Back to the topics list

функциональ бүлгүүд

Органик химийн функциональ бүлгүүд

Органик химийн хувьд функциональ бүлгүүд нь эдгээр молекулуудын химийн урвалыг хариуцдаг молекул дахь атомуудын тодорхой бүлгүүд юм. Функциональ бүлгийн бүтэц нь химийн урвал дахь түүний зан төлөвийг тодорхойлдог. Функциональ бүлгүүдийг ойлгох нь органик нэгдлүүд хэрхэн харилцан үйлчилдэгийг ойлгох түлхүүр юм.

Функциональ бүлгүүдийн танилцуулга

Органик молекулууд нь нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр органик молекулуудын дотор функциональ бүлгүүд байгаа нь тэдний физик, химийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Функциональ бүлэг нь молекулын бүтцээс үл хамааран урьдчилан таамаглахуйц байдлаар хариу үйлдэл үзүүлдэг молекул доторх тодорхой "үйл ажиллагааны нэгж"тэй адил юм.

Функциональ бүлгүүд нь тэдгээрийн нэг хэсэг болох молекулуудын уусах чадвар, буцлах цэг, урвалд орох чадварыг тодорхойлж чаддаг. Функциональ бүлгүүдийг тодорхойлох нь химичдэд тодорхой нэгдэлд орох химийн урвалын төрлийг урьдчилан таамаглахад тусалдаг.

Нийтлэг функциональ бүлгүүд

Органик химид хэд хэдэн нийтлэг функциональ бүлгүүд байдаг бөгөөд тус бүр нь өөрийн өвөрмөц шинж чанар, урвалд ордог. Хамгийн чухал заримыг доор харуулав.

• Гидроксил бүлэг - \(-OH\) хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Гидроксил бүлэгтэй нэгдлүүдийг спирт гэж нэрлэдэг. Гидроксил бүлэг байгаа нь молекулыг туйлшруулж, устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай бөгөөд энэ нь усанд уусах чанарт нөлөөлдөг.
• Карбонил бүлэг - \(\;C=O\) хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Карбонил бүлэг молекулын төгсгөлд байвал нэгдлийг альдегид гэж нэрлэдэг. Хэрэв энэ нь молекул дотор байвал нэгдэл нь кетон юм. Карбонил бүлгүүд нь маш идэвхтэй бөгөөд олон органик урвалын гол тоглогчид юм.
• Карбоксил бүлэг - \(-COOH\) хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Карбоксил бүлэг агуулсан нэгдлүүдийг карбоксилын хүчил гэж нэрлэдэг. Эдгээр нэгдлүүд нь устөрөгчийн атомын улмаас хүчиллэг байдаг бөгөөд тэдгээр нь уусмал дахь H + ионыг үүсгэхийн тулд салж чаддаг.
• Амин групп - \(-NH_2\) хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Аминууд нь устөрөгчийн атом эсвэл нүүрстөрөгчийн гинжтэй холбогдсон азотын атомуудыг агуулдаг. Аминууд нь химийн урвалын суурь болж, уусмал дахь устөрөгчийн ионыг авдаг.
• Фосфатын бүлэг - \(-PO_4^3-\) хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. Фосфатууд нь энерги дамжуулах урвалд, ялангуяа биологийн системд аденозин трифосфат (ATP) хэлбэрээр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Бусад функциональ бүлгүүдэд эфир ( \(RO-R'\) ), сульфгидрил ( \(-SH\) ) болон галидууд ( \(RX\) , энд \(X\) нь хлор, бром, иод, эсвэл байж болно. фтор).

Органик хими дэх функциональ бүлгүүдийн ач холбогдол

Функциональ бүлгүүд нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас органик химийн судалгаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

• Эдгээр нь органик нэгдлүүдийг функциональ бүлгүүдэд үндэслэн өөр өөр гэр бүлд ангилахад тусалдаг.
• Органик молекулуудын химийн урвалыг голчлон тэдгээрийн функциональ бүлгүүд тодорхойлдог.
• Функциональ бүлгүүдийн шинж чанарыг ойлгох нь органик молекулуудын уусах чадвар, хүчиллэг эсвэл суурь чанар, буцлах цэг, урвалд орох чадварыг урьдчилан таамаглахад тусалдаг.

Төрөл бүрийн функциональ бүлгүүдийн шинж чанар, зан үйлийг мэдэх нь химичдэд шинэ нэгдлүүдийг нэгтгэх, янз бүрийн хэрэглээнд зориулж молекулуудыг удирдах, биологийн нарийн төвөгтэй үйл явцыг ойлгох боломжийг олгодог.

Нэгдлүүд дэх функциональ бүлгүүдийг тодорхойлох

Нэгдлүүдийн функциональ бүлгийг тодорхойлохын тулд химич нар хэт улаан туяаны спектроскопи (IR) болон цөмийн соронзон резонансын (NMR) спектроскопи зэрэг спектроскопийн аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Эдгээр аргууд нь молекул дахь атомуудын зохион байгуулалт, бондын төрлүүдийн талаар мэдээлэл өгдөг бөгөөд энэ нь одоо байгаа функциональ бүлгийг тодорхойлоход тусалдаг.

Жишээлбэл, альдегид ба кетон дахь карбонилийн бүлэг ( \(\;C=O\) ) нь өвөрмөц долгионы урттай хэт улаан туяаг шингээдэг бөгөөд үүнийг IR спектроскопи ашиглан илрүүлж болно. Үүний нэгэн адил өөр өөр функциональ бүлгүүд дэх устөрөгчийн атомуудын тодорхой химийн орчныг NMR спектроскопи ашиглан ажиглаж болно.

Өдөр тутмын химийн бодисын функциональ бүлгүүдийн жишээ

Функциональ бүлгүүд нь зөвхөн лабораторид чухал биш юм; Эдгээр нь бидний өдөр тутам тааралддаг олон химийн бодис, бодисуудад бас байдаг. Жишээ нь:

• Уксус дахь цууны хүчил ( \(CH_3COOH\) ) нь карбоксил бүлэг ( \(-COOH\) ) агуулдаг.
• Согтууруулах ундаанд агуулагддаг этилийн спирт ( \(CH_3CH_2OH\) ) нь гидроксил бүлэг ( \(-OH\) ) агуулдаг.
• Амтлагч аспартам нь амин (-NH_2\) ба карбоксил бүлэг ( \(-COOH\) ) хоёуланг нь агуулж байгаа нь нэг молекулд олон функциональ бүлгүүд хэрхэн байж болохыг харуулдаг.
• Олон эм нь эмчилгээний үр нөлөөг хариуцдаг тодорхой функциональ бүлгүүдийг агуулдаг. Жишээлбэл, ибупрофен нь үрэвслийн эсрэг шинж чанараараа зайлшгүй шаардлагатай карбоксилын бүлгийг агуулдаг.

Дүгнэлт

Функциональ бүлгүүдийг ойлгох нь органик нэгдлүүдийн химийн шинж чанар, урвал, шинж чанарыг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог тул органик хими, биохимийн үндсэн суурь юм. Функциональ бүлгүүдийг таньж мэдсэнээр химич нар нарийн төвөгтэй молекулын бүтцийг тайлж, янз бүрийн хэрэглээнд зориулж шинэ молекулуудыг зохион бүтээх боломжтой. Эдгээр бүлгүүд молекулын химийн ихэнх хэсгийг зааж өгдөг тул тэдгээрийн үр нөлөөг тодорхойлж, ойлгох чадвартай байх нь химийн шинжлэх ухааны хөгжил, шинэ эм, материал, технологийг хөгжүүлэхэд маш чухал юм.