Or.tuhai lekts 2012

3,148 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,148
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
27
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Or.tuhai lekts 2012

  1. 1. Нийлэг (синтезийн) болон нүүрс, нефть, ургамал, амьтад зэрэг байгалийнбүтээгдэхүүнээс гаралтай, нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомаас тогтсоннэгдлийгорганик бодис гэх ба энэ нь найрлагадаа С, Н-ийн атомаас гадна О, N,S, Р, Halзэргийг агуулсан байж болно.Органик хими нь органик нэгдлийг гаргах арга, шинж чанарыг судлах, улмаар энэүндсэн дээр хэрэглээг тоггоох зорилготой шинжлэх ухааны нэг томоохон салбарюм. Судалгаа нь химийн үндсэн хэл болох урвал судлах аргад тулгуурлана.Тухайлбал: сонирхсон урвалын өгөөжийг дээшлүүлэх, явах оптималь (тохирсон)нөхцлүүдийг олж тогтооход оршино. Үүний тулд тухайн урвалын механизм, түүнднөлөөлөх факторууд (хүчин зүйл)-ыг буюу чухамдаа эдгээрээр дамжуулан судалжорганик нэгдлийн гаргах арга, шинж чанарыг тогтооно.Эдгээр факторууд нь даралт, температур, орчин, концентрац урвалын кинетикнөхцлөес гадна урвал явагдах төвд нөлөөлөх термодинамик фактор зүйл юм.Гэхдээ энд шинээр үүсч буй төвийн тэнцвэрт тайван нөхцөлд байх эсэхийгхаргалзан үзэх нь зүйтэй. Эсрэг тохиолдолд урвал явагдахгүй буюу эргэх болно.Термодинамик фактор нь чөлеөт буюу Гиббсийн энергийн( AF= AH-TAS) өөрчлөлтөөр хэмжигддэг билээ. Эдгээрхэмжигдэхүүнд: AF<0, Н<0,AS>0 байгаа тохиолдолд урвал өөрөе аяндаа явна./A-гаар дельта тэмдэглэгээ хийсэн болно/Гэхдээ AF<0 байх эсэх нь AН, TAS- ийн харьцаанаас хамаарах ба энэ нь улмаарэцсийн эцэст тасарч байгаа ба шинээр үүсч буй холбооны энергийн ялгавар буюуэнтальпийн утпа (±АН ккал/моль) урвал явагдах төвийн тохиромжтой нөхцөлбайдалд байгаа эсэхээс хамаарна. Тухайлбал: энэ мь тэрхүү төвийн хүрээлэл,тодруулбал электрон байгуулалт ба түүний эффект (нөлөө) юм. Урвал бүхэн
  2. 2. өөрийн механизмтай ба нөлөөлөх фактортай. Урвалын кинетик ба термодинамикнөхцөл нь харилцан бие биенээ нөхцөлдүүлсэн симбат чанартай хүчин зүйлсболно.Урвалын механизм, орон зайн ба электрон эффөкт нь хоорондоо маш нягт холбоошутэлцээтэй бөгеөд энэ талаар номын бүлэг бүхэнд гарах болно.Урвалын механизм, орон зайн ба электрон эффект нь органик химийн онолын бахэрэглээний судалгааны тулгын гурван чулуу юм. Энэхүү тулгын гурван чулуугкинетик нехцөлтэй нь холбогдуулан судална гэдэг нь уг чанартаа органик нэгдлийнгаргах арга, шинж чанарын судалгаа болно. Тухайн урвалын механизм, улмаартүүнд нелөөлөх факторыг тохируулж тооцохгүйгээр урвал явуулбал тухайннэгдлийн шинж чанарыг бүрэн төгс гаргаж чадахгүйгээр үл барам урвалаарбүтээгдэхүүний гарцыг ихэсгэх, хугацаа, эрчим хүч хэмнэх, түүхий эдийн орцыгбууруулах, дагалдах урвал явах замыг хаах, арилгах, ингэснээр хаягдалгүйтехнологи боловсруулах үндэс суурийг тавих, байгаль орчинд үзүүлэх хорхөнөөлийг тооцох, улмаар тэр хенөөлийг гаргахгүй байх боломжийг бүрдүүлжчадахгүй бөгөөд урвал жолоодлогогүй болно. Йймд онол бол хэрэглээ юм.Ингэхлээр урвалын механизм, электрн ба орон зайн эффектийг судлах нь хэрэглээтөдийгүй технологи юм. Энэ бол орчин үеийн органик химийн судалгааныхөгжлийн онцлог билээ.