Glux24

ԱԼԿԵՆ ԿԵՆՆԵՐ, ՆԵՐ, ԱԼԿԻՆ ԱԼԿԻՆՆԵՐ ՆԵՐ ԵՎ ԱՐՈ ԱՐՈՄԱ ՄԱՏԻԿ ՏԻԿ Կյանքի Կյան քի քիմ քիման. օրգա օրգանա նական կան և կենսա կենսաբա բանա նական կան քիմ քի24.3 մա ԱԼ ԱԾԽԱՋ ԱԾ ԽԱՋՐԱ ՐԱ ԾԻՆ  ԾԻՆՆԵՐ ՆԵՐ

ԱՅՍ ԳԼԽ�ՒՄ 1116

ԲԱԺԻՆ 24

24.1 ՕՐ ՕՐԳԱ ԳԱՆԱ ՆԱԿԱՆ ԿԱՆ ՄՈԼԵ ՄՈԼԵԿՈՒԼ ԿՈՒԼՆԵ ՆԵՐԻ ՐԻ ԸՆԴ ԸՆԴՀԱ ՀԱՆՈՒՐ ՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻ ԲՆՈՒԹԱ ԳԻՐԸ ՐԸ Կսկսենք՝ Կսկ սենք՝ դիտար դիտարկե կելով լով օրգա օրգա նա  նական կան մոլե մոլեկուլ կուլ ների  ների կառուց կառուցվածվածքը և ռեակ ռեակցի ցիո ո նու նակու  նակությու թյու նը:  նը:

24.2 ԱԾ ԱԾԽԱՋ ԽԱՋՐԱ ՐԱ ԾԻՆ  ԾԻՆՆԵ ՆԵՐԻ ՐԻ ՆԵՐԱ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒ  ԾՈՒԹՅՈՒՆ Ն Կքն նար  նարկենք կենք ածխաջ ածխաջրա րածին ծին նե  ները՝ րը՝ միա միացու ցություն թյուն ներ, որոնք ո րոնք պարու նակում  նակում են միայն միայն C և H՝ ներա ներառյալ ռյալ ալկան ալկան ներ կոչ կոչվող վող ածխաջրա խաջ րածին ծին նե  ները, րը, որոնք որոնք պարու պարու նակում  նակում են միայն միայն պարզ կապեր: կապեր:  Նաև կդի կդիտար տարկենք կենք իզո իզոմեր մեր նե  ները՝ րը՝ նույն բաղադ բաղադրու րությամբ, թյամբ, բայց տարբեր տար բեր մոլե մոլեկու կուլային լային կառուց կառուցված վածքով քով միա միացու ցություն թյուն նե  ները: րը:

Այ նուհետև  նուհետև կհետա կհետազո զոտենք տենք մեկ կամ մի քա նի C C կապե կա պերով րով ածխաջ ած խաջրա րածին ծին նե  ները, րը, որոնք որոնք կոչվում կոչվում են ալկեն ալկեն ներ, ի նչ  նչպես պես նաև մեկ կամ մի քա նի C C կապե կա պերով րով ածխաջ ածխաջրա րածին ծին նե  ները, րը, որոնք որոնք կոչվում կոչ վում են ալկին ալկին ներ: Արո րոմա մատիկ տիկ ածխաջ ածխաջրա րածին ծին ներն ու նեն  նեն առն ռնվազն վազն մեկ հարթ օղակ՝ օղակ՝ դելո դելոկա կալաց լացված ված π  էլեկտ  էլեկտրոն րոն նե  ներով: րով: ՕՐԳԱ ԳԱՆԱ ՆԱԿԱՆ ԿԱՆ ՖՈՒՆԿՑԻ ՖՈՒՆԿՑԻՈ ՈՆԱԼ ԽՄԲԵՐ ԽՄԲԵՐ 24.4 ՕՐ

Կհա համոզ մոզվենք, վենք, որ օրգա օրգա նա  նական կան քիմի քիմիայի այի կենտրո կենտրո նա  նական կան սկզբունքը բուն քը ֆունկցի ֆունկցիո ո նալ խումբն է, ատոմ նե  ների րի խումբը, խումբը, տեղա տեղամամասը, որտեղ որտեղ ընթա ընթա նում են մի միա ացու ցություն թյուն նե  ների րի մեծ մասի մասի քիմի քիմիաական ռեակ ռեակցի ցիա ա նե  ները: րը:  ՔԻՐԱ ՐԱԼՈՒԹՅՈՒՆՆ ԼՈՒԹՅՈՒՆՆ ՕՐԳԱ ՕՐԳԱՆԱ ՆԱԿԱՆ ԿԱՆ ՔԻՄԻ ՔԻՄԻԱՅՈՒՄ  ԱՅՈՒՄ  24.5 ՔԻ

Կսո սովո վորենք, րենք, որ չվերադր չվերադրվող վող հայելային հայելային պատկե պատկերով րով մոլե մոլեկուլ կուլ նե նե-

24

ԻՐԵՆՑ ԽՄԲԻ ԽՄԲԻ ԱՅԼ ան  անդա�ե դա�երի րի հետ հաղ�ր հաղ�րդակց դակցվե վելո լո հա�ար հա�ար մջատ ջատնե ները րը մջա մջավայր վայր են արտա ար տազա զատո� տո� ֆեր� ֆեր���ն ��ններ ներ կ�չվ�ղ կ�չվ�ղ մացո ցոթյոն թյոններ: ներ:

րը կոչվում կոչվում են քիրալ, քիրալ, և որ քիրա քիրալու լությու թյու նը  նը կար կարևոր ևոր դեր է ԳԼՈԽ խա- 24.1 Օրգա ԱԾԽԱՋ ԱԾ ԽԱՋՐԵՐ 24.8 Օր գանա նական կան մՐԵՐ մա ացոթյոն ցոթյոննե ների ընդհա հանոր նոր բնոթա բնոթագի գիրը րը 1117  րի ընդ ղում օրգա օրգա նա  նական կան և կենսա կենսաբա բա նա  նական կան քիմի քիմիա ա յում: Կսո սովո վորենք, րենք, որ ածխաջ ածխաջրե րերը րը շաքար շաքար ներ են ե ն և դրանց պոլի պո լիմերմեր ները,  նե րը, որոնք որոնք օրգա օրգա նիզմ նե  ների րի կողմից կողմից օգտա օգտագործ գործվում վում են որպես որպես ԿԵՆՍԱ ՍԱ ՔԻ  ՔԻՄԻ ՄԻԱՅԻ ԱՅԻ ՆԵՐԱ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒ  ԾՈՒԹՅՈՒՆ Ն 24.6 ԿԵՆ առաջ նա  նահերթ հերթ վառե վառելիք լիք (գլյու (գլյուկոզ), կոզ), իսկ իսկ բույսե բույսերում՝ րում՝ որպես որպես կաԿ ներ  ներկա կա յաց նենք կենդա կենդա նի օրգա օրգա նիզմ նե  ների րի քիմի քիմիան, ան, որը որը հայտռուցված ռուց վածքային քային մոլե մոլեկուլ կուլ ներ  ներ (ցելյու (ցելյուլոզ): լոզ):  նի է կեն կենսա սաքի քիմի միա ա (բիո (բիոքի քիմի միա), ա), կենսա կենսաբա բա նա  նական կան քիմի քիմիա ա կամ քիմի քի միա ական կենսա կենսաբա բա նու  նություն թյուն անվա անվա նում նե  ներով: րով: Կենդա Կենդա նի հաԼԻՊԻԴ ՊԻԴՆԵՐ ՆԵՐ 24.9 ԼԻ մակար մա կարգե գերում րում հանդի հանդիպող պող քիմի քիմիա ական միա միացու ցություն թյուն նե  ների րի կարԿիմա Կի մա նանք, որ լիպիդ լիպիդ նե  ները րը մոլե մոլեկուլ կուլ ների  ների մեծ դաս են, որոնք որոնք օգևոր դասե դասերից րից են սպիտա սպիտակուց կուց նե  ները, րը, ածխաջ ածխաջրե րերը, րը, լիպիդ լիպիդ նե  ները րը և տագործ տա գործվում վում են օրգա օրգա նիզ  նիզմում մում է ներ  ներգի գիայի այի առաջ առաջ նա  նահերթ հերթ պա նուկլե  նուկ լեի ի նաթ  նաթթու թու ները:  ները: հեստա հես տավոր վորման ման համար: համար: ՍՊԻՏԱ ՏԱԿՈՒՑ ԿՈՒՑՆԵՐ ՆԵՐ 24.7 ՍՊԻ

24.10 ՆՈՒԿ ՆՈՒԿԼԵ ԼԵԻ ԻՆԱԹ ՆԱԹԹՈՒ ԹՈՒՆԵՐ ՆԵՐ

Կսո սովո վորենք, րենք, որ սպիտա սպիտակուց կուց նե  ները րը ամի ամիդային դային (կոչվում (կոչվում է նաև պեպտի պեպ տիդային) դային) կապե կապերով րով միա միացած ամի ամի նոթ  նոթթու թու ների  ների պոլի պոլիմերմեր ներ են: Սպի Սպիտա տակուց կուց ներն օգ օգտա տագործ գործվում վում են որպես որպես կառուցկառուցվածքային ված քային մոլե մոլեկուլ կուլ ներ,  ներ, մո մոլե լեկու կուլային լային տեղա տեղափո փոխիչ խիչ ներ  ներ և ֆերմենտ ներ:

Կսո սովո վորենք, րենք, որ նուկլե նուկլեի ի նաթ  նաթթու թու ները  ները նուկլե նուկլեո ոտիդ նե  ների րի պոլիպոլիմեր ներն են, որոնք պարու պարու նակում  նակում են օրգա օրգա նիզ  նիզմի մի գե նե  նետիկ տիկ ինֆոր ին ֆորմա մացի ցիան: ան: Դեզօք Դեզօքսի սիռի ռիբո բո նուկ  նուկլե լեի ի նաթ  նաթթուն թուն (ԴՆԹ) և ռիբո նուկ  նուկլե լեի ի նաթ  նաթթուն թուն (ՌՆԹ) նուկլե նուկլեո ոտիդ նե  ներից րից բաղկա բաղկացած ցած պոլիմեր լի մեր ներ են:

ԿՅԱՆ Ք  ՔԻ Ի ՔԻՄԻԱՆ. ՕՐԳ ՕՐ ԳԱ Ն  ՆԱ ԱԿԱՆ ԵՎ ԿԵՆՍ ԿԵՆ ՍԱԲԱ Ն  ՆԱ ԱԿԱՆ  ՔԻ  Ք ԻՄԻԱ Միջատնե Միջատ ները րը հաղոր հաղորդակց դակցվում վում են են՝ ար  արտա տազա զատե տելով լով ֆերո ֆերոմոն մոն ներ կոչվող կոչ վող միա միացու ցություն թյուն ներ  ներ,, որոնք որոնք ընկա ընկալում լում են իրենց իրենց բեղիկ բեղիկ նե  ներով րով:: ԳոԳո  յոււթյուն ու նեն  յո  նեն սեռա սեռական, կան, ազդան ազդանշա շա նայ  նային ին,, պաշ պաշտ տպա նա  նական կան և հետապնդման տապնդ ման ֆերո ֆերոմոն մոն ներ  ներ:: Օրի Օրի նակ  նակ՝՝ իզոա իզոամի միլա լացե ցետա տատը տը [3–մե [3–մեթիլ թիլբուբութիլա թի լացե ցետա տատը՝ տը՝ (CH3)2CHCH2COOCH3] մեղու մեղու ների  ների ազդան ազդանշա շա նա  նայի յինն ֆեֆերոմոնն րո մոնն է, որը որը գրավում գրավում է մյուս մեղու մեղու ներին  ներին և նրանց մղում է խայթե խայթելու: լու: Կաթ նա  նասուն սուն նե  ները, րը, այդ թվում և մարդը, մարդը, նույնպես նույնպես արձա արձագան գանքում քում են ֆերո ֆերոմոն մոն նե  ներին, րին, թեև մարդու մարդու դեպքում դրանց նշա նա դեպքում  նակու կությու թյու նը  նը էական չէ: Ի նչ  նչևի ևիցե, ցե, փնտ փնտրի՛ր րի՛ր «ֆերո «ֆերոմոն» մոն» բառը բառը google–ում google–ում և կգտ նես հա հարյու րյուրա րավոր վոր աղբյուր աղբյուր ներ, որոնք փորձում փորձում են քեզ վաճա վաճառել ռել ֆերո ֆերոմոն մոն ներ՝ պն պնդե դելով, լով, որ դրանք քեզ գրավիչ գրավիչ են դարձ նում հակա հակառակ ռակ սեռի սեռի համար: համար: 1117

րը կոչվում կոչվում են քիրալ, քիրալ, և որ քիրա քիրալու լությու թյու նը  նը կար կարևոր ևոր դեր է ԳԼՈԽ խա- 24.1 Օրգա ԱԾԽԱՋ ԱԾ ԽԱՋՐԵՐ 24.8 Օր գանա նական կան մՐԵՐ մա ացոթյոն ցոթյոննե ների ընդհա հանոր նոր բնոթա բնոթագի գիրը րը 1117  րի ընդ ղում օրգա օրգա նա  նական կան և կենսա կենսաբա բա նա  նական կան քիմի քիմիա ա յում: Կսո սովո վորենք, րենք, որ ածխաջ ածխաջրե րերը րը շաքար շաքար ներ են ե ն և դրանց պոլի պո լիմերմեր ները,  նե րը, որոնք որոնք օրգա օրգա նիզմ նե  ների րի կողմից կողմից օգտա օգտագործ գործվում վում են որպես որպես ԿԵՆՍԱ ՍԱ ՔԻ  ՔԻՄԻ ՄԻԱՅԻ ԱՅԻ ՆԵՐԱ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒ  ԾՈՒԹՅՈՒՆ Ն 24.6 ԿԵՆ առաջ նա  նահերթ հերթ վառե վառելիք լիք (գլյու (գլյուկոզ), կոզ), իսկ իսկ բույսե բույսերում՝ րում՝ որպես որպես կաԿ ներ  ներկա կա յաց նենք կենդա կենդա նի օրգա օրգա նիզմ նե  ների րի քիմի քիմիան, ան, որը որը հայտռուցված ռուց վածքային քային մոլե մոլեկուլ կուլ ներ  ներ (ցելյու (ցելյուլոզ): լոզ):  նի է կեն կենսա սաքի քիմի միա ա (բիո (բիոքի քիմի միա), ա), կենսա կենսաբա բա նա  նական կան քիմի քիմիա ա կամ քիմի քի միա ական կենսա կենսաբա բա նու  նություն թյուն անվա անվա նում նե  ներով: րով: Կենդա Կենդա նի հաԼԻՊԻԴ ՊԻԴՆԵՐ ՆԵՐ 24.9 ԼԻ մակար մա կարգե գերում րում հանդի հանդիպող պող քիմի քիմիա ական միա միացու ցություն թյուն նե  ների րի կարԿիմա Կի մա նանք, որ լիպիդ լիպիդ նե  ները րը մոլե մոլեկուլ կուլ ների  ների մեծ դաս են, որոնք որոնք օգևոր դասե դասերից րից են սպիտա սպիտակուց կուց նե  ները, րը, ածխաջ ածխաջրե րերը, րը, լիպիդ լիպիդ նե  ները րը և տագործ տա գործվում վում են օրգա օրգա նիզ  նիզմում մում է ներ  ներգի գիայի այի առաջ առաջ նա  նահերթ հերթ պա նուկլե  նուկ լեի ի նաթ  նաթթու թու ները:  ները: հեստա հես տավոր վորման ման համար: համար: ՍՊԻՏԱ ՏԱԿՈՒՑ ԿՈՒՑՆԵՐ ՆԵՐ 24.7 ՍՊԻ

24.10 ՆՈՒԿ ՆՈՒԿԼԵ ԼԵԻ ԻՆԱԹ ՆԱԹԹՈՒ ԹՈՒՆԵՐ ՆԵՐ

Կսո սովո վորենք, րենք, որ սպիտա սպիտակուց կուց նե  ները րը ամի ամիդային դային (կոչվում (կոչվում է նաև պեպտի պեպ տիդային) դային) կապե կապերով րով միա միացած ամի ամի նոթ  նոթթու թու ների  ների պոլի պոլիմերմեր ներ են: Սպի Սպիտա տակուց կուց ներն օգ օգտա տագործ գործվում վում են որպես որպես կառուցկառուցվածքային ված քային մոլե մոլեկուլ կուլ ներ,  ներ, մո մոլե լեկու կուլային լային տեղա տեղափո փոխիչ խիչ ներ  ներ և ֆերմենտ ներ:

Կսո սովո վորենք, րենք, որ նուկլե նուկլեի ի նաթ  նաթթու թու ները  ները նուկլե նուկլեո ոտիդ նե  ների րի պոլիպոլիմեր ներն են, որոնք պարու պարու նակում  նակում են օրգա օրգա նիզ  նիզմի մի գե նե  նետիկ տիկ ինֆոր ին ֆորմա մացի ցիան: ան: Դեզօք Դեզօքսի սիռի ռիբո բո նուկ  նուկլե լեի ի նաթ  նաթթուն թուն (ԴՆԹ) և ռիբո նուկ  նուկլե լեի ի նաթ  նաթթուն թուն (ՌՆԹ) նուկլե նուկլեո ոտիդ նե  ներից րից բաղկա բաղկացած ցած պոլիմեր լի մեր ներ են:

ԿՅԱՆ Ք  ՔԻ Ի ՔԻՄԻԱՆ. ՕՐԳ ՕՐ ԳԱ Ն  ՆԱ ԱԿԱՆ ԵՎ ԿԵՆՍ ԿԵՆ ՍԱԲԱ Ն  ՆԱ ԱԿԱՆ  ՔԻ  Ք ԻՄԻԱ Միջատնե Միջատ ները րը հաղոր հաղորդակց դակցվում վում են են՝ ար  արտա տազա զատե տելով լով ֆերո ֆերոմոն մոն ներ կոչվող կոչ վող միա միացու ցություն թյուն ներ  ներ,, որոնք որոնք ընկա ընկալում լում են իրենց իրենց բեղիկ բեղիկ նե  ներով րով:: ԳոԳո  յոււթյուն ու նեն  յո  նեն սեռա սեռական, կան, ազդան ազդանշա շա նայ  նային ին,, պաշ պաշտ տպա նա  նական կան և հետապնդման տապնդ ման ֆերո ֆերոմոն մոն ներ  ներ:: Օրի Օրի նակ  նակ՝՝ իզոա իզոամի միլա լացե ցետա տատը տը [3–մե [3–մեթիլ թիլբուբութիլա թի լացե ցետա տատը՝ տը՝ (CH3)2CHCH2COOCH3] մեղու մեղու ների  ների ազդան ազդանշա շա նա  նայի յինն ֆեֆերոմոնն րո մոնն է, որը որը գրավում գրավում է մյուս մեղու մեղու ներին  ներին և նրանց մղում է խայթե խայթելու: լու: Կաթ նա  նասուն սուն նե  ները, րը, այդ թվում և մարդը, մարդը, նույնպես նույնպես արձա արձագան գանքում քում են ֆերո ֆերոմոն մոն նե  ներին, րին, թեև մարդու մարդու դեպքում դրանց նշա նա դեպքում  նակու կությու թյու նը  նը էական չէ: Ի նչ  նչևի ևիցե, ցե, փնտ փնտրի՛ր րի՛ր «ֆերո «ֆերոմոն» մոն» բառը բառը google–ում google–ում և կգտ նես հա հարյու րյուրա րավոր վոր աղբյուր աղբյուր ներ, որոնք փորձում փորձում են քեզ վաճա վաճառել ռել ֆերո ֆերոմոն մոն ներ՝ պն պնդե դելով, լով, որ դրանք քեզ գրավիչ գրավիչ են դարձ նում հակա հակառակ ռակ սեռի սեռի համար: համար: 1117

1118

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի Կյան քի քիմ քիման. օրգա օրգանա նական կան և կենսա կենսաբա բանա նական կան քիմ քիմա

Չ նա յած կեն կենսա սաբա բա նա  նական կան համա համակար կարգե գերը րը գրեթե գրեթե ա ներ  ներևա ևակայե կայելի լիո որեն բարդ են, դրանք, այ նուա  նուամե մե նայ նիվ,  նիվ, բաղկա բաղկացած ցած են բավա բավական կան համեստ համեստ չափե չափերի րի մոլե մո լեկուլ կուլ ներից,  ներից, ի նչ  նչպես, պես, օրի օրի նակ, նկա նկարագր րագրված ված իզոա իզոամիլ միլ ացե ացետատ տատ ֆերո ֆերոմո մո նը: Կենսա Կեն սաբա բա նու  նությու թյու նը  նը հասկա հասկա նա  նալու լու համար համար անհրա անհրաժեշտ ժեշտ է հասկա հասկա նալ մոլե մոլեկուլ կուլ նե ների քիմի քիմիա ական վարքը: վարքը: Այս գլուխը գլուխը վերա վերաբե բերում րում է հիմ նա  նակա կա նում ած ածխած խած նից, ջրած նից, թթ թթված ված նից և ազո զոտից տից կազմված կազմված մոլե մոլեկուլ կուլ ներին,  ներին, որոնք որոնք կազմում կազմում են օրգա օր գա նա  նական կան և կենսա կենսաբա բա նա  նական կան քիմի քիմիայի այի հիմքը: հիմքը:  Ներկա  Ներ կա յումս հայտ նի են ավե վելի լի քան 16 միլի միլիոն ոն ածխած ածխած նային միա միացու ցությունթյուն ներ: Քի Քիմի միկոս կոս ներն ամեն տարի տարի սինթե սինթեզում զում են հազա հազարա րավոր վոր միա միացու ցություն թյուն ներ, որոնց մոտ 90%–ը 90%–ը պարու պարու նակում  նակում է ածխա ածխածին: ծին: Քիմի Քիմիայի՝ այի՝ ածխա ածխածին ծին պարու պարու նակող  նակող միա մի ացու ցություն թյուն նե  ների րի ուսում ուսում նա  նասի սիրու րությամբ թյամբ զբաղվող զբաղվող ճյուղը ճյուղը կոչվում կոչվում է օրգա օրգա նա  նական կան քիմի քի միա: ա: Այս տերմինն տերմինն առա առաջա ջացել ցել է տաս նու  նութե թերորդ րորդ դարում դարում իշխող իշխող այն հավահավատից, որ օրգա օրգա նա  նական կան միա միացու ցություն թյուն նե  ները րը կարող կարող են առա առաջա ջա նալ մի մ իայն կենդա կենդա նի (այն է՝ օրգա օրգա նա  նական) կան) համա համակար կարգե գերում: րում: Այս գաղա գաղափա փարը րը հերքվեց հերքվեց 1828 թ. գերմագերմա նացի  նա ցի քիմի քիմիկոս կոս Ֆրիդրիխ Ֆրիդրիխ Վյոլե Վյոլերի րի կողմից, կողմից, երբ երբ նա կաթ նա  նասուն սուն նե  ների րի մեզում մեզում հայտ նա  նաբեր բերվող վող միզա միզա նյութ օր օրգա գա նա  նական կան միա միացու ցություն թյուն (H2NCONH2) սինթե սինթեզեց՝ զեց՝ տաքաց տա քաց նե  նելով լով ա նօր  նօրգա գա նա  նական կան («ոչ կենդա կենդա նի»  նի»)) ամո ամո նի  նիու ումի մի ցիա ցիա նի  նիդը դը (NH4OCN): կենսա սաբա բանա-  նա-  Կենդա Կեն դա նի նյու նյութե թերի րի քիմի քիմիայի այի ուսում ուսում նա  նասիր սիրմամբ մամբ զբաղվում զբաղվում է կեն գլխում կան քիմի քիմիան  ան ,  քի  քիմի միա ական կենսա կենսաբա բանու նությու թյունը  նը   կամ կեն կենսա սա քի  քիմի միան  ան : Այս գլխում կներկա կներ կա յաց նենք որոշ ո րոշ տարրա տարրական կան գիտե գիտելիք լիք ներ օր օրգա գա նա  նական կան քիմի քիմիայից այից և կենսաքի սա քիմի միայից: այից:

ՕՐԳԱՆԱ ՆԱԿԱՆ ԿԱՆ ՄԻԱ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆ ՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵ ՆԵՐԻ ՐԻ 24.1 ՕՐԳԱ ԸՆԴ ՆԴՀԱ ՀԱՆՈՒՐ ՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱ ԲՆՈՒԹԱԳԻ ԳԻՐԸ ՐԸ Ի՞ն ՞նչչ կա կ արե րելի լի է ասել ասել ածխած ածխած նի մասին, մասին, որը որը հսկա հսկա յա  յական կան բազմա բազմազա զա նու  նություն թյուն է ստեղծում ստեղ ծում իր միա միացու ցություն թյուն նե  ներում րում և թույլ է տալիս տալիս դրանց կարևո կարևորա րագույն գույն դեր ու նե նալ կեն կենսա սաբա բա նու  նությու թյու նում  նում և հա հասա սարա րակու կության թյան մեջ: Եկ քն նար  նարկենք կենք օրգա օրգա նական մոլե մոլեկուլ կուլ ների  ների որոշ որոշ ը նդ  նդհա հա նուր առանձ առանձ նա  նահատ հատկու կություն թյուն ներ՝ ընթաց ընթացքում քում վերհիշե հի շելով լով նախորդ նախորդ գլուխ նե  ներում րում ուսում ուսում նա  նասի սիրած րած սկզբունք սկզբունք նե  ները: րը:

Օրգա Օր գա նա  նական կան մոլե մոլեկուլ կուլ ների  ների կառուց կառուցված վածքը քը  Քա նի որ ած ածխա խածինն ծինն ու նի  նի չորս վա վալեն լենտային տային էլեկտ էլեկտրոն րոն ([He]2s22p2), այն գործ նա  նակա կա նում առա առաջաց ջաց նում է չորս կապ իր բոլոր բոլոր միա միացու ցություն թյուն նե  ներում: րում: Երբ Երբ բոլոր չորս կապե կապերը րը պարզ կապեր կապեր են, էլեկտ էլեկտրո րո նային զույ զույգե գերը րը դասա դասավոր վորվում վում են քառա քա ռա նիստ դասա դասավո վորու րությամբ թյամբ (Բաժին (Բա ժին 9.2): Համա Համաձայն ձայն հիբրի հիբրիդաց դացման ման մոդեմոդելի՝ ածխած ածխած նի 2s և 2p օր օրբի բիտալ տալ ները  ները գտնվում գտնվում են sp3 վի վիճա ճակում կում (Բաժին (Բա ժին 9.5): Երբ ածխա ածխածինն ծինն առա առաջաց ջաց նում է մեկ կրկ նա  նակի կի կապ, տարա տարածա ծական կան դասա դասավո վորուրու2 թյու նը  նը հարթ եռան եռանկյուն կյուն է (sp  հիբ հիբրի րիդա դացում): ցում): Եռա Եռակի կի կապի կապի դեպքում դեպքում արդեն արդեն այն գծային է (sp հիբրի հիբրիդա դացում): ցում): Օրի Օրի նակ նե  ները րը ներկա ներկա յաց  յացված ված են ՆԿԱՐ 24.1–ում: Գրե րեթե թե յուրա յուրաքան քանչյուր չյուր օրգա օրգա նա  նական կան մոլե մոլեկուլ կուլ պարու պարու նակում  նակում է C—H կապեր: կապեր:  Քա նի որ H–ի վալեն վալենտային տային թաղան թաղանթում թում կա մեկ էլեկտ էլեկտրոն, րոն, ջրածինն ջրածինն առա առաջացջաց նում է միայն միայն մեկ կովա կովալենտ լենտ կապ: Արդյուն Արդյունքում՝ քում՝ ջրած նի ատոմ ատոմ նե  ները րը միշտ գտնվում են օրգա օրգա նա  նական կան մոլե մոլեկուլ կուլ ների  ների մակե մակերե րեսին, սին, մինչդեռ մինչդեռ C—C կապերն կապերն առաառաջաց նում են մոլե մոլեկու կուլի լի կմախքը կմախքը կամ ող նա  նաշա շարը, րը, ի նչ  նչպես պես պրոպա պրոպա նի մոլե մոլեկու կուլում. լում.

ԳԼՈԽ 24.1 Օրգանական մացոթյոնների ընդհանոր բնոթագիրը  

1119

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Ինչպիսի՞ն է ացետոնիտրիլի ներքևի ածխածնի ատոմի տարածական դասավորությունը:



°



°



°

, 4  , sp 3  

 , 2  , 1  , sp 2  

H

H

H

H

C

C

C

H

H

H

, 1  , 1  , sp  

H

Օրգա նական միացություն ների կա յու նությու նը Ածխածինն առաջաց նում է ամուր կապեր բազմաթիվ տարրերի՝ հիմ նակա նում H–ի, O–ի, N–ի և հալոգեն ների հետ (Բաժին 8.8): Ածխածինն ու նի նաև մեկ այլ ածխած նի հետ կապվելու բացառիկ ու նակություն՝ առաջաց նելով ածխած նային օղակ ներից կամ շղթա ներից կազմված բազմազան միացություն ներ: Ցածր կամ միջին ակտիվացման է ներգիայով հիմ նական ռեակցիա ներն սկսվում են, երբ մի մոլեկուլի էլեկտրո նի բարձր խտությամբ տեղամասը հանդիպում է մեկ այլ մոլեկուլի՝ էլեկտրո նի ցածր խտությամբ տեղամասին: Էլեկտրո նի բարձր խտությամբ տեղամասը կարող է պայմա նավորված լի նել բազմակի կապի կամ բևեռային կապում ավելի էլեկտրաբացասական ատոմի առկա յությամբ: Իրենց ամրությամբ և բևեռայ նության բացակա յությամբ պայմա նավորված՝ C—C պարզ կապերը և C—H կապերը հարաբերակա նորեն ոչռեակցիո նու նակ են: Այս փաստից բխող հետևանք ներն ավելի լավ հասկա նալու համար քն նարկենք էթա նոլը.

