Органик кимё тарихи

Изомерияси. С_nH_2n+2 формулада 1,2 ва 3 га тенг бўлган углеводородлар учун фақат битта тузилиш формулалари мавжуд.

Гомологик қаторнинг тўртинчи вакилидан бошлаб структура изомерияси ҳодисаси бошланади. С_nH_2n+2 (n = 4) таркибли углеводородни икки хил кўринишда ёзиш мумкин:

Тўйинган углеводородлардаги углерод атомлари сони	Изомерлар сони	Тўйинган углеводородлардаги углерод атомлари сони	Изомерлар сони
1-3	1	8	18
4	2	9	35
5	3	10	75
6	5	15	4347
7	9	30	4111846763

1. 
   н-гексан
   
   
2. 
   2-метилпентан
   
   
3. 
   3-метилпентан
   
   
4. 
   2,3-диметилбутан
   
   
5. 
   2,2-диметилбутан
   
   

Изомерларнинг бунчалик кўп бўлишлиги уларнинг номлашада аниқ бир қоидага амал қилишни тақазо этади. Органик бирималарни номлаш – номенклатура деб аталади. Органик кимёда уч хил – эмперик (тарихий, тасодифий), рационал ҳамда систематик номенклатурадан фойдаланилади.
Номенклатура – органик моддаларни номлаш усуллари мажмуаси. Органик моддалар уч хил номенклатура асосида номланади.
Эмперик номенклатура. Органик бирималарни бу номеклатура бўйича номлашда уларнинг табиий бирикмалардан нималарда учраши, (лимон кислотаси, вино спирт, сирка кислотаси, ёғоч спирти ва х.к.) асос қилиб олинган. Кўпчилик ҳолларда бу номлар тасодифий бўлиб, хеч қандай маънога эга бўлмаслиги ҳам мумкин (метан, этан, ацетон ва х.к.).
Рациональ номенклатура. Бирикмаларни бу номенклатура бўйича номлашда уларнинг тузилиши ҳисобга олинади. Органик бирикмаларни бу номенклатура бўйича номлаганда ҳар бир синф бирикмаларининг биринчи (альдегид ва кислоталарда иккинчи) вакили асос қилиб олинади. Қолганлари эса бу биринчи вакилининг ҳосиласи деб қаралади.
Тўйинган углеводородларнинг биринчи вакили метан бўлганлиги учун қолганлари унинг ҳосиласи деб қаралади. Масалан:

Ҳозирги вақтда бу номенклатура кам ишлатилади. Рационал номенклатура номланаётган модданинг тузилиши ҳақида аниқ тасаввур ҳосил қилиш мумкин бўлгандагина қўлланилади.
Органик бирикмаларни номлашда энг қулай, замонавий номенклатура бу систематик номенклатурадир. Бу номенклатуранинг асосий принциплари 1892 йилда Женевада кимёгарлар съездида қабул қилинган. Кейинчалик бу номенклатурага 1957 ва 1965 йилларда амалий ва назарий кимё бўйича Ҳалқаро кимёгарлар иттифоқининг (ИЮПАК) Парижда бўлган съездларида қўшимчалар ва ўзгартиришлар киритилди.
Тўйинган углеводородларнинг дастлабки тўғри занжир ҳосил қилиб тузилган вакиллари – метан, этан, пропан ва бутан – эмперик номенклатура бўйича номланади. Углеводородларнинг кейинги вакилларининг номи углерод сонига тўғри келадиган рақамларнинг грекча ва лотинча номи охирига – ан қўшимчаси қўшиб ҳосил қилинади.

Формуласи	Номланиши	Структура формуласи	Тасвирланиши	Изомерлар сони
СН4	Метан	СН4		1
С2Н6	Этан	СН3 – СН3	/	1
С3Н8	Пропан	СН3 – СН2 – СН3	/\	1
С4Н10	Бутан	СН3 – СН2 – СН2 – СН3	/\/	2
С5Н12	Пентан	СН3 – (СН2)3 – СН3	/\/\	3
С6Н14	Гексан	СН3 – (СН2)4 – СН3	\/\/\	5
С7Н16	Гептан	СН3 – (СН2)5 – СН3	/\/\/\	9
С8Н18	Октан	СН3 – (СН2)6 – СН3	/\/\/\/	18
С9Н20	Нонан	СН3 – (СН2)7 – СН3	/\/\/\/\	35
С10Н22	Декан	СН3 – (СН2)8 – СН3	/\/\/\/\/	75
С11Н24	Ундекан	СН3 – (СН2)9 – СН3	/\/\/\/\/\	210
С12Н26	Додекан	СН3 – (СН2)10 – СН3	/\/\/\/\/\/	355
С15Н32	Пентадекан	СН3 – (СН2)13 – СН3	/\/\/\/\/\/\/\	4347
С20Н42	Эйкозан	СН3 – (СН2)18 – СН3	/\/\/\/\/\/\/\/\/\/	366319
С25Н52	Пентакозан	СН3 – (СН2)23 – СН3	/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\	36797588
С30Н62	Триаконтан	СН3 – (СН2)28 – СН3		4111846763
С40Н82	Тетраконтан	СН3 – (СН2)38 – СН3		62481801147341
С100Н202	Гектан	СН3 – (СН2)98 – СН3		5,921·10^39