Хүн төрөлхтөн органик бодисыг өнө эртнээс амьдрал ахуйдаа хэрэглэсээр иржээ.Эдгээрийн тоонд юуны өмнө цуу, сахар, архины спирт, ургамлын гаралтай заримбудагч ба эмийн бодис, хатуу шингэн тос орно. Байгалийн органик нэгдлийг ялганцэвэрлэх арга, судалгааны ажлын эхлэл үндсэндээ германы эрдэмтэн К.В.Шееле(1742-1786)-ийн ажлаар эхэлжээ. Тэрээр хандлах аргаар усан үзэмнээс усанүзэмний -С4Н606, нимбэгнээс нимбэгний - С6Н807, алимнаас алимны - С4Н605,бэхний самарнаас галлын - С7Не05, гашилсан сүүнээс сүүний - С3Н603, шээснээсшээсний -С5Н403, хурган чихнээс хурган чихний - С2Н204 зэрэг органикхүчлүүдийг 1769-1786онуудад анх ялган авчээ. К.В.Шееле хатуу шингэн тоснымолекулын үндсэн бүрдэл хэсгийн нэг нь глицерин - С3Н803 болохыг анх тогтоосонюм.Шаталтын талаар хийсэн К.Лавуазьегийн сонгомол ажлууд ч чухам энэ үед (1772-1777)хийгджээ. Ингэхлээр XVIII зууны II хагас нь химийн шинжлэх ухааны сэргэнмандалтын эхлэлийн үе байсан юм.Органик хими, органик бодис гэдэг нэр томъѐог Шведийн агуу их химич Берцелиусанх1807 онд дэвшүүлсэн нь агуулгын хувьд органик бодисын тухай орчин үеийнойлголтонд тохирохгүй байгаа хэдий боловч химийн шинжлэх ухаанд баттай байрсууриа нэгэнт эзэлжээ. Берцелиус "Органик ба ер нь организмд үүсдэг аливаабодис нь гагцхүү амьд эд эсийн дотор байгаа амьдралын хүч" гэгдэх тусгайматериаллаг хүчний нөлөөгеөр үүснэ. Түүнийг энэ хүчний оролцоогүйгээр бүтээхболомжгүй юм." гэж узсэнээр хүний оюун сэтгэлгээнд хязгаар тавьж, органик баорганик биш бодисын хооронд эрс зааг тавьсан юм. Чухам эндээс үндэслэншинжлэх ухаанд "витализм" гэдэг үзэл нэгэн үе гарч ирсэн билээ. Берцелиусындэвшүүлсэн "амьдралын хүч" гэдэг томъѐололд зөвхөн буруутгах үзлийн үүднээс
  3. 3. хандаж бас боломгүй, шүүмжлэлтэй хандах нь зүйтзй. Үнэхээр ч амьд эд эс,байгалийн бүтээсэн ээсэнтусгай бодисын оролцоотойгоор амьдралын бодисуудыг (уураг, эслэг, цардуул,нуклейны хүчил зэрэг биополимер болон бусад нэгдлүүдийг) хэвийн нөхцөлд нэнурлагтайгаар,- гажиггүй синтезлэдэг.Одоо хэр нь хүн төрөлхтөн эд эсийн дотоодод явж байгаа программчилсан энэнарийн синтезийн нууцыг бүрэн төгс тайлж, практикт хуулбарлан явуулж чадаагүйл байна. Гэвч орчин үеийн органик синтез нь хөгжлийн нэн өндөр түвшинд хүрчнэгэнтэй үйлдвэрлэх хүчин болсон нь хүний нийгмийн хөгжлийн өнеө ирээдүйндэвшлийг түүнгүйгээр сэтгэхийн аргагүй боллоо. Органик синтез нь молекулинженер буюу молекул архитектур гэж зүй ѐсоор нэрлэгдэн шинжлэх ухааныбиеэ даасан нэгэн шинэ салбар болтлоо эрчимтэй хөгжиж байна.Эд эсийн хүрээнд явж байгаа синтезэд хлорофиль, уураг,ферментүүд ба нуклейны хүчил болон бусад бодисууд онцгой үүрэгтэйг эрдэмтэднэгэнт тогтоожээ. Орчин үеийн ойлголтоор чухам эдгээр нь амьдралын хүчнийбодисууд юм гэлтэй. Эдгээр амьдралын хүчний бодисуудын бүтэц байгуулалт,үйлчлэх мехаиизм үлэмж нарийн юм.