موضوع شیمی آلی. مواد آلی - هایپر مارکت دانش. مواد آلی. طبقه بندی مواد آلی

طبقه بندی مواد آلی

بسته به نوع ساختار زنجیره کربنی، مواد آلی به دو دسته تقسیم می شوند:

• غیر چرخه ای و چرخه ای
• حاشیه ای (اشباع) و غیر اشباع (غیراشباع).
• کربوسیکلیک و هتروسیکلیک
• آلی سیکلیک و معطر

ترکیبات غیر حلقوی ترکیبات آلی هستند که در مولکول‌های آن چرخه‌ای وجود ندارد و تمام اتم‌های کربن در زنجیره‌های باز مستقیم یا منشعب به یکدیگر متصل هستند.

به نوبه خود ، در بین ترکیبات غیر حلقوی ، ترکیبات اشباع (یا اشباع) متمایز می شوند که در اسکلت کربن فقط پیوندهای کربن-کربن منفرد (C-C) و غیر اشباع (یا غیر اشباع) حاوی چندگانه - مضاعف (C=C) یا سه گانه ( ج≡ ج) اتصالات.

ترکیبات حلقوی ترکیبات شیمیایی هستند که در آنها سه یا چند اتم پیوندی وجود دارد که یک حلقه را تشکیل می دهند.

بسته به اینکه اتم ها حلقه ها را تشکیل می دهند، ترکیبات کربوسیکلیک و ترکیبات هتروسیکلیک متمایز می شوند.

ترکیبات کربوسیکلیک (یا ایزوحلقه ای) تنها حاوی اتم های کربن در حلقه های خود هستند. این ترکیبات به نوبه خود به ترکیبات آلی حلقوی (حلقه ای آلیفاتیک) و ترکیبات معطر تقسیم می شوند.

ترکیبات هتروسیکلیک حاوی یک یا چند هترواتم در حلقه هیدروکربنی هستند که اغلب اتم های اکسیژن، نیتروژن یا گوگرد است.

ساده ترین دسته از مواد آلی هیدروکربن ها هستند - ترکیباتی که منحصراً توسط اتم های کربن و هیدروژن تشکیل می شوند. به طور رسمی گروه های عملکردی ندارند.

از آنجایی که هیدروکربن ها گروه های عاملی ندارند، فقط می توان آنها را بر اساس نوع اسکلت کربن طبقه بندی کرد. هیدروکربن ها بسته به نوع اسکلت کربنی خود به زیر کلاس های زیر تقسیم می شوند:

1) هیدروکربن های غیر حلقوی اشباع آلکان نامیده می شوند. فرمول کلی مولکولی آلکان ها به صورت CnH 2n+2 نوشته می شود که n تعداد اتم های کربن در مولکول هیدروکربن است. این ترکیبات ایزومرهای بین طبقاتی ندارند.

2) هیدروکربن های غیر اشباع غیر حلقوی به دو دسته تقسیم می شوند:

الف) آلکن ها - آنها فقط یک مضرب دارند، یعنی یک پیوند دوگانه C=C، فرمول کلی آلکن ها C n H 2n است.

ب) آلکین ها - مولکول های آلکین نیز فقط حاوی یک پیوند چندگانه هستند، یعنی یک پیوند سه گانه C≡C. فرمول مولکولی عمومی آلکین ها CnH 2n-2 است

ج) آلکادین ها – مولکول های آلکادین حاوی دو پیوند دوتایی C=C هستند. فرمول مولکولی عمومی آلکادین ها CnH 2n-2 است

3) هیدروکربن های اشباع حلقوی سیکلوآلکان نامیده می شوند و دارای فرمول مولکولی عمومی C n H 2n هستند.

مواد آلی باقی مانده در شیمی آلی به عنوان مشتقات هیدروکربن ها در نظر گرفته می شوند که با وارد کردن به اصطلاح گروه های عاملی که حاوی عناصر شیمیایی دیگر در مولکول های هیدروکربن هستند، تشکیل می شوند.

بنابراین، فرمول ترکیبات با یک گروه عاملی را می توان به صورت R-X نوشت که در آن R یک رادیکال هیدروکربنی و X یک گروه عاملی است. رادیکال هیدروکربنی قطعه ای از یک مولکول هیدروکربنی بدون یک یا چند اتم هیدروژن است.

بر اساس وجود گروه های عاملی خاص، ترکیبات به کلاس هایی تقسیم می شوند. گروه های عاملی اصلی و کلاس های ترکیباتی که به آنها تعلق دارند در جدول ارائه شده است:

بنابراین، ترکیب‌های مختلف انواع اسکلت‌های کربنی با گروه‌های عملکردی مختلف، تنوع گسترده‌ای از انواع ترکیبات آلی را به دست می‌دهد.

هیدروکربن های هالوژنه

مشتقات هالوژن هیدروکربن ها ترکیباتی هستند که به ترتیب با جایگزینی یک یا چند اتم هیدروژن در مولکول یک هیدروکربن اصلی با یک یا چند اتم هالوژن به دست می آیند.

اجازه دهید مقداری هیدروکربن فرمول را داشته باشد C n H m، سپس هنگام جایگزینی در مولکول آن ایکس اتم های هیدروژن در هر ایکس اتم های هالوژن، فرمول مشتق هالوژن خواهد بود C n H m- X Hal X. بنابراین، مشتقات تک کلر آلکان ها دارای فرمول هستند C n H 2n+1 Cl، مشتقات دی کلرو CnH2nCl2و غیره.

الکل ها و فنل ها

الکل ها مشتقات هیدروکربنی هستند که در آنها یک یا چند اتم هیدروژن با یک گروه هیدروکسیل -OH جایگزین می شود. الکل های دارای یک گروه هیدروکسیل نامیده می شوند تک اتمی، بادو - دو اتمی، با سه سه اتمیو غیره. مثلا:

الکل هایی با دو یا چند گروه هیدروکسیل نیز نامیده می شوند الکل های پلی هیدریکفرمول کلی برای الکل های تک هیدریک اشباع CnH 2n+1 OH یا CnH 2n+2 O است. فرمول کلی الکل های چند هیدریک اشباع CnH 2n+2 Ox است که x اتمی الکل است.

الکل ها همچنین می توانند معطر باشند. مثلا:

الکل بنزیل

فرمول کلی این گونه الکل های معطر تک هیدریک CnH 2n-6 O است.

با این حال، باید به وضوح درک شود که مشتقات هیدروکربن های معطر که در آن یک یا چند اتم هیدروژن روی حلقه معطر با گروه های هیدروکسیل جایگزین می شوند. اعمال نمی شودبه الکل ها آنها متعلق به کلاس هستند فنل ها . به عنوان مثال، این ترکیب داده شده یک الکل است:

و این نشان دهنده فنل است:

دلیل اینکه فنل ها به عنوان الکل طبقه بندی نمی شوند در خواص شیمیایی خاص آنها نهفته است که آنها را تا حد زیادی از الکل ها متمایز می کند. همانطور که به راحتی می توان مشاهده کرد، فنل های تک هیدریک با الکل های معطر تک هیدریک ایزومر هستند، به عنوان مثال. همچنین دارای فرمول مولکولی کلی C n H 2n-6 O است.

