3. Обзор важнейших органических соединений

а) Галогенопроизводные (галогениды)

Галогеновые производные углеводородов теоретически образуются из углеводородов замещением атомов водорода галогенами, получают же их или из углеводорода путем галогенирования, или из спиртов действием водородных соединений галогенов или хлоридов фосфора. Из их химических свойств важнейшими являются их способность к гидролизу (действием водяного пара под давлением или растворов щелочей), в результате которого получаются спирты, альдегиды, кетоны и карбоновые кислоты, как это показывают следующие примеры:

Путем разложения дигалогенпроизводных и тригалогенпроизводных должны были бы образоваться дигидрокси- производные и тригидроксипроизводные, но эти соединения неустойчивы (в момент возникновения теряют воду) и тотчас же переходят в альдегиды, кетоны или органические кислоты. Например:

Из приведенных схем видно, что спирты характеризуются функциональной группой (поскольку она связана в цепи с углеродом), альдегиды группою кетоны а карбоновые кислоты (карбоксил).

Реакции Вюрца подобна реакция Фиттига:

с ее помощью можно получить более сложные ароматические углеводороды. В присутствии безводного АlСl₃ галогениды вступают в реакцию с простыми ароматическими углеводородами, причем получаются углеводороды более сложные. В честь открывших ее химиков она называется реакцией Фриделя-Крафтса. Например:

В результате реакции металлического магния с галогенидами (в атмосфере безводного эфира) получается реактив, открытый французским химиком Виктором Гриньяром (1871 - 1935). Реакция проходит по схеме: CH₃J + Mg + CH₃MgJ (метилмагнезиумиодид). Реактивы Гриньяра имеют большое значение в современном синтезе.

Хлористый метил, CH₃Cl (т. кип. -23,7°С), бромистый метил, СН₃Вr (т. кип. 4,6°С) и иодистый метил (т. кип. 42,6°С) применяются для введения -СН₃ в органические соединения (метилирование). Фреон, CF₂Cl₂ (дифтордихлорметан), неядовитый, негорючий, лишенный запаха газ, применяется в холодильной технике как хладагент. Хлористый этил, СН₃СН₂Сl, замораживающее средство, служащее для временного лишения тканей чувствительности при легких операциях. Хлороформ, СНСl₃ (трихлорметан) - жидкость сладковатого запаха. В медицине применяется как наркотическое средство. Йодоформ, CHJ₃ (трииодметан), желтый порошок с запахом шафрана. В медицине употребляется для дезинфекции ран. Углекислый хлорид, ССl₄ (тетрахлорметан) - бесцветная жидкость с т. кип. 76,8°С. Служит негорючим заменителем бензина. Трихлорэтилен, CHCl = ССl² - жидкость с т. кип. 87°С. Негорючий и неядовитый растворитель. Хлористый винил, СН₂ = CHCl, и винилиденхлорид, СН² = ССl₂, при их полимеризации дают пластмассы (полихлорвинил). Глоболь, С₆Н₄Сl₂ (п-дихлорбензол) - бесцветные кристаллики, употребляющиеся как средство против моли. Хлористый бензил, С₆Н₅СН₂Сl, хлористый бензал, С₆Н₅СНСl₂, и бензотрихлорид, С₆Н₅ССl₃, получаются при хлорировании толуола без катализаторов. Это слезоточивые жидкости. ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) - известный инсектицид. Его структурная формула:

б) Сульфоновые кислоты

Сульфоновые кислоты или сульфокислоты - соединения, имеющие в молекуле группу -SO₃H, которую атом серы связывает ковалентной связью с атомом углерода. Получается при действии концентрированной H₂SO₄ на углеводороды (сульфирование). В жирном ряде сульфирование проходит с большим трудом. Ароматические углеводороды сульфируются очень легко. Так как сульфирование - реакция обратная, то следует концентрированную H₂SO₄ вводить с избытком. Напр. C₆H₆ + H₂SO₄ = C₆H₆SO₃H + H₂O. Соли сульфокислот - сульфонаты - легко кристаллизуются и поэтому их применяют для очищения сульфокислот, напр., C₆H₅SO₃Na, бензолсульфонат натрия. Если в формуле сульфокислоты заместим группу -ОН хлором, то получим:

сульфохлориды, которые образуются при действии хлорсульфоновой кислоты на углеводороды. Если заменим группу -ОН группой -NH₂, ТО образуются сульфаниламиды (соединения, имеющие важное значение в медицине). Важнейшая реакция сульфокислот - сплавление их солей с гидроксидами щелочей. Например:

Эта реакция является основной при синтетическом производстве фенола.

