 |
Крахмал, гликоген, целлюлоза, их распространение в природе и биологическая роль.
|
|
|
|
Крахмал (C6H10O5)n— главный резервный полисахарид растений, построенный из остатков глюкозы; накапливается в виде зерен в клетках семян, луковиц, клубней; также содержится в листьях и стеблях. Безвкусный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде; в горячей воде набухает, образуя клейстер; с раствором йода даёт синюю окраску.
Крахмал образуется в листьях из глюкозы, которая возникает в результате фотосинтеза:
nС6Н12О6 = (C6H12O6)n + nН2О
При этом он получается и накапливается в клетках в виде мелких зернышек, которые хорошо видны под микроскопом. Различным видам растений свойственна особая, характерная для них форма зерен крахмала.
|
Крахмал получают главным образом из картофеля и кукурузы, в меньшей степени — из риса, пшеницы, батата, саговой пальмы, сорго и других растений. Его применяют в пищевой промышленности в качестве загустителя; для производства патоки и глюкозы; в качестве сырья для получения этилового и бутилового спиртов, ацетона, лимонной и молочной кислот, глицерина и др.
Гликоген (C6H10O5)n (греч. glykys — сладкий и genes — рождающий, рожденный) — основная форма хранения глюкозы в животных клетках. Обнаружен также в некоторых бактериях и грибах.
Гликоген хорошо растворяется в воде, водные растворы окрашиваются йодом.
У животных откладывается в виде гранул в цитоплазме во многих типах клеток, наиболее богаты гликогеном печень (2 — 6% от массы сырой ткани) и мышцы (до 2%). Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы.
Целлюлоза (C6H10O5)n (клетчатка, лат. cellula — комнатка, клетка) — основной структурный полисахарид клеточных стенок растений. Молекула целлюлозы состоит из остатков глюкозы.
|
|
|
Целлюлоза — это стойкое вещество, не разрушается при нагревании до 200оC. Не растворима в воде и слабых кислотах. Обладает прочностью, но эластична. Серная кислота и йод, благодаря гидролизу, окрашивают целлюлозу в синий цвет. Один же йод — только в коричневый. С возрастом многие клеточные оболочки перестают давать реакцию на целлюлозу, потому что одни подвергаются одревеснению, другие — опробковению и т. д.
|
Почти чистой клетчаткой является хлопок, который идет на изготовление ткани. Целлюлоза древесины дает бумагу.
Целлюлозу и ее эфиры используют для получения искусственного волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственная шерсть), пластмасс, кино и фотоплёнок, лаков, бездымного пороха и т. д.
10. Ароматические амины. Азо- и диазо-соединения.
Ароматические Соединения
Для ароматических соединений характерна ароматичность, т.е. совокупность структурных, энергетических свойств и особенностей реакционной способности циклических структур с системой сопряженных связей. В более узком смысле этот термин относится только к бензоидным соединениями (аренам), в основе структуры которых лежит бензольное кольцо, одно или несколько, в том числе конденсированных, т.е. имеющих два общих атома углерода.
Главные ароматические углеводороды каменноугольной смолы. Ароматические углеводороды, содержащиеся в каменноугольной смоле, имеют одно или несколько шестичленных колец, которые обычно изображают в структурных формулах с тремя чередующимися двойными связями, - это бензол (т. кип. 80В° С), нафталин (т. кип. 218В° С, т. пл. 80В° С), дифенил (т. кип. 259В° С, т. пл. 69В° С), флуорен (т. кип. 295В° С, т. пл. 114В° С), фенантрен (т. кип. 340В° С, т. пл. 101В° С), антрацен (т. кип. 354В° С, т. пл. 216В° С), флуорантен (т. пл. 110В° С), пирен (т. пл. 151В° С), хризен (т. пл. 255В° С) (см. также формулы в табл. 4, разд. III).