آمین ها

امینمی مشتقات آمونیاکی نامیده می شوند که در آن یک، دو یا هر سه اتم هیدروژن با یک رادیکال هیدروکربنی جایگزین می شوند.

آمین هایی که در آنها تنها یک اتم هیدروژن با یک رادیکال هیدروکربنی جایگزین می شود، یعنی. دارای فرمول کلی R-NH 2 نامیده می شوند آمین های اولیه.

آمین هایی که در آنها دو اتم هیدروژن با رادیکال های هیدروکربنی جایگزین می شوند نامیده می شوند آمین های ثانویه. فرمول آمین ثانویه را می توان به صورت R-NH-R’ نوشت. در این مورد، رادیکال‌های R و R می‌توانند یکسان یا متفاوت باشند. مثلا:

اگر آمین ها فاقد اتم هیدروژن در اتم نیتروژن باشند، به عنوان مثال. هر سه اتم هیدروژن مولکول آمونیاک با یک رادیکال هیدروکربنی جایگزین می شوند، سپس چنین آمین هایی نامیده می شوند. آمین های سوم. به طور کلی، فرمول یک آمین سوم را می توان به صورت زیر نوشت:

در این مورد، رادیکال های R، R، R" می توانند کاملاً یکسان باشند یا هر سه می توانند متفاوت باشند.

فرمول کلی مولکولی آمین های اشباع اولیه، ثانویه و سوم CnH2n+3N است.

آمین های معطر با تنها یک جانشین غیراشباع دارای فرمول کلی CnH2n-5N هستند.

آلدهیدها و کتون ها

آلدهیدهامشتقاتی از هیدروکربن ها هستند که در آنها دو اتم هیدروژن با یک اتم اکسیژن در اتم کربن اولیه جایگزین می شوند. مشتقات هیدروکربن هایی که در ساختار آنها گروه آلدئیدی –CH=O وجود دارد. فرمول کلی آلدئیدها را می توان به صورت R-CH=O نوشت. مثلا:

کتون هامشتقاتی از هیدروکربن ها هستند که در اتم کربن ثانویه دو اتم هیدروژن با یک اتم اکسیژن جایگزین می شوند. ترکیباتی که ساختار آنها دارای یک گروه کربونیل -C(O)- است.

فرمول کلی کتون ها را می توان به صورت R-C(O)-R’ نوشت. در این مورد، رادیکال های R، R’ می توانند یکسان یا متفاوت باشند.

مثلا:

پروپان او		بوتان او

همانطور که می بینید، آلدئیدها و کتون ها از نظر ساختار بسیار شبیه به هم هستند، اما همچنان به عنوان کلاس ها متمایز می شوند زیرا تفاوت های قابل توجهی در خواص شیمیایی دارند.

فرمول کلی مولکولی کتون ها و آلدئیدهای اشباع شده یکسان است و به شکل C n H 2 n O است.

اسیدهای کربوکسیلیک

اسیدهای کربوکسیلیکمشتقات هیدروکربن هایی هستند که حاوی یک گروه کربوکسیل COOH هستند.

اگر اسید دارای دو گروه کربوکسیل باشد، اسید نامیده می شود اسید دی کربوکسیلیک.

اسیدهای مونو کربوکسیلیک اشباع (با یک گروه COOH) فرمول مولکولی عمومی به شکل CnH2nO2 دارند.

اسیدهای مونو کربوکسیلیک آروماتیک دارای فرمول کلی C n H 2 n -8 O 2 هستند

اترها

اترها -ترکیبات آلی که در آن دو رادیکال هیدروکربنی به طور غیرمستقیم از طریق یک اتم اکسیژن به هم متصل می شوند. فرمولی به شکل R-O-R’ داشته باشید. در این مورد، رادیکال‌های R و R می‌توانند یکسان یا متفاوت باشند.

مثلا:

فرمول کلی اترهای اشباع مانند الکل های تک هیدریک اشباع است، یعنی. C n H 2 n + 1 OH یا C n H 2 n + 2 O.

استرها

استرها دسته ای از ترکیبات مبتنی بر اسیدهای کربوکسیلیک آلی هستند که در آنها اتم هیدروژن در گروه هیدروکسیل با یک رادیکال هیدروکربنی R جایگزین می شود. فرمول استرها را به طور کلی می توان به صورت زیر نوشت:

مثلا:

ترکیبات نیترو

ترکیبات نیترو- مشتقات هیدروکربن ها که در آن یک یا چند اتم هیدروژن با یک گروه نیترو -NO 2 جایگزین شده است.

ترکیبات نیترو اشباع با یک گروه نیترو دارای فرمول مولکولی عمومی CnH2n+1NO2 هستند.

آمینو اسید

ترکیباتی که به طور همزمان دارای دو گروه عملکردی در ساختار خود هستند - آمینو NH 2 و کربوکسیل - COOH. مثلا،

NH 2 -CH 2 -COOH

اسیدهای آمینه سدیم با یک کربوکسیل و یک گروه آمینو نسبت به ترکیبات نیترو اشباع مربوطه ایزومر هستند، یعنی. درست مانند فرمول مولکولی کلی C n H 2 n + 1 NO 2

در وظایف USE در طبقه بندی مواد آلی، مهم است که بتوانیم فرمول های مولکولی کلی سری های همولوگ انواع مختلف ترکیبات را بنویسیم، با دانستن ویژگی های ساختاری اسکلت کربن و وجود گروه های عاملی خاص. به منظور یادگیری نحوه تعیین فرمول های مولکولی عمومی ترکیبات آلی طبقات مختلف، مطالبی در مورد این موضوع مفید خواهد بود.

نامگذاری ترکیبات آلی

ویژگی های ساختاری و خواص شیمیایی ترکیبات در نامگذاری منعکس شده است. انواع اصلی نامگذاری در نظر گرفته شده است نظامو ناچیز.

نامگذاری سیستماتیک در واقع الگوریتم هایی را تجویز می کند که براساس آنها یک نام خاص مطابق با ویژگی های ساختاری مولکول یک ماده آلی یا، به طور کلی، فرمول ساختاری آن جمع آوری می شود.

بیایید قوانین تنظیم نام ترکیبات آلی را با توجه به نامگذاری سیستماتیک در نظر بگیریم.

هنگام جمع آوری نام مواد آلی با توجه به نامگذاری سیستماتیک، مهمترین چیز این است که تعداد اتم های کربن در طولانی ترین زنجیره کربن را به درستی تعیین کنید یا تعداد اتم های کربن در چرخه را بشمارید.