Берцелиус "амьдралын хүч" гэдэг ойлголтыг цэвэр хийсвэр сэтгэлгээний үүднээсдэвщүүпзэгүй юм. Ургамал амьтнаас гаралтай органик бодисыг "амьдралын хүч"-ний оролцоогүйгээр гаргах боломжгүй юм гэсэн Берцелиусын үзэл нь хүний оюунухааны сэтгэлгээнд хязгаар тавьснаараа дутагдалтай юм. Гэвч Берцелиус болхимийн түүхэнд мөнхөрсөн агуу их эрдэмтэн юм. Дарсны хүчлийг судалжбайгаад 1830 онд Берцелиусын дэвшүүлсэн изомерийк тухай ойлголт нь органикнэгдлийн байгуулалтын онолын сэтгэлгээнд томоохон үүрэг гүйцэтгэснийгэрдэмтэд зүй ѐсоор үнэлдэг юм. Орчин үед изомерийн онол нь атропизомер,геометрийн изомер, байршлын (салбарлалтын) изомер, конформер буюуэргэлтийн изомер зэрэг олон чиглэлээр амжилттай хөгжиж байна.Биосинтезтэй харьцуулбал нэн болхи хэдий боловч цэвэр хуруу шилний синтезийнаргаар 1828 онд аммонын цианитаас мочевинийг синтезлэсэн германы эрдэмтэнФ.Вѐллерийн ажил нь "амьдралын хүчний" оролцоогүйгээр организмд үүсдэгбодисыг синтезлэх боломжтой болохыг нотолсон анхны түүхэн синтез юм.Францын эрдэмтэн Ж.Дюма (1800-1884), германы эрдэмтэн ЮЛибих (1803-1873) нарын ажлын үрд дээрх үетэй эн зэрэгцэн органик нэгдлийн найрлагыгтодорхойлох тооны анализ эрчимтэй хөгжиж байлаа.
  4. 4. Too, чанарын анализ нь химичдэд судалгаа шинжилгээний ажилд нь нүд, чих ньболсон маш чухал, нэн хүчтэй хэрэглүүр болсон бөгеөд одоо ч ач холбогдлооалдаагүй байна.Too ба чанарын анализ нь химийн анализийн заавал хийх ѐстой анхдагч анализбөгөөд энэ нь бодисын бүтэц, байгуулалт, шинж чанарын талаар маш үнэтэймэдээлэл өгдөг юм.Органик химийн хөгжлийг ерөнхийд нь дөрвөн үед ангилж болно. Үүнд:• Нэгдүгээр үе буюу байгуулалтын онол боловсрогдох (1800-1860) хүртэлх үе ньбайгалийн нэгдлийг ялгах, цэвэрлэх, судлах, синтезлэх оролдлого арга замыгхучтэй эрэлхийлж байснаар тодорхойлогдоно. Энэ үед эрдэмтдийн үзэл бодолнэгдмэл биш, мэдээлэл дутмаг, судалгааны баримт материал асар иххуримтлагдсан, түүнийг нэгтгэн дүгнэх, ангилах ажил их хоцрогдсон байв.Энэ үе нь ямар их ээдрээтэй байсан нь Вѐлероос багшдаа (Берцелиуст)бичсэн (1835)захидалдаа "Органик химийг нэвтэршгүй балар ширэнгэ, шугуйтайзүйрлэснээс тодорхой байдаг."• Дараах үе буюу электрон онол боловсрогдох хүртэлх үед (1860-1910) байгалийншинэ брдисыг нээх, бүтэц байгуулалтыг тогтоох, түүнийг синтезлэх ажил эрчимтэйөрнөж байв. Энэ үед байгалийн алдартай будаг болох ализарин (К.Гребе,К.Либерман. 1869), индиго (А.Байер, 1879), алкалоид-никотин(А.Пикте, 1904) зэрэг зэгсэн нарийн байгууламжтай бодисуудыг амжилттайсинтезлэжээ. Органик синтез нь ид эрч хүчээ авч олон тооны эмийн ба будагчбодисыг нийлэг аргаар гаргаснаар синтезийн үйлдвэрлэлийн эхлэл тавигдлаа.• Электрон онолын буюу 3-р үе нь 1950-аад оноос эхэлнэ. Энэ үе нь органикхимид орчин уеийн физик судалгааны нарийн багаж төхөөрөмж нэвтэрч эхэлсэн үеюм. Энэ суурин дээр квант-органик хими тасран гарчээ. Органик синтез уламэрчимтэй хөгжиж, олон тооны нийлэг полимер материал, бага молекулт нэгдэлсинтезлэж хүмүүс зарим талаар байгалийн эрхшээлээс гарлаа.• Орчин үе нь синтезийн ба онолын органик химийн нэгдлийн буюу органик -синтезийн үйлдвэрлэлийн цэцэглэлтийн үе юм. Өнөө үед хүмүүс янз бүрийн шинжчанартай, ихэнх органик бодисоо синтезлэж чадаж байна. Орчин үе нь нэг талаарорганик химийн интеграцчиллын үе юм. Энд юуны өмнө шинжлэх ухааны салбартшинээр үүссэн, үйлдвэрлэлийн органик синтез, физик органик хими, биоорганикхими, гео органик хими, полимер нэгдпийн хими физикийг дурьдаж болно.