в) Нитросоединения

Нитросоединениями называются органические соединения, имеющие в молекуле одну или несколько групп -NO₂, азот которых ковалентно связан с атомом углерода. Их получают действием концентрированной HNО₃ в присутствии концентрированной H₂SО₄ (так наз. нитрующая смесь) на углеводороды. Алифатические углеводороды лучше всего нитруются в газообразном состоянии. Нитрование ароматических углеводородов нитрующей смесью не представляет особых затруднений. В зависимости от условий, при которых осуществляется реакция (состав нитрующей смеси и температура), получаются мононитропроизводные ди-, три- и т. д., вообще полинитропроизводные. Так напр. при нитровании бензола сначала получается C₆H₅NО₂, мононитробензол, который при дальнейшем нитровании (с повышением температуры) переходит в м-динитробензол, C₆H₄(NО₂)₂, ибо -NO₂ ставит новое производное в металоположение. При дальнейшем нагревании этого соединения с нитрующей смесью получается C₆H₃(NО₂)₃, 1,2,3-тринитробензол. Гомологи бензола нитруются легче бензола. При нитровании толуола сначала получаем C₆H₄CH₃NО₂ о- и р-нитротолуол (-СН₃ направляет новое производное в орто- и параположения). Продолжая нитрование, получаем главным образом C₆H₂CH₃(NО₂)₃. 2,4,6-тринитротолуол и помимо этого небольшое количество других изомеров.

Нитрование - одна из наиболее часто проводимых реакций не только в лабораториях, но и в техническом производстве. Из химических реакций нитросоединений особенно большое значение имеет их восстановление, посредством которого русский химик Николай Николаевич Зинин (1812 - 1880) впервые получил из нитробензола анилин, исходный продукт производства красителей.

Сейчас анилин производят, восстанавливая бензол водородом в момент его образования (в новейшее время электрохимически) по схеме: C₆H₅NО₂ (нитробензол) + 6 Н → C₆H₅NH₂ (анилин, аминобензол, фениламин) + 2 Н₂О. При восстановлении в кислой среде образуется ряд промежуточных продуктов, которые, однако, не удается выделить. При восстановлении в основной среде побочные реакции проходят по схемам:

В кислой среде:

В основной среде:

С₆Н₅NО + С₆Н₅NН ОН → С₆Н₅ - N = (азоксибензол) → С₆Н₅N (азобензол) = N C₆H₅ → C₆H₅NH - NH C₆H₅ (гидразобензол)→ 2 С₆Н₅NН₂ (анилин)

Все промежуточные продукты можно получить также непосредственно.

Тетранитрометан, C(NО₂)₄, получают при действии HNO₃ на ангидрид уксусной кислоты. Это одно из наиболее мощных взрывчатых веществ. Нитробензол, C₆H₅NO₂ - бледно-желтая жидкость с т. кип. 206°С. Имеет неприятный запах горького миндаля (Мирбаново масло, суррогат горько-миндального масла). Применяется для отдушки мастики и как сырье при производстве анилина. Тринитротолуол, C₆H₂(NО₂)₃CH₃ - известное взрывчатое вещество для снаряжения артиллерийских снарядов (TNT, тритол).

г) Амины

Амины получаются из аммиака, NH₃, путем последовательного замещения водородных атомов алкилами или арилами. Напр. CH₃NH₂, метиламин (первичный); - C₆H₅NH₂, анилин, фениламин (первичный); (C₆H₅)₂NH, дифениламин (вторичный); (C₅H₆)₃N, трифениламин (третичный). Таким образом, первичные амины характеризуются группой -NH₂, вторичные = NH и третичные ≡N. Амины производятся путем восстановления нитросоеди- нений. Характер их основной, и с кислотами они образуют соли (подобно аммиаку), - напр. C₆H₅NH₂ * HCl, гидрохлорид анилина, (C₆H₅NH₂)₂. H₂SО₄, сернистый анилин, - хорошо кристаллизирующиеся и растворяющиеся в воде. С органическими кислотами амины образуют так наз. анилиды, напр. C₆H₅NH₂ + СН₃СО₂Н = C₆H₅ NH СОСН₃ (ацетанилид). Наиболее важная в промышленном отношении реакция аминов - их диазотирование, т. е. реакция с азотистой кислотой по уравнению:

Так как соли диазония в сухом состоянии взрывчаты, то их обыкновенно, немедленно, разными способами обрабатывают дальше.