H

H

H

C

C

H

H

O

H

Ածխած նի (2.5) և թթված նի (3.5), ի նչպես նաև O–ի և H–ի (2.1) էլեկտրաբացասակա նության արժեք ների միջև տարբերությու նը ցույց է տալիս, որ C—O և O—H կապերը բավական բևեռային են: Այսպիսով՝ էթա նոլի շատ ռեակցիա ներ  ներառում են այս կապերը, մինչդեռ մոլեկուլի ածխաջրած նային մասը մնում է անփոփոխ: Ատոմ ների խումբը, ի նչպիսին է C—O—H–ը, որը որոշում է, թե ի նչ-

ՆԿԱՐ 24.1 Ածխած նի տարածական կառուցվածք ները: Ածխածնի շ�ւրջ երեք ընդհան�ւր տարածական դասավ�ր�ւթյ�ւններն են քառանիստը, ինչպես �եթան�ւ� (CH4), հարթ եռանկյ�ւնը, ինչպես ֆ�ր�ալդեհիդ�ւ�, (CH2O) և գծայինը, ինչպես ացետ�նիտրիլ�ւ� (CH3CN): Նկատենք, �ր բ�լ�ր դեպքեր�ւ� ածխածնի ատ��ն առաջացն�ւ� է չ�րս կապ:

1120

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

պես է օրգա նական մոլեկուլը փոխազդում (այլ կերպ՝ ի նչպես է մոլեկուլը գործում), կոչվում է ֆունկցիո նալ խումբ: Օրգա նական մոլեկուլում ֆունկցիո նալ խումբը ռեակցիո նու նակության կենտրոնն է: ՄՏՈՐԻ՛Ր C N, C—C կա� C—H կապերից �րի՞ հետ առավել �եծ հավանական�ւթյա�բ կընթանա քի�իական ռեակցիան:

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Ասկ որբինաթթվում OH խմբերի փոխարինումը CH 3 խմբերով ինչպե՞ս կազդի միացության լուծելիության վրա. (ա) բևեռային լուծիչներում և (բ) ոչ բևեռային լուծիչներում:

 (C6H12O6)

 (HC6H7O6)

Օրգա նական միացություն ների լուծելիությու նը և թթվահիմ նային հատկություն ները Օրգա նական միացություն ների հիմ նական մասում ամե նատարածված կապերը ածխածին–ածխածին և ածխածին–ջրածին կապերն են, որոնք ու նեն ցածր բևեռայ նություն: Այդ պատճառով օրգա նական միացություն ների գումարային բևեռայ նությու նը ցածր է, և դրանք սո վորաբար լուծվում են ոչ բևե ռային լուծիչ ներում և չեն լուծվում ջրում (Բաժին 13.3): Բևեռային լուծիչ ներում լուծվում են այն օրգա նական մոլեկուլ ները, որոնք մոլեկուլում ու նեն բևեռային խմբեր, ի նչպիսիք են գլյուկոզը կամ ասկորբի նաթթուն ( ՆԿԱՐ 24.2): Օրգա նական մոլեկուլ ները, որոնք ու նեն երկար, ոչ բևեռային մաս՝ միացած բևեռային, իո նական մասին, ի նչպիսին է Նկար 24.2–ում բերված ստեարատ իո նը, հանդես են գալիս որպես մակերևութային ակտիվ նյութեր և օգտագործվում են օճառ ներում և լվացող միջոց ներում (Բաժին 13.6): Մոլեկուլի ոչ բևեռային մասը դասավորվում է դեպի ոչ բևեռային միջավայր, ի նչպիսիք են յուղը կամ ճարպը, իսկ բևեռային մասը դասավորվում է դեպի բևեռային միջավայր, ի նչպիսին ջուրն է: Օրգա նական շատ միացություն ներ պարու նակում են հիմ նային կամ թթվային խմբեր: Ամե նակարևոր օրգա նական թթվային մոլեկուլ ներից են կարբո նաթթու ները, որոնք կրում են —COOH ֆունկցիո նալ խումբը (Բաժին ներ 4.3 և 16.10): Ամե նակարևոր օրգա նական հիմ նային միացություն ները ամին ներն են, որոնք կրում են —NH2, —NHR կամ —NR2 խմբեր, որտեղ R–ը օրգա նական խումբ է՝ կազմված ածխած նի և ջրած նի ատոմ ներից (Բաժին 16.7): Այս գլուխը կարդալիս կգտ նենս բազմաթիվ կապեր ( ) նախկին գլուխ ներում մեր ուսում նասիրած երևույթ ների հետ: Խորհուրդ ենք տալիս հետևել այս կապերին և վերհի շել նախկին նյութը: Նման մոտեցումը կամրապնդի օրգա նական քիմիայի և կենսաքիմիայի քո ընկալումն ու գնահատակա նը:

24.2 ԱԾԽԱՋՐԱ ԾԻՆՆԵՐԻ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒՆ

–  (C 17H35COO –)

ՆԿԱՐ 24.2 Բևեռային լուծիչ ներում լուծելի օրգա նական մոլեկուլ ներ:

 Քա նի որ օրգա նական միացություն ները բազմազան են, հարմար է դրանք դասակարգել նմա նություն ներ ու նեցող տարբեր ընտա նիք ների մեջ: Օրգա նական միացություն ների պարզագույն դասը ածխաջրածին ներն են, որոնք կազմված են միայն ածխած նից և ջրած նից: Ածխաջրածին ների (և օրգա նական մյուս միացություն ների մեծ մասի) կարևորագույն կառուցվածքային առանձ նահատկությու նը ածխածին–ածխածին կա յուն կապի առկա յությունն է: Ածխածի նը միակ տարրն է, որն ու նակ է առաջաց նելու կա յուն, ընդարձակ, միմյանց հետ պարզ, կրկ նակի կամ եռակի կապերով միացած ատոմ ների շղթա ներ:

ԳԼՈԽ 24.2

Ածխաջրածին ները կարող են բաժանվել չորս տեսակի՝ կախված դրանց մոլեկուլում ածխածին–ածխածին կապերի տեսակից: ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.1–ը ցույց է տալիս օրի նակ ներ յուրաքանչյուր տեսակից: Ալկան ները պարու նակում են պարզ կապեր: Ալկեն ները, որոնք հայտ նի են որպես օլեֆին ներ, պարու նակում են առնվազն մեկ C C կրկ նակի կապ, իսկ ալկին ները պարու նակում են գո նե մեկ C C եռակի կապ: Արոմատիկ ածխաջրածին ներում ածխած նի ատոմ ները հարթ օղակաձև կառուցվածք ներում միա նում են միմյանց σ   և դելոկալացված π  կապերով: Բենզոլը (C6H6) արոմատիկ ածխաջրած նի ամե նահայտ նի օրի նակն է: Յուրաքանչյուր տեսակի ածխաջրածին քիմիական տարբեր վարք է ցուցաբերում, ի նչպես շուտով կտես նենք: Բոլոր չորս տեսակ ների ֆիզիկական հատկություն ները, սակայն, շատ առում ներով նման են: Քա նի որ ածխաջրած նային մոլեկուլ ները հարաբերակա նորեն ոչ բևեռային են, դրանք գրեթե ամբողջությամբ անլուծելի են ջրում, սակայն հեշտությամբ լուծվում են ոչ բևեռային լուծիչ ներում: Դրանց եռման և հալման կետերը որոշվում են դիսպերսիոն ուժերով (Բաժին 11.2): Արդյունքում՝ փոքր մոլեկուլային զանգվածով ածխաջրածին ները, ի նչպիսին C2H6 –ն է (Tե = –89 °C), սե նյակային ջերմաստիճա նում գազեր են: Միջին մոլեկուլային զանգվածով ածխաջրածին ները, ի նչպիսին C6H14 –ն է (Tե = 69 °C), հեղուկ ներ են, իսկ բարձր մոլեկուլային զանգվածով միացություն ները, ի նչպիսին C22 H46 –ն է (Tհ = 44 °C), պինդ են: ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.2–ում թվարկված են տասը պարզագույն ալկան ներ: Այս միացություն ներից շատերը ծա նոթ են, քա նի որ դրանք լայ նորեն կիրառվում են: Մեթա նը բնական գազի հիմ նական բաղադրիչն է և օգտագործվում է բնակարան ների ջեռուցման համար, գազօջախ ներում ու ջրի տաքացուցիչ ներում: Պրոպա նը հեղուկ գազի հիմ նական բաղադրիչն է և օգտագործվում է կրակայրիչ նեԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.1

Ածխաջրածին ների իորս տեսակ ները

Տեսակ

Օրի նակ 

Ալկան

Էթան



°

CH3CH3

  

 



 





Ալկեն

Ալկին

Էթիլեն

CH2 CH2











°



Ացետիլեն CH CH



 

 









°



 

Արոմատիկ Բենզոլ 

C6H6











 





°

 



Ածխաջրածինների   ներածոթյոն

1121

1122

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

րում, ճա նապարհորդական գազօջախ ներում ու լապտեր ներում: Մոլեկուլում հինգից տաս ներկու ածխած նի ատոմ ներով ալկան ներն օգտագործվում են բենզին պատրաստելու համար: Նկատենք, որ Աղյուսակ 24.2–ում յուրաքանչյուր հաջորդ անդամ տարբերվում է նախորդ միացությու նից CH2խ մբով: ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.2



°

 s     sp 3  

ՆԿԱՐ 24.3 Ածխած նի առաջացրած կապերը մեթա նում: Այս քառանիստ ��լեկ�ւլային կառ�ւցվածքն ալկաններ�ւ� առկա է ածխածնի բ�լ�ր ատ��ների շ�ւրջը:

Մոլեկուլային բա նաձև CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22

Ուղիղ շղթայով ալկան ների առաջին տասը ներկա յացուցիչ ները

Կրճատ կառուցվածքային բա նաձև CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Անվա նում Մեթան Էթան Պրոպան Բութան Պենտան Հեքսան Հեպտան Օկտան  Նո նան Դեկան

Եռման կետ (°C) –161 –89 –44 –0.5 36 68 98 125 151 174

Աղյուսակ 24.2–ում բերված ալկան ների բա նաձևերը գրված են կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերի տեսքով: Այս նշա նակումը բացահայտում է ատոմ ների՝ մեկը մյուսին կապման ձևը, բայց չի պահանջում պատկերել բոլոր կապերը: Օրի նակ՝ բութա նի (C4H10) կառուցվածքային և կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերն են.



























 







  

 ՄՏՈՐԻ՛Ր Քանի՞ C— H և C— C կապ է առաջացն�ւ� պր�պանի �իջանկյալ ածխածնի ատ��ը:

Ալկան ների կառուցվածք ները

ՆԿԱՐ 24.4 Բոլոր ալկան ներում C—C կապի շուրջը պտույտը տեղի է ու նե նում արագ և հեշտ:

Համաձայն VSEPR մոդելի՝ ալկան ներում ածխած նի յուրաքանչյուր ատոմի շուրջը մոլեկուլային կառուցվածքը քառա նիստ է (Բաժին 9.2): Կապը կարող 3 է բացատրվել՝ ներառելով ածխած նի sp  հիբրիդացված օրբիտալ ները, ի նչպես (Բաժին 9.5): ՆԿԱՐ 24.3–ում ցույց է տրված մեթա նի համար Պտույտը պարզ ածխածին–ածխածին կապի շուրջը հարաբերակա նորեն հեշտ է և սե նյակային ջերմաստիճա նում արագ է ընթա նում: Նման պտույտը ակ նառու դարձ նելու համար պատկերաց նենք ՆԿԱՐ 24.4–ում պատկերված պրոպա նի մոլեկուլի որևէ մեթիլ խմբի պտտումը մոլեկուլի մնացած մասի  նկատմամբ: Քա նի որ այս տեսակի շարժումն ալկան ներում արագ է տեղի ու նե նում, երկար շղթայով ալկա նի մոլեկուլն ա նընդհատ ենթարկվում է շարժման, որը ստիպում է փոխել դրա ձևը: Այս շարժումը նման է թափահարվող շղթայի շարժմա նը:

ԳԼՈԽ 24.2

Ածխաջրածինների   ներածոթյոն

1123

Կառուցվածքային իզոմեր ներ Աղյուսակ 24.2–ում ներկա յացված ալկան ները կոչվում են ուղիղ շղթայով ածխաջրածին ներ, որովհետև ածխած նի բոլոր ատոմ ները միացած են մեկ շարու նակվող շղթա յում: Ածխած նի չորս կամ ավելի ատոմ ներից կազմված ալկան ները կարող են առաջաց նել նաև ճյուղավորված շղթա ներ. նման ալկան ները կոչվում են չճյուղավորված շղթայով ալկան ներ: (Օրգա նական քիմիա յում ճյուղերը հաճախ կոչվում են կողմ նային շղթա ներ:) ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.3–ը ցույց է տալիս ածխած նի չորս և հինգ ատոմ պարու նակող ուղիղ և ճյուղավորված շղթայով բոլոր ալկան ները: Մոլեկուլային միև նույն բա նաձևով, բայց կապերի տարբեր դասավորությամբ (հետևաբար և տարբեր կառուցվածք ներով) միացություն ները կոչվում են կառուցվածքային իզոմեր ներ: Այսպիսով՝ C4H10–ն ու նի երկու կառուցվածԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.3

C 4H10 –ի և C5H12 –ի իզոմեր ները

Կա նո նական անվա նում (Տրիվիալ անվա նում)

Բութան (ն –բութան)

Կառուցվածքային բա նաձև 







 





 











2–մեթիլպրոպան (իզոբութան)















 

 



Կրճատ կառուցվածքային բա նաձև







Տարածական մոդել 

 Հալման կետ (°C)

Եռման կետ (°C)

– °

– °

– °

– °

– °

+ 

– °

+ °

– °

+ °







Պենտան (ն –պենտան)





















 















2–մեթիլբութան (իզոպենտան)

  

  































 







2,2–դիմեթիլպրոպան (նեոպենտան)













  



  









1124

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

քային իզոմեր, իսկ C5H12–ը՝ երեքը: Տվյալ ալկա նի կառուցվածքային իզոմեր ները շատ քիչ են տարբերվում միմյանցից ըստ ֆիզիկական հատկություն ների, ի նչպես, օրի նակ, հալման կամ եռման կետերով, որոնք բերված են Աղյուսակ 24.3–ում: Հ նարավոր կառուցվածքային իզոմեր ների թիվն ալկան ներում ածխած նի ատոմ ների թվի աճի հետ արագորեն աճում է: Օրի նակ՝ գո յություն ու նեն C 8H18 մոլեկուլային բա նաձևով 18, իսկ C10H22 մոլեկուլային բա նաձևով՝ 75 իզոմեր ներ: ՄՏՈՐԻ՛Ր Ի՞նչ ապաց�ւյց կար�ղ ես նշել՝ հի�նավ�րել�ւ հա�ար այն փաստը, �ր չնայած իզ��երներն �ւնեն ն�ւյն ��լեկ�ւլային բանաձևը, իրական�ւ� դրանք տարբեր �իաց�ւթյ�ւններ են:

Ալկան ների անվա նակարգը Աղյուսակ 24.3–ի առաջին սյու նակում փակագծերի մեջ բերված են տարածված անվա նում ները (տրիվիալ անվա նում ներ): Չճյուղավորված իզոմերի տրիվիալ անվա նումն սկսվում է «ն» տառով (ցույց է տալիս «նորմալ» կառուցվածքը): Երբ մեկ CH3  խումբը ճյուղավորվում է գլխավոր շղթայից, իզոմերի տրիվիալ անվա նումը սկսվում է իզո– նախածանցով, իսկ երբ երկու CH3 խմբեր են ճյուղավորվում, անվա նումն սկսվում է նեո– նախածանցով: Քա նի որ իզոմեր ների թիվն աճում է, ուստի հարմար նախածանց գտ նելը դառ նում է անհնար՝ տրիվիալ անվա նումով նշելու համար յուրաքանչյուր իզոմերը: Օրգա նական միացություն ները կա նո նական կերպով անվա նակարգելու կարիքը ակնհայտ դարձավ 1892 թ., երբ Քիմիայի միջազգային միությու նը ժողով գումարեց Ժնևում՝ օրգա նական միացություն ների անվա նակարգման կա նոն ները հաստատելու համար: Այդ ժամա նակից ի վեր անվա նակարգման կա նոն ների թարմացման խնդիրը բաժին հասավ Տեսական և կիրառական քիմիայի միջազգային միությա նը (IUPAC): Անկախ իրենց ազգությու նից՝ քիմիկոս ներն ամե նուր գործածում են միացություն ների անվա նակարգման ը նդհա նուր համակարգը: Բութա նի և պրոպա նի իզոմեր ների IUPAC անվա նում ները բերված են Աղյուսակ 24.3–ում: Այս կա նո նական անվա նում ները, ի նչպես նաև այլ օրգա նական միացություն ների նը, բաղկացած են երեք մասերից.    

   



    

 

Ստորև ամփոփված են –ան–ով վերջացող ալկան ներն անվա նակարգելու քայլերը: Նման մոտեցում ե նք կիրառում նաև մյուս օրգա նական միացություն ներն անվա նելիս: 1. Գտ նել ածխած նի ատոմ ների ամե նաերկար շարու նակվող շղթան և օգտագործել այս շղթայի անվա նումը (բերված Աղյուսակ 24.2–ում) որպես հիմ նական անվա նում: Ուշադի՛ր եղիր այս փուլում, որովհետև ամե նաերկար շղթան կարող է գրված չլի նել ուղղակիորեն, ի նչպես ցույց է տրված հետևյալ կառուցվածքում.

ԳԼՈԽ 24.2 



Ածխաջրածինների   ներածոթյոն

1125



 







 

 

2–  

 Քա նի որ ամե նաերկար շարու նակվող շղթան պարու նակում է C–ի վեց ատոմ, այս իզոմերը դիտարկվում է որպես տեղակալված հեքսան: Գլխավոր շղթային միացած խմբերը կոչվում են տեղակալիչ ներ, քա նի որ դրանք տեղակալում են H–ի ատոմը գլխավոր շղթա յում: Այս մոլեկուլում կապույտ եզրագծով չնշված CH3 խումբը միակ տեղակալիչն է: 2. Թվերով նշա նակել ածխած նի ատոմ ները ամե նաերկար շղթա յում՝ սկսած տեղակալիչին ամե նամոտ գտնվող ծայրից: Մեր օրի նակում թվերով նշում ե նք C–ի ատոմ ները՝ սկսած վերին աջ մասից, քա նի որ այն կրում է CH3 տեղակալիչը շղթայի C2–ի մոտ: (Եթե թվերը նշա նակենք ստորին աջ մասից, CH3–ը կլի նի C5–ի մոտ:) Շղթան թվերով նշվում է այն ծայրից, որը հանգեց նում է տեղակալիչի դիրքի ավելի փոքր արժեքի: 3. Անվա նել տեղակալիչ ներից յուրաքանչյուրը: Ալկա նից H–ի ատոմի հեռացմամբ առաջացած տեղակալիչը կոչվում է ալկիլ խումբ: Ալկիլ խմբերն անվանվում են ալկան ների անվանման –ան վերջածանցը –իլ վերջածանցով փոխարի նելով: Օրի նակ՝ մեթիլ (CH3) խումբն առաջա նում է մեթա նից (CH4), իսկ էթիլ (C2H5) խումբը՝ էթա նից (C2H6): ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.4–ում թվարկված են վեց տարածված ալկիլ խմբեր: 4. Անվա նումն սկսել ածխած նի ատոմ ների քա նակը կամ ածխածին ները, որոնց միացած են տեղակալիչ ները, նշող թվերից: Մեր միացության համար 2–մեթիլհեքսան անվա նումը ցույց է տալիս մեթիլ խմբի առկա յությու նը հեքսա նի շղթայի (վեց ածխածին ներ) C2 դիրքում: 5. Երբ երկու կամ ավելի տեղակալիչ ներ են առկա, թվարկել ըստ այբբե նական կարգի: Նույն տեղակալիչի երկու կամ ավելի թվով առկա յությու նը տրվում է դի– (երկու), տրի– (երեք), տետրա– (չորս), պենտա– (հինգ) և այլ նախածանց ներով: Տեղակալիչ ների այբբե նական կարգը որոշելիս տեղակալիչ ները հաշվի չեն առնվում: 







 





  

   

 



3––2,4,5–

ՏԻՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.1

Ալկանների անվանակարգումը

Գրի՛ր հետևյալ ալկա նի կա նո նական անվա նումը. CH3

CH2

CH

CH3

CH3

CH

CH2

CH3

CH2

ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.4

Որոշ ալկիլ խմբերի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը և տրիվիալ անվա նում ները

Խումբ CH3 — CH3CH2 — CH3CH2CH2 — CH3CH2CH2CH2

Անվա նում Մեթիլ Էթիլ  Պրոպիլ  Բութիլ

CH3 HC

Իզոպրոպիլ 

CH3 CH3 CH3

C CH3

տերտ–բութիլ 

1126

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Վերլուծություն: Տրված է ալկա նի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը և պահանջվում է անվա նել այն: Պլան:  Քա նի որ ածխաջրածինն ալկան է, դրա անվա նումն ավարտվում է –ան  վերջածանցով: Մայր ածխաջրած նի անվա նումը հիմնված է ածխած նի ատոմ ների ամե նաերկար շարու նակվող շղթայի վրա: Ճյուղավորում ներն ալկիլ խմբեր են, որոնք անվանվում են ածխած նի ատոմ ների թվով և համարակալվում ե ն՝ նշելով ամե նաերկար շարու նակվող շղթայի այն ածխած նի համարը, որին միացած են: Լուծում: Ածխած նի ամե նաերկար շարու նակվող շղթան ձգվում է վերին ձախ CH3 խմբից մինչև ստորին ձախ CH3 խումբը և կազմված է յոթ C ատոմ ներից: 1

2

CH3

CH2

3

CH3

CH3

4

CH

5

CH3

6

CH

CH2

7

CH2

Այսպիսով՝ մայր միացությու նը հեպտանն է: Կան գլխավոր շղթայի ճյուղավորվող երկու մեթիլ խմբեր: Հետևաբար միացությու նը դիմեթիլհեպտանն է: Երկու մեթիլ խմբերի դիրքը նշելու համար պետք է թվերով նշենք C ատոմ ները՝ սկսած այն ծայրից, որը տալիս է ամե նափոքր կողմ նային շղթա ների ածխած նի թվերը: Սա նշա նակում է, որ համարակալումը պետք է սկսենք վերին ձախ ածխած նից: Մեթիլ խմբերը գտնվում են C3 և C4 դիրքերում: Միացությունն, այսպիսով, 3,4–դիմեթիլհեպտանն է: ԳՈՐԾ ՆԱԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Անվա նի՛ր հետևյալ միացությու նը.

CH3

CH3

CH

CH

CH2

CH3

CH3

Պատասխան: 2,4–դիմեթիլպենտան

ՏԻՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.2 Կրճատ կառուցվածքային բանաձևերի կազմում Գրի՛ր 3–էթիլ–2–մեթիլպենտա նի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը: ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Վերլուծություն: Տրված է ածխաջրած նի կա նո նական անվա նումը և պահանջվում է գրել դրա կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը: Պլան:  Քա նի որ անվա նումն ավարտվում է –ան   վերջածանցով, միացությու նը ալկան է, ինչը նշա նակում է, որ բոլոր ածխածին–ածխածին կապերը պարզ կապեր են: Մայր միացությու նը պենտանն է՝ ածխած նի հինգ ատոմ ներով (Աղյուսակ 24.2):  Նշված են նաև երկու ալկիլ խմբեր՝ մեկ էթիլ (ածխած նի երկու ատոմ, C2H5) և մեկ մեթիլ խումբ (ածխած նի մեկ ատոմ, CH3): Ածխած նի հինգ–ածխած նային շղթայի աջից կամ ձախից հաշվելիս անվա նումն ասում է, որ էթիլ խումբը միացած է C3 ատոմին, և որ մեթիլ խումբը միացած է C2–ին: Լուծում: Սկսում ե նք՝ գրելով միմյանց պարզ կապերով միացած հինգ C ատոմ ները: Սրանք ներկա յաց նում են պենտան միացության շղթայի կմախքը. C—C—C—C—C

ԳԼՈԽ 24.2

Հետո տեղադրում ե նք մեթիլ խումբը շղթայի երկրորդ C–ի մոտ, իսկ էթիլ խումբը՝ երրորդ C–ի մոտ: Այ նուհետև բոլոր C ատոմ ներին ավելաց նում ե նք ջրածին ները՝ յուրաքանչյուր ածխած նի մոտ չորս կապ ստա նալու համար. CH3 CH3

CH

CH

CH2

CH3

CH2CH3

Բա նաձևը կարող ե նք գրել ավելի սեղմ ձևով. CH3CH(CH3)CH(C2H5)CH2CH3 որտեղ ճյուղավորված ալկիլ խմբերը նշված են փակագծերում: ԳՈՐԾ ՆԱԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Գրի՛ր 2,3–դիմեթիլհեքսա նի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը:   Պատասխան: 



  

Ցիկլոալկան ներ Օղակ ներ կամ ցիկլեր առաջաց նող ալկան ները կոչվում են ցիկլոալկան ներ: Ի նչպես ցույց է տրված ՆԿԱՐ 24.5–ում, ցիկլոալկան ների կառուցվածք ները երբեմն ներկա յացվում են որպես գծային կառուցվածք ներ, որոնք բազմանկյուն ներ են, և յուրաքանչյուր անկյու նը ներկա յաց նում է CH2 խումբ: Ներկա յացման մեթոդը նման է բենզոլի օղակ ների համար օգտագործված մեթոդին (Բաժին 8.6): (Բենզոլի մասին մեր քն նարկում ներից հիշենք, որ արոմատիկ կառուցվածք ներում յուրաքանչյուր գագաթը ներկա յաց նում է CH խումբ, այլ ոչ թե CH2):

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Ուղիղ շղթայով ալկանների ընդհանուր բանաձևը CnH2n+2 է: Ո՞րն է ցիկլոալկանների ընդհանուր բանաձևը:  

   

  



 











    CH2 

  =  CH2 

  =  CH2 

ՆԿԱՐ 24.5 Երեք ցիկլոալկան ների կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը և գծային կառուցվածք ները:

Ածխաջրածինների   ներածոթյոն

1127

1128

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Հինգ ածխած նից պակաս ատոմ ներ պարու նակող ածխած նային օղակ ները լարված են, քա նի որ C—C— C կապի անկյուն ները պետք է լի նեն ավելի փոքր, քան քառա նիստի 109.5° անկյու նը: Լարվածության չափը մեծա նում է, երբ օղակը դառ նում է ավելի փոքր: Ցիկլոպրոպա նում, որն ու նի հավասարակողմ եռանկյան տեսք, անկյու նը հավասար է 60°–ի. այս մոլեկուլն ավելի ռեակցիո նու նակ է, քան դրա ուղիղ–շղթայով նմա նակ պրոպա նը:

Ալկան ների ռեակցիա ները  Քա նի որ ալկան ները պարու նակում են C—C և C—H կապեր, նրանց մեծ մասը հարաբերակա նորեն ոչ ռեակցիո նու նակ է: Օրի նակ՝ սե նյակային ջերմաստիճա նում նրանք չեն փոխազդում թթու ների, հիմքերի կամ ուժեղ օքսիդիչ ների հետ: Նրանց ցածր քիմիական ռեակցիո նու նակությու նը, ի նչպես նշված էր Բաժին 24.1–ում, պայմա նավորված է նախ և առաջ C—C և C—H կապերի ուժով և բևեռայ նության բացակա յությամբ: Ալկան ները, սակայն, լիովին ի ներտ չեն: Կիրառական տեսանկյու նից ամե նակարևոր ռեակցիա ներից մեկը այրումն է օդում, որը նրանց՝ որպես վառելիք օգտագործման հիմքն է (Բաժին 3.2): Օրի նակ՝ էթա նի լրիվ այրման ռեակցիան ընթա նում է հետևյալ կերպ. 2 C2H6(գ) + 7 O2(գ)

4 CO2(գ) + 6 H2O(հ)

H° = –2855 կՋ

∆

ՔԻՄԻԱՅԻ ԿԻՐԱՌ�ՒԹՅ�ՒՆԸ ՆԱՎԹ

ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.5

Բենզի նի ածխաջրած նային

ֆրակցիա ները

Հում նավթը ածխաջրածին ների խառ նուրդ է ՝ գումարած քիչ քա նակով ազոտ, թթվածին կամ ծծումբ պարու նակող այլ օրգա նական միացություն ներ: Է ներգիայի համաշխարհային պահանջը բավարարելու համար նավթի հսկա յական պահանջարկը խթա նեց նավթային հորատանցքերի հորատումը այնպիսի հեռավոր վայրերում, ի նչպիսիք են Հյուսիսային ծովը կամ Ալյասկան:  Նավթի մաքրման կամ ռաֆի նացման առաջին քայլը դրա բաժա նումն է ֆրակցիա ների՝ ըստ եռման կետի ( ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.5): Քա նի որ այդ ֆրակցիա ներից ամե նակարևորը բենզինն է, ներկա յումս օգտագործվում են բազմազան պրոցես ներ՝ առավելագույ նի հասց նելու համար դրա ելքը: Բենզի նը ցնդող ալկան ների և արոմատիկ ածխաջրածին ների խառ նուրդ է: Ավանդական ավտոմոբիլային շարժիչում օդի և բենզի նի խառ նուրդը սեղմվում է մխոցի տակ, այ նուհետև բռնկվում է կայծից: Բենզի նի այրումը պետք է ստեղծի գազերի հավասարաչափ, ուժեղ ընդարձակում, որը մխոցը սեղմում է ներքև և փոխանցում է ուժը շարժիչի թափա նիվին: Եթե գազն այրվում է շատ արագ, մխոցն