بسته به تعداد اتم‌های کربن در زنجیره اصلی کربن، ترکیبات ریشه متفاوتی در نام خود خواهند داشت:

تعداد اتم های C در زنجیره کربن اصلی	نام ریشه
	تکیه گاه
	منفجر شده-
	هگز
	هپت-
	دسامبر (c)-

دومین مؤلفه مهمی که هنگام نوشتن نام ها در نظر گرفته می شود، وجود یا عدم وجود پیوندهای متعدد یا یک گروه عملکردی است که در جدول بالا ذکر شده است.

بیایید سعی کنیم به ماده ای که فرمول ساختاری دارد نامی بگذاریم:

1. زنجیره کربن اصلی (و تنها) این مولکول حاوی 4 اتم کربن است، بنابراین نام حاوی ریشه but-;

2. هیچ پیوند چندگانه ای در اسکلت کربن وجود ندارد، بنابراین، پسوندی که باید بعد از ریشه کلمه استفاده شود، مانند هیدروکربن های غیر حلقوی اشباع مربوطه (آلکان) -an خواهد بود.

3. وجود گروه عاملی –OH به شرط عدم وجود گروه های عاملی بالاتر، پس از ریشه و پسوند بند 2 اضافه می شود. پسوند دیگری - "ol"؛

4. در مولکول های حاوی پیوندهای متعدد یا گروه های عاملی، شماره گذاری اتم های کربن زنجیره اصلی از سمت مولکولی که به آن نزدیکتر هستند آغاز می شود.

بیایید به مثال دیگری نگاه کنیم:

وجود چهار اتم کربن در زنجیره اصلی کربن به ما می گوید که اساس نام ریشه "but-" است و عدم وجود پیوندهای متعدد نشان دهنده پسوند "-an" است که بلافاصله پس از ریشه خواهد آمد. گروه ارشد در این ترکیب کربوکسیل است که تعیین می کند آیا این ماده به کلاس اسیدهای کربوکسیلیک تعلق دارد یا خیر. بنابراین، پایان نام "-ic acid" خواهد بود. در اتم کربن دوم یک گروه آمینه وجود دارد NH 2-بنابراین این ماده متعلق به اسیدهای آمینه است. همچنین در اتم سوم کربن، رادیکال هیدروکربنی متیل ( CH 3-). بنابراین، بر اساس نامگذاری سیستماتیک، این ترکیب 2-آمینو-3-متیل بوتانوئیک اسید نامیده می شود.

نامگذاری بی اهمیت، بر خلاف نامگذاری سیستماتیک، به عنوان یک قاعده، هیچ ارتباطی با ساختار یک ماده ندارد، اما بیشتر بر اساس منشاء آن، و همچنین خواص شیمیایی یا فیزیکی تعیین می شود.

فرمول	نام بر اساس نامگذاری سیستماتیک	نام بی اهمیت
هیدروکربن ها
CH 4	متان	گاز مرداب
CH 2 = CH 2	اتن	اتیلن
CH 2 = CH-CH 3	پروپن	پروپیلن
CH≡CH	اتین	استیلن
CH 2 = CH-CH = CH 2	بوتادین-1،3	دیوینیل
	2-متیل بوتادین-1،3	ایزوپرن
	متیل بنزن	تولوئن
	1،2-دی متیل بنزن	ارتو-زایلن (Oزایلن)
	1،3-دی متیل بنزن	متا-زایلن (مترزایلن)
	1،4-دی متیل بنزن	جفت-زایلن (پزایلن)
	وینیل بنزن	استایرن
الکل ها
CH3OH	متانول	متیل الکل، الکل چوب
CH3CH2OH	اتانول	اتانول
CH 2 = CH-CH 2 -OH	propen-2-ol-1	الکل آلیک
	اتاندیول-1،2	اتیلن گلیکول
	پروپانتریول-1،2،3	گلیسرول
	فنل (هیدروکسی بنزن)	اسید کربولیک
	1-هیدروکسی-2-متیل بنزن	ارتو-کرزول (O-کرزول)
	1-هیدروکسی-3-متیل بنزن	متا-کرزول (م-کرزول)
	1-هیدروکسی-4-متیل بنزن	جفت-کرزول (پ-کرزول)
	فنیل متانول	الکل بنزیل
آلدهیدها و کتون ها
	متانال	فرمالدئید
	اتانال	استالدهید، استالدئید
	پروپنال	اکریلیک آلدهید، آکرولئین
	بنزآلدئید	بنزوآلدئید
	پروپانون	استون
اسیدهای کربوکسیلیک
(HCOOH)	اسید متانوئیک	اسید فرمیک (نمک ها و استرها - فرمت ها)
(CH3COOH)	اتانوئیک اسید	استیک اسید (نمک ها و استرها - استات ها)
(CH 3 CH 2 COOH)	اسید پروپانئیک	اسید پروپیونیک (نمک ها و استرها - پروپیونات ها)
C15H31COOH	هگزادکانوئیک اسید	اسید پالمیتیک (نمک ها و استرها - پالمیتات ها)
C17H35COOH	اکتادکانوئیک اسید	اسید استریک (نمک ها و استرها - استئارات)
	اسید پروپنوئیک	اسید اکریلیک (نمک ها و استرها - آکریلات ها)
HOOC-COOH	اسید اتاندیوئیک	اسید اگزالیک (نمک ها و استرها - اگزالات)
	1،4-بنزندی کربوکسیلیک اسید	اسید ترفتالیک
استرها
HCOOCH 3	متیل متانوات	متیل فرمت متیل استر اسید فرمیک
CH 3 COOCH 3	متیل اتانوات	متیل استات، متیل استر اسید استیک
CH 3 COOC 2 H 5	اتیل اتانوات	اتیل استات، اتیل استات
CH 2 = CH-COOCH 3	متیل پروپنوات	متیل آکریلات، متیل استر اسید اکریلیک
ترکیبات حاوی نیتروژن
	آمینو بنزن، فنیل آمین	آنیلین
NH 2 -CH 2 -COOH	اسید آمینه اتانوئیک	گلیسین، اسید آمینه استیک
	2-آمینو پروپیونیک اسید	آلانین

مواد آلی موجود در کالاها ترکیباتی هستند که حاوی اتم های کربن و هیدروژن هستند. آنها به مونومر، الیگومر و پلیمر تقسیم می شوند.

مونومرها- مواد آلی متشکل از یک ترکیب واحد که در معرض تجزیه برای تشکیل مواد آلی جدید نیستند. تجزیه مونومرها عمدتاً به دی اکسید کربن و آب رخ می دهد.