Напр.:

а) [C₆H₅N = N]⁺Cl^- (хлористый бензилдиазоний) → [C₆H₅NH NH₂] (гидрохлорид фенилгидразина) * HCl → C6H₅NH NH₂ (фенилгидразин)

б) [C₆H₅N = N]⁺Cl^- + H₂O → C₆H₅OH (фенол) + N₂ + HCl

в) [C₆H5ΟN = N]⁺Cl^- + (CuCl, CuCN) → C₆H₅Cl (реакция Зандмейера)

г)

Эти и подобные реакции (их много, ибо разные диазоамины можно комбинировать с разными фенолами) называются азосочетаниями. Они составляют основу производства искусственных (анилиновых) красителей.

Метиламин, CH₃NH₃, газ с запахом аммиака. Диметиламин, (CH₃)₂NH, и триметиламин (CH₃)₃N, образуются при гниении белков и издают неприятный запах испорченной рыбы. Анилин, C₆H₅NH₂, бесцветная жидкость, буреющая на воздухе, с т. кип. 184°С. Ядовит (разрушает элементы крови), используется как исходный материал в производстве красителей и лекарств. Толуидины, C₆H₄CH₃NH₂ (о-, m- и р-), и ксилидины, C₆H₃(CH₃)₂NH₂, применяются в красильной промышленности. Дифениламин, C₆H₅NH С₆Н₅, кристаллическое вещество с т. пл. 55°С. Известен как реактив для определения NO^-₃ и NO^-₂.

Фенилендиамины, C₆H₄(NH₂)₂, могут быть о-, m- и р- (С₆Н₄ = это обладающий двойной связью радикал фенилен). Применяются в качестве проявителей в фотографии и красителя для меха. Сульфаниловая кислота, - C₆H₄NH₂SO₃H (1, 4), пара-аминобензолсульфоновая кислота, получается путем нагрева сульфата анилина до 200°С. Это - бесцветные кристаллы, употребляемые в производстве красителей (ее можно диазотировать). Нафтиламины, C₁₀H₇NH₂, получаются восстановлением α- и β-нитронафталина.

д) Спирты

Спирты и фенолы - гидроксильные производные углеводородов, получаются путем замещения атомов водорода функциональной группой -ОН. У спиртов группа эта связана с атомом углерода, не являющегося членом ядра; у фенолов - непосредственно с углеродом ядра. Таким образом СН₃ОН - гидроксиметан, метиловый спирт (в женевской номенклатуре метанол), СН₃СН₂ОН - этиловый спирт, этанол, С₆Н₅СН₂ОН - бензиловый спирт, С₆Н₅ОН - фенол, С₁₀Н₇ОН - нафтол (фенол) и т. д. Группа -ОН является таким образом функциональной группой как спиртов, так и фенолов. В зависимости от числа в молекуле групп -ОН различают спирты и фенолы одноатомные, двухатомные, трехатомные и т. д. По положению гидроксильной группы -ОН спирты делятся на первичные, вторичные и третичные.

Напр.:

Спирты - бесцветные жидкости, высшие спирты - твердые вещества.

Щелочные металлы вытесняют водород гидроксильной группы с образованием алкоголятов: 2 СН₃ОН + 2 Na = 2 CH₃ONa + Н₂.

При пропускании паров первичного или вторичного спирта через соответствующий катализатор происходит дегидрогенизация:

т. е. первичные спирты превращаются в альдегиды, а вторичные в кетоны. Эту же реакцию можно провести путем окисления (кислород отнимает водород в форме Н₂О). Обратной реакцией, т. е. восстановлением или гидрогенизацией, можно из альдегидов получать первичные спирты, а из кетонов вторичные спирты. При дальнейшем окислении альдегидов образуются карбоновые кислоты по схеме: . Из вышеприведенного следует, что альдегиды характеризуются функциональной группой (сокращено: - СНО), кетоны =СО, карбоновые кислоты (сокращено: -СО₂Н, карбоксил).

С минеральными кислотами спирты дают минеральные сложные эфиры. Важнейшие из этих соединений: диметилсульфат, CH₃O-SO₂-ОСН₃, и нитроглицерин, получаемый согласно схеме:

При нитровании глицерина температуру нельзя поднимать выше 30°С, т. к. нитроглицерин сильнейшее взрывчатое вещество. Это бесцветная ядовитая жидкость (применяется в медицине при сердечных заболеваниях и в технике при производстве динамита).