Մոլեկուլ նե- Եռման կետի Ֆրակցիա րի Չափի միջակայքը Օգտագործումը միջակայքը (C°) Գազային վառելիք, Գազ C1–C5 –160 մինչև 30 H2–ի արտադրություն Ուղիղ հոսՇարժիչային վառեC5– C12 30 մինչև 200 քի լիք բենզին Կերոսին, Դիզելային, հնովառելիC12–C18 180 մինչև 400 ցային վառելիք, քային յուղ  կրեկինգ  Քսուք ներ C16 և ավելի 350 և ավելի Քսուք ներ ՊարաՑածր հալման C20 և ավելի Մոմեր, լուցկի ներ ֆին ներ պինդ նյութեր Ասֆալտ C36 և ավելի Ռեզի նային Ճա նապարհ ների մ նացորդ ներ մակերես ներ

ստա նում է առանձին կոշտ հարված ներ՝ ի տարբերություն համաչափ, ուժեղ սեղմման: Արդյունքում առաջա նում է «թակող» կամ «խփող» ձայն և այրմամբ առաջացած է ներգիայի աշխատանքի վերածման արդյու նավետության նվազում:

ԳԼՈԽ 24.3

Ալկեններ, ալկիններ եվ ար��ատիկ ածխաջրածիններ  

1129

ԱԼԿԻՆՆԵՐ ԵՎ ԱՐՈՄԱՏԻԿ 24.3 ԱԼԿԵՆՆԵՐ, ԱԾԽԱՋՐԱ ԾԻՆՆԵՐ  Քա նի որ ալկան ներն ու նեն միայն պարզ կապեր, նրանք պարու նակում են առավելագույն հնարավոր թվով ջրած նի ատոմ ներ ըստ ածխած նի ատոմի: Արդյունքում՝ դրանք կոչվում են հագեցած ածխաջրածին ներ: Ալկեն ները, ալկին ները և արոմատիկ ածխաջրածին ները պարու նակում են բազմակի կապեր (կրկ նակի, եռակի կամ դելոկալացված π  կապեր): Արդյունքում՝ դրանք պարու նակում են ավելի քիչ թվով ջրած նի ատոմ ներ, քան ածխած նի նույն թվով ալկան ները: Հետևաբար դրանք կոչվում են չհագեցած ածխաջրածին ներ: Այդ պատճառով չհագեցած մոլեկուլ ներն ավելի ռեակցիո նու նակ են, քան հագեցած ները:

Բենզի նի օկտա նային թիվը չափում է բռնկման նկատմամբ նրա կա յու նությու նը: Բարձր օկտա նային թվով բենզինն ավելի համաչափ է այրվում և հետևաբար ավելի արդյու նավետ վառելիք է ( ՆԿԱՐ 24.6): Ճյուղավորված ալկան ները և արոմատիկ ածխաջրածին ներն ու նեն ավելի բարձր օկտա նային թվեր, քան ուղիղ շղթայով ալկան ները: Բենզի նի օկտա նային թիվը ստա նում ե ն՝ համեմատելով այն իզոօկտա նի (2,2,4–տրիմեթիլպենտան) և հեպտա նի բռնկման բնութագրերի հետ: Իզոօկտա նին տրվում է 100, իսկ հեպտա նին՝ 0 օկտա նային թիվ: Բենզի նը, որի բռնկման բնութագիրը նման է 91% օկտա նի և 9% hեպտա նի խառ նուրդին, համարվում է օկտան 91:  Նավթի ֆրակցիոն թորումով ստացված բենզի նը (կոչվում է ուղիղ հոսքի բենզին) հիմ նակա նում պարու նակում է ուղիղ շղթայով ածխաջրածին ներ և ու նի մոտավորապես 50 օկտա նային թիվ: Նրա օկտա նային թիվը բարձրաց նելու համար այն ենթարկում են ռեֆորմինգի, որի ընթացքում ուղիղ շղթայով ալկան ները վերածվում են ճյուղավորված ների: Կրեկինգն օգտագործվում է արոմատիկ ածխաջրածին ներ ստա նալու և բենզի նի որոշ նվազ ցնդող ֆրակցիա ները հարմար ավտոմոբիլային վառելիքի վերածելու համար: Կրեկինգում ածխաջրածին ները խառ նում են կատալիզատորի հետ և տաքաց նում 400 °C–ից 500 °C: Սովորաբար կատալիզատորի համար օգտագործում են կավահող կամ սինթետիկ Al2O3–SiO2 խառ նուրդ: Բենզի նի համար առավել հարմար մոլեկուլ ներ առաջաց նելուց բացի՝ կրեկինգում ստացվում են ցածր մոլեկուլային զանգվածով ածխաջրածին ներ, ի նչպիսիք են էթիլե նը կամ պրոպե նը: Այս միացություն ներն օգտագործվում են պլաստմասի կամ այլ քիմիկատ ների ստացման բազմազան ռեակցիա ներում: Անտիդետո նացիոն միացություն ների, այսինքն՝ օկտա նի ավելացումը բարձրաց նում է բենզի նի օկտա նային թիվը: Մինչև 1970–ական ների կեսերը միակ անտիդետո նացիոն միացությու նը տետրաէթիլ կապարն էր (C 2H5)4Pb:

ՆԿԱՐ 24.6 Օկտա նային թիվ: Բենզինի օկտանային թիվը չափ�ւ� է դետ�նացիայի նկատ�ա�բ նրա կայ�ւն�ւթյ�ւնը, երբ վառելիքն այրվ�ւ� է շարժիչ�ւ�: Բենզինի ա�ենացածր օկտանային թիվը 89 է:

Այժմ այն չի օգտագործվում՝ պայմա նավորված կապարի էկոլոգիական վտանգ ներով և թու նավոր կատալիտիկ փո(Բաժին 14.7, «Քիմիայի կիրառությու նը: խարկում ներով  Կատալիտիկ փոխարկիչ ներ»): Արոմատիկ միացություն ները, ի նչպիսիք են տոլուոլը (C6H5CH3) և թթվածին պարու նակող ածխաջրածին ները, օրի նակ՝ էթա նոլը (C2H5OH), այժմ լայ նորեն օգտագործվում են որպես անտիդետո նացիոն միացություն ներ:

ՀԱՐԱԿԻՑ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ. 24.19 և 24.20 

ԲԱԺԻՆ 24

1130

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

 Քանի՞ իզոմեր ունի պրոպենը՝ C3H6:       C C   



















       



 T = –7 °C      







 



        

 

































   –2– T = +4 °C

1– T = –6 °C



 

   –2– T = +1 °C

   

ՆԿԱՐ 24.7 C4H8 ալկենն ու նի չորս կառուցվածքային իզոմեր:

Ալկեն ներ Ալկեն ները չհագեցած ածխաջրածին ներ են, որոնք պարու նակում են նվազագույ նը մեկ C=C կապ: Ամե նապարզ ալկե նը CH 2 CH2 է, որը կոչվում է էթեն (IUPAC) կամ էթիլեն: Այն կարևոր դեր է խաղում բույսերում՝ որպես հորմոն սերմերի ծլու նակության և պտուղ ների հասու նացման մեջ: Այս շարքի մյուս անդամը պրոպեն կամ պրոպիլեն կոչվող ալկենն է՝ CH3—CH CH2: Ածխած նի չորս կամ ավելի ատոմ ներով ալկեն ներն ու նեն մի քա նի իզոմեր ներ: C4H8 ալկենն, օրի նակ, ու նի չորս կառուցվածքային իզոմեր՝ ներկա յացված ՆԿԱՐ 24.7–ում: Հետևենք դրանց թե՛ կառուցվածքին և թե՛ անվանմա նը: Ալկեն ների անվա նում ները հիմնված են ածխած նի ատոմ ների՝ կրկ նակի կապեր պարու նակող ամե նաերկար շարու նակվող շղթայի վրա: Շղթան անվանվում է՝ համապատասխան ալկա նի –ան  վերջածանցը փոխելով –են  վերջածանցով: Նկար 24.7–ում ձախ մասի միացություն, օրի նակ, ու նի կրկ նակի կապ երեք–ածխած նային շղթա յում, հետևաբար մայր ալկե նը պրոպենն է: Ալկե նի շղթա յում կրկ նակի կապի դիրքը տրվում է թվային նախածանցով, որը նշում է շղթայի ամե նամոտ ծայրի կրկ նակի կապի ածխած նի ատոմը: Շղթան միշտ անվանվում է այն ծայրից, որի դեպքում կրկ նակի կապի դիրքի համար ստացվում է ամե նափոքր թիվը: Պրոպե նում կրկ նակի կապի միակ հնարավոր տեղակա յումը գտնվում է առաջին և երկրորդ ածխածին ների միջև, ուստի և այս դեպքում նախածանց հարկավոր չէ: Բութե նի դեպքում (Նկար 24.7) կրկ նակի կապի համար գո յություն ու նեն երկու հնարավոր դիրքեր՝ կա՛մ առաջին ածխած նի մոտ (1–բութեն), կա՛մ երկրորդ ածխած նից հետո (2–բութեն):  ՄՏՈՐԻ՛Ր Կրկնակի կապի քանի՞ առանձին դիրքեր կան հինգ –ածխածնային գծային շղթայ�ւ�:

Եթե միացությու նը պարու նակում է երկու կամ ավելի կրկ նակի կապեր, յուրաքանչյուրի տեղակա յումը նշվում է թվային նախածանց ներով, իսկ անվանման վերջավորությու նը փոխվում է՝ նշելու համար կրկ նակի կապերի քա նակը՝ դիեն (երկու), տրիեն (երեք) և այլն: Օրի նակ՝ CH2 CH—CH2—CH CH2–ը 1,4–պենտադիենն է:

ԳԼՈԽ 24.3

p  



 

 

 

1131

                

      

Ալկեններ, ալկիններ եվ ար��ատիկ ածխաջրածիններ  



 

 



     90°



 

 



  

 Նկար 24.7–ի աջ մասում երկու իզոմեր ները տարբերվում են իրենց մեթիլ խմբերի հարաբերական դիրքերով: Այս երկու միացություն ները երկրաչափական իզոմեր ներ ե ն՝ միացություն ներ, որոնք ու նեն նույն մոլեկուլային բա նաձևը և միմյանց միացած նույն խմբերը, սակայն տարբերվում են այդ խմբերի տարածական դասավորությամբ (Բաժին 23.4): Ցիս իզոմերում երկու մեթիլ խմբերը կրկ նակի կապի նույն կողմում են, մինչդեռ տրանս իզոմերում դրանք հակադիր կողմերում են: Երկրաչափական իզոմեր ները ցուցաբերում են տարբեր ֆիզիկական հատկություն ներ և կարող են էակա նորեն տարբերվել մեկը մյուսից քիմիական հատկություն ներով: Ալկեն ներում երկրաչափական իզոմերիան առաջա նում է, որովհետև, ի տարբերություն C—C կապի, C C կապը դիմադրում է պտույտին: Բաժին 9.6– ից հիշենք, որ ածխած նի երկու ատոմ ների միջև կրկ նակի կապը բաղկացած է մեկ σ   և մեկ π  կապերից: ՆԿԱՐ 24.8–ը ցույց է տալիս ցիս ալկեն: Ածխածին– ածխածին կապի առանցքը և ջրած նի ատոմ ների կապերն ու ալկիլ խմբերը (նշա նակված են R–ով) գտնվում են մի հարթության մեջ, իսկ π  կապի p օրբիտալ ները ուղղահա յաց են այդ հարթությա նը: Ի նչպես ցույց է տալիս Նկար 24.8–ը, ածխածին–ածխածին կրկ նակի կապի շուրջը պտտումը պահանջում է π  կապի խզում՝ պրոցես, որը պահանջում է մեծ քա նակի է ներգիա (մոտ 250 կՋ/մոլ): Քա նի որ ածխածին–ածխածին կապի շուրջը պտույտը դժվարությամբ է ընթա նում, ալկե նի ցիս և տրանս իզոմեր ները չեն կարող հեշտությամբ վերածվել մեկը մյուսին, հետևաբար գո յություն ու նեն որպես առանձին միացություն ներ: ՏԻՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.3 Իզոմերների պատկերումը Պատկերի՛ր պենտե նի՝ C5H10 բոլոր կառուցվածքային և երկրաչափական իզոմեր ները, որոնք ու նեն չճյուղավորված կառուցվածք: ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Վերլուծություն: Պահանջվում է պատկերել ածխած նի հինգ ատոմ ու նեցող ալկե նի իզոմեր ները (կառուցվածքային և երկրաչափական): Պլան:  Քա նի որ միացությու նը պենտենն է, այլ ոչ թե պենտադիե նը կամ պենտատրիե նը, հինգ–ածխած նային շղթան պարու նակում է միայն մեկ ածխածին–ածխածին կրկ նակի կապ: Այսպիսով՝ սկսում ե նք կրկ նակի կապը տեղադրել շղթայի տարբեր դիրքերում՝ հիշելով, որ շղթան կարող է համարակալվել ցանկացած ծայրից: Կրկ նակի կապի տարբեր դիրքերը որոշելուց հետո քն նարկում ե նք, թե արդյո՞ք մոլեկուլն ու նի ցիս և տրանս իզոմեր ներ:

ՆԿԱՐ 24.8 Երկրաչափական իզոմեր ները գո յություն ու նեն, քա նի որ ած խա ծին–ածխա ծին կապի շուրջը պտտումը սովորական ջերմաստիճան ներում պահանջում է մեծ է ներգիա:

1132

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի Կյան քի քիմ քիման. օրգա օրգանա նական կան և կենսա կենսաբա բանա նական կան քիմ քիմա

 նակի կի կապը կապը կարող կարող է լի նել կա՛մ կա՛մ առա առաջին ջին ածխած ածխած նի (–պեն (–պենտեն), տեն), կա կա՛մ ՛մ Լուծում: Լու ծում: Կրկ նա երկ րկրոր րորդի դի մոտ (2–պեն (2–պենտեն): տեն): Քա նի որ շղթան շղթան կարող կարող է թվերով թվերով նշվել նշվել երկու երկու կողմից կողմից էլ, ուս ւստի տի հնարա հնարավոր վոր են միայն միայն այս երկու երկու տարբե տարբերակ րակ նե  ները: րը: Այսպի Այսպիսով՝ սով՝ այն, ինչը ինչը սխալմամբ կարող կարող ե նք անվա անվա նել 3–պեն 3–պենտեն, տեն, իրա իրակա կա նում 2–պեն 2–պենտենն տենն է, ինչը ինչը պարզ է դառ նում, երբ երբ համա համարա րակա կալում լում ե նք մյուս ծայրից. ծայրից. 

















































































     

    

































Քա նի որ 1– 1–պեն պենտե տե նում առա ռաջին ջին C–ի C–ի ատո ատոմը մը միա միացած է H–ի H–ի երկու երկու ատոմ ատոմ նե  ների, րի, չկան ցիս–տրանս ցիս–տրանս իզո իզոմեր մեր ներ: Սա Սակայն կայն կան ցիս և տրանս իզո ի զոմեր մեր ներ 2– 2–պեն պենտե տե նի մոտ: Այսպի Այսպիսով՝ սով՝ պենտե պենտե նի երեք երեք իզո իզոմեր մեր ներն են. 









 

1–  

  





 

  –2–

 



  –2–

(Ի նչ  նչպես պես տես նում ե նք, ցիս–3– ցիս–3–պեն պենտե տե նը նույնն է, ի նչ և ցիս–2– ցիս–2–պեն պենտե տե նը, իսկ տրանս–3–պեն տրանս–3– պենտե տե նը նույնն է, ի նչ և տրանս–2–պեն տրանս–2– պենտե տե նը: Սա Սակայն կայն ճիշտ անվա անվա նում ներն են ցիս–2–պեն ցիս–2–պենտեն տեն և տրանս–2–պեն տրանս–2–պենտեն, տեն, քա նի որ դրանց թվային նախա նախածանցծանց ներն ավե ավելի լի փոքր են:) ԳՈՐԾ ՆԱ  ՆԱԿԱՆ ԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ  Քա նի՞ ուղիղ ուղիղ շղթայով շղթայով իզո իզոմեր մեր ու նի  նի հեքսե հեքսե նը՝ C6H12: Պատաս Պա տասխան: խան: Հինգ (1–հեք (1–հեքսեն, սեն, ցիս –2–հեք –2–հեքսեն, սեն, տրանս–2– –2–հեք հեքսեն, սեն, ցիս –3–հեք –3–հեքսեն, սեն,

տրանս–3– –3–հեք հեքսեն) սեն)

Ալկին Ալ կին ներ Ալկին նե Ալկին  ները րը մեկ կամ մի քա նի C C կա կապեր պեր պարու պարու նակող  նակող չհագե չհագեցած ցած ածխաջրա խաջ րածին ծին ներ են: Ամե նա  նապարզ պարզ ալկի ալկի նը բարձր ռե ռեակ ակցի ցիո ո նու նակ  նակ ացե ացետի տիլենն լենն է (C2H2): Երբ Երբ օքսի օքսիա ացե ցետի տիլե լե նային եռակց ռակցման ման սարքում սարքում ացե ացետի տիլենն լենն այրվում այրվում է թթված նի հոս հոսքում, քում, բոցի բոցի ջերմաս ջերմաստի տիճա ճա նը հաս նում է մոտ 3200 Կ–ի: Քա նի որ ալկին ալ կին նե  ները րը սովո սովորա րաբար բար խիստ ռեակ ռեակցի ցիո ո նու նակ  նակ են, դրանք տա տարած րածված ված չեն բնության բնու թյան մեջ, ի նչ  նչպես պես ալկեն ալկեն նե  ները, րը, սակայն սակայն ալկին ալկին նե  ները րը կարևոր կարևոր միջան միջանկյալ կյալ միամիացություն ցու թյուն ներ են բազմա բազմաթիվ թիվ արդյու արդյու նաբե  նաբերա րական կան պրոցես պրոցես նե  ներում: րում: Ալկին Ալ կին ներն անվան անվանվում վում ե ն՝ որո որոշե շելով լով եռա եռակի կի կապ պարու պարու նակող  նակող ամե ամե նաեր նաերկար շղթան շղթան և փոփո փոփոխե խելով լով համա համապա պատաս տասխան խան ալկա ալկա նի անվան անվան –ան վեր վերջա ջածանծանցը –ին –ով, –ով, ի նչ  նչպես պես ցույց է տրված տրված Տիպային Տիպային վարժու վարժություն թյուն 24.4–ում: 24.4–ում:

ԳԼՈԽ 24.3

Ալկեն Ալ կեններ, ներ, ալկին ալկիններ ներ եվ ար� ար��ա տիկ ածխաջ ածխաջրա րածին ծիններ ներ   �ատիկ

Չճյուղավոր վորված ված ածխաջ ածխաջրա րածին ծիննե ների րի ՏԻՊԱՅԻՆ ՏԻ ՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Ն 24.4 24. 4 Չճյուղա անվա ան վանու նումը մը Անվա Ան վա նի  նի՛ր ՛ր հետևյալ հետևյալ միա միացու ցություն թյուն նե  ները. րը. 

()





()

 











 

ԼՈՒ ԾՈՒ  ԾՈՒՄ  Մ   Տրված ված են ալկե ալկե նի և ալ ալկի կի նի կրճատ կր ճատ կառուց կառուցված վածքային քային բա նաձՎերլու Վեր լուծու ծություն: թյուն: Տր ևերը ևե րը և պահանջ պահանջվում վում է անվա անվա նել միա միացու ցություն թյուն նե  ները: րը: Յուրա րաքան քանչյուր չյուր դեպքում դեպքում անվա անվա նու  նումը մը հիմնված հիմնված է բազմա բազմակի կի կապեր կապեր պարուպարուՊլան: Յու  նակող  նա կող ամե ամե նաեր  նաերկար կար ածխած ածխած նային շղթա շղթա յում ատոմ ատոմ նե  ների րի թվի վրա: Ալկե Ալկե նում պետք է ուշադ ու շադրու րություն թյուն դարձ նել այն բա նին, թե արդյոք հա նա  նարա րավոր վոր է ցիս–տրանս ցիս–տրանս իզո իզոմեմերիա, րի ա, և եթե եթե դա հնարա հնարավոր վոր է, ապա ապա ո՞ր իզո զոմերն մերն է տրված: տրված: Լուծում: Լու ծում:  նակի կի կապ պարու պարու նակող  նակող ամե ամե նաեր  նաերկար կար ածխած ածխած նային շղթան շղթան պարու պարու նա նա(ա) Կրկ նա կում է յոթ ածխա ածխածին, ծին, հետևա հետևաբար բար մայր ածխաջ ածխաջրա րածի ծի նը հեպտենն հեպտենն է: Քա նի որ կրկ նակի կապը կապը սկսվում սկսվում է 2–րդ ածխած ածխած նից (համա (համարա րակալ կալված ված է կրկ նա  նակի կի կապին կապին մոտ ծայրից), ապա ապա ու նենք  նենք 2–հեպ 2–հեպտեն: տեն: Ածխած Ածխած նի 4–րդ ատո ատոմի մի մոտ կա մեթիլ մեթիլ խումբ, հետևահետևաբար ու նենք  նենք 4– 4 –մե մեթիլ–2– թիլ–2–հեպ հեպտեն: տեն: Կրկ նա  նակի կի կապի կապի մոտ երկ երկրա րաչա չափա փական կան կոնֆի կոնֆիգուգուրացի րա ցիան ան ցիս է (ալկիլ (ալկիլ խմբե խմբերը րը կրկ նա  նակի կի կապին կապին միա միացած են նույն կողմից): կողմից): Այսպի Այսպիսով՝ սով՝ միա մի ացու ցության թյան լրիվ անվա անվա նումն է 4–մե 4– մեթիլ– թիլ–ցիս–2– ցիս–2–հեպ հեպտեն: տեն: ռակի կի կապ պարու պարու նակող  նակող ամե ամե նաեր  նաերկար կար ածխած ածխած նային շղթան շղթան պարու պարու նակում  նակում (բ) Եռա է վեց ածխա ածխածին, ծին, հետևա հետևաբար բար այս միա միացու ցությու թյու նը  նը հեքսա հեքսա նի ածան ածանցյալ ցյալ է: Եռա Եռակի կի կապը կապը գտնվում գտն վում է առա առաջին ջին ածխած ածխած նի մոտ (աջ մասից մա սից սկսած), սկսած), ինչը ինչը նշա նա  նակում կում է 1–հեք 1–հեքսին: սին: Հեքսի Հեք սի նի շղթայի շղթայի ճյուղա ճյուղավո վորու րումը մը պարու պարու նակում  նակում է ածխած ածխած նի երեք երեք ատոմ, ատոմ, ինչը ինչը նշա նակում է պրոպիլ պրոպիլ խումբ: Քա նի որ այս տե տեղա ղակա կալի լիչը չը գտնվում գտնվում է հեքսա հեքսա նի շղ շղթայի թայի C3 ատո տոմի մի մոտ, մոլե մոլեկու կուլը լը 3–պրո 3–պրոպիլ–1– պիլ–1–հեք հեքսինն սինն է: ԳՈՐԾ ՆԱ  ՆԱԿԱՆ ԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Պատկե Պատ կերի՛ր րի՛ր 4–մե 4–մեթիլ–2– թիլ–2–պեն պենտի տի նի կրճատ կրճատ կառուց կառուցված վածքային քային բա նաձ  նաձևը: ևը: Պատաս Պա տասխան: խան:

CH3

C

C

CH

CH3

CH3

Ալկեն Ալ կեն նե  ների րի և ալկին ալկին նե  ների րի միաց միացման ման ռեակ ռեակցի ցիա ա նե  ները րը Ածխաջրա Ածխաջ րածին ծին նե  ներում րում կրկ նա  նակի կի կամ եռա եռակի կի կապե կապերի րի առկա առկա յու  յությու թյու նը  նը բավաբավակա նին մ եծաց նում է նրանց քիմի քիմիա ական ռեակ ռեակցի ցիո ո նու նակու  նակությու թյու նը:  նը: Ալ Ալկեն կեն նե  ների րի և ալկին ալ կին նե  ների րի ամե ամե նաբ  նաբ նո  նորոշ րոշ ռեակ ռեակցի ցիա ա նե  ներից րից են միաց միացման ման ռեակ ռեակցի ցիա ա նե  ները, րը, որոնորոնցում ելա ելա նյու  նյութը թը միա միա նում է բազ բազմա մակի կի կապեր կապեր առա առաջաց ջաց նող եր երկու կու ատոմ ատոմ նե  ներին: րին: Պարզա Պար զագույն գույն ռեակ ռեակցի ցիան ան հալո հալոգե գե նի միա միացումն է էթի էթիլե լե նին. H2C

CH2  Br2

H2C Br

CH2 Br

[24.1]

1133

1134

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի Կյան քի քիմ քիման. օրգա օրգանա նական կան և կենսա կենսաբա բանա նական կան քիմ քիմա

Էթի թիլե լե նում π  կա կապեր պեր առա առաջաց ջաց նող էլեկտ լեկտրոն րոն նե  ների րի զույգը զույգը հագե հագեցած ցած չէ և օգտագործ տա գործվում վում է բրոմի բրոմի երկու երկու ատոմ ատոմ նե  ների րի հետ σ  կա կապեր պեր առա առաջաց ջաց նե  նելու լու համար: համար: Ածխած Ած խած նի ատոմ ատոմ նե  ների րի միջև σ  կապը  կապը պահպան պահպանվում վում է: Ալկե Ալ կե նին H2–ի միա միացու ցումից մից ստացվում ստացվում է ալկան. ալկան. CH3CH

CHCH3 + H2

Ni, 500 °C

CH3CH2CH2CH3

[24.2]

Ալկա նի և ջրած նի միջև ռե Ալկա ռեակ ակցի ցիան, ան, որը որը կոչվում կոչվում է հիդրում, հիդրում, սովո սովորա րական կան ջերմաս ջեր մաստի տիճա ճա նում և ճնշ ճնշման ման տակ հեշտու հեշտությամբ թյամբ չի ընթա ընթա նում: Ալկեն Ալկեն նե  ների րի նկատմամբ H2–ի ռեակ ռեակցի ցիո ո նու նակու  նակության թյան պակա պակասի սի պատճառ պատճառ նե  ներից րից մեկը մեկը H2 կա կապի պի կա յու նությունն  նությունն է: Ռեակ Ռեակցի ցիան ան խթա նե  նելու լու համար համար օգտա օգտագործ գործվում վում է կատա կատալի լիզազատոր, որը որը նպաստում նպաստում է H—H կապի կապի խզմա խզմա նը: Ամե մե նա  նաշատ շատ օգտա օգտագործ գործվող վող կատալի տա լիզա զատոր տոր նե  ները րը նուրբ բաժան բաժանված ված մետաղ մետաղ ներն են, որոնց վրա կլանվում կլանվում է H2–ը (Բաժին (Բա ժին 14.7): Ջրած նի հա հալո լոգե գե նիդ նե  ները րը և ջուրը ջուրը նույնպես նույնպես կարող կարող են միա միա նալ ալկեն ալկեն նե  ների րի կրկ նա  նակի կի կապին, կապին, ի նչ  նչպես պես էթի էթիլե լե նի հետևյալ հետևյալ ռեակ ռեակցի ցիա ա յում. CH2

CH2 + HBr

CH2

CH2 + H2O

H2SO 4

CH3CH2Br

[24.3]

CH 3CH2OH

[24.4]

Ջրի միա միացու ցումը մը կատա կատալիզ լիզվում վում է ուժեղ ուժեղ թթու ներով,  ներով, ի նչ  նչպի պիսին սին է H2SO4–ը: Ալկին Ալ կին նե  ներին րին միաց միացման ման ռեակ ռեակցի ցիան ան նման է ալկեն ալկեն նե  ներին, րին, ի նչ  նչպես պես ցույց է տրված հետևյալ հետևյալ օրի օրի նակ նե  ներում. րում.  