مونوساکاریدها - مونومرهای متعلق به کلاس کربوهیدرات ها که مولکول آن شامل کربن، هیدروژن و اکسیژن (CH2O)n است. گسترده ترین آنها هستند هگزوزها(C6H12O6) - گلوکز و فروکتوز. آنها عمدتا در غذاهای با منشا گیاهی (میوه ها و سبزیجات، نوشیدنی های طعم دار و شیرینی ها) یافت می شوند. این صنعت همچنین گلوکز و فروکتوز خالص را به عنوان یک محصول غذایی و ماده اولیه برای تولید محصولات قنادی و نوشیدنی برای بیماران دیابتی تولید می کند. از بین محصولات طبیعی، عسل حاوی بیشترین گلوکز و فروکتوز (تا 60٪) است.

مونوساکاریدها طعم شیرینی به محصولات می دهند، ارزش انرژی (1 گرم تا 4 کیلو کالری) دارند و بر رطوبت سنجی محصولات حاوی آنها تأثیر می گذارند. محلول های گلوکز و فروکتوز به خوبی توسط مخمر تخمیر می شوند و توسط سایر میکروارگانیسم ها استفاده می شوند، بنابراین، با محتوای تا 20٪ و افزایش محتوای آب، عمر مفید آنها مختل می شود.

اسیدهای آلی - ترکیباتی که مولکول های آنها حاوی یک یا چند گروه کربوکسیل (-COOH) است.

بسته به تعداد گروه های کربوکسیلیک، اسیدهای آلی به اسیدهای مونو، دی و تری کربوکسیلیک تقسیم می شوند. از دیگر ویژگی های طبقه بندی این اسیدها تعداد اتم های کربن (از C2 تا C40) و همچنین گروه های آمینه و فنلی است.

اسیدهای آلی طبیعی در میوه ها و سبزیجات تازه، محصولات فرآوری شده، محصولات طعم دار، و همچنین محصولات شیر ​​تخمیر شده، پنیرها و کره تخمیر شده یافت می شوند.

اسیدهای آلی - ترکیباتی که به غذاها طعم ترش می دهند. بنابراین از آنها به شکل افزودنی های غذایی به عنوان اسید کننده (اسیدهای استیک، سیتریک، لاکتیک و سایر اسیدها) برای محصولات شیرینی پزی شیرین، نوشیدنی های الکلی و غیر الکلی و سس استفاده می شود.

رایج ترین اسیدهای موجود در محصولات غذایی اسیدهای لاکتیک، استیک، سیتریک، مالیک و تارتاریک هستند. انواع خاصی از اسیدها (سیتریک، بنزوئیک، سوربیک) خاصیت باکتری کشی دارند، بنابراین از آنها به عنوان نگهدارنده استفاده می شود. اسیدهای آلی موجود در محصولات غذایی به عنوان مواد انرژی اضافی طبقه بندی می شوند، زیرا اکسیداسیون بیولوژیکی آنها انرژی آزاد می کند.

اسید چرب - اسیدهای کربوکسیلیک سری آلیفاتیک که حداقل شش اتم کربن در مولکول دارند (C6-C22 و بالاتر). آنها به وزن مولکولی بالا (HML) و وزن مولکولی پایین (LMK) تقسیم می شوند.

مهمترین اسیدهای چرب اشباع طبیعی استئاریک و پالمیتیک و غیر اشباع اولئیک، آراشیدونیک، لینولئیک و لینولنیک هستند. از این میان، دو مورد آخر متعلق به اسیدهای چرب ضروری چند غیراشباع هستند که اثربخشی بیولوژیکی محصولات غذایی را تعیین می کنند. اسیدهای چرب طبیعی را می توان به شکل چربی در تمام محصولات حاوی چربی موجود کرد، اما به شکل آزاد در مقادیر کمی یافت می شوند، درست مانند EFAs.

آمینو اسید - اسیدهای کربوکسیلیک حاوی یک یا چند گروه آمینه (NH2).

اسیدهای آمینه موجود در محصولات را می توان به صورت آزاد یا به عنوان بخشی از پروتئین ها یافت. در مجموع، حدود 100 اسید آمینه شناخته شده است که تقریبا 80 اسید آمینه فقط به صورت آزاد یافت می شوند. اسید گلوتامیک و نمک سدیم آن به طور گسترده ای به عنوان یک افزودنی غذایی در چاشنی ها، سس ها، کنسانتره های غذایی بر پایه گوشت و ماهی استفاده می شود، زیرا طعم گوشت و ماهی را افزایش می دهد.

ویتامین ها - ترکیبات آلی با وزن مولکولی کم که تنظیم کننده یا شرکت کننده در فرآیندهای متابولیک در بدن انسان هستند.

ویتامین ها می توانند به طور مستقل در متابولیسم شرکت کنند (به عنوان مثال، ویتامین های C، P، A، و غیره) یا بخشی از آنزیم هایی باشند که فرآیندهای بیوشیمیایی (ویتامین های B1، B2، B3، B6 و غیره) را کاتالیز می کنند.

علاوه بر این خواص عمومی، هر ویتامین دارای عملکرد و خواص خاصی است. این خواص در رشته "فیزیولوژی تغذیه" در نظر گرفته می شود.

ویتامین ها بسته به حلالیت به صورت زیر تقسیم می شوند:

• بر محلول در آب(B1، B2، B3، RR، B6، B9، B12، C، و غیره)؛
• محلول در چربی(الف، د، ای، ک).

گروه ویتامین ها نیز شامل مواد شبه ویتامینکه برخی از آنها ویتامین (کاروتن، کولین، ویتامین U و غیره) نامیده می شوند.

الکل ها - ترکیبات آلی حاوی یک یا چند گروه هیدروکسیل (OH) در اتم های کربن اشباع در مولکول ها. بر اساس تعداد این گروه ها، الکل های یک، دو (گلیکول)، سه (گلیسرول) و پلی هیدریک متمایز می شوند. الکل اتیل به عنوان یک محصول نهایی در صنعت الکل، و همچنین در شراب سازی، نوشیدنی های الکلی، صنایع آبجوسازی، در تولید شراب، ودکا، کنیاک، رام، ویسکی و آبجو به دست می آید. علاوه بر این، اتیل الکل به مقدار کم در هنگام تولید کفیر، کومیس و کواس تشکیل می شود.

الیگومرها- مواد آلی متشکل از 2-10 باقی مانده مولکول های مواد همگن و ناهمگن.

بسته به ترکیب، الیگومرها به یک جزء، دو، سه و چند جزئی تقسیم می شوند. به تک جزئی الیگومرها شامل برخی از الیگوساکاریدها (مالتوز، ترهالوز) هستند. دو جزئی - چربی های ساکارز، لاکتوز، مونوگلیسرید، که حاوی باقی مانده مولکول های گلیسرول و تنها یک اسید چرب، و همچنین گلیکوزیدها، استرها هستند. به سه جزئی - رافینوز، چربی های دی گلیسیرید؛ به چند جزئی - چربی های تری گلیسیرید، لیپوئیدها: فسفاتیدها، موم ها و استروئیدها.