|
|
|
<="" div="" style="font-size: 12px; font-family: Arial;"> Резонанс в ароматических системах. На первый взгляд может показаться, что это сильно ненасыщенные соединения, однако двойные связи в них всех, за исключением 9,10-двойной связи фенантрена, исключительно инертны. Это отсутствие реакционной способности или ненормально низкий характер двоесвязности приписывают "резонансу". Резонанс подразумевает, что гипотетические двойные связи не локализованы в специфических или формальных связях. Они делокализованы по всем кольцевым атомам углерода, и невозможно точно изобразить электронную структуру таких молекул единственной формулой обычного типа. Везде, где возможно написать для молекулы две (или больше) структуры, которые обладают равной или приблизительно равной энергией и которые отличаются только положениями, приписываемыми электронам, обнаруживается, что реальная молекула более стабильна, чем должна была бы быть любая из структур, и обладает свойствами, промежуточными между ними. Приобретенная таким образом дополнительная стабильность называется энергией резонанса. Этот принцип следует из квантовой механики и отражает невозможность точного описания многих из таких микроскопических систем, как атомы и молекулы, простыми схемами. На основании следующих доказательств можно утверждать, что бензол C6H6 является плоским шестичленным кольцом, содержащим три чередующиеся с простыми двойные связи: гидрирование в жестких условиях превращает его в циклогексан C6H12; озонолиз дает глиоксаль OHC-CHO; дипольные моменты дихлорпроизводных C6H4Cl2 могут быть точно рассчитаны из дипольного момента монохлорбензола, если предположить, что кольцо является плоским правильным шестиугольником. Такой молекуле можно приписать структуру
<="" div="" style="font-size: 12px; font-family: Arial;">Обе эти кекулевские структуры (по имени предложившего их Ф.Кекуле) одинаковы по энергии и делают одинаковый вклад в истинную структуру. Ее можно изобразить как
,
приписывая полудвоесвязный характер каждой углерод-углеродной связи. Тщательный анализ, проведенный Л.Полингом, показал, что небольшой вклад вносят также дьюаровские структуры:
|
|
|
<="" div="" style="font-size: 12px; font-family: Arial;">Было найдено, что энергия резонанса системы составляет 39 ккал/моль, и, следовательно, бензольная двойная связь стабильнее, чем олефиновая. Поэтому любая реакция, состоящая в присоединении к одной из двойных связей и ведущая к структуре
,
потребовала бы преодоления высокого энергетического барьера, поскольку две двойные связи в циклогексадиене
<="" div="" style="font-size: 12px; font-family: Arial;">стабилизированы энергией резонанса всего лишь 5 ккал/моль. Для нафталина можно написать три структуры:
<="" div="" style="font-size: 12px; font-family: Arial;">Поскольку все они имеют приблизительно одинаковую энергию, истинная структура является средним арифметическим всех трех и может быть написана как
<="" div="" style="font-size: 12px; font-family: Arial;">причем дроби указывают степень двоесвязности каждой углерод-углеродной связи. Энергия резонанса составляет 71 ккал/моль. В общем, для бензола пишется только одна кекулевская структура, а первая из написанных выше структур используется для изображения нафталина. Сходным образом изображается структура антрацена (см. табл. 4 в разд. III).
Диазо- и азосоединения
Органические соединения, которые содержат в составе молекулы группу из двух атомов азота, связанных кратной связью.
В зависимости от того, сколько углеводородных радикалов присоединяется к азо-группе, различают:
Диазосоединения азосоединения
1. Диазосоединения. Азогруппа соединяется с одним углеводородным радикалами с неуглеводородной группой.
R-N2-X
где Х – Hal, HSO4, OH и другие группы.
2. Азосоединения. Азогруппа соединяется с двумя углеводородными радикалами.
R-N=N-R/
Диазосоединения, в свою очередь, подразделяются на:
| а) собственно диазосоединения, содержат группу –N=N-, например, фенилдиазотат натрия C6H5-N=N-ONa, фенилдиазогидрат C6H5-N=N-OH | б) содержат группу –N+  N, например, хлористый фенилдиазоний [C6H5-N+ N]Cl-, гидрат окиси фенилдиазония [C6H5-N+ N]OH-
|
|
|
|