Метиловый, иначе древесный спирт, СН₃ОН (метанол, карбинол), бесцветная, горючая и ядовитая жидкость с т. кип. 64,7°С. Получается при сухой перегонке древесины. Сейчас производится синтетическим методом из водяного газа. Служит растворителем и сырьем в химической промышленности. Этиловый, иначе винный, спирт, СН₃СН₂ОН (метилкарбинол, этанол), бесцветная жидкость с т. кип. 78,3°С, приятного запаха, опьяняющего свойства. В Чехословакии производится путем сбраживания сахаросодержащих растворов, в других случаях - синтетически из этилена крекинг-газов. Винный спирт идет, главным образом, на приготовление спиртных напитков, одеколона; применяется как растворитель и как сырье в органической химии. Бензиловый спирт, - C₆H₅CH₂OH, и фенилэтиловый спирт, С₆Н₅СН₂СН₂ОН, жидкости приятного запаха, применяемые в парфюмерии. Гликоль, СН₂ОН * СН₂ОН (этандиол), густая жидкость, раствор которой замерзает лишь при температурах значительно ниже нуля (применяется в холодильниках). Глицерин, пропантриол, бесцветная вязкая жидкость с т. кип. 200°С, сладкая на вкус. Входит в состав жиров, из которых и получается. Сейчас производится и синтетически из пропилена крекинг-газов. Широко применяется в косметике (смягчает кожу) и в производстве нитроглицерина. Циклогексанол - бесцветная жидкость с т кип. 161,5°С. Получается гидрированием фенола в присутствии катализаторов.

Циклогексанол служит сырьем для получения синтетических волокон (найлон, силон). При окислении превращается в циклогексанон (кетон).

е) Фенолы

Благодаря наличию ароматического ядра, группа -ОН в фенолах приобретает кислотный характер, т. е. фенолы ведут себя как кислоты. Со щелочами они образуют феноляты, которые в отличие от алкоголятов растворимы в воде (алкоголяты водой разлагаются), что используется при производстве фенолов из дегтя. При этом происходит реакция: С₆Н₅ОН + NaOH = [C₆H₅О]^-Na⁺ + Н₂О. Фенолы можно получать также путем сплавления солей сульфокислот с NaOH.

Фенол, С₆Н₅ОН, или карболовая кислота, кристаллическое вещество, с т. пл. 43°С и т. кип. 183°С. Используется для дезинфекции. Однако еще больше ее значение как сырья в производстве красителей, взрывчатых веществ и пластмасс (бакелит). Крезолы, С₆Н₄СН₃ОН (о-, m- и р-), и нафтолы, С₁₀Н₇ОН, применяются подобно фенолу. Диоксибензолов, С₆Н₄(ОН)₂, три: пирокатехин (о-), резорцин (m-) и гидрохинон (р-). Это кристаллические вещества. Пирогаллол, С₆Н₃(ОН), - трехатомный фенол, тоже кристаллический. Все они применяются в фотографии как проявители и служат для производства красителей и лекарств.

ж) Эфиры

Молекулу эфиров характеризует оксидная группа -С-О-С-. Эфиры получаются дегидратацией спиртов или из алкоголятов (фенолятов) при действии на них галогенидов согласно формулам:

2 СН₃СН₂ОН - Н₂О = СН₃СН₂-О-СН₂СН₃ (этиловый эфир) (нагреванием с концентрированной H₂SО₄) и СН₃СН₂Вr + NaOC₆H₅ = NaBr + СН₃СН₂-О-С₆Н₅, фенилэтиловый эфир (фенетол).

Эфиры - вещества чрезвычайно устойчивые. При нормальных условиях они не вступают в реакцию ни с кислотами, ни со щелочами и не изменяются от действия окислителей. Поэтому их широко применяют в качестве растворителей органических веществ.

Диэтиловый эфир, СН₃СН₂-О-СН₂СН₃, эфир, бесцветная жидкость приятного запаха с т. кип. 34,6°С. Прекрасный растворитель органических веществ, в медицине применяется как наркотическое средство. Гофманские капли представляют смесь винного спирта с эфиром (1:3). Анизол, С₆Н₅-О-СН₃, ифенетол, С₆Н₅-О-СН₂СН₃, приятно пахнущие жидкости, применяющиеся при производстве духов. Сложнее структура содержащегося в древесном дегте гваякола и являющегося составной частью гвоздичного масла эвгенола. Окись этилена, , это эфир гликоля. Производится из этилена. Служит сырьем в производстве ценных растворителей. Много сходства со спиртами, фенолами и эфирами у меркаптанов и тиоэфиров (сульфидов), в которых место кислорода занимает сера. Например, CH₃SH, - метантиол, метилмеркаптан, C₆H₅SH, тиофенол, СН₃-S-СН₃, диметилсульфид и т. д. Все они отличаются весьма неприятным запахом.