الیگوساکاریدها - کربوهیدرات ها، که حاوی 2-10 باقی مانده مولکول های مونوساکارید هستند که توسط پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل شده اند. دی، تری و تتراساکارید وجود دارد. رایج ترین دی ساکاریدهای موجود در محصولات غذایی ساکارز و لاکتوز و به میزان کمتری مالتوز و ترهالوز و همچنین تری ساکاریدهای رافینوز هستند. این الیگوساکاریدها فقط در محصولات غذایی یافت می شوند.

ساکارز(چغندر یا قند نیشکر) یک دی ساکارید است که از باقی مانده مولکول های گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است. در طی هیدرولیز اسیدی یا آنزیمی، ساکارز به گلوکز و فروکتوز تجزیه می شود که مخلوطی از آنها به نسبت 1:1 قند معکوس نامیده می شود. در نتیجه هیدرولیز، طعم شیرین محصولات افزایش می یابد (به عنوان مثال، هنگامی که میوه ها و سبزیجات می رسند)، زیرا فروکتوز و قند معکوس دارای درجه شیرینی بالاتری نسبت به ساکارز هستند. بنابراین، اگر درجه شیرینی ساکارز 100 واحد معمولی در نظر گرفته شود، درجه شیرینی فروکتوز برابر با 220 و قند معکوس - 130 خواهد بود.

ساکارز قند غالب در محصولات غذایی زیر است: شکر دانه ریز، شکر تصفیه شده (99.7-99.9%)، محصولات شیرینی پزی شیرین (50-96%)، برخی میوه ها و سبزیجات (موز - تا 18٪، خربزه - تا 12٪). ٪، پیاز - تا 10-12٪، و غیره. علاوه بر این، ساکارز می تواند در مقادیر کم در سایر محصولات غذایی با منشاء گیاهی (محصولات غلات، بسیاری از نوشیدنی های الکلی و غیر الکلی، کوکتل های کم الکل، محصولات شیرینی پزی آرد)، و همچنین محصولات لبنی شیرین - بستنی، ماست وجود داشته باشد. ، و غیره. ساکارز در غذاهای با منشاء حیوانی یافت نمی شود.

لاکتوز (قند شیر) - یک دی ساکارید متشکل از بقایای مولکول های گلوکز و گالاکتوز. در طی هیدرولیز اسیدی یا آنزیمی، لاکتوز به گلوکز و گالاکتوز تجزیه می شود که توسط موجودات زنده استفاده می شود: انسان، مخمر یا باکتری های اسید لاکتیک.

لاکتوز از نظر درجه شیرینی به میزان قابل توجهی کمتر از ساکارز و گلوکز است که بخشی از آن است. از نظر شیوع از آنها پایین تر است، زیرا عمدتاً در شیر انواع مختلف حیوانات (3.1-7.0٪) و محصولات خاصی از فرآوری آن یافت می شود. با این حال، زمانی که تخمیرهای لاکتیکی و/یا الکلی در فرآیند تولید (مثلاً محصولات شیر ​​تخمیر شده) و/یا مایه پنیر (در تولید پنیر) استفاده می شود، لاکتوز کاملاً تخمیر می شود.

مالتوز (شکر مالت) - یک دی ساکارید متشکل از دو مولکول گلوکز. این ماده به عنوان محصول هیدرولیز ناقص نشاسته در محصولات قنادی مالت، آبجو، نان و آرد تهیه شده با استفاده از دانه های جوانه زده یافت می شود. فقط در مقادیر کم موجود است.

ترهالوز (شکر قارچ) - یک دی ساکارید متشکل از دو مولکول گلوکز. این قند در طبیعت گسترده نیست و عمدتاً در محصولات غذایی یک گروه - قارچ های تازه و خشک و همچنین قارچ های کنسرو شده طبیعی و مخمرها یافت می شود. ترهالوز در قارچ ترشی (نمکی) وجود ندارد، زیرا در طی تخمیر مصرف می شود.

رافینوز - یک تری ساکارید متشکل از باقی مانده مولکول های گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز. مانند ترهالوز، رافینوز ماده کمتر رایجی است که به مقدار کم در محصولات آرد غلات و چغندر یافت می شود.

خواص. همه الیگوساکاریدها مواد مغذی ذخیره موجودات گیاهی هستند. آنها در آب بسیار محلول هستند، به راحتی به مونوساکاریدها هیدرولیز می شوند و طعم شیرینی دارند، اما درجه شیرینی آنها متفاوت است. تنها استثناء رافینوز است که طعم آن شیرین نشده است.

الیگوساکاریدهاآنها در دماهای بالا (160-200 درجه سانتیگراد) رطوبت دارند و با تشکیل مواد تیره رنگ (کارامل و غیره) کاراملی می شوند. در محلول‌های اشباع، الیگوساکاریدها می‌توانند کریستال‌هایی تشکیل دهند که در برخی موارد قوام و ظاهر فرآورده‌ها را بدتر می‌کنند و باعث ایجاد عیوب می‌شوند (به عنوان مثال، شکرک زدن عسل یا مربا؛ تشکیل کریستال‌های لاکتوز در شیر تغلیظ شده شیرین).

لیپیدها و لیپیدها الیگومرها که شامل بقایای مولکول‌های گلیسرول الکل سه‌هیدریک یا سایر الکل‌های مولکولی بالا، اسیدهای چرب و گاهی مواد دیگر می‌شوند.

لیپیدها - اینها الیگومرهایی هستند که استرهای گلیسرول و اسیدهای چرب - گلیسریدها هستند. معمولاً مخلوطی از لیپیدهای طبیعی، عمدتاً تری گلیسیریدها نامیده می شود چربی هامحصولات حاوی چربی هستند.

بسته به تعداد باقی مانده های مولکول های اسید چرب در گلیسریدها، آنها را متمایز می کنند. تک-، دی-و تری گلیسیرید،و بسته به غلبه اسیدهای اشباع یا غیراشباع، چربی ها مایع و جامد هستند. چربی های مایعآنها اغلب منشا گیاهی دارند (به عنوان مثال، روغن های گیاهی: آفتابگردان، زیتون، سویا و غیره)، اگرچه چربی های جامد گیاهی (کره کاکائو، نارگیل، هسته خرما) نیز وجود دارد. چربی های جامد- اینها عمدتاً چربی های حیوانی یا مصنوعی هستند (گوشت گاو، چربی گوسفند؛ کره گاو، مارگارین، چربی های پخت و پز). با این حال، در میان چربی های حیوانی، چربی های مایع (ماهی، نهنگ و غیره) نیز وجود دارد.

