» Онлайн калькулятор определения степеней оксиления элементов в соединение
Сб Сен 16, 2017 10:58 am автор кардинал
» MarvinSketch 5.1.3.2
Пн Сен 11, 2017 5:26 pm автор кардинал
» Carlson.Civil.Suite.2017.160728
Вт Июл 18, 2017 6:42 pm автор кузбасс42