+



 

 



2–





2–

 

+

[24.5]

 –2,3––2– –2,3––2–

 

















[24.6]

2,2,3,3–

Հիդրման ման ռեակ ռեակցի ցիայի այի վերջա վերջանյու նյութի թի որո որոշու շումը մը ՏԻՊԱՅԻՆ ՏԻ ՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.5 Հիդր Գրի՛ր 3–մե 3–մեթիլ–1– թիլ–1–պեն պենտե տե նի հիդրման հիդրման վերջա վերջա նյու  նյութի թի կրճատ կրճատ կառուց կառուցված վածքային քային բա նաձևը:  նաձևը: ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Պահանջ հանջվում վում է կանխա կանխատե տեսել սել առա առաջա ջացած ցած միա միացու ցությու թյու նը,  նը, երբ Վերլու Վեր լուծու ծություն: թյուն: Պա տվյալ ալկե ալ կե նը ենթարկ ենթարկվում վում է հիդրման հիդրման (H2–ի հետ միաց միացման ման ռեակ ռեակցի ցիայի), այի), և գրել վերջա նյու  նյութի թի կրճատ կրճատ կառուց կառուցված վածքային քային բա նաձ  նաձևը: ևը: Վերջա ջա նյու  նյութի թի կրճատ կրճատ կառուց կառուցված վածքային քային բա նաձ  նաձևը ևը որո որոշե շելու լու համար համար պետք Պլան: Վեր է սկզբում սկզբում գրենք ելա ելա նյու  նյութի թի կրճատ կրճատ կառուց կառուցված վածքային քային բա նաձ  նաձևը ևը կամ Լյուի Լյուիսի սի կառուցկառուցվածքը: ված քը: Ալկե Ալկե նի հիդրման հիդրման ժամա ժամա նակ H2–ը միա միա նում է կրկ նա  նակի կի կապին՝ կապին՝ առա առաջաց ջաց նե  նելով լով ալկան: ալ կան:

ԳԼՈԽ 24.3

Ալկեններ, ալկիններ եվ ար��ատիկ ածխաջրածիններ  

1135

Լուծում: Սկզբ նական միացության անվա նում ն ասում է, որ ու նենք C–ի հինգ ատոմ ների շղթա՝ մի ծայրում կրկ նակի կապով (1 դիրք), և մեթիլ խումբ C3–ի մոտ. CH3 CH2

CH

CH

CH2

CH 3

Հիդրումը՝ H–ի երկու ատոմ ների միացումը կրկ նակի կապի ածխածին ներին, առաջաց նում է հետևյալ ալկա նը. CH3 CH3

CH2

CH

CH2

CH3

Մեկ նաբա նություն: Այս ալկա նում ամե նաերկար շղթան ու նի ածխած նի հինգ ատոմ, հետևաբար վերջա նյութը 3–մեթիլպենտանն է: ԳՈՐԾ ՆԱԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Ալկե նին HCl–ի միացման հետևանքով առաջա նում է 2–քլորպրոպան: Ո՞րն է ալկե նը: Պատասխան:  Պրոպեն

ՄԱՆՐԱԿՐԿԻՏ ՔՆՆԱՐԿ�ՒՄ ՄԻԱՑՄԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ ՄԵԽԱՆԻԶՄԸ  Քիմիան ավելի ու ավելի լավ հասկա նալուն զուգընթաց՝ քիմիկոս ները ռեակցիա ների պարզ թվարկումից անցան բացատրելու դրանց ընթա նալու օրի նաչափություն ները: Ռեակցիայի ընթացքի մեկ նաբա նությու նը կոչվում է ռեակցիայի մեխա նիզմ (Բաժին 14.6): Օրի նակ՝ ապացուցված է, որ ալկա նի և HBr–ի միջև միացման ռեակցիան ընթա նում է երկու փուլով: Առաջին փուլում, (Բաժին 14.6), որն արագությու նը սահմա նափակող փուլն է HBr–ը գրոհում է էլեկտրո նով հարուստ կրկ նակի կապը՝ պրոտո նը փոխանցելով կրկ նակի կապի ածխածին ներից մեկին: 2–բութե նի և HBr–ի ռեակցիայի առաջին փուլն, օրի նակ, հետևյալն է. CH3CH

CHCH3  HBr

D

CH3CH

CHCH3 H Br



CH3CH

CH2CH3  Br

D

[24.7]

Էլեկտրոն ների զույգը, որն առաջաց նում է π   կապ, առաջաց նում է նոր C—H կապ:

Երկրորդ, ավելի արագ փուլը Br––ի միացումն է դրական լիցքավորված ածխած նի ատոմին: Բրոմիդ իո նը էլեկտրոն ների զույգը տրամադրում է ածխած նին՝ առաջաց նելով C–Br կապ. 

CH3CH

D



CH2CH3  Br

CH3CH Br

CH2CH3

D

[24.8]

CH3CHCH2CH3 Br

 Քա նի որ արագությու նը սահմա նափակող փուլը ներառում է ալկենն ու թթուն, ռեակցիայի արագության օրենքը երկրորդ կարգի է՝ առաջին կարգի ըստ ալկե նի և առաջին կարգի ըստ HBr–ի. Արագությունը =

∆

[CH3CH

= k [CH3CH

CHCH3]

t  CHCH3][HBr]

∆

[24.9]

Ռեակցիայի է ներգետիկ պրոֆիլը ներկա յացված է ՆԿԱՐ 24.9–ում: Է ներգիայի առաջին մաքսիմումը  ներկա յաց նում է առաջին փուլի անցումային վիճակը, իսկ երկրորդ մաքսիմումը ցույց է տալիս երկրորդ փուլի անցումային վիճակը: Է ներգիայի մի նիմումը ներկա յաց+ –  նում է միջանկյալ [CH3C H—CH2CH3] և [Br ] մաս նիկ ների է ներգիա ները:

1136

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Այս ռեակցիայի նման ռեակցիա ներում էլեկտրո նի տեղաշարժը ցույց տալու համար քիմիկոս ները հաճախ օգտագործում են կոր սլաք ներ՝ նշելով էլեկտրոն ների հոսքի ուղղությու նը: Օրի նակ՝ 2–բութե նին HBr–ի միացման համար էլեկտրոն ների բաշխվածության փոփոխությու նը ցույց է տրվում այսպես.  











1

 + 

 +



–







 













ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Էներգետիկ դիագրամի ո՞ր առանձնահատկություններն են թույլ տալիս տարբերել միջանկյալ և անցումային վիճակները:      

                                          

+



–









 

+ 



+ 

 



 

 

ՆԿԱՐ 24.9 2–բութե նին HBr–ի միացման է ներգետիկ դիագրամը: Երկու մաքսիմում ները վկա յում են այն մասին, որ այն ընթա նում է երկու փուլով:

Արոմատիկ ածխաջրածին ներ ՆԿԱՐ 24.10 Մի շարք արոմատիկ միացություն ների գծային կառուցվածք ներն ու ան վա նում ները: Ար��ատիկ օղակները ներկայացված են ներս�ւ� դել�կալացված π հա�ակարգը նշ�ղ շրջան �ւնեց�ղ վեցանկյ�ւններ�վ: Յ�ւրաքանչյ�ւր անկյ�ւն ներկայացն�ւ� է ածխածնի ատ��: Ածխածնի յ�ւրաքանչյ�ւր ատ�� �իացած է երեք այլ ատ��ների՝ կա՛� երեք ածխածնի, կա՛� երկ�ւ ածխածնի և �եկ ջրածնի այնպես, �ր յ�ւրաքանչյ�ւր ածխածին �ւնի պահանջվ�ղ չ�րս կապերը:

Ամե նապարզ արոմատիկ ածխաջրածի նը բենզոլն է (C 6H6)՝ պատկերված ՆԿԱՐ 24.10–ում մի քա նի այլ արոմատիկ ածխաջրածին ների հետ: Բենզոլն ամե նակարևոր արոմատիկ ածխաջրածինն է, և մեր քն նարկում ները կկենտրո նաց նենք նրա վրա: 

 

  

π  էլեկտրոն ների



 ()



կա յու նացումը դելոկալացմամբ

 Բենզոլի հարթ կառուցվածքն իր 120° կապի անկյուն ներով ենթադրում է չհագեցվածության բարձր աստիճան: Գուցե ակնկալում ես, որ բենզոլը նման է ալկեն ներին և ու նի բարձր ռեակցիո նու նակություն: Սակայն բենզոլը և այլ արոմատիկ ածխաջրածին ներ շատ ավելի կա յուն են, քան ալկեն ները՝ պայմա նավորված π  էլեկտրոն ների դելոկալացմամբ p օրբիտալ ներում (Բաժին 9.6): Մենք կարող ե նք հաշվել բենզոլում π  էլեկտրոն ների կա յու նացումը՝ համեմատելով բենզոլը մինչև ցիկլոհեքսան հիդրելու համար անհրաժեշտ է ներգիան ցիկլոհեքսե նի (մեկ կրկ նակի կապ) և 1,4–ցիկլոհեքսադիե նի (երկու կրկ նակի կապ) է ներգիա ների հետ.

ԳԼՈԽ 24.3



H° = –208 կՋ/մոլ 

∆

3 H2

H° = –120 կՋ/մոլ 

 H2



Ալկեններ, ալկիններ եվ ար��ատիկ ածխաջրածիններ  

∆

2 H2

H° = –232 կՋ/մոլ

∆

Երկրորդ և երրորդ ռեակցիա ներից հետևում է, որ յուրաքանչյուր կրկ նակի կապի հիդրումի համար անհրաժեշտ է ներգիան մոտավորապես 118 կՋ/մոլ է: Բենզոլը պարու նակում է երեք կրկ նակի կապերին համարժեք կապեր: Հետևաբար կարող էինք ակնկալել, որ բենզոլի հիդրումի է ներգիան պետք է լի ներ երեք անգամ –118՝ կամ –354 կՋ/մոլ, եթե բենզոլը լի ներ «ցիկլոհեքսատրիեն», այն է, եթե այն օղակում ու նե նար երեք մեկուսացած կրկ նակի կապեր: Իրակա նում, անջատված է ներգիան 146 կՋ–ով պակաս է 354 կՋ–ից, ինչը նշա նակում է, որ բենզոլն ավելի կա յուն է, քան կարելի էր սպասել երեք մեկուսացած կրկ նակի կապերի դեպքում: Հիդրումի «սպասված»՝ –354 կՋ/մոլ ջերմության և իրական հիդրում –208 կՋ/մոլ ջերմության միջև տարբերությու նը պայմա նավորված է օղակի շուրջը p օրբիտալ ներում π  էլեկտրոն ների դելոկալացմամբ:

Տեղակալման ռեակցիա ներ Չ նա յած արոմատիկ ածխաջրածին ները չհագեցած են, դրանք հեշտությանբ չեն ենթարկվում միացման ռեակցիա ների: Դելոկալացված π  կապերի համակարգի պատճառով արոմատիկ միացություն ները բավակա նին տարբերվում են ալկեն ներից և ալկին ներից: Բենզոլը, օրի նակ, սովորական պայման ներում չի միա նում Cl 2–ի կամ Br2–ի հետ: Դրա փոխարեն՝ արոմատիկ ածխաջրածին ները հարաբերակա նորեն հեշտ են ենթարկվում տեղակալման ռեակցիա ների: Տեղակալման ռեակցիա յում մոլեկուլի մեկ ջրած նի ատոմը հեռացվում է և փոխարինվում (տեղակալվում) է այլ ատոմով կամ ատոմ ների այլ խմբով: Օրի նակ, երբ բենզոլը տաքացվում է ազոտական և ծծմբական թթու ների խառ նուրդում, բենզոլի ջրած նի ատոմ ներից մեկը փոխարինվում է նիտրո խմբով՝ NO2.  +







+



[24.10]

  

Ավելի ագրեսիվ մշակման արդյունքում մոլեկուլում տեղի է ու նե նում երկրորդ նիտրո խմբի տեղակալում. NO2

NO2  HNO

H2SO4

 H2O

3

NO2

[24.11]

1137

1138

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Կան երկու նիտրո խմբեր պարու նակող բենզոլի երեք իզոմեր ներ՝ օրթո–, մետա– և պարա–դի նիտրոբենզոլ. 







 

 –  .. 118 C °

 –   –  .. 90 C .. 174 C °

°

Հավասարում 24.11–ի ռեակցիա յում հիմ նական վերջա նյութը մետա իզոմերն է: Բենզոլի մյուս տեղակալման ռեակցիան բրոմացումն է, որն իրակա նացվում է FeBr3կ ատալիզատորով.  +



 



+

[24.12]



  

Ֆրիդել–Կրաֆթսի ռեակցիա կոչվող նմա նատիպ ռեակցիա յում ալկիլ խումբը կարող է տեղակալվել արոմատիկ օղակի մեջ, երբ ալկիլ հալոգե նիդը ռեակցում է արոմատիկ միացության հետ AlCl 3 կատալիզատորի առկա յությամբ.  +







+



[24.13]

  

 ՄՏՈՐԻ՛Ր Երբ Նկար 24.10 –�ւ� ներկայացված ար��ատիկ ածխաջրածին նավթ�լը փ�խազդ�ւ� է ազ�տական և ծծ�բական թթ�ւների հետ, առաջան�ւ� են �եկ նիտր� խ�ւ�բ պար�ւնակ�ղ երկ�ւ �իաց�ւթյ�ւններ: Պատկերի՛ր այդ երկ�ւ �իաց�ւթյ�ւնների կառ�ւցվածքները:

24.4 ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՖՈՒՆԿՑԻՈՆԱԼ ԽՄԲԵՐ Ալկեն ների C C կրկ նակի կապերը և ալկին ների C C եռակի կապերը օրգա նական միացություն ների բազմազան ֆունկցիո նալ խմբերից են: Ի նչպես  նշվել է ավելի վաղ, այս ֆունկցիո նալ խմբերից յուրաքանչյուրը ենթարկվում է բնորոշ ռեակցիա ների, ինչը ճիշտ է բոլոր մյուս ֆունկցիո նալ խմբերի համար ևս: Յուրաքանչյուր տեսակի ֆունկցիո նալ խումբ հաճախ նույն տեսակի ռեակցիայի է ենթարկվում իր բոլոր մոլեկուլ ներում՝ անկախ մոլեկուլի չափերից և բարդությու նից: Այսպիսով՝ օրգա նական մոլեկուլի քիմիան հիմ նակա նում որոշվում է նրա պարու նակած ֆունկցիո նալ խմբերով: ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.6–ում թվարկված են ամե նատարածված ֆունկցիո նալ խմբերը: Նկատենք, որ բացառությամբ C C–ի և C C–ի՝ մնացած բոլորը պարու նակում են O, N կամ հալոգե նի ատոմ՝ X:

ԳԼՈԽ 24.4

ԱՂՅՈՒՍԱԿ 24.6

Օրգանական ֆոնկցի�նալ խ�բեր  

1139

Տարածված ֆունկցիո նալ խմբերը 

 

    

  



– 









– 





 ()



 





 ()





 ( )

 





–





  









 

 



  ( )



 

  



 











 

   – 









 

– 



 

  ( )





(X= )





–

















































  ()



 





– 







 





   – 





 ()



 ()















 





 



– 











 



 





 

– 

















 





  ( )

 ()

1140

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա  















2–  ,  

2––2–     – 









1,2–      



ՆԿԱՐ 24.11 Վեց կարևոր սպիրտ ների կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը: Տրիվիալ անվան�ւ�ները տրված են կապ�ւյտ�վ:

 



 







 

1,2,3–  , 









 

Օրգա նական մոլեկուլ ները կարելի է պատկերաց նել որպես մեկ կամ մի քա նի ալկիլ խմբերի միացած օրգա նական խմբերից կազմված միացություն ներ: Ալկիլ խմբերը, որոնք բաղկացած են C—C և C—H պարզ կապերից, մոլեկուլի ցածր ռեակցիո նու նակությամբ տեղամասերն են: Օրգա նական մոլեկուլ ների ը նդհա նուր առանձ նահատկություն ները նկարագրելիս ալկիլ խմբերը՝ մեթիլ, էթիլ, պրոպիլ և այլն, ներկա յաց նելու համար քիմիկոս ները հաճախ օգտագործում են R նշա նակումը: Ալկան ները, որոնք չեն պարու նակում ֆունկցիո նալ խմբեր, ներկա յացվում են R—H ձևով: Սպիրտ ները, որոնք պարու նակում են —ՕH,  ներկա յացվում են R—OH ձևով: Եթե մոլեկուլում առկա են երկու կամ ավելի տարբեր ալկիլ խմբեր, դրանք գրում ե նք R, R′, R″ և այլ նշա նակում ներով:

Սպիրտ ներ

ՆԿԱՐ 24.12 Ամե նօրյա գործածության սպիրտ ներ: Մեր ա�ենօրյա գ�րծած�ւթյան շատ ապրանքներ՝ �աքր�ղ սպիրտներից �ինչև �ազի աէր�զ�լները և հակասառեց�ան հեղ�ւկները, ա�բ�ղջ�ւթյա�բ կա� �ասա�բ բաղկացած են սպիրտներից:

Սպիրտ ներն ածխաջրածին ների ածանցյալ ներ են, որոնցում ջրած նի մեկ կամ մի քա նի ատոմ ներ տեղակալված են հիդրօքսիլ խումբ կամ ալկոհոլային խումբ կոչվող —OH ֆունկցիո նալ խմբով: ՆԿԱՐ 24.11–ում նկատենք, որ սպիրտի անվա նում նավարտվում է –ոլ վերջածանցով: Պարզ սպիրտ ներն անվանվում ե ն՝ համապատասխան ալկա նի անվանմանն ավելաց նելով   –ոլ վերջածանցը: Օրի նակ՝ էթան—էթա նոլ: Երբ անհրաժեշտ է, OH խմբի տեղակալումը նշվում է թվային նախածանց ներով, որոնք ցույց են տալիս OH խումբը կրող ածխած նի ատոմ ների համարը: Օ—H–ը բևեռային է, հետևաբար սպիրտ ները շատ ավելի լուծելի են բևեռային լուծիչ ներում, քան ածխաջրածին ները: —OH ֆունկցիո նալ խումբը կարող է առաջաց նել նաև ջրած նական կապեր: Արդյունքում՝ սպիրտ ների եռման ջերմաստիճան ներն ավելի բարձր են, քան դրանց համապատասխան ալկան ների նը: ՆԿԱՐ 24.12–ում պատկերված են որոշ սպառողական ապրանք ներ, որոնք ամբողջությամբ կամ մասամբ կազմված են օրգա նական սպիրտ ներից: Պարզագույն սպիրտը մեթա նոլն է (մեթիլ սպիրտ՝ CH3OH), որն ու նի բազմաթիվ արդյու նաբերական կիրառություն ներ և արտադրվում է մեծ ծավալ ներով՝ ածխած նի մո նօքսիդը և ջրածի նը ճնշման տակ տաքաց նելով մետաղական օքսիդի կատալիզատորի առկա յությամբ.

ԳԼՈԽ 24.4

CO(գ) + 2 H2(գ)

200 – 300 ատմ  CH3OH(գ) 400 °C

[24.14]

 Քա նի որ մեթա նոլը՝ որպես ավտոմոբիլային վառելա նյութ, ու նի բարձր օկտա նային թիվ, այն օգտագործվում է թե՛ որպես բենզի նի հավելա նյութ և թե՛ որպես առանձին վառելիք: Էթա նոլը (էթիլ սպիրտ՝ C2H5OH) ածխաջրերի՝ շաքարի և օսլայի խմորման (ֆերմենտացիայի) վերջա նյութն է: Օդի բացակա յության պայման ներում խմորասնկերը այս ածխաջրերը վերածում են էթա նոլի և CO2–ի. C6H12O6(լ–թ)

խմորասունկ 

2 C2H5OH(լ–թ) + 2 CO2(գ)

[24.15]

Պրոցեսի ընթացքում խմորասնկերը ստա նում են աճի համար անհրաժեշտ է ներգիա: Այս ռեակցիան իրակա նացվում է կարգավորվող պայման ներում՝ արտադրելու համար գարեջուր, գի նի և այլ ըմպելիք ներ, որոնցում էթա նոլն ակտիվ բաղադրամաս է: Պարզագույն պոլիհիդրօքսիլ սպիրտը (մեկից ավելի OH խմբեր պարու նակող սպիրտ) 1,2–էթանդիոլն է (էթիլեն գլիկոլ՝ HOCH2CH2OH)՝ ավտոմոբիլային հակասառեցման հեղուկ ների հիմ նական բաղադրամասը: Մյուս տարածված պոլիհիդրօքսիլ սպիրտը 1,2,3–պրոպանտրիոլն է [գլիցերին՝ HOCH2CH(OH) CH2OH]՝ մածուցիկ հեղուկ, որը հեշտությամբ լուծվում է ջրում և օգտագործվում է շպարման նյութերում՝ որպես մաշկը փափկեց նող, իսկ սննդում և քաղցրավե նիքի մեջ՝ որպես խո նավակիր: Ֆե նոլը պարզագույն միացությունն է, որում OH խումբը միացած է արոմատիկ օղակին: Արոմատիկ խմբի ամե նաակ նառու ազդեցություն ներից մեկը OH խմբի բավակա նին բարձր թթվայ նությունն է: Ֆե նոլը ջրում մոտ 1 միլիոն անգամ ավելի թթվային է, քան ոչ արոմատիկ սպիրտը: Չնա յած այս ամե նին՝ այն շատ ուժեղ թթու չէ (K թ = 1.3 × 10 –10): Ֆե նոլն օգտագործվում է արդյու նաբերության մեջ պլաստմաս և ներկա նյութեր ստա նալու համար, ի նչպես նաև որպես տեղային ցավազրկող՝ կոկորդի աէրոզոլ ներում:  Նկար 24.11–ում ներկա յացված խոլեստերոլը կենսաբա նորեն կարևոր սպիրտ է: OH խումբը կազմում է այս մոլեկուլի միայն փոքր մասը, և, արդյունքում, խոլեստերոլը քիչ է լուծվում ջրում (0.26 գ 100 մլ ջրում): Խոլեստերոլը մեր օրգա նիզմի նորմալ բաղադրամասն է, բայց երբ առկա է ավելցուկով, այն կարող է նստել լուծույթից: Այն նստվածք է առաջաց նում լեղապարկում՝ գո յաց նելով լեղապարկի քար կոչվող բյուրեղական գնդեր: Այն կարող է նստվածք առաջաց նել նաև երակ ների ու զարկերակ ների պատերի վրա և նպաստել արյան բարձր ճնշմա նը և սրտա նոթային այլ խնդիր ների:

Եթեր ներ Միացություն ները, որոնցում երկու ածխաջրած նային խմբերը միացած են թթված նի մեկ ատոմին, կոչվում են եթեր ներ: Եթեր ները կարող են ստացվել երկու մոլեկուլ սպիրտից՝ անջատելով ջրի մոլեկուլ: Ռեակցիան կատալիզվում է ծծմբական թթվով, որը կլա նում է ջուրը և հեռաց նում է այն համակարգից. CH3CH2 — OH + H — OCH2CH3

H2SO 4

CH3CH2 — O — CH2CH3 + H2O [24.16]

Օրգանական ֆոնկցի�նալ խ�բեր  

1141

1142

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Ռեակցիան, որի ընթացքում երկու միացություն ների միացումից անջատվում է ջուր, կոչվում է կոնդենսացման ռեակցիա (Բաժին ներ 12.8 և 22.8): Թե՛ դիէթիլեթերը և թե՛ ցիկլիկ տետրահիդրոֆուրա նը տարածված լուծիչ ներ են օրգա նական ռեակցիա ների համար. 

















 (THF)

Ալդեհիդ ներ և կետոն ներ Աղյուսակ 24.6–ում թվարկված մի քա նի ֆունկցիո նալ խմբեր պարու նակում են կարբո նիլ խումբ՝ C O: Այս խումբը, ածխած նին միացած այլ ատոմ ների հետ միասին, առաջաց նում է մի շարք կարևոր ֆունկցիո նալ խմբեր, որոնք կքն նարկենք այս բաժ նում: Ալդեհիդ ներում կարբո նիլ խմբին միացած է առնվազն մեկ ջրած նի ատոմ.  









  





   

Կետոն ներում կարբո նիլ խումբը հանդիպում է ածխած նային շղթայի ներքին մասում և շրջապատված է ածխած նի ատոմ ներով.  



 



  







2–  

 Նկատենք, որ ալդեհիդ ների կա նո նական անվա նում ները պարու նակում են –ալ, իսկ կետոն ների նը՝ –ոն  վերջածանց: Ալդեհիդ ներն ու կետոն ները կարող են ստացվել սպիրտ ների կարգավորվող օքսիդացմամբ: Լրիվ օքսիդացումից ստացվում է CO2 և H2O՝ ի նչպես մեթա նոլի այրման ռեակցիա յում. CH3OH(գ) + 32 O2(գ)

CO2(գ) + 2 H2O(գ)

Կարգավորվող մաս նակի օքսիդացումը, որի դեպքում ստացվում են այլ օրգա նական միացություն ներ, ի նչպիսիք են ալդեհիդ ներն ու կետոն ները, իրակա նացվում է օգտագործելով տարբեր օքսիդիչ ներ, ի նչպիսիք են օդը, ջրած նի պերօքսիդը (H2O2), օզո նը (O3) և կալիումի դիքրոմատը (K2Cr2O7):  ՄՏՈՐԻ՛Ր Գրի՛ր կետ�նի կրճատ կառ�ւցվածքային բանաձևը, �րը կստացվի հետևյալ սպիրտի �ասնակի օքսիդաց�ւ�ից. CH2 CH2 CH2

CHOH CH2

ԳԼՈԽ 24.4

Օրգանական ֆոնկցի�նալ խ�բեր  

1143

Բ նության մեջ հանդիպող շատ միացություն ներ պարու նակում են ալդեհիդային կամ կետո նային ֆունկցիո նալ խմբեր: Վա նիլի և դարչի նի հոտերը բնակա նորեն հանդիպող ալդեհիդ ներ են: Կարվոն կետո նի երկու իզոմեր ները ա նա նուխի տերև ներին և չամա նի սերմերին հաղորդում են իրենց բնորոշ հոտը: Կետոն ները պակաս ռեակցիո նու նակ են, քան ալդեհիդ ները և օգտագործվում են որպես լուծիչ ներ: Ացետո նը՝ լայն կիրառություն ու նեցող կետո նը, լրիվ լուծվում է ջրում, միաժամա նակ այն լուծում է բազմաթիվ օրգա նական միացություն ներ:

Կարբո նաթթու ներ և Էսթեր ներ Կարբո նաթթու ները պարու նակում են կարբօքսիլ ֆունկցիո նալ խումբ՝ հաճախ գրված COOH ձևով (Բաժին 16.10): Այս թույլ թթու ները լայ նորեն տարածված են բնության մեջ և սպառողական ապրանք ներում [ ՆԿԱՐ 24.13(ա)]: Դրանք կարևոր են նաև պոլիմեր ներ, ներկա նյութեր և մանրաթելեր արտադրելու համար: ՆԿԱՐ 24.14–ում բերված են մի քա նի կարբո նաթթու ների բա նաձևերը: Բազմաթիվ կարբո նաթթու ների տրիվիալ անվա նում ները հիմնված են  նրանց պատմական սկզբ նաղբյուր ների վրա: Մրջ նաթթուն, օրի նակ, առաջին անգամ ստացվել է մրջյուն ների էքստրակցիայից. դրա անվա նումն առաջացել է լատի ներեն formica  — մրջյուն բառից: Կարբո նաթթու ները կարող են ստացվել CH2 խմբին միացած OH խումբ ու նեցող սպիրտ ների օքսիդացումից: Համապատասխան պայման ների դեպքում ալդեհիդը կարող է առանձ նացվել որպես օքսիդացման առաջին վերջա նյութ, ի նչպես ներկա յացված է ստորև.  

+



 

()



+



[24.17]

 







+



 



[24.18]

 

որտեղ (O)–ն ներկա յաց նում է ցանկացած օքսիդիչ, որը կարող է տրամադրել թթված նի ատոմ ներ: Էթա նոլի օքսիդացումը օդում պատասխա նատու է գի նի ների թթվեցման և քացախի առաջացման համար:  Քացախաթթուն կարող է ստացվել մեթա նոլի՝ ածխած նի մո նօքսիդի հետ ռեակցիայից՝ ռոդիումային կատալիզատորի առկա յությամբ.   

 + 







()



[24.19]

Այս ռեակցիան իրակա նում ներկա յաց նում է ածխած նի մո նօքսիդի մոլեկուլի ներդ նումը CH3 և OH խմբերի միջև: Այս ռեակցիա ները կոչվում են կարբո նիլացման ռեակցիա ներ: Կարբո նաթթու ները կարող են ենթարկվել կոնդենսացման ռեակցիա ների սպիրտ ների հետ՝ առաջաց նելով էսթեր ներ.

ՆԿԱՐ 24.13 Ամե նօրյա գործածության կարբո նաթթու ներ և էսթեր ներ: (ա) Քացախը պար�ւնակ�ւ� է քացախաթթ�ւ, վիտա�ին C–ն ասկ�րբինաթթ�ւն է, ցիտր�ւսային �րգերը և պ��իդ�րը պար�ւնակ�ւ� են կիտր�նաթթ�ւ, իսկ ասպիրինն ացետիլսալիցիլաթթ�ւն է (�րը և՛ կարբ�նաթթ�ւ է, և՛ էսթեր): (բ) Արևայր�ւկի դե� բազ�աթիվ քս�ւքներ պար�ւնակ�ւ� են բենզ�կային էսթերը, եղ�ւնգի ներկի �ր�շ լ�ւծիչներ պար�ւնակ�ւ� են էթիլ ացետատ, բ�ւսական յ�ւղերը ն�ւյնպես էսթերներ են:

1144

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Այս միացություններից ո՞րն ունի թե՛ կարբոնաթթվային և թե՛ սպիրտային ֆունկցիոնալ խմբեր:  













































 





ՆԿԱՐ 24.14 Տարածված կարբո նաթթու ների կառուցվածքային բա նաձևերը: Մ�ն�կարբ�նաթթ�ւները ընդհան�ւր կերպ�վ նշվ�ւ� են իրենց տրիվիալ անվան�ւ�ներ�վ, �ր�նք գրված են կապ�ւյտ�վ:









 



 





 

 





  



 





 

+







 







 

+



[24.20]

Էսթեր ները միացություն ներ են, որոնցում կարբո նաթթվի H ատոմը փոխարինվում է ածխածին պարու նակող խմբով. O C

O

C

 Նկար 24.13(բ)–ն ցույց է տալիս էսթեր ներ պարու նակող սպառման ապրանք ներ: Ցանկացած էսթերի անվա նումը կազմվում է սպիրտի անվա նումից, որին հաջորդում է կարբո նաթթվի խմբի անվա նումը՝ –թթու   վերջավորությու նը փոխարի նելով –ատ   վերջածանցով: Օրի նակ՝ Էթիլ սպիրտից՝ CH3CH2OH և կարագաթթվից (ա նգլերեն՝ butyric acid )՝ CH3(CH2)2COOH առաջացած էսթերն է.  







 Նկատենք, որ էսթեր ների քիմիական բա նաձևում սկզբում գրվում է թթուն, բայց անվա նելիս սկզբում նշվում է սպիրտը: Էսթեր ները սովորաբար ու նեն շատ հաճելի հոտ և հիմ նակա նում պատասխա նատու են մրգերի հոտերի համար: Պենտիլ ացետատը (CH3COOCH2CH2CH2CH2CH3), օրի նակ, պատասխա նատու է բա նա նի հոտի համար: Էսթերը ջրում թթվով կամ հիմքով մշակելիս հիդրոլիզվում է. մոլեկուլը ճեղքվում է սպիրտի և կարբո նաթվի կամ դրա ա նիո նի.