بسته به محتوای کمی چربی، تمام محصولات مصرفی را می توان به گروه های زیر تقسیم کرد.

1. محصولات با محتوای چربی فوق العاده بالا (90.0-99.9%). اینها شامل روغن های گیاهی، چربی های حیوانی و پخت و پز و روغن گاوی است.

2. محصولات با محتوای چربی غالب (60-89.9٪) توسط کره، مارگارین، گوشت خوک، آجیل: گردو، آجیل کاج، فندق، بادام، بادام هندی و غیره نشان داده شده است.

3. محصولات با چربی بالا (10-59%). این گروه شامل محصولات لبنی غلیظ شده است: پنیر، بستنی، شیر کنسرو شده، خامه ترش، پنیر دلمه، خامه پرچرب، سس مایونز. گوشت چرب و متوسط، ماهی و محصولات آنها، خاویار ماهی؛ تخم مرغ؛ سویای بدون چربی و محصولات فرآوری آن؛ کیک، شیرینی، کلوچه کره، آجیل، بادام زمینی، محصولات شکلاتی، حلوا، خامه های چربی و غیره.

4. محصولات کم چرب (1.5-9.9٪) - حبوبات، غذاهای میان وعده و نهارهای کنسرو شده، شیر، خامه، به جز نوشیدنی های شیر تخمیر شده پرچرب، انواع خاصی از ماهی بدون چربی (به عنوان مثال، خانواده ماهی ماهی) یا گوشت دسته دوم چاق و احشاء. (استخوان ها، سر، پاها و غیره).

5. محصولات با محتوای چربی بسیار کم (0.1-1.4%) - بیشتر آرد غلات و محصولات میوه و سبزیجات.

6. محصولات بدون چربی (0%) - نوشیدنی های کم الکل و غیر الکلی، محصولات شیرینی پزی شیرین، به جز کارامل و شیرینی با پر کردن شیر و آجیل، تافی؛ قند؛ عسل.

خواص عمومی چربی ها مواد مغذی ذخیره ای هستند، دارای بالاترین ارزش انرژی در بین سایر مواد مغذی (1 گرم تا 9 کیلو کالری) و همچنین اگر حاوی اسیدهای چرب ضروری چند غیراشباع باشند، اثربخشی بیولوژیکی دارند. چربی ها دارای چگالی نسبی کمتر از 1 هستند، بنابراین سبک تر از آب هستند. آنها در آب نامحلول هستند، اما در حلال های آلی (بنزین، کلروفرم و غیره) محلول هستند. با آب، چربی ها در حضور امولسیفایرها امولسیون های غذایی (مارگارین، مایونز) را تشکیل می دهند.

چربی ها با اثر آنزیم لیپاز هیدرولیز یا صابونی شدن با عمل قلیاها می شوند. در حالت اول، مخلوطی از اسیدهای چرب و گلیسرول تشکیل می شود. در دوم - صابون (نمک های اسید چرب) و گلیسیرین. هیدرولیز آنزیمی چربی ها نیز می تواند در طول ذخیره سازی کالا اتفاق بیفتد. مقدار اسیدهای چرب آزاد تشکیل شده با عدد اسید مشخص می شود.

قابلیت هضم چربی ها تا حد زیادی به شدت لیپازها و همچنین نقطه ذوب بستگی دارد. چربی های مایع با نقطه ذوب پایین بهتر از چربی های جامد با نقطه ذوب بالا جذب می شوند. شدت بالای جذب چربی در حضور مقادیر زیادی از این مواد یا سایر مواد انرژی زا (مثلاً کربوهیدرات ها) منجر به رسوب اضافی آنها به شکل چربی انبار و چاقی می شود.

چربی های حاوی اسیدهای چرب غیر اشباع (غیراشباع) قادر به اکسیده شدن با تشکیل پراکسیدها و هیدروپراکسیدها هستند که اثرات مضری بر بدن انسان دارند. محصولات حاوی چربی های فاسد دیگر بی خطر نیستند و باید از بین بروند یا فرآوری شوند. ترشی بودن چربی ها به عنوان یکی از معیارهای انقضا یا نگهداری محصولات حاوی چربی (جو دوسر، آرد گندم، کلوچه ها، پنیرها و غیره) است. توانایی چربی ها برای فاسد شدن با تعداد ید و پراکسید مشخص می شود.

چربی های مایع با محتوای بالای اسیدهای چرب غیراشباع می توانند تحت یک واکنش هیدروژنه شدن قرار گیرند - اشباع شدن چنین اسیدهایی با هیدروژن، در حالی که چربی ها قوام جامد پیدا می کنند و به عنوان جایگزین برای برخی از چربی های جامد حیوانی عمل می کنند. این واکنش اساس تولید مارگارین و محصولات مارگارین را تشکیل می دهد.

لیپوئیدها - مواد چربی مانند که مولکول های آنها شامل باقی مانده های گلیسیرین یا سایر الکل های مولکولی بالا، اسیدهای چرب و فسفریک، نیتروژن دار و سایر مواد است.

لیپوئیدها شامل فسفاتیدها، استروئیدها و موم ها هستند. آنها با لیپیدها در حضور اسید فسفریک، بازهای نیتروژن دار و سایر موادی که در لیپیدها یافت نمی شوند متفاوت هستند. اینها مواد پیچیده تری نسبت به چربی ها هستند. اکثر آنها با وجود اسیدهای چرب متحد می شوند. جزء دوم - الکل - می تواند ماهیت شیمیایی متفاوتی داشته باشد: در چربی ها و فسفاتیدها - گلیسرول، در استروئیدها - الکل های حلقوی با وزن مولکولی بالا - استرول ها، در موم ها - الکل های چرب بالاتر.

از نظر ماهیت شیمیایی به چربی ها نزدیک است فسفاتیدها(فسفولیپیدها) - استرهای گلیسرول، اسیدهای چرب و فسفریک و بازهای نیتروژنی. بسته به ماهیت شیمیایی پایه نیتروژنی، انواع فسفاتیدهای زیر متمایز می شوند: لسیتین (نام جدید - فسفاتیدیل کولین)، که حاوی کولین است. و همچنین سفالین که حاوی اتانولامین است. لسیتین بیشتر در محصولات طبیعی رایج است و در صنایع غذایی استفاده می شود. زرده تخم مرغ، کله پاچه (مغز، جگر، قلب)، چربی شیر، حبوبات به ویژه سویا سرشار از لسیتین هستند.

خواص.فسفولیپیدها خاصیت امولسیون کنندگی دارند و به همین دلیل از لسیتین به عنوان امولسیفایر در تولید مارگارین، سس مایونز، شکلات و بستنی استفاده می شود.