  5. 5. Одоо үед альч улсын цэрэг, эдийн засгийн хүчин чадлыг үнэлэхдээүйлдвэрийн органж синтезийн хөгжлийг нэгэн гол үзүүлэлт болгож авдаг ньжирийн хэрэг биш юм.Органик химийн байгуулалтын тухай онол боловсрогдохоос өмнө янз бүрийнонолууд дэвшигдэж байсан юм.Витализмаас гадна химийн түүхэнд гарч байсан нилээд ээдрээтэй чухлаас чухаласуудлын нэг нь органик нэгдлийн байгуулалтын тухай асуудал байлаа. Учир юугэвэл байгуулалтын тухай онолын үндсийг тавьснаар:а. Хуримтлагдаад байсан туршлагын асар их материалыг тайлбарлах, нэгтгэндүгнэх;б. Органик нэгдлийн бүтэц, байгуулалт тэдгээрийн уялдаа холбоог тайлбарлах,органик нэгдлийг ангилах;в.Бодисын шинж чанар, байгуулалтын хоорондын уялдаа холбоо, органик бодисынолон болохын шалтгааныг тайлбарлах, ингэснээр органик синтезийгүйлдвэрлэлтэй холбох зорилго чиглэлтэй буюу хэрэглээний шинж чанарыгудирдлага болгон явуулах, урьдчилан харах зэрэг олон асуудлыг шийдвэрлэхбайлаа-j Байгуулалтын онолын гол асуудал бодисын шинж чанарыг, тухайлбалбайгуулалт ба шинж чанарын хоорондын холбоо хэлхээг тайлбарлахад оршино.Байгуулалт нь бодисын зөвхөн химийн төдийгүй түүний өнгө, үнэр, амт, хүнстэжээлийн болон эмчилгээний ба хоруу чанар зэрэг бүхий л шинжтэй маш салшгүйхолбоотой. Ингэхлээр бодисын химийн ба орон зайн байгуулалтын тухай асуудалнь хими сургалтын зангилаа асуудал юм. Бодисын шинж чанар нь дараах хүчинзүйлээс хамаарна. Үүнд:1. Атомуудын холбогдсон эрэмбэ дараалал буюу химийнбайгуулалтаас: Жишээ нь: СН3-О-СН3 (диметмлийн эфир), СН3-СН2-ОН(этилийн спирт) нь хэдийгээр найрлагын хувьд ижил боловч шинж чанар нь эрсөөр билээ. Мөн анхдагч, хоѐрдогч, гуравдагч нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон -Н, -OH, -Hal нь халалцаанд орохдоо идэвхийн хувьд ялгаатай төдийгүй урвалынэрэмбийн хувьд ч өөр байна.2. Орон зайн байгуулалтаас: Энд цис, транс изомерийн шинж цикланы аксиальба экваториаль байршилд байгаа устөрөгчийн халалцаанд орох байдал зэрэг олонжишээ татаж болно- СА3 23. Электрон байгуулалтаас: sp , sp , sp- холбоо бүхий нэгдэл ароматикнэгдлийн шинж чанар, мөн спиртийн, фенолын, хүчлийн -ОН бүлгүүдийн эрс тэсялгаатай шинж чанар нь электрон байгуулалтаар тодорхойлогдоно.