ԳԼՈԽ 24.4  







+

+



+

–



   





–

+

+



  

+



 

[24.21] Հիմքի առկա յությամբ ընթացող էսթերի հիդրոլիզը կոչվում է օճառացում (սապո նացում)՝ տերմին, որը գալիս է լատի ներեն sapon  — օճառ բառից: Բնական ձևով հանդիպող էսթեր ներից՝ ներառյալ ճարպերն ու յուղերը, օճառ ստա նալիս դրանք եռացվում են ուժեղ հիմքի հետ: Արդյունքում՝ առաջացող օճառը կազմված է երկար շղթայով կարբո նաթթու ների (կոչվում են ճարպաթթու ներ) աղերի խառ նուրդից, որոնք առաջա նում են օճառացման ռեակցիայի ընթացքում (Բաժին 13.6): Օճառն արտադրվել և օգտագործվել է հազարավոր տարի ներ: Բույսերի յուղից օճառ պատրաստելու մասին նշում ներ արվել են դեռևս մ.թ.ա. 2200 թ. Բաբելո նում՝ կավե աղյուսի վրա: Երկար ժամա նակ օճառը պատրաստվում էր կենդա նական ճարպը փայտի մոխրի հետ տաքաց նելով, որը պարու նակում է կալիումի կարբո նատ (նաև հայտ նի է որպես պոտաշ) և լուծույթը դարձ նում է հիմ նային (Բաժին 16.9): Օճառի արտադրության ժամա նակակից պրոցեսում սովորաբար որպես հիմք օգտագործվում է նատրիումի հիդրօքսիդը: Կալիումի հիդրօքսիդն օգտագործվում է հեղուկ կամ փափուկ օճառ պատրաստելու համար: ՏԻՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.6 Էսթերների անվանումը և հիդրոլիզի վերջանյութի որոշումը Հիմ նային ջրային լուծույթում էսթեր ները փոխազդում են հիդրօքսիդ իո նի հետ՝ բերելով էսթերն առաջաց նող կարբո նաթթվի աղի ու սպիրտի: Անվա նի՛ր հետևյալ էսթեր ները և նշի՛ր հիմքի ջրային լուծույթի հետ դրանց ռեակցիայի վերջա նյութերը: 

()



 

()







ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Վերլուծություն: Տրված են երկու էսթեր, և պահանջվում է անվա նել դրանք և կանխատեսել առաջացող վերջա նյութերը, երբ դրանք ենթարկվում են հիդրոլիզի (առաջաց նելով սպիրտ և կարբօքսիլատ իոն) հիմ նային լուծույթում: Պլան: Էսթեր ներն առաջա նում են սպիրտի և կարբո նաթթվի միջև ընթացող կոնդենսացման ռեակցիա յում: Էսթերն անվա նելու համար պետք է վերլուծենք դրա կառուցվածքը և որոշենք այն առաջացրած սպիրտը և թթուն: Կարող ե նք որոշել սպիրտը՝ կարբօքսիլ (COO) խմբի թթված նի ատոմին միացած ալկիլ մնացորդին ավելաց նելով OH խումբ: Կարող ե նք որոշել թթուն՝ կարբօքսիլ խմբի թթված նի ատոմին ավելաց նելով ջրած նի ատոմ: Գիտենք, որ էսթերի անվան առաջին մասը նշում է սպիրտային բաժի նը, իսկ երկրորդ մասը նշում է թթվային բաժի նը: Անվա նումը համաձայ նեցվում է այն բա նի հետ, թե ի նչպես է էսթերը հիդրոլիզվում հիմքում՝ փոխազդելով հիմքի հետ և առաջաց նելով սպիրտ ու կարբօքսիլատ ա նիոն:

Օրգանական ֆոնկցի�նալ խ�բեր  

1145

1146

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Լուծում: (ա) Այս էսթերն առաջացել է էթա նոլից (CH 3CH 2OH) և բենզո յական թթվից (C6H5COOH): Հետևաբար դրա անվա նումը էթիլ բենզոատ է: Էթիլ բենզոատի և հիդրօքսիդ իո նի փոխազդեցության կրճատ իո նական հավասարումն է.  

(–)

+

–



()

 –





()

(–)

+

Վերջա նյութերն են բենզոատ իո նը և էթա նոլը: (բ) Այս էսթերն առաջացել է ֆե նոլից (C6H5OH) և բութա նաթթվից (տրիվիալ անվա նումը՝ կարագաթթու) (CH3CH 2CH 2COOH): Ֆե նոլի մնացորդը կոչվում է ֆե նիլ խումբ: Հետևաբար էսթերը կոչվում է ֆե նիլ բուտիրատ: Ֆե նիլ բուտիրատի և հիդրօքսիդ իո նի փոխազդեցության կրճատ իո նական հավասարումն է.  



 

(–)

+

–



()

 

–



()

+



(–)

 Վերջա նյութերն են բուտիրատ իո նը և ֆե նոլը: ԳՈՐԾ ՆԱԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Գրի՛ր պրոպիլ սպիրտից և պրոպիո նաթթվից առաջացած էսթերի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը: O

Պատասխան: CH3CH2C

O

CH2CH2CH3

Ամին ներ և ամիդ ներ Ամին ները միացություն ներ են, որոնցում ամո նիակի (NH3) մեկ կամ մի քա նի ջրած նի ատոմ ները տեղակալված են ալկիլ խմբերով. 







  

Ինչպես տեսել ե նք ավելի վաղ, սրանք ամե նատարածված օրգա նական հիմքերն են (Բաժին 16.7): N–ին կապված H–ի առնվազն մեկ ատոմ ու նեցող ամի նը կարող է ենթարկվել կոնդենսացման ռեակցիայի կարբո նաթթու ների հետ՝ առաջաց նելով ամիդ, որը պարու նակում է ազոտին միացած կարբո նիլ խումբ (C O) (Աղյուսակ 24.6). O CH3C

O OH



H

N(CH3)2

CH3C

N(CH3)2



H2O

[24.22]

ԳԼՈԽ 24.6

Կենսաքիմայի  ներածոթյոն

1147

Ամիդ ֆունկցիո նալ խումբը կարող ե նք դիտարկել այնպես, կարծես այն առաջացել է կարբո նաթթվի ՕH խումբը NRR′ խմբով տեղակալելով, ի նչպես հետևյալ օրի նակ ներում.  

 



 



 

Ամիդային խումբը՝ O R

C

N

R



H

որտեղ R–ը և R′–ը օրգա նական խմբեր են, կարևորագույն ֆունկցիո նալ խումբ է սպիտակուց ներում, ի նչպես կտես նենք Բաժին 24.7–ում:

ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ 24.5  ՔԻՐԱԼՈՒԹՅՈՒՆՆ  ՔԻՄԻԱՅՈՒՄ Անհամադրելի հայելային պատկեր ու նեցող մոլեկուլը կոչվում է քիրալ (հու նարեն՝ cheir — ձեռք) (Բաժին 23.4): Միացություն ները, որոնք պարու նակում են չորս տարբեր տեղակալիչ ներ ու նեցող ածխած նի ատոմ, քիրալ են: Ածխած նի ատոմը, որը միացած է չորս տարբեր խմբերի, կոչվում է քիրալ կենտրոն: Քն նարկենք, օրի նակ, 2–բրոմ պենտա նը. Br CH3

C

CH2CH2CH3

H

Չորս տարբեր խմբերը միացած են C2–ին՝ այդ ածխածի նը դարձ նելով քիրալ: ՆԿԱՐ 24.15–ը ներկա յաց նում է այս մոլեկուլի անհամադրելի հայելային պատկեր ները: Պատկերացրո՝ւ, որ հայելու աջ մասի մոլեկուլը տեղափոխվում է հայելու ձախ մաս: Եթե հետո պտտես այն ցանկացած ուղղությամբ, ապա կհամոզվես, որ հնարավոր չէ համադրել այն ձախ մասի մոլեկուլի հետ: Անհամադրելի հայելային պատկեր ներով ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ մոլեկուլ ները կոչվում են օպտիկական իզոմեր ներ կամ Եթե Br–ի ատոմը փոխարինենք CH3–ով, արդյո՞ք միացությունը կլինի քիրալ: է նանտիոմեր ներ (Բաժին 23.4): Օրգա նական քիմի այով զբաղվող քիմիկոս ներն օգտագործում են R և S  նշան ները՝ այդ երկու ձևերը տարբերելու համար: Չենք մանրամաս նի մոլեկուլի նշա նը որոշող կա նոն ները: Երկու է նանտիոմեր ներն ու նեն նույն ֆիզիկական և քիմիական հատկություն ները, երբ փոխազդում են ոչ քիրալ ելա նյութերի հետ: Միայն քիրալ միջավայրում է, որ դրանք տարբերվում են միմյանցից: Քիրալ միացություն ների հետաքրքիր հատկություն ներից մեկն այն է, որ ՆԿԱՐ 24.15 2–բրոմպենտա նի երկու է նանտիոմեր ձևերը: դրանց լուծույթ ները կարող են պտտել բևեռացված լույՀայելային պատկեր�վ իզ��երներն անհա�ադրելի են �եկը �յ�ւսին: սի հարթությու նը, ի նչպես բացատրվել է Բաժին 23.4–ում:

1148

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա 



 



(R)  – 

ՆԿԱՐ 24.16 (R)–Ալբուտերոլ:   Այս �իաց�ւթյ�ւնը ասթ�այ�վ հիվանդների վրա ազդ�ւ� է �րպես բր�նխալայնիչ և էնանտի��եր զ�ւյգի �ի ներկայաց�ւցիչն է: Մյ�ւս անդա�ը՝ (S) –ալբ�ւտեր�լը, ն�ան ֆիզի�լ�գիական ազդեց�ւթյ�ւն չ�ւնի:

COOH H C

CH3

CH3

CH CH3

CH2

ՆԿԱՐ 24.17 (S)–իբուպրոֆեն: Ցավը �եղ�ել�ւ և բ�րբ�ք�ւ�ը նվազեցնել�ւ առ�ւ��վ այս էնանտի��երի �ւնակ�ւթյ�ւնը խիստ գերազանց�ւ� է (R) էնանտի��երինը:

 Քիրալությու նը տարածված է օրգա նական միացություն ներում: Սակայն այն հաճախ չի դիտարկվում, քա նի որ երբ միացությու նը սինթեզվում է սովորական ռեակցիայի ընթացքում, այդ երկու է նանտիոմեր ներն առաջա նում են նույն քա նակությամբ: Արդյունքում ստացվող խառ նուրդը կոչվում է ռացեմիկ խառ նուրդ, և այն չի պտտում բևեռային լույսի հարթությու նը, որովհետև երկու ձևերը պտտում են լույսը հավասար չափով, բայց հակառակ ուղղություն ներով (Բաժին 23.4): Շատ դեղա նյութեր քիրալ միացություն ներ են: Երբ դեղը նշա նակվում է ռացեմիկ խառ նուրդի տեսքով, հաճախ միայն մեկ է նանտիոմերն է նպաստավոր ազդեցություն ու նե նում: Մյուսը կա՛մ չեզոք է լի նում, կա՛մ նույ նիսկ կարող է վտանգավոր ազդեցություն ներ ու նե նալ: Oրի նակ՝ (R)–ալբուտերոլ դեղը ( ՆԿԱՐ 24.16) բրոնխալայ նիչ է, որն օգտագործվում է ասթմայի ախտանշան ները թուլաց նելու համար: Է նանտիոմեր (S)–ալբուտերոլը՝ որպես բրոնխալայ նիչ, ոչ միայն արդյու նավետ չէ, այլև (R)–ալբուտերոլի ազդեցությա նը հակառակ ազդեցություն ու նի: Մեկ այլ օրի նակ՝ ոչ ստերոիդային ցավազրկող իբուպրոֆե նը քիրալ մոլեկուլ է և սովորաբար վաճառվում է ռացեմատի տեսքով: Սակայն միայն ավելի ակտիվ (S)– իբուպրոֆե նից ( ՆԿԱՐ 24.17) կազմված պատրաստուկ ներն ավելի արագ են թուլաց նում ցավը և նվազեց նում բորբոքումը, քան ռացեմիկ խառ նուրդը: Այդ պատճառով դեղի քիրալ տարբերակը փոխարի նեց ռացեմիկ խառ նուրդին:  ՄՏՈՐԻ՛Ր Ի՞նչ պահանջների պետք է բավարարեն ածխածնի ատ��ին �իացած չ�րս խ�բերը, �րպիսի այն լինի քիրալ կենտր�ն:

24.6 ԿԵՆՍԱ ՔԻՄԻԱՅԻ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒՆ Գլուխ 24.4–ում քն նարկված ֆունկցիո նալ խմբերը ծնունդ են տալիս հսկա յական թվով մոլեկուլ ների, որոնք ու նեն առանձ նահատուկ քիմիական ռեակցիո նու նակություն: Այս առանձ նահատկությունն առավել քան ակնհայտ է կենսաքիմիա յում՝ կենդա նի օրգա նիզմ ների քիմիա յում:  Նախքան հատուկ կենսաքիմիական մոլեկուլ ների քն նարկումը կարող ե նք կատարել մի շարք ը նդհա նուր դիտարկում ներ: Կենսաբա նորեն կարևոր շատ մոլեկուլ ներ բավակա նին մեծ են, որովհետև օրգա նիզմ ները դրանք կառուցում են կենսոլորտում տարածված ավելի փոքր կենսամոլեկուլ ներից: Հսկա մոլեկուլ ների սինթեզը պահանջում է է ներգիա, քա նի որ ռեակցիա ների մեծ մասն էնդոթերմ են: Այս է ներգիայի միակ աղբյուրը Արեգակն է: Կենդա նի ները չու նեն արևային է ներգիան անմիջակա նորեն օգտագործելու ու նակություն և հետևաբար է ներգիայի իրենց պահանջը բավարարելու համար կախված են բույսերի ֆոտոսինթեզից (Բաժին 23.3): Մեծ քա նակությամբ է ներգիա պահանջելուց բացի՝ կենդա նի օրգա նիզմ ները խիստ կարգավորված են: Կարգավորվածության այս բարձր մակարդակը թերմոդի նամիկայի լեզվով նշա նակում է, որ կենդա նի համակարգերի է նտրոպիան շատ ավելի ցածր է, քան սկզբ նա նյութերի նը, որոնցից կազմված են համակարգերը: Այսպիսով՝ կենդա նի համակարգերը պետք է անդադար աշխատեն է նտրոպիայի մեծացման ի նք նաբերական միտումի դեմ: « Քիմիան և կյանքը» շրջա նակված հոդված ներում, որոնց հանդիպեցիր ողջ գրքում, մենք ներկա յացրել ե նք քիմիայի մի շարք հիմ նարար գաղափար ների կարևոր կենսաբա նական կիրառություն ները: Այս գլխի մնացած մասը միայն որպես համառոտ ներածություն կծառայի կենսաքիմիայի մյուս տեսակետ ների

ԳԼՈԽ 24.7

համար: Այ նուամե նայ նիվ, կտես նես մի քա նի ակնհայտ ը նդհանրություն ներ: Ջրած նական կապը (Բաժին 11.2), օրի նակ, կրիտիկական է շատ կենսաբա նական համակարգերի գործու նեության համար, իսկ կենսամոլեկուլ ների տարածական կառուցվածքը (Բաժին 9.1) կարող է որոշել դրանց կենսաբա նական ակտիվությունն ու կարևորությու նը: Կենդա նի համակարգերում հսկա մոլեկուլ ներից շատերը ավելի փոքր մոլեկուլ ների պոլիմեր ներ են (Բաժին 12.8): Այս կենսապոլիմեր ները կարող են դասակարգվել երեք մեծ դասերի՝ սպիտակուց ներ, պոլիսախարիդ ներ՝ ածխաջրեր, և նուկլեի նաթթու ներ: Լիպիդ ները կենդա նի համակարգերում տարածված մոլեկուլ ների մեկ այլ դասն են, սակայն սրանք սովորաբար հսկա մոլեկուլ ներ են, բայց ոչ՝ կես նապոլիմեր ներ:

24.7 ՍՊԻՏԱԿՈՒՑՆԵՐ Սպիտակուց ները բոլոր կենդա նի օրգա նիզմ ներում առկա մակրոմոլեկուլ ներ են: Մեր օրգա նիզմի չոր զանգվածի մոտ 50%–ը սպիտակուց է: Որոշ սպիտակուց ներ կենդա նական հյուսվածք ների կառուցողական բաղադրամասեր են. դրանք մաշկի, եղունգ ների, մկան ների և աճառի կարևոր մասերն են: Այլ սպիտակուց ներ կատալիզում են ռեակցիա ները, տեղափոխում թթվածին, ծառա յում որպես հորմոն՝ օրգա նիզմի պրոցես ները կարգավորելու համար, և իրակա նաց նում այլ ֆունկցիա ներ: Անկախ դրանց ֆունկցիայից՝ բոլոր սպիտակուց ները քիմիապես նման են և կազմված են ամի նոթթու կոչվող ավելի փոքր մոլեկուլ ներից:

Ամի նոթթու ներ Ամի նոթթուն ամի նոխումբ (—NH2) և կարբո նաթթվի (—COOH) խումբ պարու նակող մոլեկուլ է: Բոլոր սպիտակուց ների կառուցվածքային միավորը α–ամի նոթթուն է, որտեղ α–ն (ալֆա) ցույց է տալիս, որ ամի նոխումբը գտնվում է կարբո նաթթվի խմբի անմիջական հարևան ածխած նի ատոմի մոտ: Այսպիսով՝ ամի նոխմբի և կարբո նաթթվի խմբի միջև միշտ կա ածխած նի մեկ ատոմ: α–ամի նոթթու ների ը նդհա նուր բա նաձևը ներկա յացվում է հետևյալ կերպ. 20     

 



α  



+





–





Կրկ նակի իո նացված ձևը կոչվում է ցվիտերիոն, սովորաբար գերակշռում է չեզոքին մոտ pH–ի արժեք ներում: Այս ձևն առաջա նում է պրոտո նի՝ կարբո նաթթվի խմբից դեպի ամի նոխումբն անցման շնորհիվ (Բաժին 16.10, «Քիմիան և կյանքը: Ամի նոթթու ների ամֆիպրոտո նային վարքը»): Ամի նոթթու ները միմյանցից տարբերվում են R խմբերով: Բնության մեջ հայտ նաբերվել են 22 ամի նոթթու ներ: ՆԿԱՐ 24.18–ը դրանցից ներկա յաց նում է մարդու օրգա նիզմում հայտ նաբերված 20–ը: Այդ 20 ամի նոթթու ներից մեր օրգա նիզմը բավարար քա նակությամբ կարող է սինթեզել միայն 10–ը: Մնացած 10–ը, որոնք պետք է մատակարարվեն սննդի միջոցով, կոչվում են անփոխարի նելի ամի նոթթու ներ, քա նի որ դրանք մեր սննդաբաժ նի անհրաժեշտ բաղադրամասերն են: Ամի նոթթու ների α–ածխած նի ատոմը, որը գտնվում է ամի նոխմբի և կարբօքսիլատ խմբի միջև, կապված է չորս տարբեր խմբերի հետ: Հետևաբար ամի-

Սպիտակոցներ  

1149

ԲԱԺԻՆ 24

1150

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Ամինոթթուների ո՞ր խումբն ունի գումարային դրական լիցք pH–ի 7 արժեքի դեպքում:   























 +







 



+

–







+

–



 







+

–







+

–







+

–









–





  















 (Gly, G)

 (Ala, A)

 (Val, V)

 (Leu, L)

 (Ile, I)

 (Met, M)

 (Pro, P)

 

 

–

+



 





 +







 

–

+





 

+

–









 +

–





–







–

















 (Ser, S)

 (Cys, C)

 (Thr, T)

 (Phe, F)

 (Tyr, Y)

 (Trp, W)

+





















 



 –

+







–







–









 (His, H)

 (Lys, K)

 (Arg, R)



 





 +





–





 +

–





+



–

     

 +





 +



 

+

 +

–











 

 +



 –

+





   (Asp, D) (Glu, E)





 –





  (Asn, N)

+







–



 (Gln. Q)

ՆԿԱՐ 24.18 Մարդու օրգա նիզմում հանդիպող 20 ամի նոթթու ները: Թթ�ւները ց�ւյց են տրված ցվիտերի�նի ձև�վ, �ր�ւ� դրանք գ�յ�ւթյ�ւն �ւնեն ջր�ւ�, գրեթե չեզ�ք pH –ի դեպք�ւ�:

 նոթթու ները քիրալ են (բացառությամբ գլիցի նի, որն ու նի կենտրո նական ածխած նին միացած ջրած նի երկու ատոմ): Ամի նոթթու ների երկու է նանտիոմեր ձևերը հաճախ պատմակա նորեն տարբերակվում են D (լատի ներեն՝ dexter  — աջ) և Լ (լատի ներեն՝ laevus   — ձախ) նշան ներով: Կենդա նի օրգա նիզմ ներում հայտ նաբերված գրեթե բոլոր ամի նոթթու ներն ու նեն քիրալ կենտրո նի L կոնֆիգուրացիա: Բնության մեջ Լ ամի նոթթու ների գերակշռությու նից հիմ նական բացառությու նը բակտերիալ բջջապատի կազմության մեջ մտ նող սպիտակուց ներն են: Վերջին ներիս բջջապատը զգալի քա նակով D իզոմեր ներ է պարու նակում:

ԳԼՈԽ 24.7

Սպիտակոցներ  

1151

Պոլիպեպտիդ ներ և սպիտակուց ներ Ամի նոթթու ները սպիտակուցում միացած են իրար ամիդային խմբերով (Աղյուսակ 24.6). O R

C

N

R

[24.23]



H

Ամիդային խումբը կոչվում է պեպտիդային կապ, երբ այն առաջա նում է ամի նոթթու ներից: Պեպտիդային կապն առաջա նում է մի ամի նոթթվի կարբօքսիլ խմբի և մյուս ամի նոթթվի ամի նոխմբի միջև կոնդենսացման ռեակցիայով: Ալա նի նը և գլիցի նը, օրի նակ, առաջաց նում են դիպեպտիդ գլիցիլալա նի նը. +

























 –





 (Gly, G)

+



+

–



 (Ala, A)

+



























–



+



 (Gly–Ala, GA)

Ամի նոթթուն, որը պեպտիդային կապի առաջացման համար տալիս է կարբօքսիլ խումբ, անվանվում է նախ՝ համապատասխան –իլ վերջածանցով: Այ նուհետև՝ անվանվում է ամի նոխումբ տրամադրող ամի նոթթուն: Նկար 24.18–ում բերված կրճատում ներն օգտագործելով՝ գլիցիլալա նի նը կարող է կրճատվել թե՛ որպես Gly–Ala և թե՛ որպես GA: Այս նշա նակման մեջ հասկա նալի է, որ չփոխազդած ամի նոխումբը ձախ կողմում է, իսկ չփոխազդած կարբօքսիլ խումբը՝ աջ: Շաքարի արհեստական փոխարի նող ասպարտամը ( ՆԿԱՐ 24.19) ասպարագի նաթթվից և ֆե նիլալա նի նից առաջացած դիպեպտիդի մեթիլ էսթերն է: ՏԻՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.7 Տրիպեպտիդի կառուցվածքային բանաձևը Պատկերի՛ր ալա նիլգլիցիլսերի նի կառուցվածքային բա նաձևը: ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Վերլուծություն: Տրված է միացության անվա նումը, պահանջվում է գրել դրա կառուցվածքային բա նաձևը: Պլան: Այս միացության անվա նումը ենթադրում է, որ երեք ամի նոթթու ները՝ ալա նի նը, գլիցի նը և սերի նը, միացած են իրար՝ առաջաց նելով տրիպեպտիդ: Նկատենք, որ –իլ վերջածանցն ավելացվել է բոլոր ամի նոթթու ներին՝ բացի վերջի նից՝ սերի նից: Ըստ կա նո նի՝ պեպտիդ ներում և սպիտակուց ներում ամի նոթթվային հաջորդակա նությու նը գրվում է ազատ ամի նոխմբից դեպի ազատ կարբօքսիլ խումբը: Առաջի նը  նշված ամի նոթթուն (այս դեպքում՝ ալա նի նը) ու նի ազատ ամի նոխումբ, իսկ վերջում  նշվածը (սերի նը)՝ ազատ կարբօքսիլ խումբ:











 























  (Asp) (Phe)

ՆԿԱՐ 24.19 Քաղցրավե նիք: Շաքարի արհեստական փ�խարին�ղ ասպարտա�ը դիպեպտիդի �եթիլ էսթերն է:

1152

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Լուծում: Նախ՝ ալա նի նի կարբօքսիլ խումբը միաց նում ե նք գլիցի նի ամի նոխմբի հետ՝ ստեղծելով պեպտիդային կապ, այ նուհետև՝ գլիցի նի կարբօքսիլ խումբը միաց նում ե նք սերի նի ամի նոխմբի հետ՝ առաջաց նելով մեկ այլ պեպտիդային կապ. 

+



 

























Ala A















–



Ser S

Gly G

Կարող ե նք կրճատել այս տրիպեպտիդը մինչև Ala–Gly–Ser կամ AGS: ԳՈՐԾ ՆԱԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ Անվա նի՛ր դիպեպտիդը և գրի՛ր դրա երկու հապավում ները: 

H3N

H

O

C

C

HOCH2

H

O

N

C

C

H

CH2



O

COOH

Պատասխան: Սերիլասպարագի նաթթու, Ser–Asp, SD

Պոլիպեպտիդ ներ առաջա նում են, երբ մի քա նի ամի նոթթու ներ միա նում են պեպտիդային կապերով: Սպիտակուց ները գծային (չճյուղավորված) պոլիպեպտիդային մոլեկուլ ներ են, որոնց մոլեկուլային զանգվածը տատանվում է 6000–ից 50 միլիոն ԶԱՄ–ի միջև: Քա նի որ սպիտակուց ներում միացած են մինչև 22 ամի նոթթու ներ, և քա նի որ սպիտակուց ները կազմված են հարյուրավոր ամի նոթթու ներից, դրանցում ամի նոթթու ների հնարավոր դասավորության թիվը տեսակա նորեն անսահման է:

Սպիտակուցի կառուցվածքը Ամի նոթթու ների հաջորդակա նությու նը սպիտակուցի շղթայի երկայնքով կոչվում է առաջ նային կառուցվածք և սպիտակուցին տալիս է նրա ուրույն հատկություն ները: Նույ նիսկ մեկ ամի նոթթվի փոփոխությու նը կարող է փոխել սպիտակուցի կենսաքիմիական հատկություն ները: Մանգաղաձև ա նեմիան, օրի նակ, գե նետիկ խախտում է, որն առաջա նում է հեմոգլոբի նում սպիտակուցի շղթա յում մի ամի նոթթվի փոփոխությու նից: Փոփոխվող շղթան պարու նակում է 146 ամի նոթթու ներ: Ամի նոթթու ներից մեկում ածխաջրած նային կողմային շղթայի տեղակալումը մեկ ուրիշով, որն ու նի թթվային ֆունկցիո նալ խումբ, փոխում է հեմոգլոբի նի լուծելիության հատկություն ները, և արյան նորմալ հոսքը խափանվում է (Բաժին 13.6 «Քիմիան և կյանքը: Մանգաղաձև ա նեմիա»): Կենդա նի օրգա նիզմ ներում սպիտակուց ները պարզապես երկար, ճկուն շղթա ներ չեն՝ ամբողջովին պատահական կառուցվածքով: Ավելին՝ շղթա ներն ի նք նակարգավորվում են միջմոլեկուլային ուժերի վրա հիմնված կառուցվածք ների մեջ, որոնք ուսում նասիրել ե նք Գլուխ 11–ում: Այս ի նք նակարգավորումն

ԳԼՈԽ 24.7

Սպիտակոցներ  

1153

առաջաց նում է սպիտակուցի երկրորդային կառուցվածքը, որում սպիտակուցային շղթայի հատված ներն ուղղորդվում են կարգավորված ձևերի մեջ, ի նչպես ցույց է տրված ՆԿԱՐ 24.20–ում: Երկրորդային կառուցվածքի ամե նակարևոր և տարածված դասավորություն ներից մեկը α–հելիքսն է: Ի նչպես ցույց է տրված Նկար 24.20–ում, α–հելիքսն առաջա նում է ամիդի H–ի ատոմ ների և կարբո նիլի Օ–ի ատոմ ների միջև գո յություն ու նեցող ջրած նական կապերի շնորհիվ: Հելիքսի բարձրությու նը և դրա տրամագիծը պետք է լի նեն այնպիսին, որ՝ (1) կապերի անկյուն ները լարված չլի նեն, (2) հարևան ոլոքի N—H և C O ֆունկցիո նալ խմբերը լի նեն ջրած նական կապի համար հարմար դիրքերում: Այսպիսի դասավորությու նը շղթայի երկարությամբ հնարավոր է որոշ ամի նոթթու ների, բայց ոչ բոլորի համար: Հսկա սպիտակուցային մոլեկուլ ները կարող են պարու նակել շղթայի հատված ներ, որոնք ու նեն α–հելիքսի դասավորություն՝ միմյանցից բաժանված այնպիսի հատված ներով, որոնցում շղթան կազմված է անկա նոն գալար ներով:

 

 

 





 



 

 

 



 

  









 









 











 



 

R       

 –

 –

 

ՆԿԱՐ 24.20 Սպիտակուց ների կառուցվածքի չորս մակարդակ ները:

1154

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Սպիտակուց ների մյուս տարածված երկրորդային կառուցվածքը բետա ( β ) ծրարն է: β –ծրար ներն ստացվում են պեպտիդ ների երկու կամ ավելի մոլեկուլ ներից, որոնցում ջրած նական կապերն առաջա նում են մի պեպտիդի ամիդի H–ի ատոմի և մյուս պեպտիդի կարբո նիլի Օ–ի միջև (Նկար 24.20):  ՄՏՈՐԻ՛Ր Եթե �իջ��լեկ�ւլային ջրածնական կապերը խզել�ւ հա�ար սպիտակ�ւցը տաքացնեք, արդյ�՞ք կպահպանվեն α –հելիքս կա� β  –ծրար կառ�ւցվածքները:

Սպիտակուց ները կենսաբա նորեն ակտիվ չեն այնքան ժամա նակ, քա նի դեռ չեն գտնվում լուծույթում որոշակի տեսքով: Պրոցեսը, որով սպիտակուցը ձեռք է բերում իր կենսաբա նորեն ակտիվ տեսքը, կոչվում է ֆոլդինգ: Սպիտակուցն իր՝ ֆոլդինգի ենթարկված ձևում՝ որոշված իր բոլոր անկյուն ներով, ոլոք ներով, պարա նի նման α–հելիքսով ու β –ծրարով և ճկուն գալար ներով, կոչվում է երրորդային կառուցվածք: Նկար 23.14–ում բերված է միոգլոբի նի՝ մեկ հեմ խումբ պարու նակող և 18,000 ԶԱՄ մոլեկուլային զանգվածով սպիտակուցի երրորդային կառուցվածքը: Այս սպիտակուցի որոշ հատված ներ կազմված են α–հելիքս ներից: Միոգլոբի նը գլոբուլային սպիտակուց է, որը դասավորվում է կիպ, գրեթե գնդի նմանվող տեսքով: Գլոբուլային սպիտակուց ներն, ը նդհա նուր առմամբ, ջրում լուծելի են և շատ շարժուն են բջջի սահման ներում: Դրանք ու նեն ոչ կառուցվածքային ֆունկցիա ներ, ի նչպիսիք են պայքարը ներթափանցած օտար մաս նիկ ների դեմ, թթված նի տեղափոխումն ու պահեստավորումը և որպես կատալիզատոր հանդես գալը: Ֆիբրոզային սպիտակուց ները կազմում են սպիտակուց ների երկրորդ դասը: Այս միացություն ներում երկար գալար ներն ուղղված են շատ թե քիչ զուգահեռ՝ առաջաց նելով երկար, ջրում չլուծվող մանրաթելեր: Ֆիբրոզային սպիտակուց ները շատ օրգան ների և հյուսվածք ների կառուցվածքային ամբողջակա նություն և ամրություն են տալիս, ի նչպես նաև մկան ների, մազերի և ջլերի գլխավոր բաղադրիչն են հանդիսա նում: Ամե նաերկար հայտ նի սպիտակուց ները 27,000 և ավելի ամի նոթթվային մնացորդ ներից կազմված մկա նային սպիտակուց ներն են: Սպիտակուցի երրորդային կառուցվածքն առաջա նում է բազմաթիվ տարբեր փոխազդեցություն ների շնորհիվ: Սպիտակուցային շղթայի որոշակի ձևեր առաջաց նում են ավելի ցածր է ներգիայով (ավելի կա յուն) դասավորություն ներ, քան մյուս ձևերը: Օրի նակ՝ ջրային լուծույթում լուծված գլոբուլային սպիտակուցը ֆոլդինգի է ենթարկվում այնպես, որ ոչ բևեռային ածխաջրած նային մասերը թաքնվում են մոլեկուլի ներսում՝ խուսափելով ջրի բևեռային մոլեկուլ ներից: Ավելի բևեռային թթվային և հիմ նային կողմ նային շղթա ների մեծ մասը, սակայն, դասավորվում է դեպի լուծույթը, որտեղ դրանք կարող են փոխազդել ջրի մոլեկուլ ների հետ իոն–դիպոլային, դիպոլ–դիպոլային կամ ջրած նական կապի փոխազդեցություն ներով: Որոշ սպիտակուց ներ մեկից ավելի շղթա ների միավորում ներ են: Յուրաքանչյուր շղթա ու նի իր երրորդային կառուցվածքը, և այդպիսի երկու կամ ավելի երրորդային ենթամիավոր ներ միավորվում են մեկ հսկա ֆունկցիո նալ մակրոմոլեկուլի մեջ: Երրորդային ենթամիավոր ների դասավորման եղա նակը կոչվում է սպիտակուցի չորրորդային կառուցվածք (Նկար 24.20): Օրի նակ՝ հեմոգլոբի նը՝ արյան կարմիր բջիջ ների՝ թթվածին կրող սպիտակուցը, կազմված է չորս երրորդային ենթամիավոր ներից: Ենթամիավոր ներից յուրաքանչյուրը պարու-

ԳԼՈԽ 24.8

Ածխաջրեր  

1155

 նակում է հեմ կոչվող բաղադրամաս՝ երկաթի ատոմով, որը կապում է թթվածի նը, ի նչպես ներկա յացված է Նկար 23.15–ում: Չորրորդային կառուցվածքը պահպանվում է նույն ուժերով, որոնք գործում են երրորդային կառուցվածքում:

24.8 ԱԾԽԱՋՐԵՐ Ածխաջրերը բնական միացություն ների կարևոր դաս են, որոնք պարու նակվում են բուսական և կենդա նական օրգա նիզմ ներում: Ածխաջուր անվա նումը (ածխած նի հիդրատ) գալիս է այս դասի բազմաթիվ միացություն ների էմպիրիկ բա նաձևերից, որոնք կարող են գրվել Cx(H2O)y տեսքով: Օրի նակ՝ գլյուկոզը՝ ամե նատարածված ածխաջուրը, ու նի C 6H12O6 կամ C6(H2O)6 մոլեկուլային բա նաձևը: Ածխաջրերն իրակա նում ածխած նի հիդրատ ներ չեն, այլ պոլիհիդրօքսիալդեհիդ ներ են և կետոն ներ: Գլյուկոզը, օրի նակ, ածխած նի վեց ատոմ պարու նակող ալդեհիդային շաքար է, մինչդեռ ֆրուկտոզը՝ մրգերում տարածված շաքարը, ածխած նի վեց ատոմ պարու նակող կետո նային շաքար է ( ՆԿԱՐ 24.21): Գլյուկոզի մոլեկուլն ու նի սպիրտային և ալդեհիդային ֆունկցիո նալ խմբեր և բավակա նին երկար ու ճկուն կմախք, կարող է առաջաց նել վեցանդամա նի օղակաձև կառուցվածք ներ, ի նչպես ցույց է տրված ՆԿԱՐ 24.22–ում: Ջրային լուծույթում գլյուկոզի մոլեկուլի միայն փոքր տոկոսն է իրակա նում բաց շղթայի ձևով: Չնա յած օղակը հաճախ պատկերվում է այնպես, կարծես թե այն հարթ է, սակայն իրակա նում մոլեկուլը հարթ չէ՝ պայմա նավորված օղակի C և O ատոմ ների կապերի քառա նիստ անկյուն ներով:

        































 

















 







































 

ՆԿԱՐ 24.21 Ածխաջրեր գլյուկոզի և ֆրուկտոզի գծային կառուցվածք ները:







 









   



 













 













 – 

 



 

 







 



 



 

















 













 







 – 

 Նկար 24.22–ը ցույց է տալիս, որ գլյուկոզի օղակի կառուցվածքը կարող է ու նե նալ երկու հարաբերական դիրքերեր: α ձևում C1 ատոմի ՕH խումբը և C5 ատոմի CH2OH խումբը ուղղված են միմյանց հակառակ, իսկ  β   ձևում դրանք ուղղված են նույն ուղղությամբ: Չնա յած թվում է, թե α և  β   ձևերի միջև տարբերությու նը փոքր է, այն հսկա յական կենսաբա նական նշա նակություն ու նի՝ ներառյալ օսլայի և ցելյուլոզի հատկություն ների միջև ակ նառու տարբերությու նը:

ՆԿԱՐ 24.22 Ցիկլիկ գլյուկոզն ու նի α և  β   ձևեր:

1156

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Ֆրուկտոզը ցիկլիկ կարող է դառ նալ հինգ կամ վեցանդամա նի օղակ ներ առաջաց նելով: Հինգանդամա նի օղակն առաջա նում է, երբ C5 դիրքի OH խումբը ռեակցում է C2 կարբո նիլ խմբի հետ. 6

6

5

5

CH2OH C

CH2OH

OH

C

H 4

O OH

H H

C

2

OH

O C

4

C

1

CH2OH

3

HO

H

C

2

OH 3

HO

C

H

C

1

CH2OH

H

Վեցանդամա նի օղակն առաջա նում է C6 դիրքի OH խմբի և C2 կարբո նիլ խմբի միջև ռեակցիայից: ՏԻՊԱՅԻՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ 24.8  Քիրալ կենտրոնների որոշումը  Քա նի՞ քիրալ կենտրոն կա գլյուկոզի բաց շղթայով ձևում (Նկար 24.21): ԼՈՒ ԾՈՒՄ  Վերլուծություն: Տրված է գլյուկոզի կառուցվածքը, և պահանջվում է որոշել մոլեկուլում ակտիվ կենտրոն ների թիվը: Պլան: Ակտիվ ածխածինն ու նի չորս տարբեր տեղակալիչ ներ (Բաժին 24.5): Պետք է որոշենք այդ ածխած նի ատոմ ները գլյուկոզում: Լուծում: 2,3,4 և 5 ածխածին ներն ու նեն չորս տարբեր տեղակալիչ ներ. O H H HO H H H

1

2

3

4

5

6

O

C

H

C

OH

H

C

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

H

HO

H

1

2

3

4

5

6

O

C

H

C

OH

C

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

H

H

H HO

1

2

3

4

5

6

O

C

H

C

OH

C

H

C

OH

H

C

OH

H

C

OH

H

H

H HO

1

2

3

4

5

6

C C

OH

C

H

C

OH

C

OH

C

OH

H

Այսպիսով՝ գլյուկոզի մոլեկուլում կան չորս ակտիվ ատոմ ներ: ԳՈՐԾ ՆԱԿԱՆ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ  Քա նի՞ ակտիվ ատոմ կա ֆրուկտոզի բաց շղթայով ձևում (Նկար 24.21): Պատասխան: Երեք

Դիսախարիդ ներ Թե՛ գլյուկոզը, թե՛ ֆրուկտոզը մո նոսախարիդ ների օրի նակ ներ են, որոնք պարզ շաքար ներ են և չեն կարող թթվային լուծույթում հիդրոլիզով բաժանվել ավելի փոքր մոլեկուլ ների: Մո նոսախարիդ ների երկու միավոր կարող են միա-

ԳԼՈԽ 24.8 

   





 













 



















 













  













  















 











  

ՆԿԱՐ 24.23 Երկու դիսախարիդ:

 նալ՝ կոնդենսացման ռեակցիայի միջոցով առաջաց նելով դիսախարիդ: Երկու տարածված դիսախարիդ ների՝ սախարոզի (սեղա նի շաքար) և լակտոզի (կաթի շաքար) կառուցվածք ները բերված են ՆԿԱՐ 24.23–ում: Շաքար բառը մեզ հիշեց նում է քաղցրության մասին: Բոլոր շաքար ները քաղցր են, բայց դրանք տարբերվում են քաղցրության աստիճա նով, ինչը զգում ե նք դրանք համտեսելիս: Սախարոզը մոտ ութ անգամ քաղցր է լակտոզից, փոքր–ինչ՝ գլ յուկոզից, բայց կրկ նակի քաղցր է ֆրուկտոզից: Դիսախարիդ ները կարող են փոխազդել ջրի հետ (հիդրոլիզվել) թթվային կատալիզատոր ների առկա յությամբ՝ առաջաց նելով մո նոսախարիդ ներ: Երբ սախարոզը հիդրոլիզվում է, առաջա նում է գլյուկոզի և ֆրուկտոզի խառ նուրդ, որը կոչվում է ինվերսիոն շաքար*: Առաջացած խառ նուրդն ավելի քաղցր համ ու նի, քան ելային սախարոզը: Պահածո յացված մրգերում և քաղցրավե նիքում քաղցր օշարակը հիմ նակա նում սախարոզի հիդրոլիզից ստացված ինվերսիոն շաքարից է պատրաստված:

Պոլիսախարիդ ներ Պոլիսախարիդ ներն առաջա նում են մո նոսախարիդ ների բազմաթիվ միավոր ների միացումից: Ամե նակարևոր պոլիսախարիդ ներից են օսլան, գլիկոգե նը և ցելյուլոզը, և երեքն էլ կազմված են գլյուկոզի կրկնվող միավոր ներից: Օսլան մաքուր միացություն չէ: Այս տերմի նով նշա նակվում են բույսերում պարու նակվող մի շարք պոլիսախարիդ ներ: Բուսական սերմերում և պալար ներում օսլա ները որպես սննդի պաշար են ծառա յում: Եգիպտացորե նը, կարտոֆիլը, ցորե նը և բրինձը պարու նակում են բավական քա նակությամբ օսլա: Այս բուսակամթերք ները մարդկանց համար որպես է ներգիայի հիմ նական աղբյուր են ծառա յում: Մարսողական համակարգի ֆերմենտ ները կատալիզում են օսլայի հիդրոլիզը մինչև գլյուկոզ: Օսլայի որոշ մոլեկուլ ներ չճյուղավորված շղթա ներ են, մինչդեռ մյուս ները ճյուղավորված են: ՆԿԱՐ 24.24(ա)–ն ներկա յաց նում է չճյուղավորված օսլայի կառուցվածքը: Մաս նավորապես նկատենք, որ գլյուկոզի միավոր ները α ձևի են, կամրջակային թթված նի ատոմ ներն ուղղված են նույն ուղղությամբ, իսկ CH2OH խմբերն ուղղված են միմյանց հակառակ: * Ինվերսի�ն շաքար տեր�ինը գալիս է այն երև�ւյթից, �ր գլյ�ւկ�զ–ֆր�ւկտ�զ խառն�ւրդը բևեռացված լ�ւյսի հարթ�ւթյ�ւնը պտտ�ւ� է սախար�զի լ�ւծ�ւյթի պտ�ւյտի հակառակ �ւղղ�ւթյա�բ:

Ածխաջրեր  

  



   

1157

1158

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա



() 



































 

 



 



























 

 



 











 























()

















 



 







 





ՆԿԱՐ 24.24 Օսլայի (ա) և ցելյուլոզի (բ) կառուցվածք ները:

Գլիկոգե նը կենդա նական օրգա նիզմ ներում սինթեզվող օսլա յանման նյութ է: Գլիկոգե նի մոլեկուլ ները տարբեր են ըստ մոլեկուլային զանգվածի՝ 5000–ից մինչև 5 միլիոն և ավելի ԶԱՄ: Օրգա նիզմի համար գլիկոգե նը որպես է ներգիայի բանկ է ծառա յում: Այն կենտրո նացած է մկան ներում և լյարդում: Մկան ներում այն է ներգիայի անմիջական աղբյուր է հանդիսա նում, իսկ լյարդում՝ գլյուկոզի պահուստ, և օգ նում է արյան մեջ պահպա նելու գլյուկոզի հաստատուն մակարդակը: Ցելյուլոզը [Նկար 24.24(բ)] կազմավորում է բույսերի հիմ նական կառուցվածքային միավորը: Փայտա նյութի մոտավորապես 50%–ը ցելյուլոզ է, բամբակի թելերը գրեթե ամբողջությամբ ցելյուլոզից են: Ցելյուլոզը կազմված է գլյուկոզի միավոր ների մոտ 500,000 ԶԱՄ զանգվածով չճյուղավորված շղթայից: Առաջին հա յացքից այս կառուցվածքը շատ նման է օսլային: Սակայն ցելյուլոզում գլյուկոզի միավոր ները  β  ձևում են, որտեղ կամրջակային թթված նի յուրաքանչյուր ատոմ ուղղված է նույն ուղղությամբ, ի նչ և օղակի ձախակողմյան CH2OH խումբը:  Քա նի որ օսլա յում և ցելյուլոզում գլյուկոզի առանձին միավոր ները մեկը մյուսի նկատմամբ ու նեն տարբեր դասավորություն, ֆերմենտ ները, որոնք հեշտությամբ հիդրոլիզում են օսլան, չեն հիդրոլիզում ցելյուլոզը: Այսպիսով՝ կարելի է ուտել մի փութ ցելյուլոզ և չստա նալ ոչ մի կալորիա, չնա յած որ այրման ջերմությունն իրակա նում նույնն է ցելյուլոզի և օսլայի դեպքում: Իսկ նույն քա նակությամբ օսլան, ի տարբերություն ցելյուլոզի, բավակա նին շատ կալորիա ներ կապահովեր: Տարբերությունն այն է, որ օսլան հիդրոլիզվում է մինչև գլյուկոզ, որն էլ, ի վերջո, օքսիդա նում է է ներգիայի անջատմամբ: Սակայն օրգա նիզմի ֆերմենտ ները չեն հիդրոլիզում ցելյուլոզը, և այն անցնում է մարսողական համակարգով առանց փոփոխություն ների: Շատ բակտերիա ներ պարու նակում են ցելյուլազա կոչվող ֆերմենտ ներ, որոնք հիդրոլիզում են ցելյուլոզը: Այս բակ-

ԳԼՈԽ 24.9

տերիա ներն առկա են որոճացող կենդա նի ների մարսողական համակարգում, ի նչպիսիք են եղջերավոր ա նասուն ները, որոնք օգտագործում են ցելյուլոզը որպես սնունդ:  ՄՏՈՐԻ՛Ր �՞ր տեսակի՝ α, թե՞  β , կապ�վ են շաքարի ��լեկ�ւլները �իան�ւ� իրար գլիկ�գենի ��լեկ�ւլ�ւ�:

24.9 ԼԻՊԻԴՆԵՐ Լիպիդ ները ոչ բևեռային կենսաբա նական մոլեկուլ ների մեկ այլ դաս են, որոնք օրգա նիզմում օգտագործվում են է ներգիայի երկարատև պահպանման համար (ճարպեր, յուղ) և որպես կենսաբա նական կառուցվածք ների տարրեր (ֆոսֆոլիպիդ ներ, բջջային մեմբրան ներ, մոմեր):

Ճարպեր Ճարպերը լիպիդ ներ ե ն՝ առաջացած գլիցերի նից և ճարպաթթու ներից: Գլիցերի նը երեք OH խմբերով սպիրտ է: Ճարպաթթու ները կարբո նաթթու ներ են (RCOOH), որոնցում R–ը սովորաբար ածխած նի 16–19 ատոմ ներից կազմված ածխաջրած նային շղթա է: Գլիցերի նը և ճարպաթթու ները ենթարկվում են կոնդենսացման ռեակցիայի՝ առաջաց նելով էսթերային կապ, ի նչպես ցույց է տրված ՆԿԱՐ 24.25–ում: Ճարպաթթվի երեք մոլեկուլ ներ միա նում են գլիցերի նին:

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Ճարպի մոլեկուլի ո՞ր կառուցվածքային առանձնահատկությունն է պայմանավորում դրա՝ ջրում չլուծվելը:   



 









 

  

 







 





 













 





ՆԿԱՐ 24.25 Ճարպի կառուցվածքը:

 







   

 

 



 

 







 

 



 



 

 

















 





















 





 



 























 





































 









 

 



 















 









 



 

 



 



Լիպիդներ  

1159

1160

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

Չնա յած ճարպում երեք ճարպաթթու ները կարող են լի նել նույ նը, ի նչպես ներկա յացված է Նկար 24.25–ում, հնարավոր է նաև, որ ճարպը պարու նակի երեք տարբեր ճարպաթթու ներ: Հագեցած ճարպաթթու ներով լիպիդ ները կոչվում են հագեցած ճարպեր և սովորաբար պինդ են սե նյակային ջերմաստիճա նում (ի նչպես կարագը և մարգարի նը): Չհագեցած ճարպերը պարու նակում են մեկ կամ ավելի կրկ նակի կապեր իրենց ածխած նային շղթա ներում: Ալկեն ների համար ներմուծած ցիս և տրանս անվա նակարգումն այստեղ ևս կիրառելի է: Տրանս ճարպերն ու նեն H ատոմ ներ C C կրկ նակի կապի տարբեր կողմերում, իսկ ցիս ճարպեր՝ H ատոմ ներ C C կրկ նակի կապի նույն կողմում: Չհագեցած ճարպերը (ի նչպիսիք են ձիթապտղի կամ ընկույզի յուղը) սե նյակային ջերմաստիճա նում սովորաբար հեղուկ են և ավելի հաճախ պարու նակվում են բույսերում: Օրի նակ՝ ձիթապտղի յուղի հիմ նական բաղադրիչը (մոտավորապես 60–80%) օլեի նաթթուն է՝ ցիս–CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH: Օլեի նաթթուն մո նոչհագեցած ճարպաթթվի օրի նակ է, ինչը նշա նակում է, որ այն շղթա յում ու նի միայն մեկ կրկ նակի ածխածին–ածխածին կապ: Ի տարբերություն դրա՝ պոլիչհագեցած ճարպաթթու ներն իրենց շղթա յում ու նեն մեկից ավելի ածխածին–ածխածին կրկ նակի կապեր:  Սննդի առումով տրանս ճարպերը մարդուն անհրաժեշտ չեն, ինչի պատճառով որոշ կառավարություն ներ հակված են դրանք սննդում արգելելու: Պրոցեսը, որում չհագեցած ճարպերը (օրի նակ՝ ձեթը) վերածվում են հագեցած ների (օրի նակ՝ մարգարի նի) կոչվում է հիդրում (Բաժին 24.3): Այս ընթացքում տրանս ճարպերը նույնպես հիդրվում են: Կենսակա նորեն կարևոր որոշ ճարպաթթու ներ մարդը պետք է ստա նա սննդից, քա նի որ դրանք չեն սինթեզվում նյութափոխա նակության ընթացքում: Այս կարևոր ճարպաթթու ները նրանք են, որոնք ու նեն ծայրային CH3 խմբից երեք կամ 6 ածխած նի չափով հեռու ածխածին–ածխածին կրկ նակի կապեր: Սրանք կոչվում են օմեգա–3 և օմեգա–6 ճարպաթթու ներ, որտեղ օմեգան ցույց է տալիս շղթա յում վերջին ածխածի նը (կարբո նաթթվի ածխածի նը համարվում է առաջի նը կամ ալֆա՝ մեկ):

Ֆոսֆոլիպիդ ներ  Ֆոսֆոլիպիդ ները քիմիական կառուցվածքով նման են ճարպերին, սակայն ու նեն գլիցերի նին միացած միայն երկու ճարպաթթու ներ: Գլիցերի նի երրորդ սպիրտային խումբը միացած է ֆոսֆատային խմբին ( ՆԿԱՐ 24.26): Ֆոսֆատային խումբը կարող է միա նալ նաև փոքր չափով լիցքավորված կամ բևեռային խմբերի, ի նչպիսին է նկարում ցուցադրված խոլի նը: Ֆոսֆոլիպիդ ների բազմազա նությու նը հիմնված է դրանց ճարպաթթու ների և ֆոսֆատ խմբին միացած խմբերի բազմազա նության վրա: Ջրում ֆոսֆոլիպիդ ները միավորվում են լիցքավորված բևեռային գլխիկ ներով դեպի ջուրը, իսկ դրանց ոչ բևեռային պոչերը ներս են ուղղվում: Ֆոսֆոլիպիդ ներն, այսպիսով, առաջաց նում են երկշերտ կառուցվածք, որը բջջային մեմբրան ների գլխավոր բաղադրիչն է ( ՆԿԱՐ 24.27):

ԳԼՈԽ 24.9

Լիպիդներ  

1161

+

                                                  



 



2



 



















                                    

ՆԿԱՐ 24.26 Ֆոսֆոլիպիդի կառուցվածքը:

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

Ինչո՞ւ ֆոսֆոլիպիդները ջրում առաջացնում են երկշերտ, բայց ոչ մոնոշերտ կառուցվածքներ:

 



  

ՆԿԱՐ 24.27 Բջջային մեմբրան: Կենդանի բջիջները պարփակված են ֆ�սֆ�լիպիդային երկշերտ կառ�ւցվածք�վ �ե�բրաններ�վ: Երկշերտ կառ�ւցվածքը կայ�ւնան�ւ� է ֆ�սֆ�լիպիդների հիդր�ֆ�բ պ�չերի փ�խազդեց�ւթյա�բ, �ր�նք �ի�յանց են �ւղղվ�ւ�՝ խ�ւսափել�վ բջջի թե՛ ներս�ւ�, թե՛ դրս�ւ� գտնվ�ղ ջրից, �ինչդեռ լիցքավ�րված գլխիկներն �ւղղ�րդվ�ւ� են դեպի այս երկ�ւ ջրային �իջավայրերը:

ԲԱԺԻՆ 24

1162

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

24.10 ՆՈՒԿԼԵԻՆԱԹԹՈՒՆԵՐ

 

 



– 





– 

 

  

















 

–  

 Նուկլեի նաթթու ները կենսապոլիմեր ների դաս են, որոնք օրգա նիզմի գե նետիկ ինֆորմացիայի քիմիական կրող ներն են: Դեօքսիռիբո նուկլեի նաթթու ները (ԴՆԹ) hսկա մոլեկուլ ներ են, որոնց մոլեկուլային զանգվածը կարող է տատանվել 6 միլիո նից մինչև 16 մ իլիոն ԶԱՄ–ի միջև: Ռիբո նուկլեի նաթթու ները (ՌՆԹ) ավելի փոքր մոլեկուլ ներ են, որոնց մոլեկուլային զանգվածը տատանվում է 20,000–ից մինչև 40,000 ԶԱՄ–ի միջև: ԴՆԹ–ն հիմ նակա նում հայտ նաբերվում է բջջի կորիզում, իսկ ՌՆԹ–ն գլխավորապես գտնվում է կորիզից դուրս՝ N  ցիտոպլազմա յում՝ ոչ կորիզային նյութում՝ պարփակված բջջային մեմբ  րա նով: ԴՆԹ–ն պահպա նում է բջջի գե նետիկ ինֆորմացիան և որոշում է, թե բջիջը որ սպիտակուցը կարող է սինթեզել: ՌՆԹ–ն ԴՆԹ–ի վրա պահպանված ինֆորմացիան փոխադրում է բջջի կորիզից դուրս՝ դեպի ցիտոպլազմա, որտեղ այդ ինֆորմացիան օգտագործվում է սպիտակուց սինթեզելու համար:  Նուկլեի նաթթու ների մո նոմեր ները կոչվում են նուկլեոտիդ ներ, առաջա նում են հինգ–ածխած նային շաքարից, ազոտ պարու նակող օրգա նական հիմքից և ֆոսֆատ խմբից: Օրի նակը բերված է ՆԿԱՐ 24.28–ում: ՌՆԹ–ում հինգ–ածխած նային շաքարը ռիբոզն է, իսկ ԴՆԹ–ում՝ դեօքսիռիբոզը:

ՆԿԱՐ 24.28 Նուկլեոտիդ: Դեօքսիադե նի լաթթվի՝ ֆ�սֆ�րա կան թթվից, դեօքսիռիբ�զից և օրգանական ադենին հի�քից առաջացած ն�ւկլե�տիդի կառ�ւցվածքը:

   



 





















 















 

 

Դեօքսիռիբոզը ռիբոզից տարբերվում է թթված նի միայն մեկ ատոմի բացակա յությամբ՝ ածխած նի 2–րդ ատոմի մոտ:  

 





 

 (A)  

 



 

 

 (G)  



 

  

 (C)  





 

 (T) 

 

 

 (U) 

Այստեղ բերված առաջին երեք հիմքերը հանդիպում են ԴՆԹ–ում և ՌՆԹ–ում: Տիմի նը հանդիպում է միայն ԴՆԹ–ում, իսկ ուրացիլը՝ միայն ՌՆԹ–ում: Բոլոր նուկլեի նաթթու ներում յուրաքանչյուր հիմք միա նում է հինգ–ածխած նային շաքարին՝ կապվելով կա նաչ գույ նով ներկա յացված ազոտի ատոմի հետ:  Նուկլեի նաթթու ներ ՌՆԹ–ն և ԴՆԹ–ն պոլի նուկլեոտիդ ներ են, որոնք առաջացել են նուկլեոտիդի ֆոսֆորական թթվի ՕH խմբի և մյուս նուկլեոտիդի շաքարի ՕH խմբի միջև կոնդենսացման ռեակցիայի արդյունքում: Այսպիսով՝ պոլի նուկլեոտիդային շարքն ու նի կմախք, որը կազմված է փոխազդող շաքարից

Նոկլեինաթթոներ  

ԳԼՈԽ 24.10

ու ֆոսֆորական խմբերից և ազոտական հիմքերից կազմված կողմ նային շղթա ներից ( ՆԿԱՐ 24.29): ԴՆԹ–ի շղթա ները պահվում են միասին կրկ նակի հելիքսում  ( ՆԿԱՐ 24.30): Երկու շղթա ները միասին պահվում են հիմքերի միջև (ներկա յացված որպես T, A, C և G) փոխազդեցութուն ների շնորհիվ: Այս փոխազդեցություն ները ներառում են դիսպերսիոն ուժերը, դիպոլ–դիպոլային ուժերը և ջրած նական կապերը (Բաժին 11.2): Ի նչպես ցույց է տրված ՆԿԱՐ 24.31–ում, ադե նի նի և թիմի նի կառուցվածք ները դրանք կատարյալ զույգ են դարձ նում ջրած նական կապի համար: Նույն կերպ՝ ցիտոզի նը և գուա նինն են իդեալական զույգ առաջաց նում ջրած նական կապի համար: Ասում ե նք, որ թիմի նը և ադե նի նը լրաց նող են մեկը մյուսին, իսկ ցիտոզինն ու գուա նի նը լրաց նող են իրար: Կրկ նակի հելիքսային կառուցվածքում, այսպիսով, մի շղթայի յուրաքանչյուր թիմին հակառակ է մյուս շղթայի ադե նի նին, իսկ յուրաքանչյուր ցիտոզին հակառակ է գուա նի նին: Կրկ նակի հելիքսային կառուցվածքը՝ երկու շղթա ներում լրաց նող հիմքերով, բա նալի է՝ հասկա նալու համար, թե ի նչպես է ԴՆԹ–ն գործում: ԴՆԹ–ի երկու շղթա ները քանդվում են բջջի բաժանման ժամա նակ, և նոր բացված շղթա ների վրա նոր լրացուցիչ շղթա ներ են կառուցվում ( ՆԿԱՐ 24.32): Այս պրոցեսում առաջա նում են երկու նմա նատիպ կրկ նակի հելիքսային ԴՆԹ կառուցվածք ներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պարու նակում է մեկ շղթա սկզբ նական կառուցվածքից, իսկ մյուս շղթան նոր է: Այս ռեպլիկացիան թույլ է տալիս գե նետիկ ինֆորմացիան փոխանցել բջջի բաժանման ժամա նակ:

ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ

pH–ի 7 արժեքով ջրային լուծույթում ԴՆԹ–ի մոլեկուլն ինչպե՞ս է լիցքավորված՝ դրակա՞ն, բացասակա՞ն, թե՞ չեզոք: 

 



–







 





–







 





–





 



ՆԿԱՐ 24.29 Պոլի նուկլեոտիդ: Քանի �ր յ�ւրաքանչյ�ւր ն�ւկլե�տիդ�ւ� շաքարը դեօքսիռիբ�զն է, պ�լին�ւկլե�տիդի այս ձևը հայտնաբերվ�ւ� է ԴՆԹ –�ւ�:

Լրացնող հիմքերի AT, թե՞ GC զույգն է կապվում ավելի ուժեղ:



 























–  







 









 















 















 











 

ՆԿԱՐ 24.30 ԴՆԹ–ի կրկ նակի հելիքսը:



 





ՆԱՅԻ՛Ր ՆԿԱՐԸ 

1163



ՆԿԱՐ 24.31 Ջրած նական կապը լրաց նող հիմքերի միջև:

1164

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ՆԿԱՐ 24.32 ԴՆԹ–Ի ռեպլիկացիան: Սկզբնական ԴՆԹ –ի կրկնակի հելիքսը �ասա�բ քանդվ�ւ� է, իսկ ն�ր ն�ւկլե�տիդները շարվ�ւ� են յ�ւրաքանչյ�ւր շղթայի վրա՝ լրաց �ան սկզբ�ւնք�վ: Ջրածնական կապերը ն�ր ն�ւկլե�տիդներին օգն�ւ� են շարվել սկզբնական ԴՆԹ –ի շղթայի վրա: Երբ ն�ր ն�ւկլե�տիդներ են �իան�ւ� կ�նդենսաց�ան ռեակցիայ�վ, արդյ�ւնք�ւ� առաջան�ւ� են ԴՆԹ –Ի երկ�ւ ն�ւյնական կրկնակի հելիքսային ��լեկ�ւլներ:

T Old strand

T G

C

T

G

A G

C

A

G

A

T C A G

G

T A C

C

T A T A G

G

C

G A T

New strand

C

A T

C

A C

G

Sugarphosphate  backbone

G C

T

T A

C G

Old strand

A

T A C

G C

T A T A G

G

C

ԴՆԹ–ի կառուցվածքը նաև բա նալի է՝ հասկա նալու համար սպիտակուցի սինթեզը՝ պրոցես, որով վիրուս ները ախտահարում են բջիջ ները, ի նչպես նաև այլ խնդիր ներ, որոնք հույժ կարևոր են ժամա նակակից կենսաբա նության մեջ:  Նման քն նարկում ներն այս գրքի շրջա նակ ներից դուրս են: Կենսաբա նության դասընթացից ավելի շատ բան կսովորես այս երևույթ ների մասին: ՏԻՊԱՅԻՆ ԻՆՏԵԳՐԱՏԻՎ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ

Հասկացությունների համադրում

Պիրոխաղողաթթուն առաջա նում է օրգա նիզմում ածխաջրերի նյութափոխա նակության ընթացքում:

CH3

O

O

C

C

OH

Մկան ներում ֆիզիկական ծանրաբեռնվածության ժամա նակ այն վերականգնվում է մինչև կաթ նաթթու: Պիրոխաղողաթթվի դիսոցման հաստատու նը 3.2 × 10 –3 է: (ա) Ինչո՞ւ է պիրոխաղողաթթվի դիսոցման հաստատունն ավելի բարձր, քան քացախաթթվի նը: (բ) Մկա նային հյուսվածքում պիրոխաղողաթթուն ավելի շատ գո յություն ու նի չեզոք մոլեկուլի՞, թե՞ դիսոցված իո նի տեսքով՝ ընդու նելով, որ pH = 7.4, իսկ թթվի կոնցենտրացիան հավասար է 2 × 10–4 Մ: (գ) Ի՞նչ կարող ես ասել պիրոխաղողաթթվի լուծելիության մասին: Բացատրի՛ր: (դ) Պիրոխաղողաթթվում ի նչպիսի՞ն է ածխած նի ատոմ ների հիբրիդացումը: (ե) Ընդու նելով H ատոմը որպես վերականգ նիչ՝ գրի՛ր պիրոխաղողաթթվի մինչև կաթ նաթթու վերականգնման ռեակցիայի հավասարեցված հավասարումը (Նկար 24.14): (Չ նա յած H–ի ատոմ ներ՝ որպես այդպիսիք, կենսահամակարգերում գո յություն չու նեն, կենսաբա նական վերականգ նիչ ներն ապահովում են նման վերականգ նումը:) ԼՈՒ ԾՈՒՄ  (ա) Պիրոխաղողաթթվի դիսոցման հաստատունն ավելի մեծ է, քան քացախաթթվի նը, քա նի որ պիրոխաղողաթթվի α–ածխած նի մոտ կարբո նիլ ֆունկցիո նալ խումբը նպաստում է C—O—H կապերի համակարգում էլեկտրոն ների շեղմա նը H–ի ատոմից դեպի թթված նի ատոմը, ինչը հեշտաց նում է H–ի դիսոցումը պրոտո նի տեսքով   (Բաժին 16.10):

ԳԼՈԽ 24.10

Նոկլեինաթթոներ  

1165

(բ) Իո նացման չափը որոշելու համար սկզբում պետք է գրենք իո նացման հավասարակշռությու նը և հավասարակշռության հաստատու նի արտահայտությու նը: Կիրառելով HPv նշա նակումը թթվի համար՝ կու նե նանք. +

–

HPv @ H  + Pv +

–

[H ] [Pv ] K թ = = 3.2 × 10–3   [HPv] –

 Նշա նակենք [Pv ] = x: Այդ դեպքում չդիսոցված թթվի կոնցենտրացիան կլի նի +

2 × 10–4 — x : [H ] = 4.0 × 10–8 (համապատասխան pH արժեքին): Տեղադրելով՝ կստա նանք. 3.2 × 10–3 =

[4.0 × 10–8][x] [2 × 10–4 – x ]

Լուծելով x –ի նկատմամբ՝ կստա նանք. x [3.2 × 10–3 + 4.0 × 10–8] = 6.4 × 10–7: Փակագծերի մեջ երկրորդ անդամը շատ փոքր է՝ համեմատած առաջի նի հետ: Հետևաբար այն կարող ե նք անտեսել. –

X = [Pv ] = 6.4 × 10–7/3.2 × 10–3 = 2 × 10 –4 Մ  Սա թթվի սկզբ նական կոնցենտրացիան է, ինչը նշա նակում է, որ ողջ թթուն, ըստ էության, դիսոցվել է: Նման արդյունք կարելի էր սպասել, քա նի որ թթուն բավական  նոսր է, և թթվի դիսոցման հաստատու նը բավական բարձր է: (գ) Պիրոխաղողաթթուն ջրում պետք է բավական լուծելի լի նի, քա նի որ այն ու նի բևեռային ֆունկցիո նալ խմբեր և փոքր ածխաջրած նային մաս: Այն խառնվում է ջրի, էթա նոլի և դիէթիլեթերի հետ: (դ) Մեթիլ խմբի ածխածինն ու նի sp3 հիբրիդացում: Կարբո նիլ խմբի ածխածինն ու նի sp2 հիբրիդացում՝ պայմա նավորված թթված նի հետ կրկ նակի կապով: Կարբո նաթթվի ածխածի նը նույնպես ու նի sp2 հիբրիդացում: (ե) Այս ռեակցիայի հավասարումն է. O CH3CCOOH

OH 

2 (H)

CH3CCOOH H

Ըստ էության, կետո նային ֆունկցիո նալ խումբը վերականգնվել է մինչև սպիրտայի նի:

ՕԳՏԱԿԱՐ Մ�ՏԵՑ�ՒՄՆԵՐ ՔԻՄԻԱՅ�ՒՄ ԻՍԿ ԱՅԺՄ Ի՞ՆՉ Եթե կարդում ես այս շրջա նակված հոդվածը, ուրեմն հասել ես մեր գրքի վերջին: Մենք շնորհավորում ե նք քեզ ցուցաբերած հաստատակամության և նվիրվածության համար: Որպես վերջաբան՝ առաջարկում ե նք հետևյալ հարցի տեսքով յուրաց նել մի հիմ նական օգտակար մոտեցում. ի՞նչ ես ծրագրում ա նել քիմիայի գիտելիքի հետ,

որը ձեռք ես բերել ուսում նառությանդ ընթացքում: Ձեզա նից շատերը հավելյալ դասեր կվերց նեն քիմիայից՝ որպես ձեր դասացուցակի պարտադիր մաս: Մյուս ների համար սա կլի նի վերջին դասը քիմիայից: Անկախ նրա նից, թե որը կլի նի քո ը նտրած մաս նագիտական ուղին, քիմիան կլի նի դա, կենսաբժշկության ուղղություն ներից մեկը, ինժե ներիա, արվեստի որևէ ուղղություն, թե մի այլ ոլորտ, մենք հույս ու նենք, որ այս գիրքը ըստ արժանվույն գնահատել տվեց քեզ քիմիայի դերը շրջապատող աշխարհում: Եթե ուշադրություն դարձ նես , ապա կհանդիպես

1166

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

քիմիայի հետ առօրյա կյանքում՝ սննդից մինչև դեղագործական պիտակ ները, բենզի նի պոմպերից մինչև սպորտային սարքերի մասին տրվող լուրերը: Մենք փորձել ե նք նաև ցույց տալ, որ քիմիան դի նամիկ, ա նընդհատ զարգացող գիտություն է: Հետազոտող քիմիկոս ները սինթեզում են նոր միացություն ներ, հայտ նաբերում են նոր ռեակցիա ներ, բացահայտում քիմիական հատկություն ներ, որոնք նախկի նում անհայտ էին, գտ նում են հայտ նի միացություն ների նոր կիրառություն ներ և կատարելագործում են տեսություն ները: Կենսաբա նական համակարգերի ըմբռ նումը հիմ նարար քիմիայի տեսանկյու նից դարձել է առավել կարևոր, քա նի որ բացահայտվում են նոր մակարդակի բարդություն ներ: Հնարավոր է, որ ցանկա-

 նաս մաս նակցել քիմիական հետազոտություն ների հրաշալի արկած ներին՝ բարձրագույն կրթության ընթացքում վերց նելով որևէ հետազոտական ծրագիր: Պատասխա նելով մեծ թվով հարցերի, որոնց քիմիկոս ներն արդեն պատասխա նել ե ն՝ դու կզարմա նաս հարցերի բազմազա նությու նից, որոնց դեռ պետք է պատասխա նել: Վերջում մենք հույս ու նենք, որ քեզ համար հաճելի էր սովորել այս դասագրքով: Մեզ համար նույնպես հաճելի էր թղթին հանձ նել այսքան շատ մտքեր քիմիայի մասին: Մենք անկեղծորեն հավատում ե նք, որ այն կենտրո նական գիտություն է և օգտակար է նրանց համար, ովքեր սովորում են քիմիա և սովորում են քիմիայից:

ԳԼԽԻ ԱՄՓՈՓՈՒՄ ԵՎ ԿԱՐԵՎՈՐ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒՆ ԵՎ ԲԱԺԻՆ 24.1 Այս գլուխը ներկա յաց նում է օրգա նական քիմիան, որը ուսում նասիրում է ածխած նի միացություն ները (այն միացություն ները, որոնք պարու նակում են ածխածին–ածխածին կապեր), և կենսաքիմիան, որը կենդա նի օրգա նիզմ ների քիմիայի ուսում նասիրությունն է: Օրգա նական քիմիայի բազմաթիվ գաղափար ների մենք հանդիպել ե նք  նախորդ գլուխ ներում: Ածխածինն իր կա յուն միացություն ներում առաջաց նում է չորս կապեր: C—C պարզ կապերը և C—H կապերն ու նեն ցածր ռեակցիո նու նակություն: Այն կապերը, որոնք ու նեն բարձր էլեկտրո նային խտություն (ի նչպիսիք են բազմակի կապերը կամ բարձր էլեկտրաբացասակա նությամբ ատոմ ների առաջացրած կապերը), հակված են ռեակցիո նու նակության տեղամասեր լի նել օրգա նական միացություն ներում: Ռեակցիո նու նակության այդ տեղամասերը կոչվում են ֆունկցիո նալ խմբեր: ԲԱԺԻՆ 24.2 Օրգա նական միացություն ների պարզագույն տեսակն ածխաջրածին ներն են, որոնք կազմված են միայն ածխած նից և ջրած նից: Կա ածխաջրածին ների չորս հիմ նական տեսակ՝ ալկան ներ , ալկեն ներ , ալկին ներ և արոմատիկ ածխաջրածին ներ: Ալկան ները կազմված են միայն C—H և C—C պարզ կապերից: Ալկեն ները պարու նակում են մեկ կամ ավելի ածխածին–ածխածին կրկ նակի կապեր: Ալկին ները պարու նակում են մեկ կամ ավելի ածխածին–ածխածին եռակի կապեր: Արոմատիկ ածխաջրածին ները պարու նակում են ածխած նի ատոմ ների ցիկլիկ կառուցվածք ներ՝ միացած ի նչպես σ , այնպես էլ դելոկալացված π  կապերով: Ալկան ները հագեցած ածխաջրածին ներ են, իսկ մյուս ները չհագեցած են: Ալկան ները կարող են առաջաց նել ուղիղ շղթայով, ճյուղավորված շղթայով կամ ցիկլիկ միացություն ներ: Իզոմեր ները միացություն ներ են, որոնք ու նեն նույն մոլեկուլային բա նաձևերը, սակայն տարբերվում են ատոմ ների դասավորությամբ: Կառուցվածքային իզոմեր ներում ատոմ ների դասավորությու նը տարբեր է: Տարբեր իզոմեր ներին տալիս են տարբեր կա նո-

 նական անվա նում ներ: Ածխաջրածին ների անվա նակարգումը հիմնված է մոլեկուլում ածխած նի ատոմ ների ամե նաե րկար շղթայի վրա: Ալկիլ խմբերի դիրքերը, որոնք ճյուղավորվում են գլխավոր շղթայից, նշվում ե ն՝ համարակալելով ածխած նային շղթայի երկարությամբ: Ցիկլիկ կառուցվածք ներ պարու նակող ալկան ները կոչվում են ցիկլոալկան ներ: Ալկան ները հարաբերակա նորեն քիչ ռեակցիո նու նակ ե ն: Սակայն դրանք այրվում են օդում և հիմ նակա նում օգտագործվում են որպես ջերմային է ներգիայի աղբյուր:

ԲԱԺԻՆ 24.3 Ալկեն ների և ալկին ների անվա նում ները հիմնված են բազմակի կապեր պարու նակող ածխած նի ատոմ ներից կազմված ամե նաե րկար շղթայի վրա, իսկ բազմակի կապերի տեղակա յումը նշվում է թվային նախածանց ներով: Ալկեն ները ցուցաբերում են ոչ միայն կառուցվածքային իզոմերիա, այլև երկրաչափական (ցիս–տրանս ) իզոմերիա: Երկրաչափական իզոմեր ներում կապերը նույնն են, բայց մոլեկուլ ներն ու նեն տարբեր տարածական կառուցվածք ներ: Երկրաչափական իզոմերիան հնարավոր է ալկեն ներում, որովհետև C C կրկ նակի կապի շուրջը պտույտը սահմա նափակված է: Ալկեն ները և ալկին ները հեշտությամբ ենթարկվում են միացման ռեակցիա ների ածխածին–ածխածին բազմակի կապերի մոտ: Թթու ների, ի նչպիսին HBr–ն է, միացումն ընթա նում է արագությու նը սահմա նափակող փուլով, որում պրոտո նը փոխանցվում է ալկե նի կամ ալկի նի ածխած նի ատոմ ներից մեկին: Արոմատիկ միացություն ների միացման ռեակցիա ներ դժվար է իրակա նաց նել, սակայն տեղակալման ռեակցիա ները հեշտությամբ են ընթա նում կատալիզատորի առկա յությամբ: ԲԱԺԻՆ 24.4 Օրգա նական միացություն ների քիմիան որոշվում է իրենց ֆունկցիո նալ խմբերի բնույթով: Մենք քն նարկել ե նք հետևյալ ֆունկցիո նալ խմբերը.

ՎԱՐԺՈԹՅՈՆՆԵՐ   1167

 















 



9  

 















 

 0   

 





 











9



 

 

9

  



9



R, R  և R  նշա նակում ները ներկա յաց նում են ածխաջրած նային խմբեր, օրի նակ՝ մեթիլ (CH3) կամ ֆե նիլ (C6H5): Սպիրտ ները ածխաջրածին ների ածանցյալ ներն են, որոնք պարու նակում են մեկ կամ ավելի OH խմբեր: Եթեր ներն առաջա նում ե ն երկու մոլեկուլ սպիրտի կոնդենսացումից: Մի քա նի դասեր պարու նակում են կարբո նիլ (C O) խումբը, ի նչպիսիք են ալդեհիդ ները, կետոն ները, կարբո նաթթու ները, էսթեր ներն ու ամիդ ները: Ալդեհիդ ները և կետոն ները կարող են ստացվել համապատասխան սպիրտ ների օքսիդացումից: Ալդեհիդ ների հետագա օքսիդացումից ստացվում են կարբո նաթթու ներ: Կարբո նաթթու ները կարող են առաջաց նել էսթեր ներ սպիրտ ների հետ կոնդենսացման ռեակցիայով, ի նչպես նաև ամիդ ներ՝ ամին ների հետ կոնդենսացման ռեակցիայով: Էսթեր ները հիդրոլիզի (օճառացման) են ենթարկվում ուժեղ հիմքերի առկա յությամբ: ′

″

ԲԱԺԻՆ 24.5 Անհամադրելի հայելային պատկեր ներ ու նեցող մոլեկուլ ները կոչվում են քիրալ: Քիրալ մոլեկուլի երկու անհամադրելի ձևերը էնանտիոմերներ են կոչվում: Ածխած նի միացություն ներում քիրալ կենտրոն ները առաջա նում են, երբ կենտրո նական ածխած նի ատոմին միացած չորս խմբերը տարբեր են իրարից, ի նչպես 2–բրոմբութա նում: Կենդա նի համակարգերում հանդիպող շատ մոլեկուլ ներ, ի նչպիսիք են ամի նոթթու ները, քիրալ են և բնության մեջ հանդիպում են միայն մեկ է նանտիոմերի ձևով: Բժշկության մեջ կարևոր շատ դեղեր քիրալ են, և դրանց է նանտիոմեր ները կարող են առաջաց նել միմյանցից տարբեր կենսաքիմիական էֆեկտ ներ: Այդ պատճառով քիրալ դեղերի միայն արդյու նավետ իզոմեր ների սինթեզը դարձել է խիստ կարևոր: ԲԱԺԻՆՆԵՐ 24.6 ԵՎ 24.7 Կյանքի համար անհրաժեշտ շատ մոլեկուլ ներ բնական հսկա պոլիմեր ներ են, որոնք բաղկացած են մո նոմեր կոչվող ավելի փոքր մոլեկուլ ներից: Այս կենսապոլիմեր ներից երեքը քն նարկվում են այս գլխում՝ սպիտակուց ներ, պոլիսախարիդ ներ (ածխաջրեր) և նուկլեի նաթթու ներ:

Սպիտակուց ները ամի նոթթու ների պոլիմեր ներն են: Կենդա նական համակարգերում դրանք հիմ նական կառուցվածքային նյութերն են: Բնության մեջ հանդիպող սպիտակուց ները բաղկացած են 22 ամի նոթթու ներից, չնա յած միայն քսանն են տարածված: Ամի նոթթու ները միացած են իրար պեպտիդային կապերով: Պոլիպեպտիդը պոլիմեր է՝ առաջացած պեպտիդային կապերով միմյանց միացած ամի նոթթու ներից: Ամի նոթթու ները քիրալ նյութեր են: Սովորաբար է նանտիոմեր ներից մեկն է լի նում կենսաբա նորեն ակտիվ: Սպիտակուցի կառուցվածքը որոշվում է շղթա յում ամի նոթթու ների հաջորդակա նությամբ (դրա առաջ նային կառուցվածքով ) , շղթայի գալար ներով ու ձգվածությամբ (դրա երկրորդային կառուցվածքով ) և ամբողջական մոլեկուլի ը նդհա նուր տեսքով (դրա երրորդային կառուցվածքով ): Երկու կարևոր երկրորդային կառուցվածք ներից են α–հելիքսը և  β –ծրարը: Պրոցեսը, որով սպիտակուցը ձեռք է բերում իր կենսաբա նորեն ակտիվ երրորդային կառուցվածքը, կոչվում է ֆոլդինգ: Երբեմն մի քա նի սպիտակուց միա նում ե ն՝ առաջաց նելով չորրորդային կառուցվածք: ԲԱԺԻՆՆԵՐ 24.8 ԵՎ 24.9 Ածխաջրերը, որոնք պոլիհիդրօքսի ալդեհիդ ներ և կետոն ներ են, բույսերի հիմ նական կառուցվածքային բաղադրիչ ներն ե ն, նաև է ներգիայի աղբյուր են բույսերում և կենդա նի ների օրգա նիզմ ներում: Գլյուկոզը տարածված մո նոսախարիդ կամ պարզ շաքար է: Երկու մո նոսախարիդ կարող են միա նալ կոնդենսացման ռեակցիայով՝ առաջաց նելով դիսախարիդ : Պոլիսախարիդ ները միմյանց հետ միացած մո նոսախարիդ ների միավոր ներից կազմված բարդ ածխաջրեր են: Ամե նակարևոր երեք պոլիսախարիդ ներից են օսլան, որը հանդիպում է բույսերում, գլիկոգե նը, որը պարու նակվում է կաթ նասուն ների օրգա նիզմ ներում, և ցելյուլոզը, որը նույպես պարու նակվում է բույսերում: Լիպիդ ները գլիցերի նից և ճարպաթթու ներից առաջացած միացություն ներ են և ներառում են ճարպերն ու ֆոսֆոլիպիդ ները: Ճարպաթթու ները կարող են լի նել հագեցած, չհագեցած, ցիս կամ տրանս՝  կախված իրենց քիմիական բա նաձևից ու կառուցվածքից: ԲԱԺԻՆ 24.10 Նուկլեի նաթթու ները կենսապոլիմեր ներ են, որոնք կրում են բջջի վերարտադրման համար անհրաժեշտ գե նետիկ ինֆորմացիան: Դրանք նաև կարգավորում են բջջի զարգացումը սպիտակուցի սինթեզի կարգավորման միջոցով: Այս կենսապոլիմեր ների կառուցվածքային տարրերն են  նուկլեոտիդ ները: Կա նուկլեի նաթթու ների երկու տեսակ՝ ռիբո նուկլեի նաթթու (ՌՆԹ) և դեօքսիռիբո նուկլեի նաթթու (ԴՆԹ): Այս միացություն ները բաղկացած են պոլիմերային կմախքից, որտեղ միմյանց հետ կապ ված են ֆոսֆատային և ռիբոզ կամ դեօքսիռիբոզ սախարիդ ների խմբերը օրգա նական հիմքերի հետ միասին, որոնք միացած են շաքարի մոլեկուլին: ԴՆԹ–ի մոլեկուլը կրկ նակի շղթայով հելիքս է (կրկ նակի հելիքս), որը միասին պահվում է իրար դիմաց գտնվող համապատասխան օրգա նական հիմքերի միջև ջրած նական կապերով: Առանձ նահատուկ հիմքերի զույգերի միջև ջրած նական կապը կարևոր է գե նի ռեպլիկացիայի ու սպիտակուցի սինթեզի համար:

1168

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ԲԱԺԻՆ 24

ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀՄՏՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Տարբերել ալկան ները, ալկեն ները, ալկին ները և արոմատիկ ածխաջրածին ները: (Բաժին 24.2) Պատկերել ածխաջրածին ների կառուցվածք ները՝ ել նելով դրանց անվա նում ներից, և անվա նել ածխաջրածին ները՝ ել նելով դրանց կառուցվածք ներից: (Բաժին ներ 24.2 և 24.3) Տարբերել միացման ռեակցիա ներն ու տեղակալման ռեակցիա ները: (Բաժին 24.3) Իմա նալ ֆունկցիո նալ խմբերի կառուցվածք ները. ալկեն, ալկին, սպիրտ, կարբո նիլ, եթեր, ալդեհիդ, կետոն, կարբո նաթթու, ամին, ամիդ: (Բաժին 24.4) Հասկա նալ մոլեկուլի քիրալության պատճառը և կարողա նալ ճա նաչել քիրալ մոլեկուլ ները: (Բաժին 24.5) Ճա նաչել ամի նոթթու ները և հասկա նալ, թե ի նչպես են դրանք պեպտիդ ներ և սպիտակուց ներ առաջաց նում ամիդային կապի միջոցով: (Բաժին 24.7) Հասկա նալ սպիտակուցի առաջ նային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդային կառուցվածք ների միջև տարբերություն ները: (Բաժին 24.7) Կարողա նալ բացատրել պեպտիդի կամ սպիտակուցի կառուցվածք ներում –հելիքսի և  β –ծ րարի միջև տարբերությու նը: (Բաժին 24.7) Հասկա նալ օսլայի և ցելյուլոզի կառուցվածք ների միջև տարբերությու նը: (Բաժին 24.8) Դասակարգել մոլեկուլ ները որպես շաքար ներ կամ լիպիդ ներ՝ ել նելով դրանց կառուցվածք ներից: (Բաժին ներ 24.8 և 24.9) Հասկա նալ հագեցած և չհագեցած ճարպերի միջև տարբերությու նը: (Բաժին 24.9) Հասկա նալ նուկլեի նաթթու ների կառուցվածքը և լրաց նող հիմքերի դերը ԴՆԹ–ի ռեպլիկացիա յում: (Բաժին 24.10)

ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ՝ ՊԱՏԿԵՐՆԵՐՈՎ 24.1  Բերված բոլոր կառուցվածք ներն ու նեն C8H18 մոլեկուլային բա նաձևը: Ո՞ր կառուցվածք ներն են պատկերում նույն մոլեկուլը: (Հու շում: Այս հարցին պատասխա նելու եղա նակ ներից մեկը միացություն ներից յուրաքանչյուրի քիմիական անվանման որո նումն է:) [Բաժին 24.2] 



()  

()

24.3 Այս մոլեկուլ ներից ո՞րն ավելի հեշտ կենթարկվի միացման ռեակցիայի: [Բաժին 24.3]  



()









()





()







 

()  

()









()

 





()

()

24.4  Այս միացություն ներից ո՞րն, ըստ քեզ, կու նե նա ամե նաբարձր եռման կետը: Բացատրի՛ր: [Բաժին 24.4] 

24.2 Այս մոլեկուլ ներից ո՞րն է չհագեցած: [Բաժին 24.3] 





 











 

()

 



()









()

()



()



 

()

24.5 Այս միացություն ներից որո՞նք կարող են լի նել իզոմեր ներ: Յուրաքանչյուր դեպքում, որտեղ իզոմերիան հնարավոր է, որոշի՛ր իզոմերիայի տեսակը կամ տեսակ ները: [Բաժին ներ 24.2, 24.4]

ՎԱՐԺՈԹՅՈՆՆԵՐ   1169  

 







–

+





() 

 

()



()

()

24.6 i–v մոլեկուլային մոդել ները ուսում նասիրելով՝ ը նտրի՛ր այն միացությու նը, որը՝ (ա) կարող է հիդրոլիզվել՝ առաջաց նելով գլյուկոզ, (բ) կարող է առաջաց նել ցվիտերիոն, (գ) ԴՆԹ–ում առկա չորս հիմքերից մեկն է, (դ) փոխազդում է թթվի հետ՝ առաջաց նելով էսթեր, (ե) լիպիդ է: [Բաժին ներ 24.6–24.10]

(i)

(ii)

(iii)

(iv)

(v)

ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ՆԵՐԱ ԾՈՒԹՅՈՒՆ: ԱԾԽԱՋՐԱ ԾԻՆՆԵՐ (բաժին ներ 24.1 և 24.2) 24.7 Որո՞նք են հիբրիդային օրբիտալ ների հատկություն ները՝ (ա) ալկա նի ածխած նում, (բ) ալկե նի կրկ նակի կապի ածխած նում, (գ) բենզոլի օղակի ածխած նում, (դ) ալկի նի եռակի կապի ածխած նում: 24.8 Ի նչպիսի՞ն են կապի մոտավոր անկյուն ները՝ (ա) ալկա նի ածխած նի մոտ, (բ) ալկե նում կրկ նակի կապի ածխած նի ատոմի մոտ, (գ) ալկի նում եռակի կապի ածխած նի շուրջը: 24.9 Կանխատեսի՛ր ածխած նի յուրաքանչյուր ատոմի շուրջը կապի անկյուն ների իդեալական արժեք ները հետևյալ մոլեկուլում: Նշի՛ր ածխածին ներից յուրաքանչյուրի օրբիտալ ների հիբրիդացումը: CH3CCCH2COOH

24.10 Որոշի՛ր ածխած նի ատոմ(ներ)ի հիբրիդացում ները բերված կառուցվածք ներում. (ա) sp 3, (բ) sp , (գ) sp 2: N

C

CH2

CH2

CH

CH

CHOH C H

O

24.11 Ամո նիակը և ածխած նի մո նօքսիդը արդյո՞ք օրգա նական միացություն ներ են: Ինչո՞ւ: 24.12 C–O և C–Cl կապեր պարու նակող օրգա նական միացություն ներն ավելի ռեակցիո նու նակ են, քան պարզ ալկան ները: Հաշվի առ նելով C–H, C–C, C–O և C–Cl կապերի էնթալպիա ների հարաբերական արժեք ները (Աղյուսակ 8.4)՝ բացատրի՛ր նշված փաստը: 24.13 (ա) Ի՞նչ տարբերություն կա ուղիղ շղթայով և ճյուղավորված շղթայով ալկան ների միջև: (բ) Ի՞նչ տարբերություն կա ալկա նի և ալկիլ խմբի միջև: 24.14   Ո՞ ր կառուցվածքային առանձ նահատկություն ներն են օգ նում դասակարգել միացությու նը որպես՝ (ա) ալկան, (բ) ցիկլոալկան, (գ) ալկեն, (դ) ալկին, (ե) հագեցած ածխաջրածին, (զ) արոմատիկ ածխաջրածին: 24.15 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ների անվա նում ները կամ կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը.