з) Альдегиды и кетоны

Альдегиды характеризуются альдегидной группой - , а кетоны карбонильной группой > С = О (=СО). О том, как они образуются. Согласно женевской номенклатуре названия альдегидов кончаются на -аль, так что произведенные от основных углеводородов эти названия будут: для НСНО метаналь (формальдегид), для СН₃СНО этаналь (ацетальдегид), для СН₃СН₂СНО пропаналь и т. д. Так как окисляясь ацетоны обращаются в карбоновые кислоты, то НСНО (формальдегид) называется также альдегидом муравьиной кислоты (НСО₂Н), СН₃СНО - альдегидом уксусной кислоты (СН₃СО₂Н) и т. д. В названиях кетонов окончание -он присоединяется к названию углеводорода и сопровождается цифрой, указывающей на положение карбонильной группы, напр. СН₃СОСН₃, - пропанон (ацетон), СН₃СН₂СОСН₃, - бутанон-2, СН₃СН₂СОСН₂СН₃, - пентанон-3 и т. д.

Что касается их химических свойств, то путем восстановления альдегиды обращаются в первичные спирты, путем окисления - в карбоновые кислоты. Кетоны восстанавливаются во вторичные спирты, не поддаются окислению и только при применении более сильных окислителей разлагаются на соединения с меньшим числом углеродных атомов. С NaHSО₃ альдегиды дают следующую реакцию: . Это соединение хорошо кристаллизуется, а поэтому вместе с NaHSO₃ применяется для очистки и выделения некоторых альдегидов. Альдегиды, в молекуле которых есть группа -СНО, связанная атомом углерода, не связанным в свою очередь с атомом водорода, дают реакцию Канниццаро:

т. е. из альдегида получаются первичный спирт и карбоновая кислота.

Формальдегид, НСНО, метаналь, - бесцветный газ с едким запахом, сильное дезинфекционное средство. Его 40%-ный раствор в воде называется формалином. Служит сырьем для производства бакелита, фаолита и дезинфекционных средств. Ацетальдегид, СН₃СНО, этаналь, бесцветная жидкость с т. кип. 20,8°С. Производится из ацетилена, является сырьем для производства уксусной кислоты, винного спирта и синтетического каучука. Бензойный альдегид, С₆Н₅СНО, - бесцветная жидкость с т. кип. 179°С. Обладает приятным запахом горького миндаля, содержится в ядрах горького миндаля и других плодов (настоящее горько-миндальное масло). Производится из толуола, применяется в парфюмерии, а также в качестве сырья для производства красителей и лекарств. Ацетон, СН₃СОСН₃, пропанон, - бесцветная жидкость с приятным запахом и т. кип. 56,5°С. Ценный растворитель органических веществ (ацетилена в баллонах), исходный материал в производстве лекарств.

Добытые из ароматических углеводородов двухатомные кетоны зовутся хинонами. Получаются они окислением двухатомных фенолов и имеют структуру:

Из хинонов наибольшее значение имеет антрахинон. Кристаллизуется он в виде желтоватых иголочек с т. пл. 285 °С. Производится окислением антрацена (из дегтя); служит ценным сырьем для производства красок, в особенности ализарина (путем сульфирования антрахинона получается сульфокислота, соль которой сплавляется с NaOH).

и) Карбоновые кислоты и их производные

Карбоновые (органические) кислоты характеризуются функциональной группой , которая называется карбоксильной группой (карбоксилом -СО₂Н). Номенклатура кислот не отличается единством. Большинство низших кислот носит общепринятые названия (муравьиная, уксусная, масляная). Но названия их можно производить и от соответствующих углеводородов; в таком случае НСО₂Н - это метановая кислота (муравьиная), СН₃СН₂СН₂СО₂Н - бутановая кислота (масляная) и т. д. Карбоновые кислоты получаются окислением углеводородов, первичных спиртов и альдегидов, напр.: С₆Н₅СН₃ + 3 О = С₆Н_5СО₂Н + Н₂О; СН₃СН₂ОН + 2 О = CH₃CO₂H + Н₂О; СН₃СНО + О = СН₃СО₂Н.

Карбоновые кислоты подобно кислотам минеральным можно нейтрализовать с образованием солей: СН₃СО₂Н + NaOH = [CH₃CО₂]^-Na⁺ + Н₂О. Вообще говоря карбоновые кислоты слабее обыкновенных минеральных.