استروئیدهاو موم ها استرهای الکل های با وزن مولکولی بالا و اسیدهای چرب با وزن مولکولی بالا (C16-C36) هستند. آنها با سایر لیپوئیدها و لیپیدها به دلیل عدم وجود گلیسرول در مولکول های آنها و از یکدیگر توسط الکل ها متفاوت هستند: استروئیدها حاوی باقیمانده های مولکول های استرول - الکل های حلقوی و موم ها - الکل های تک هیدریک با 12-46 اتم C در مولکول هستند. استرول اصلی در گیاهان β-سیتوسترول، در حیوانات - کلسترول، در میکروارگانیسم ها - ارگوسترول است. روغن های گیاهی سرشار از سیتوسترول، کره گاو، تخم مرغ و کله پاچه سرشار از کلسترول هستند.

خواص.استروئیدها در آب نامحلول هستند، توسط قلیاها صابونی نمی شوند، نقطه ذوب بالایی دارند و خاصیت امولسیون کنندگی دارند. کلسترول و ارگوسترول در صورت قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش می توانند به ویتامین D تبدیل شوند.

گلیکوزیدها - الیگومرهایی که در آنها باقی مانده مولکول های مونوساکارید یا الیگوساکارید از طریق یک پیوند گلیکوزیدی به باقی مانده یک ماده غیر کربوهیدراتی - آگلوکون متصل می شود.

گلیکوزیدها فقط در محصولات غذایی و عمدتاً با منشاء گیاهی یافت می شوند. به ویژه بسیاری از آنها در میوه ها، سبزیجات و محصولات فرآوری شده آنها وجود دارد. گلیکوزیدهای این محصولات توسط آمیگدالین (در هسته میوه های هسته دار، بادام، به ویژه تلخ)، سولانین و چاکونین (در سیب زمینی، گوجه فرنگی، بادمجان) نشان داده می شود. هسپریدین و نارینگین (در مرکبات)، سینیگرین (در ترب، تربچه)، روتین (در بسیاری از میوه ها و همچنین گندم سیاه). گلیکوزیدها نیز به مقدار کم در محصولات حیوانی یافت می شوند.

خواص.گلیکوزیدها در آب و الکل محلول هستند، بسیاری از آنها طعم تلخ و/یا تند، عطر خاصی دارند (مثلا آمیگدالین عطر بادام تلخ دارد)، خواص ضد باکتریایی و دارویی (به عنوان مثال، سینیگرین، گلیکوزیدهای قلبی و غیره). .).

اترها - الیگومرهایی که در مولکول آنها باقی مانده مولکول های مواد موجود در آنها با پیوندهای ساده یا استری متحد می شوند.

بسته به این پیوندها، اترها و استرها متمایز می شوند.

• ساده اترهادر مواد شیمیایی خانگی (حلال ها) و عطر و لوازم آرایشی گنجانده شده است. آنها در محصولات غذایی یافت نمی شوند، اما می توانند به عنوان مواد خام کمکی در صنایع غذایی استفاده شوند.
• استرها- ترکیبات متشکل از بقایای مولکول های کربوکسیلیک اسیدها و الکل ها.

استرهای اسیدهای کربوکسیلیک پایین و الکل های ساده بوی میوه ای مطبوعی دارند، به همین دلیل گاهی اوقات آنها را استرهای میوه می نامند.

استرها (استرهای میوه) همراه با ترپن ها و مشتقات آنها، الکل های معطر (اوژنول، لینالول، آنتول و غیره) و آلدئیدها (دارچین، وانیل و غیره) بخشی از اسانس ها هستند که عطر بسیاری از غذاها (میوه ها، انواع توت ها، شراب ها) را تعیین می کنند. ، لیکور ، شیرینی جات). استرها، ترکیبات و اسانس های آنها محصولات مستقل هستند - افزودنی های غذایی، به عنوان مثال، طعم دهنده ها.

خواص.استرها بسیار فرار، نامحلول در آب، اما محلول در اتیل الکل و روغن های گیاهی هستند. از این خواص برای استخراج آنها از مواد اولیه تند و معطر استفاده می شود. استرها تحت تأثیر اسیدها و قلیاها هیدرولیز می شوند تا اسیدهای کربوکسیلیک یا نمک ها و الکل های آنها را تشکیل دهند و همچنین وارد واکنش های تراکمی برای تشکیل پلیمرها و ترانس استری شدن برای تولید استرهای جدید با جایگزینی یک الکل یا باقی مانده اسید می شوند.

پلیمرها- مواد با مولکولی بالا متشکل از دهها یا بیشتر باقیمانده مولکولهای مونومرهای همگن یا غیر مشابه که توسط پیوندهای شیمیایی به هم متصل شده اند.

آنها با وزن مولکولی از چند هزار تا چند میلیون واحد اکسیژن مشخص می شوند و از واحدهای مونومر تشکیل شده اند. واحد مونومر(قبلاً نامیده شده است ابتدایی)- یک واحد ترکیبی که از یک مولکول مونومر در طی پلیمریزاسیون تشکیل می شود. به عنوان مثال، در نشاسته - C6H10O5. با افزایش وزن مولکولی و تعداد واحدها، استحکام پلیمرها افزایش می یابد.

بر اساس منشا آنها، پلیمرها به دو دسته تقسیم می شوند طبیعی، یا پلیمرهای زیستی (به عنوان مثال، پروتئین ها، پلی ساکاریدها، پلی فنل ها و غیره)، و مصنوعی (به عنوان مثال پلی اتیلن، پلی استایرن، رزین های فنلی). بسته به محل اتم ها و گروه های اتمی در ماکرومولکول، آنها را متمایز می کنند پلیمرهای خطی با یک زنجیره خطی باز (به عنوان مثال، لاستیک طبیعی، سلولز، آمیلوز)، پلیمرهای شاخه دار، داشتن یک زنجیره خطی با شاخه ها (به عنوان مثال، آمیلوپکتین)، پلیمرهای کروی، با غلبه نیروهای برهمکنش درون مولکولی بین گروه هایی از اتم های موجود در مولکول بر نیروهای برهمکنش بین مولکولی (به عنوان مثال، پروتئین های بافت ماهیچه ای گوشت، ماهی و غیره) مشخص می شود. پلیمرهای شبکه با شبکه های سه بعدی تشکیل شده توسط بخش هایی از ترکیبات مولکولی بالا از یک ساختار زنجیره ای (به عنوان مثال، رزین های فنولی پخته شده). ساختارهای دیگری از ماکرومولکول های پلیمری (ساختارهای نردبانی و غیره) وجود دارد، اما نادر هستند.

بر اساس ترکیب شیمیایی ماکرومولکول ها، هموپلیمرها و کوپلیمرها متمایز می شوند. هموپلیمرها - ترکیبات مولکولی بالا متشکل از مونومری به همین نام (به عنوان مثال، نشاسته، سلولز، اینولین و غیره). کوپلیمرها - ترکیباتی که از چندین مونومر مختلف (دو یا بیشتر) تشکیل شده اند. به عنوان مثال می توان به پروتئین ها، آنزیم ها و پلی فنول ها اشاره کرد.