1170

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

 

()







 















 

(ե) 1–էթիլ–3–մեթիլցիկլոհեքսան 



()

24.17 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ների անվա նում ները կամ կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը. ()   

 



  

(գ) 2–մեթիլհեպտան (դ) 4–էթիլ–2,3–դիմեթիլօկտան (ե) 1,2–դիմեթիլցիկլոհեքսան 24.16 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ների անվա նում ները կամ կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը.  

()  



(բ)2 ,2–դիմեթիլպենտան (գ) 4–էթիլ–1,1–դիմեթիլցիկլոհեքսան (դ) (CH3)2CHCH 2CH2C(CH3)3 (ե) CH3CH2CH(C2H5)CH 2CH 2CH 2CH 3 24.18 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ների անվա նում ները կամ կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը. (ա)3 –ֆե նիլպենտան (բ)2 ,3–դիմեթիլհեքսան (գ) 2–էթիլ–2–մեթիլհեպտան (դ) CH3CH2CH(CH3)CH 2CH(CH3)2 ()





() CH3CH2CH2CCH3  

(գ) 2,5,6–տրիմեթիլ նո նան (դ) 3–պրոպիլ–4,5–դիմեթիլդեկան

24.19 Որքա՞ն է խառ նուրդի օկտա նային թիվը, որը պարու նակում է 35% հեպտան և 65% իզոօկտան: 24.20 Նկարագրի՛ր երկու եղա նակ, որոնցով հնարավոր է բարձրաց նել ալկան ներից կազմված բենզի նի օկտա նային թիվը:

ԱԼԿԵՆՆԵՐ, ԱԼԿԻՆՆԵՐ ԵՎ ԱՐՈՄԱՏԻԿ ԱԾԽԱՋՐԱ ԾԻՆՆԵՐ (բաժին 24.3) 24.21 (ա) Ինչո՞ւ են ալկան ները համարվում հագեցած: (բ) C4H6–ը հագեցա՞ծ ածխաջրածին է: Ինչո՞ւ՝ այո կամ ինչո՞ւ՝ ոչ: 24.22 (ա) CH 3CH=CH 2 միացությու նը հագեցա՞ծ է, թե՞ ոչ: Բացատրի՛ր: (բ) Ի՞նչ սխալ կա CH3CH 2CH=CH3բ ա նաձևում: 24.23 Գրի՛ր ածխած նի հինգ ատոմ պարու նակող ածխաջրած նի մոլեկուլային բա նաձևը, որը՝ (ա) ալկան է, (բ) ցիկլոալկան է, (գ) ալկեն է, (դ) ալկին է: Որո՞նք են հագեցած, և որո՞նք՝ չհագեցած ածխաջրածին ներ:

24.29 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ների անվա նում ները կամ կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը. (ա) տրանս –2–պենտեն (բ) 2,5–դիմեթիլ–4–օկտեն 



()



 





()

 

24.24  Գրի՛ր ածխած նի վեց ատոմ պարու նակող ցիկլիկ ալկա նի, ցիկլիկ ալկե նի, գծ ային ալկի նի և արոմատիկ ածխաջրած նի մոլեկուլային բա նաձևերը: Որո՞նք են հագեցած, և որո՞նք՝ չհագեցած ածխաջրածին ներ: 24.25 Է նեդիին ները միացություն ների դաս են, որոնք ներառում են որոշ հակաբիոտիկ ներ: Գծի՛ր է նեդիի նի կառուցվածքային հատվածը, որը ածխած նի վեց ատոմ ներից բաղկացած շղթա է: (Հու շում: Դի  նշա նակում է երկու:) 24.26 Գրի՛ր ցանկացած ցիկլիկ ալկե նի, այսինքն՝ մեկ կրկ նակի կապ ու նեցող ցիկլիկ ածխաջրած նի ը նդհա նուր բա նաձևը: 24.27 Գրի՛ր C6H10 մոլեկուլային բա նաձև ու նեցող բոլոր հնարավոր ալկեն ների և ալկին ների կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը: 24.28 Գծի՛ր բոլոր հնարավոր C5H10 ոչ ցիկլիկ կառուցվածքային իզոմեր ները: Անվա նի՛ր միացություն ներից յուրաքանչյուրը:



()



 

24.30 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ների անվա նում ները կամ կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը. (ա)4 –մեթիլ–2–պենտեն (բ) ցիս– 2,5–դիմեթիլ–3–հեքսեն (գ) օրթո –դիմեթիլբենզոլ  (դ) HC CCH2CH 3 (ե) տրանս– CH 3CH CHCH2CH2CH2CH3 24.31 Ինչո՞ւ ալկեն ների համար երկրաչափական իզոմե րիա հնարավոր է, իսկ ալկին ների համար՝ ոչ: 24.32 Գրի՛ր բութե նի բոլոր կառուցվածքային և երկրաչափական իզոմեր ները և անվա նի՛ր դրանք:

ՎԱՐԺՈԹՅՈՆՆԵՐ   1171

24.33 Որոշի՛ր՝ հետևյալ մոլեկուլ ներն ու նե՞ն երկրաչափական (ցիս–տրանս) իզոմե րիա, թե՞ ոչ: Գծի՛ր դրանց կառուցվածք ները. (ա) 1,1–դիքլոր–1–բութեն, (բ) 2,4–դիքլոր–2–բութեն, (գ) 1,4–դիքլորբենզոլ, (դ)4 ,5–դիմեթիլ–2–պենտեն: 24.34  Պատկերի՛ր 2,4–հեքսադիե նի երեք առանձին երկրաչափական իզոմեր ները: 24.35 (ա) Ի՞նչ տարբերություն կա տեղակալման և միացման ռեակցիա ների միջև: Ո՞րն է բնորոշ ալկեն ներին, իսկ ո՞րը՝ արոմատիկ ածխաջրածին ներին: (բ) Օգտագործելով կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը՝ գրի՛ր 2–պենտե նի՝ Br2–ի հետ միացման ռեակցիայի հավասարումը և անվա նի՛ր ստացվող վերջա նյութը: (գ) Գրի՛ր Cl2–ի՝ բենզոլի հետ տեղակալման ռեակցիայի հավասարումը, եթե ռեակցիան ընթա նում է FeCl3 կատալիզատորի առկա յությամբ, և արգասիքը պարա– քլորբենզոլն է: 24.36 Օգտագործելով կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը՝ գրի՛ր հետևյալ ռեակցիա ներից յուրաքանչյուրի հավասարումը. (ա)  ցիկլոհեքսե նի հիդրումը, (բ) H2O–ի միացումը տրանս– 2–պենտե նին՝ որպես կատալիզատոր օգտագործելով H2SO 4  (երկու վերջա նյութեր), (գ)  2–քլորպրոպա նի ռեակցիան բենզոլի հետ՝ AlCl 3–ի առկա յությամբ: 24.37 (ա) Երբ ցիկլոպրոպա նը մշակվում է HI–ով, առաջա նում է 1–յոդպրոպան: Ցիկլոհեքսա նը կամ ցիկլոպենտա նը չեն տալիս նման ռեակցիա: Ի նչպե՞ս կգ նահատես ցիկլոպրոպա նի ռեակցիո նու նակությու նը: (բ) Առաջարկի՛ր էթիլբենզոլի ստացման եղա նակ՝ որպես օրգա նական ելա նյութեր վերց նելով բենզոլը և էթիլե նը:

ղուկի ավելացումն է և դիտարկումը, թե ի նչպես է կարմրաշագա նակագույն գու նավորումն անհետա նում: Այս փորձը չի գործում արոմատիկ ածխաջրածին ները հայտ նաբերելիս: Բացատրի՛ր: (բ) Գրի՛ր մի շարք ռեակցիա ներ, որոնց արդյունքում ստացվում է պարա– բրոմէթիլբենզոլ՝ ել նելով բենզոլից և օգտագործելով այլ անհրաժեշտ ելա նյութեր: Ո՞ր իզոմեր ները կարող են ստացվել որպես կողմ նակի վերջա նյութեր:

24.39 Ալկե նին Br2–ի միացման արագության օրենքը առաջին կարգի է ըստ Br2–ի և առաջին կարգի է ըստ ալկե նի: Արդյո՞ք սա խոսում է այն մասին, որ Br2–ի՝ ալկե նին միացման ռեակցիան ընթա նում է նույն մեխա նիզմով, ի նչ HBr–ի միացումը: Բացատրի՛ր: 24.40 Նկարագրի՛ր միջանկյալ նյութը, որն առաջա նում է ալկե նին ջրած նի հալիդ միա նալիս՝ քո պատասխա նում օգտագործելով ցիկլոհեքսե նը՝ որպես ալկեն: 24.41 Գազային ցիկլոպրոպա նի այրման մոլային ջերմությու նը –2089 կՋ/մոլ է, իսկ գազային ցիկլոպենտա նի նը՝ –3317 կՋ/ մոլ: Հաշվի՛ր այրման ջերմությու նը ըստ CH2 խմբի՝ երկու դեպքում էլ, և հաշվի՛ր տարբերությու նը: 24.42 Դեկահիդրո նավ թալի նի (C10 H18) այրման ջերմությու նը –6286 կՋ/մոլ է: Նավթոլի (C 10 H8) այրման ջերմությու նը –5157 կՋ/մոլ է: [Երկու դեպքում էլ արգասիք ները CO2(գ)–ն և H2O(հ)–ն են:] Կիրառելով այս և Հավելված Գ–ում բերված տվյալ ները՝ հաշվի՛ր նավթոլի հիդրման ջերմությու նը: Այդ տվյալը տալի՞ս է արդյոք որևէ ապացույց նավթոլի արոմատիկ բնույթի մասին:

24.38 (ա) Ալկեն ների առկա յությու նը հաստատող փորձերից մեկը փոքր քա նակով բրոմի՝ կարմրաշագա նակագույն հե-

ՖՈՒՆԿՑԻՈՆԱԼ ԽՄԲԵՐ ԵՎ ՔԻՐԱԼՈՒԹՅՈՒՆ (բաժին ներ 24.4 և 24.5) 24.43 Որոշի՛ր ֆունկցիո նալ խմբերը հետևյալ միացություն ներում. ()







()



 









()

 







()





() 







()

 

 



()



()



 





  

  

 

 



 

24.44 Որոշի՛ր ֆունկցիո նալ խմբերը հետևյալ միացություն ներում.



()



()

 

()





 

() 

24.45 Պատկերի՛ր՝ (ա) ացետո նի իզոմեր ալդեհիդի, (բ) 1–պրոպա նոլի իզոմեր եթերի կառուցվածքային բա նաձևերը: 24.46 (ա)  Գրի՛ր օղակում ածխած նի չորս ատոմ պարու նակող ցիկլիկ եթերի էմպիրիկ և կառուցվածքային բա նաձևերը: (բ)  Գրի՛ր ուղիղ շղթայով միացության կառուցվածքային

1172

ԲԱԺԻՆ 24

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

բա նաձևը, որը (ա) մասի պատասխան միացության կառուցվածքային իզոմերն է:

24.47 Կարբո նաթթվի IUPAC անվա նումը հիմնված է ածխած նի  նույն թվով ատոմ ներ պարու նակող ածխաջրած նի անվան վրա: Էթա նաթթուն, օրի նակ, քացախաթթվի IU PAC անվա նումն է: Պատկերի՛ր հետևյալ թթու ների կառուցվածք ները. (ա) մեթա նաթթու, (բ) պենտա նաթթու, (գ) 2–քլոր–3–մեթիլդեկա նաթթու: 24.48 Ալդեհիդ ներն ու կետոն ները կարող են կա նո նական կերպով անվանվել՝ հաշվելով դրանց պարու նակած ածխած նի ատոմ ների թիվը (ներառյալ կարբո նիլ խումբը): Ալդեհիդ ների կամ կետոն ների անվա նումը հիմնված է ածխած նի  նույն թվով ատոմ ներով ածխաջրած նի վրա: Համապատասխա նաբար ավելացվում է ալդեհիդի –ալ կամ կետո նի –ոն   վերջածանցը: Պատկերի՛ր հետևյալ ալդեհիդ ների և կետոն ների կառուցվածքային բա նաձևերը. (ա) պրոպա նալ, (բ) 2–պենտա նոն, (գ) 3–մեթիլ–2–բութա նոն, (դ) 2–մեթիլբութա նալ: 24.49 Պատկերի՛ր միացություն ների կրճատ կառուցվածք ները, որոնք առաջա նում ե ն՝ (ա) բենզո յական թթվի և էթա նոլի, (բ) էթա նաթթվի և մեթիլամի նի, (գ) քացախաթթվի և ֆե նոլի միջև կոնդենսացման ռեակցիայի արդյունքում: Անվա նի՛ր յուրաքանչյուր միացությու նը: 24.50  Գրի՛ր միացություն ների կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը, որոնք առաջացել ե ն՝ (ա) բութա նաթթվի և մեթա նոլի, (բ) բենզո յական թթվի և 2–պրոպա նոլի, (գ) պրոպիո նաթթվի և դիմեթիլամի նի կոնդենսացման ռեակցիայի արդյունքում: Անվա նի՛ր յուրաքանչյուր միացությու նը: 24.51 Օգտագործելով կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը՝ գրի՛ր՝ (ա) մեթիլ պրոպիո նատի, (բ) ֆե նիլ ացետատի օճա-

ռացման (հիմ նային հիդրոլիզ) ռեակցիա ների հավասարում ները: 24.52 Օգտագործելով կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը՝ գրի՛ր՝ (ա) համապատասխան թթվից ու սպիրտից բութիլ պրոպիո նատի ստացման, (բ) մ եթիլ բենզոատի օճառացման (հիմ նային հիդրոլիզ) ռեակցիա ների հավասարում ները:

24.53 Ըստ քեզ՝ մաքուր քացախաթթուն ուժե՞ղ ջրած նական կապով միացություն է: Ի նչպե՞ս են միացության եռման և հալման կետերը (118 ° C և 16.7 ° C) օգ նում գտ նելու ճիշտ պատասխա նը: 24.54 Քացախաթթվի անհիդրիդն առաջա նում է քացախաթթվից՝ կոնդենսացման ռեակցիա յում, որը ներառում է քացախաթթվի երկու մոլեկուլ ներից ջրի մոլեկուլի հեռացումը: Գրի՛ր այս պրոցեսի քիմիական հավասարումը և ցո՛ւյց տուր քացախաթթվի անհիդրիդի կառուցվածքը: 24.55  Գրի՛ր հետևյալ միացություն ներից յուրաքանչյուրի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը. (ա) 2–պենտա նոլ, (բ) 1,2–պրոպանդիոլ, (գ) էթիլ ացետատ, (դ) դիֆե նիլ կետոն, (ե) մեթիլ էթիլ եթեր: 24.56 Գրի՛ր հետևյալ միացություն ներից յուրաքանչյուրի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևը. (ա) 2–էթիլ–1–հեքսա նոլ, (բ) մեթիլ ֆե նիլ կետոն, (գ) պարա– բրոմբենզո յական թթու, (դ) էթիլ բութիլ եթեր, (ե) N, N –դիմեթիլբենզամիդ: 24.57 Պատկերի՛ր 2–բրոմ–2–քլոր–3–մեթիլպենտա նի կառուցվածքը և նշի՛ր բոլոր քիրալ ածխածին ները մոլեկուլում: 24.58 3–քլոր–3–մեթիլհեքսանն ու նի՞ արդյոք օպտիկական իզոմեր ներ: Ինչո՞ւ՝ այո կամ ինչո՞ւ՝ ոչ:

ՍՊԻՏԱԿՈՒՑՆԵՐ (բաժին 24.7) 24.59 (ա) Ի՞նչ է α–ամի նոթթուն: (բ) Ի նչպե՞ս են փոխազդում ամի նոթթու ները սպիտակուց ներ առաջաց նելիս: (գ) Պատկերի՛ր կապը, որը սպիտակուցի մոլեկուլում ամի նոթթու ները միաց նում է միմյանց: Ի նչպե՞ս է այն կոչվում: 24.60 Ամի նոթթու ների կողմ նային շղթա ների (R խմբեր) ո՞ր հատկություն ներն են կարևոր, որոնք ազդում են ամի նոթթու ների գումարային կենսաքիմիական վարքի վրա: Բե՛ր պատասխանդ ակ նառու դարձ նող օրի նակ ներ: 24.61  Պատկերի՛ր լեյցի նի և տրիպտոֆա նի միջև կոնդենսացման ռեակցիա յում առաջացած երկու հնարավոր դիպեպտիդ ների կառուցվածք ները: 24.62  Գրի՛ր համապատասխան ամի նոթ թու ներից մեթիո նիլ գլիցի նի առաջացման քիմիական հավասարումը: 24.63 (ա) Պատկերի՛ր տրիպեպտիդ Gly—Gly—His–ի կրճատ կառուցվածքը: (բ) Քա նի՞ տարբեր տրիպեպտիդ ներ կարելի է ստա նալ գլիցին և հիստիդին ամի նոթթու ներից: Գրի՛ր այդ տրիպեպտիդ ներից յուրաքանչյուրի կրճատ տարբերակը՝ օգտագործելով ամի նոթթու ների գրառման համապատասխան նշան ները:

24.64 (ա) Ի՞նչ ամի նոթթու ներ կստացվեն հետևյալ տրիպեպտիդի հիդրոլիզից. O

O

O

H2NCHCNHCHCNHCHCOH (CH3)2CH

H2COH H2CCH2COH O

(բ) Քա նի՞ տարբեր տրիպեպտիդ ներ կարելի է ստա նալ գլիցի նից, սերի նից և գլուտամի նոթթվից: Գրի՛ր այդ տրիպեպտիդ ներից յուրաքանչյուրի կրճատ տարբերակը՝ օգտագործելով ամի նոթթու ների գրառման համապատասխան նշան ները: 24.65 (ա) Նկարագրի՛ր սպիտակուց ների առաջ նային, երկրորդային և երրորդային կառուցվածք ները: (բ)  Սպիտակուց ների  չորրորդային կառուցվածքներն  առաջա նում են, երբ երկու կամ ավելի պոլիպեպտիդ ներ կամ սպիտակուց ներ միա նում ե ն՝ առաջաց նելով գումարային ավելի մեծ սպիտակուցային կառուցվածք: Միավորումը պայմա նավորված է նախկի նում մե զ հանդիպած նույն ջրած նական, էլէկտրաստատիկ և դիսպերսիոն ուժերով: Հեմոգլոբի նը,

ՎԱՐԺՈԹՅՈՆՆԵՐ   1173

որը տեղափոխում է թթված նի մոլեկուլ ները, չորորդային կառուցվածք ու նեցող սպիտակուցի օրի նակ է: Հեմոգլոբի նը տետրամեր է. այն կազմված է չորս ավելի փոքր պոլիպեպտիդ ներից՝ երկու «ալֆա» և երկու «բետա»: (Այս անվա նում ները կապ չու նեն առանձին պոլիպեպտիդ ներում ալֆա–հելիքսի կամ բետա–ծրարի հետ): Ի՞նչ փորձեր կապահովեն ակնհայտ ապացույցն այն բա նի, որ հեմոգլոբի նը գո յություն ու նի տետրամերի, այլ ոչ թե մեկ հսկա պո-

լիպեպտիդային շղթայի ձևով: Քիմիական գրակա նությու նում կարո՞ղ ես գտ նել այն մեթոդ ները, որոնք քիմիկոս ներն ու կենսաքիմիկոս ներն օգտագործում են այս հարցին պատասխա նելու համար:

24.66 Ի՞նչ տարբերություն սպիտակուց ներում α–հելիքս և β – ծրար երկրորդային կառուցվածք ների միջև:

ԱԾԽԱՋՐԵՐ ԵՎ ԼԻՊԻԴՆԵՐ (բաժին ներ 24.8 և 24.9) 24.67  Քո բառերով սահմա նի՛ր հետևյալ տերմին ները. (ա) ածխաջուր, (բ) մո նոսախարիդ, (գ) դիսախարիդ, (դ) պոլիսախարիդ:

(ա) Ածխած նի քա նի՞ ատոմ կա մոլեկուլում: (բ) Պատկերի՛ր այս շաքարից առաջացած վեցանդամա նի օղակով մոլեկուլի կառուցվածքը:

24.68 Ի՞նչ տարբերություն α –գլյուկոզի և  β –գլյուկոզի միջև: Ցո՛ւյց տուր ե րկու մոլեկուլ գլյուկոզի կոնդենսացիան, որից առաջա նում է դիսախարիդ՝ մի դեպքում α կամրջակով, իսկ մյուս դեպքում՝  β –ով:

24.72 Գալակտոզի գծային ձևի կառուցվածքային բա նաձևն է. O CH

24.69 Ո՞րն է ցելյուլոզի էմպիրիկ բա նաձևը: Ո՞ր միավորն է ցելյուլոզ պոլիմերի հիմքը: Ի՞նչ տեսակի կապ է միաց նում մո նոմերային այդ միավոր ները: 24.70 Ո՞րն է գլիկոգե նի էմպիրիկ բա նաձևը: Ո՞ր միավորն է գլիկոգեն պոլիմերի հիմքը: Ի՞նչ տեսակի կապ է միաց նում մո նոմերային այդ միավոր ները: 24.71 D–մա նոզի գծային ձևի կառուցվածքային բա նաձևն է. O CH HO

C

H

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

HO

C

H

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

CH2OH

(ա) Ածխած նի քա նի՞ ատոմ կա մոլեկուլում: (բ) Պատկերի՛ր այս շաքարից առաջացած վեցանդամա նի օղակով մոլեկուլի կառուցվածքը: 24.73 Նկարագրի՛ր լիպիդ ների և ֆոսֆոլիպիդ ների քիմիական բա նաձևերը: Ինչո՞ւ են ֆոսֆոլիպիդ ները ջրում առաջաց նում երկշերտ կառուցվածք: 24.74 Կիրառելով Աղյուսակ 8.4–ում բերված կապի էնթալպիա ների տվյալ ները՝ ցո՛ւյց տուր, որ որքան շատ C—H կապեր կան մոլեկուլում՝ համեմատած C—O և O–H կապերի հետ, այնքան ավելի շատ է ներգիա կարող է այն կուտակել:

ՆՈՒԿԼԵԻՆԱԹԹՈՒՆԵՐ (բաժին 24.10)  նուկլեի նաթթու ներում հիմքերը թվարկվում են 5′–ից դեպի 3′ –ը հերթակա նությամբ, որտեղ թվերը վերաբերում են շաքարում ածխածին ների դիրքերին (այստեղ ներկա յացված է դեօքսիռիբոզի համար).

24.75 Ադե նինն ու գ ուա նի նը դասվում են պուրիններ   կոչվող մոլեկուլ ների խմբին. դրանք իրենց մոլեկուլում ու նեն երկու օղակ: Թիմի նը և ցիտոզի նը պիրիմիդիններ են, և իրենց կառուցվածքում ու նեն միայն մեկ օղակ: Որոշի՛ր, թե որ  նյութերի ջրային լուծույթ ներում են գործում ավելի մեծ դիսպերսիոն ուժեր՝ պուրին ների՞, թե՞ պիրիմիդին ների:

HO 4’

24.76 Նուկլեոզիդը կազմված է Բաժին 24.10–ում ներկա յացված օրգա նական հիմքից՝ կապված ռիբոզի կամ դեօքսիռիբոզի հետ: Պատկերի՛ր գուա նի նից և դեօքսիռիբոզից առաջացած դեօքսիգուա նոզի նի կառուցվածքը: 24.77 Ի նչպես սպիտակուցում ամի նոթթու ները թվարկվում են ամի նի ծայրից դեպի կարբո նաթթվի ծայրը հերթակա նությամբ (սպիտակուցային հաջորդականություն), այնպես էլ

O

5’

1’       H 3’

2’

H

H

H       O       H

 

H

Հիմքը միա նում է 1′  ածխած նի ատոմին: ԴՆԹ–ի հատվածի 5′  ծայրը ֆոսֆատի ՕH խումբն է, իսկ 3′  ծայրը՝ OH խումբը: Ո՞րն է ԴՆԹ–ի հատվածը այստեղ բերված մոլեկուլի դեպքում:

Կյանքի քիման. օրգանական և կենսաբանական քիմա

ԲԱԺԻՆ 24

1174

24.78 Երբ կրկ նակի շղթայով ԴՆԹ–ի նմուշը ենթարկվել է ա նալիզի, եղած ադե նի նի քա նակը հավասար է եղել թիմի նի քա նակին: Գուա նի նի քա նակը հավասար է եղել ցիտոզի նի քա նակին: Բացատրի՛ր այս դիտարկման կարևորությու նը:

O H

H3C N OH

 O

P

N

O

O

O

NH2

O

N

24.79 Պատկերացրո՛ւ պարզ ԴՆԹ–ի շղթա, որը պարու նակում է 5′ –GCATTGGC–3′   հիմքերի հաջորդակա նությամբ հատված: Ո՞րն է լրաց նող շղթայի նույն հատվածի հաջորդակա նությու նը: (ԴՆԹի երկու շղթա ները միա նում են իրար հակազուգահեռ  ե ղա նակով, այն է՝ 5′ –TAG–3′ –ը կապվում է 3′ –ATC–5′ –ին:)

N

O

 O

P

N

O

N

O

NH2

O N O

 O

P

O

N

O

O

O

O

24.80 Բացատրի՛ր ՌՆԹ–ի և ԴՆԹ–ի միջև տարբերությու նը: H

N

N

O

 O

P

N

O

N

O

NH2

O OH

ԼՐԱՑՈՒՑԻՉ ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ 24.81 Պատկերի՛ր երկու տարբեր մոլեկուլ ների կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը, որոնք ու նեն C3H4O բա նաձևը: 24.82 Քա նի՞ կառուցվածքային իզոմեր կարող է ու նե նալ մեկ կրկ նակի կապով հինգանդամա նի ուղիղ ածխած նային շղթան: Իսկ երկու կրկ նակի կապով վեցանդամա նի ածխած նային շղթա՞ն: 24.83 Գրի՛ր 2–պենտե նի ցիս և տրանս իզոմեր ների կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը: Կարո՞ղ է ցիկլոպենտե նը ցուցաբերել ցիս–տրանս իզոմերիա: Բացատրի՛ր: 24.84 Եթե մոլեկուլի անվանման մեջ կան «են» և «ոն» վերջածանց ներ, ի՞նչ ֆունկցիո նալ խմբեր է այն պարու նակում: 24.85   Գրի՛ր C 3H6O էմպի րիկ բա նաձևով բոլոր հնարավոր սպիրտ ների կառուցվածքային բա նաձևերը: 24.86 Որոշի՛ր բոլոր ֆունկցիո նալ խմբերը հետևյալ մոլեկուլ ներում. 

()

(    ) 

 



()



(, )

24.87 Գրի՛ր հետևյալ նյութերի կրճատ կառուցվածքային բա նաձևերը. (ա) C 4H8O2 բա նաձևով թթու, (բ) C 5H8O բա նաձևով ցիկլիկ կետոն, (գ) C3H8O2 բա նաձևով դիհիդրօքսի միացություն, (դ) C5H8O2 բա նաձևով ցիկլիկ էսթեր: 24.88 Չնա յած կարբո նաթթուն ները և սպիրտ ները պարու նակում են –OH խումբ, մեկի ջրային լուծույթը թթվային է, իսկ մյուսի նը՝ ոչ: Բացատրի՛ր տարբերությու նը: [24.89] Ինդոլի բարձր կոնց նետրացիա ները տհաճ հոտ ու նեն, բայց խիստ նոսրացված վիճակում ծաղկի հաճելի հոտ են արձակում: Դրա կառուցվածքը հետևյալն է. H



N 



()







(,   )  



24.90 Նշի՛ր քիրալ ածխած նի ատոմը յուրաքանչյուր մոլեկուլում. 

() 

Մոլեկուլը հարթ է, իսկ ազոտը շատ թույլ հիմ նային է. K հ =   –12 2 × 10 : Պարզաբա նի՛ր, թե ի նչպես են այս տվյալ ները հուշում, որ ինդոլն արոմատիկ է:

 

(,  )

() 



()

  