Если отнять от формулы кислоты -ОН, то останутся группы с одной связью, так наз. ацилы. Это: НСО - формил, СН₃СО - ацетил, СН₃СН₂СН₂СО - бутурил, С₆Н₅СО - бензоил и т. д. Производные карбоновых кислот образуются при соединениях с карбоксилами. Хлорангидриды кислот образуются при действии РСl₃ на кислоты, напр. 3 СН₃СO₂Н + РСl₃ = Н₃РO₃ + 3 СН₃СОСl - хлорангидрид уксусной кислоты (хлористый ацетил). Хлорангидриды кислот отличаются большой реактивностью. С водой они вновь образуют кислоты, а со спиртами - сложные эфиры по уравнениям: СН₃СОСl + НОН = НСl + СН₃СО₂Н; - СН₃СОСl + НОСН₂СН₃ = СН₃СООСН₂СН₃ (уксусноэтиловый эфир) + HCl. Ангидриды образуются по схеме:

  уксусный ангидрид (ацетангидрид).

Получаются нагреванием хлорангидрида с уксуснокислым натрием. Амиды кислот образуются действием NH, на хлорангидриды кислот, напр.: СН₃СОСl + HNH₂ = HCl + CH₃CONH₂, амид уксусной кислоты (ацетамид). Могут быть получены также путем нагревания:

Нитрилы кислот получаются действием дегидратационных реактивов на амиды, теряя воду по формуле:

CH₃CONH₂ - Н₂О = CH₂CN,

- нитрил уксусной кислоты (метилцианид). Простейшим нитрилом является нитрил муравьиной кислоты HCN,

- цианистый водород.

Сложные эфиры кислот получаются путем этерификации, напр.:

СН₃СООН + НОСН₂СН₃ = Н₂О + СН₃СООСН₂СН₃,

уксуснокислый эфир, причем водород карбоксила заменяется алкилом или арилом. Так напр. НСООСН₃ - метиловый эфир муравьиной кислоты, CH₃COOC₅H₁₁ - амилацетат, С₆Н₅СООСН₃ - метиловый эфир бензойной кислоты и т. д. Низшие сложные эфиры - это приятно пахнущие жидкости, применяемые в парфюмерии; высшие - твердые вещества. Действием кислот и оснований они гидролизуются, напр.:

СН₃СООС₅Н₁₁ + НОН = СН₃СO₂H + С₅Н₁₁ОН, т. е. разлагаются на кислоту и спирт.

Наиболее важны в техническом отношении из сложных эфиров - глицериды, т. е. эфиры высших жирных кислот (С₁₅Н₃₁СO₂Н - пальмитиновая, С₁₇Н₃₅СO₂Н - стеариновая, С₁₇Н₃₃СO₂Н - олеиновая кислота) с глицерином, представляющие собой основу животных и растительных жиров. При кипячении жиров с NaOH (щелочное омыление) жиры разлагаются (как и сложные эфиры) на глицерин и соли жирных кислот, так наз. мыла. Этот процесс протекает по уравнению:

которое является основой производства глицерина и мыла из жиров.

Растительные масла, содержащие глицериды ненасыщенных высших кислот (линолевой и линоленовой), на воздухе подвергаются полимеризации, т. е. превращаются в смолистые вещества. Такие "высыхающие" на воздухе масла (напр. льняное) используются для приготовления олифы.

Замещенные кислоты образуются путем замены атомов водорода в молекулах кислот, причем карбоксил остается неизменным. Галоген-кислоты: СН₂СlСO₂Н, СНС_l2СO₂Н и ССl₃СO₂Н (моно-, ди- и трихлоруксусная кислоты). Являются продуктами хлорирования уксусной кислоты. Оксикислоты: СН₂(OН)СO₂Н, оксиуксусная (гликолевая); ^βСН₃^αСН(ОН)СО₂Н, α-оксипропионовая (молочная); - ^βСН₂(ОН)^αСН₂СО₂ β-оксипропионовая; С₆Н₄(ОН)СО₂Н, ортооксибензойная кислота (салициловая); С₆Н₂(ОН)₃СО₂Н, триоксибензойная (галловая) и т. д. Аминокислоты: CH₂(NH₂)CО₂H, аминоуксусная (гликокол); ^βCH₃^αCH(NH₂)СО₂Н, α-аминопропионовая (аланин) и т. д. Аминокислоты биологически очень важны, т. к. входят в молекулы белков, представляющих основу животных тканей.