Тармоқланган тузилишга эга бўлган тўйинган углеводородларни систематик номенклатура бўйича номлаш учун углеводород қолдиқлари, яъни улардан битта водородни тортиб олиш натижасида ҳосил бўладиган қолдиқ – радикаллар номини билиш керак.
Радикаллар С_nH_2n+1 умумий формула билан ифодаланади ва R ҳарфи билан белгиланади. Радикаллар номини тегишли тўйинган углерод номи охиридаги – ан қўшимчасини – ил қўшимчаси билан алмаштириб ҳосил қилинади. Метан ва этандан фақат битта радикал ҳосил бўлади:
СН₄ – метан - СН₃ – метил
С₂Н₆ – этан - С₂Н₅ – этил
Пропандан иккита, бутандан эса тўртта радикал ҳосил бўлади:

Углерод ва водород атомлари молекуладаги ҳолатига қараб қуйидагича белгиланади.
Углерод атомлари:
1) Бирламчи углерод атоми – битта углерод билан боғланган углерод атоми
2) Иккиламчи углерод атоми – иккита углерод билан боғланган углерод атоми
3) Учламчи углерод атоми – учта углерод билан боғланган углерод атоми
4) Тўртламчи углерод атоми – тўртта углерод билан боғланган углерод атоми
Водород атомлари:
1) Бирламчи водород атоми – бирламчи углерод билан боғланган водород атоми
2) Иккиламчи водород атоми – иккиламчи углерод билан боғланган водород атоми
3) Учламчи водород атоми – учламчи углерод билан боғланган водород атоми

ОЛИНИШ УСУЛЛАРИ
Тўйинган углеводородларни олиш усулларини учга бўлиш мумкин:
а) Табиий бирикмалардан ажратиб олиш.
Тўйинган углеводородларни С₁₁Н₂₄ гача бўлганлари нефтдан ва уни қайта ишлаш маҳсулотларидан, табиий газ, тоғ муми, газоконденсатдан олинади.
б

) Саноат усули. Саноатда тўйинган углеводородларни СО ва водороддан, нефтни крекинлаб, тўйинмаган углеводородларга водород бириктириб олиш мумкин.
Катализатор сифатида СuO, Cr₂O₃ ва бошқалар ишлатилганда водородни бирикиш жараёни босим остида олиб борилади.
в) Тўйинган углеводородларни лаборатория шароитида олишнинг бир неча усуллари ишлаб чиқилган.
1

) Уларни тўйинган углеводородларни галогенли ҳосилаларини водород билан катализатор иштирокида қайтариб олиш мумкин. Бунда водород Pd, Pt, ёки Ni металлари юзасида ютилиб қўзғалган (фаол) ҳолатга ўтади.

2

) Тўйинган углеводородларни йодли ҳосилаларини водород йодид билан қайтариб ҳам олиш мумкин:

3

) Тўйинган углеводородларни органик кислоталарнинг натрийли ёки калийли тузларини ўювчи ишқорлар билан қиздириш орқали ҳам олиш мумкин (Дюма реакцияси):

Бу реакция декарбоксиллаш реакцияси дейилади.

4) Тўйинган углеводородларни лабораторияда олишда 1855 йил немис олими Вюрц кашф этган усул катта аҳамиятга эга. Бу усул билан углеводородларни тузилишини олдиндан белгиланган ҳолда ҳосил қилиш мумкин. Бу реакция тўйинган углеводородларнинг галогенли – йодли, бромли айрим ҳолларда эса хлорли ҳосилалари (галоид алкиллар)га натрий металли (Натрий металли ўрнига литий, рух, магний каби металлардан ҳам фойдаланиш мумкин) таъсир эттириш орқали амалга оширилади.