  6. 6. 4. Орон зайн фактороос буюу урвалын төвийнхалхавчлалтаас: Урвалын SN1, SN2-эрэмбэ нь орон зайн фактороос хамаарна.Алканы хувьд гомолитик задралд орох энерги С-С холбооны хувьд 350 кЖ/моль баС-Н холбооны хувьд үүнээс их буюу 376-435 кЖ/моль байсаар байтал халалцаа С-Н холбоогоор явах, изобутаныг монобромжуулахад (СН3)3С-Вг (99.0%) үүсэх,толуолыг бромжуулах, нитрожүүлэхэд п-изомер дийлэнх үүсэх, тетрахлорт этиленполимержих урвалд ордоггүй зэрэг нь орон зайн фактортай холбоотой.Дараа дараагийн бүлэг, хэсгүүдтэй танилцахад энэ талаар тодорхой урвалуудааржишээ гарах болно.Химийн түүхэнд органик бодисын молекул байгуулалтын талаар хэд хэдэн онолдэвшигдэн гарч байсан юм.Энэ нь органик нэгдлийн байгуулалтын талаар гарсан анхны онол юм. Энэхүүонолын боловсрогдоход Берцелиусын дэвшүүлсэн химийн холбооны тухайэлектрохимийн буюу дуалист онол үндэс нь болжээ. Дуалист онол ѐсоор аливаабодис нь эсрэг цэнэггэй хэсгүүдийн харилцан таталцлаар үүснэ гэж үзэж байв.
  7. 7. Органик нэгдлийн хувьд ийм эсрэг цэнэгтэй хэсэг нь зевхен ион ч төдийгүйрадикал гэгдэх бүлэг атомууд байж болох ба радикалууд нь атомын адилаархимийн урвалаар хувиралд орохгүй нэг бодисоос нөгөөд шилжинэ гэж үзэжбайлаа.Ингэснээрээ энэ онол нь байгуулалтын биш харин органик нэгдлийн бүтэц,бүрдлийг тайлбарлах гэж оролдсон жинхэнэ "Бүтцийн онол" байсан юм. Заримэрдэмтэд. тухайлбал Дюма, Либих нар органик химийг нийлмэл радикалын химигэж тодорхойлж байв.Анх нээгдсэн (Ю.Либих, Ф.Вѐлер нарын) ийм органик радикалын нэг нь бензойныхүчил, хлорт бензоил. бензальдегидаас гаргасан бензоил (С6Н5СО) юм.Радикалын онол нь органик нэгдлийг бүлэглэх, ангилах, бодисын шинж чанарыгтайлбарлахад болон нэршлийн тогтолцоонд томоохон түлхэц болсон юм. Гэтэлрадикалын онол тийм ч төгс биш болох нь Дюмашйн нээсэн металепсийн (метаныба метилийн устөрөгч дараалан хлороор халагдах) урвалаар хөдөлгөөнгуйнотлогдлоо.Үүний нэгэн адил мөн энэ үеэр цууны хүчлийн ба бусад нэгдлийн метилийнустөрөгч нь галогенаар халагддагийг нээлээ.Ингээд нэмэх цэнэгтэй устөрөгч нь хасах цэнэгтэй хлороорхалагдах бопон хасах цэнэпэй хлор мь устөрөгчөө алдахад үүссэн, мөн хасахцэнэгтэй үлдэгдэлтэй нь нэгдэж байгаа мэт ээдрээтэй асуудал гарч ирсэн ньрадикалын онолд эргэлзэхэд хүргэжээ. Мөн этанаар жишээ авахад тэр нь эсрэгцзнэгтэй метил (-СН3) гэсэн ижил радикалаас үүсэх болж байна.Органик биш нэгдлийн найрлага дахь элементүүдийн нэгэн адилаар радикалыгчөлөөт байдлаар гаргах гэсэн удаа дараагийн оролдлогууд бүтэлгүйтсээр байснызэрэгцээ, радикалын онолыг баримталснаар алдаатай узэлд ч хүрч байлаа.Тухайлбал Вюрцийн урвалаар гаргасан этаныг:(2 СН3Вг + 2 Na -> СН3-СН3 + 2 NaBr)түүний молекулын массыг тодорхойлох хүртэл метил (-СН3) гэж үзсээр байв. Өнөөүед радикал гэсэн ойлголт нь арай өөр ухагдахуунаар хэрэглэгдэж байгаа билээ.

×