Многоосновные кислоты имеют в молекулах две или больше карбоксильные группы. В зависимости от этого различаются кислоты двуосновные, трехосновные и т. д., напр.:

Муравьиная кислота, НСО₂Н, бесцветная жидкость, пахнущая муравьями. Содержится в волосках жгучей крапивы и в яде некоторых насекомых. Уксусная кислота, СН₃СО₂Н, бесцветная жидкость с резким запахом. Чистая (ледяная) при охлаждении кристаллизуется, разбавленная используется как уксус. Ее соли - ацетаты. Акриловая кислота, СН₂ = СНСО₂Н, резко пахнущая жидкость с т. кип. 140°С. Легко полимеризуется (так же, как и ее эфиры), образуя искусственные пластмассы (полиакрилаты), так наз. органическое стекло. Бензойная кислота, С₆Н₅СО₂Н, бесцветные пластинки с т. пл. 121,7°С. Сама кислота и ее соли, называемые бензойными, обладают консервирующими свойствами. Кислоты фенилуксусная, C₆H₅CH₂CО₂H, и коричная, С₆Н₅СН = СНСО₂Н (фенилакриловая) используются в производстве духов. Кислоты щавелевая, янтарная, яблочная, винная и лимонная - кристаллические твердые вещества. Находятся в вегетативных органах растений и в плодах и являются причиной их кислого вкуса. Техническое значение имеет адипиновая кислота, которая образуется при окислении циклогексана, и служит сырьем для производства некоторых современных пластмасс. Молочная кислота, СН₃СН(ОН)СО₂Н (α-оксипропионовая) образуется при молочнокислом брожении сахара, содержится в кислой капусте и огурцах. Производится путем молочнокислого брожения Сахаров. В очищенном виде применяется при изготовлении лимонадов, в неочищенном - в кожевенной промышленности. Салициловая кислота, С₆Н₄(ОН)СО₂Н, кристаллизуется в виде иголочек, т. пл. 155°С. Консервирующее средство (ядовита), используется для производства салола (салицилово-фениловый эфир) и аспирина: (ацетилсалициловая кислота), известного лекарства. Фталевая кислота, С₆Н₄(СО₂Н)₂, производится путем каталитического окисления нафталина кислородом воздуха. Так как реакция наступает только при 450°С, то она образуется при этом в форме ангидрида (фталевый ангидрид). Кристаллизуется в белых иглах; т. пл. 131°С. Является сырьем в производстве красителей (фталеинов) и пластмасс (глипталей).

к) Углеводы

Этим названием обозначаются широко распространенные в природе вещества, возникающие в растительных организмах путем ассимиляции, сложной химической реакции, в которой участвуют вода, СО₂ из воздуха и которой содействуют зерна хлорофилла, находящиеся в зеленой листве растений, и солнечный свет. Различаются углеводы:

а) простые, с определенным молекулярным весом (моносахариды: глюкоза, фруктоза и галактоза, дисахариды: сахароза, мальтоза и лактоза).

б) сложные, полисахариды, молекулярный вес которых неизвестен (крахмал, декстрин, целлюлоза),

Моносахариды производятся из шестиатомных спиртов, гекситов, которые могут быть окислены по схеме:

У всех одна и та же молекулярная формула C₆H₁₂O₆.

Сложные сахара характеризуются тем, что при гидролизе (кислотами) они, разлагаясь, дают моносахариды. Напр.:

Полисахариды гидролизом разлагаются по схеме:

Глюкоза - важнейшая альдогексоза. Иначе называется виноградным сахаром, крахмальным сахаром (получается в больших количествах из крахмала) и декстрозой. Вместе с фруктозой содержится в меде, сладких фруктах и в крови (у страдающих сахарной болезнью выделяется с мочей). Легко подвергается брожению. Применяется для подслащения ликеров, в производстве конфет и т. д. Галактоза подобна глюкозе, получается гидролизом лактозы (молочного сахара). Фруктоза - это кетоногектоза, называется также фруктовым сахаром и левулезой. Содержится в сладких фруктах и вместе с глюкозой входит как главная составная часть в мед. Является составной частью сахарозы. Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) - дисахарид, в Чехословакии производится из сахарной свеклы (7% мирового производства). То же - в Советском Союзе, и в еще гораздо больших размерах. Действием кислот разлагается на глюкозу и фруктозу (так наз. инвертированный сахар или искусственный мед). В промышленности служит для подслащения ликеров и приготовления конфет. Мальтоза (солодовый сахар) - дисахарид, содержащийся в сусле (водном растворе экстрактивных веществ солода, продукта искусственного проращивания злаковых зерен). При прорастании злаков образуется особое вещество (энзим) диастаз, обладающее способностью переводить крахмал в солодовый сахар. Благодаря этому крахмал ячменя служит исходным продуктом в пивоварении (12%-ное пиво не содержит 12% спирта, но в подвергшемся сбраживанию сусле было 12% мальтозы). На спиртовых заводах крахмалистая жидкая масса (образовавшаяся путем разваривания картофеля) при добавлении солода о сахаривается, т. е. из крахмала выделяется солодовой сахар, который подвергают брожению, и из перебродившей жидкости перегонкой получают спирт. Лактоза (молочный сахар) - дисахарид, содержится в молоке всех млекопитающих. Добавляется к укрепляющим здоровье лекарствам (легко усваивается) и к лекарствам порошкообразным (не отсыревает). Крахмал (С₆Н₁₀О₅)n - запасное вещество растений. Образуется в листьях и скопляется в зернах (злаки) и в клубнях (картофель), откуда и добывается. При нагревании или при умеренном воздействии кислот обращается в декстрин (клей). При более сильном действии кислот окончательно разлагается с образованием глюкозы (крахмальный сахар). Целлюлоза (С₆Н₁₀О₅)n - главная составная часть клеточной стенки растений. Выделяется как клетчатка из древесины. Наиболее чистая целлюлоза - вата (очищенные волокна хлопка). Древесная клетчатка идет на производство бумаги или нитруется. Полученная таким образом нитрованная целлюлоза служит исходным материалом в производстве целлулоидови нитроцеллюлозы (пироксилина). Кроме того клетчатка действием NaOH с CS₂ перерабатывается в вискозу, являющуюся главным видом сырья в производстве целлофана и искусственного вискозного шелка.

л) Производные угольной кислоты

Угольная кислота, Н₂СO₃, несмотря на то, что она в свободном состоянии неизвестна (при ее выделении в чистом виде тотчас разлагается на Н₂О и СO₂), дает немалое число органических соединений. Так, напр., замещая в ее молекуле группы -ОН, получаем:

Мочевина (карбамид), CO(NH₂)₂, образуется в организме млекопитающих путем разложения белков и всегда присутствует в моче. В больших количествах производится из аммиака и углекислого газа. Образует бесцветные кристаллы с т. пл. 133°С. Растворима в воде. Применяется как удобрение и как сырье в производстве пластмасс, так наз. аминопластов. Тиомочевина, CS(NH₂)₂, тиокарбамид, сернистый аналог мочевины - кристаллическое вещество с т. пл. 180 °С. Применяется в производстве пластмасс. Уреиды - соединения, получающиеся присоединением к мочевине двухатомных карбоновых кислот. Так напр.:

Производными барбитуровой кислоты являются известные снотворные средства - веронал (диэтилбарбитуровая к.) и люминал (фенилэтилбарбитуровая к.). Диуреиды образуются из двух молекул мочевины. Среди диуреидов соединения большого физиологического значения, каковы теобромин (в бобах какао), кофеин и теин (в кофе и чае), а также мочевая кислота, находящаяся в незначительном количестве в моче. При известных патологических состояниях мочевая кислота, образуясь в большом количестве, откладывается вследствие своей слабой растворимости в организме человека, являясь таким образом причиной серьезных заболеваний.

м) Гетероциклические соединения

Гетероциклические соединения - это такие циклические соединения, в кольце которых кроме атомов углерода есть также один или несколько атомов других элементов (гетероатомы). Структура наиболее известных гетероциклических соединений была уже приведена ранее. В большинстве случаев это жидкости: фуран, с т. кип. 32°С, тиофен с т. кип. 84°С, пиррол с т. кип. 131°С, пиридин с т. кип. 115°С, хинолин с т. кип. 238°С и изохинолин с т. кип. 240°С. Техническое значение имеют: пиридин, как ценный растворитель, фуран, дающий при каталитической гидрогенизации тетрагидрофуран, жидкость с т. кип. 65°С. Тетрагидрофуран служит исходным материалом в производстве адипиновой кислоты и гексаметилендиамина, H₂N(CH₂)₆NH₂, являющихся основным сырьем в производстве высокомолекулярных полиамидов (найлона, перлона и силона). К гетероциклическим соединениям принадлежат также алкалоиды, основания растительного происхождения, содержащиеся в некоторых органах растений. Важнейшие алкалоиды: кокаин, никотин, атропин, скополамин, бруцин, хинин, стрихнин, эметин, папаверин, кодеин, морфин, теобромин, кофеин и т. д. Сейчас в большинстве случаев они получаются синтетически. Почти все алкалоиды являются сильными ядами. Принятые внутрь в незначительном количестве действуют как эффективные лекарства.