А

гар реакция учун бир хил галоид алкил олинса унда битта углеводород ҳосил бўлади:

Агар реакция учун ҳар хил тузилишга эга бўлган галоид алкиллар олинса, уч хил углеводородларнинг аралашмаси ҳосил бўлади, яъни

Бу реакциянинг механизмини рус олими П.П. Шаригин ўрганган бўлиб, бунга кўра реакция икки босқичда боради:

Д

астлаб галоид алкил натрий металли билан оралиқ маҳсулот натрий органик бирикмани ҳосил қилади:

О

ралиқ маҳсулот галоид алкилнинг иккинчи молекуласи билан таъсир этиб тўйинган углеводородларни ҳосил қилади:
5) Булардан ташқари тўйинган углеводородларни металл карбидларига сув таъсир эттириб ҳам олиш мумкин:
Al₄C₃ + 12H₂O ® 4Al(OH)₃ + 3CH₄
Al₄C₃ + 12HCl ® 4AlCl₃ + 3CH₄
6) Карбон кислотлар ва улар тузларини электролиз қилиб ҳам олиш мумкин (Кольбе реакцияси 1849 йил): 2СН₃СOONa + 2H₂O ® CH₃CH₃ + 2CO₂ + 2NaOH + H₂
Тўйинган углеводородлар нефтни қайта ишлаш вақтида кўп миқдорда ҳосил бўлганлиги ва табиатда тайёр ҳолда мавжуд бўлганлиги сабабли юқоридаги усуллар билан дейярли олинмайди.
7) Фишер – Тропиш реакцияси (саноат усули):
nCO + (2n+1)H₂ ® C_nH_{2n + 2} + nH₂O
Никель катализаторини қўллашни биринчи марта 1902 йилда П.Сабатье ва И.Сандеран қўллашган
СО₂ + 4Н₂ = CH₄ + 2H₂O
СО + 3Н₂ = CH₄ + H₂O
8) Кислородли ҳосилаларни гидрирлаш (Кижнер—Вольф реакцияси):
H₃C—CH₂—CH₂—CH₂OH → H₃C—CH₂—CH₂—CH₃ + H₂O

9) Олефинларнинг (алкенлар) ўзаро бирикиши:

10) Оддий моддалардан олиниши:
n C + (n+1) H₂ ––^400С,p C_nH_2n+2
11) Циклик бирикмаларни гидрирлаш (кичик циклли):
(циклопропан) + H₂ ––^Pd CH₃ –CH₂ –CH₃(пропан)


ФИЗИК ХОССАЛАРИ
Тўйинган углеводородларнинг дастлабки вакиллари газсимон, С₅Н₁₂ дан С₁₆Н₃₄ гача суюқлик, С₁₆Н₃₄ дан бошлаб эса қаттиқ моддалардир. Уларнинг молекуляр массалари ортиб бориши билан қайнаш ва суюқланиш ҳароратлари, зичлиги, нур синдириш кўрсаткичи ортиб боради. Тўғри занжир ҳосил қилиб тузилган углеводородлар тармоқланган занжир ҳосил қилиб тузилган изомерларига нисбатан юқори ҳароратда қайнайдилар. Тўйинган углеводородлар сувда жуда кам эрийдилар. Тўйинган углеводородлардаги атомлар ўзаро С – С боғланиш ҳосил қилиб бириккан. Улардаги углерод-углерод орасидаги масофа 1,545 А⁰ (0,154 нм) га, С-Н ~ 0,109 нм тенг.
Тўйинган углеводородларнинг молекуляр массалари ортиб бориши билан уларнинг хоссалари ўзгариб бориши диалектиканинг миқдор ўзгаришларининг сифат ўзгаришларига олиб келиши ҳақидаги қонуннинг ёрқин далилидир.

Номи	Формула	tсуюқ., С	tқайн., С	d4^20^*
Метан	CH4	-182,5	-161,5	0,415 (-164^0С)
Этан	C2H6	-182,8	-88,6	0,561 (-100^0С)
Пропан	C3H8	-187,6	-42,1	0,583 (-44,5^0С)
Бутан	C4H10	-138,3	-0,5	0,500 ( 0^0С)
Изобутан	CH3–CH(CH3)–CH3	-159,4	-11,7	0,563
Пентан	C5H12	-129,7	36,07	0,626
Изопентан	(CH3)2CH–CH2–CH3	-159,9	27,9	0,620
Неопентан	CH3–C(CH3)3	-16,6	9,5	0,613
Эйкозан	СН3 – (СН2)18 – СН3	+36,5	+344,0	0,778
Пентаконтан	СН3 – (СН2)48 – СН3	+93,0	+421,0	0,942
Гектан	СН3 – (СН2)98 – СН3	+115,4	-	-