پلیمرهای زیستی - ترکیبات طبیعی با مولکولی بالا که در طول زندگی سلول های گیاهی یا حیوانی تشکیل می شوند.

در موجودات بیولوژیکی، بیوپلیمرها چهار عملکرد مهم را انجام می دهند:

1) ذخیره منطقی مواد مغذی که بدن در صورت کمبود یا عدم تامین آنها از خارج مصرف می کند.

2) تشکیل و نگهداری بافت ها و سیستم های موجودات زنده در حالت زنده.

3) اطمینان از متابولیسم لازم؛

4) محافظت در برابر شرایط نامطلوب خارجی.

بیوپلیمرها در محصولاتی که برخی از بیو ارگانیسم ها به عنوان مواد خام برای آنها استفاده می شوند، به انجام وظایف ذکر شده به طور جزئی یا کامل ادامه می دهند. در عین حال، غلبه عملکردهای خاصی از پلیمرهای زیستی بستگی به نیازهایی دارد که توسط محصولات خاص برآورده می شود. به عنوان مثال، محصولات غذایی در درجه اول نیازهای انرژی و پلاستیک و همچنین نیاز به ایمنی داخلی را برآورده می کنند، بنابراین ترکیب آنها توسط مواد قابل هضم اضافی (نشاسته، گلیکوژن، پروتئین ها و غیره) و غیرقابل هضم (سلولز، مواد پکتین) یا دشوار است. بیوپلیمرهای هضمی (برخی پروتئین ها) که با استحکام مکانیکی بالا و خواص محافظتی مشخص می شوند. محصولات میوه و سبزیجات حاوی پلیمرهای زیستی هستند که دارای اثر ضد باکتری هستند که محافظت بیشتری را در برابر تأثیرات نامطلوب خارجی، در درجه اول ماهیت میکروبیولوژیکی، فراهم می کند.

پلیمرهای زیستی محصولات غذایی توسط پلی ساکاریدهای قابل هضم و غیر قابل هضم، مواد پکتین، پروتئین های قابل هضم و سخت یا غیر قابل هضم و همچنین پلی فنل ها نشان داده می شوند.

در محصولات غذایی با منشاء گیاهی، بیوپلیمرهای غالب پلی ساکاریدها و مواد پکتین و در محصولات با منشاء حیوانی - پروتئین ها هستند. محصولات شناخته شده ای با منشاء گیاهی وجود دارد که تقریباً به طور کامل از پلی ساکاریدها با مقدار کمی ناخالصی (نشاسته و محصولات نشاسته ای) تشکیل شده است. در محصولات با منشاء حیوانی، پلی ساکاریدها عملاً وجود ندارند (به استثنای گوشت و جگر حیوانات که حاوی گلیکوژن هستند)، اما محصولاتی که فقط از پروتئین تشکیل شده اند نیز وجود ندارند.

پلی ساکاریدها - اینها پلیمرهای زیستی حاوی اکسیژن و متشکل از تعداد زیادی واحد مونومر مانند C5H8O4 یا C6H10O5 هستند.

پلی ساکاریدها بر اساس قابلیت هضم توسط بدن انسان به دو دسته تقسیم می شوند قابل هضم(نشاسته، گلیکوژن، اینولین) و غیر قابل هضم(سلولز و غیره).

پلی ساکاریدها عمدتاً توسط ارگانیسم های گیاهی تشکیل می شوند، بنابراین آنها از نظر کمی مواد غالب در محصولات غذایی با منشاء گیاهی (70-100٪ ماده خشک) هستند. تنها استثنا گلیکوژن، به اصطلاح نشاسته حیوانی است که در کبد حیوانات تشکیل می شود. طبقات و گروه های مختلف کالاها در زیرگروه های پلی ساکاریدهای غالب متفاوت هستند. بنابراین، نشاسته در محصولات آرد غلات (به جز سویا)، محصولات شیرینی پزی آرد، سیب زمینی و آجیل غالب است. در میوه ها و سبزیجات (به جز سیب زمینی و آجیل)، محصولات شیرینی پزی شیرین، نشاسته یا وجود ندارد یا در مقادیر کم وجود دارد. در این محصولات کربوهیدرات های اصلی مونو و اولیگوساکارید هستند.

نشاسته - یک بیوپلیمر متشکل از واحدهای مونومر - باقی مانده های گلوکوزید.

نشاسته طبیعی با دو پلیمر نشان داده می شود: آمیلوز با یک زنجیره خطی و آمیلوپکتین با یک زنجیره منشعب، با دومی غالب (76-84٪). در سلول های گیاهی نشاسته به شکل دانه های نشاسته تشکیل می شود. اندازه، شکل آنها و همچنین نسبت آمیلوز و آمیلوپکتین مشخصه های نشاسته طبیعی انواع خاصی (سیب زمینی، ذرت و غیره) است. نشاسته ماده ذخیره موجودات گیاهی است.

خواص.آمیلوز و آمیلوپکتین نه تنها در ساختار، بلکه از نظر خواص نیز متفاوت هستند. آمیلوپکتین با وزن مولکولی زیاد (100000 یا بیشتر) در آب نامحلول است، در حالی که آمیلوز در آب داغ محلول است و محلول های کمی چسبناک تشکیل می دهد. تشکیل و ویسکوزیته خمیر نشاسته عمدتاً به دلیل آمیلوپکتین است. آمیلوز راحت تر از آمیلوپکتین به گلوکز هیدرولیز می شود. در طول ذخیره سازی، نشاسته پیر می شود و در نتیجه ظرفیت نگهداری آب آن کاهش می یابد.

• غذاهای سرشار از نشاسته(50-80٪)، که توسط غلات و محصولات آرد - دانه، غلات، به جز حبوبات نشان داده شده است. ماکارونی و کراکر، و همچنین مواد افزودنی غذایی - نشاسته و نشاسته اصلاح شده.
• محصولات با محتوای نشاسته متوسط(10-49%). اینها عبارتند از سیب زمینی، حبوبات، به جز سویا که حاوی نشاسته، نان، محصولات شیرینی پزی آرد، آجیل و موز نارس است.
• غذاهای کم نشاسته(0.1-9%): بیشتر میوه ها و سبزیجات تازه، به استثنای موارد ذکر شده، و محصولات فرآوری شده آنها، ماست، بستنی، سوسیس آب پز و سایر محصولات ترکیبی که در تولید آنها نشاسته به عنوان تثبیت کننده قوام یا غلیظ کننده استفاده می شود.

در سایر محصولات غذایی نشاسته وجود ندارد.

گلیکوژن - پلی ساکارید ذخیره موجودات جانوری ساختاری منشعب دارد و از نظر ساختار به آمیلوپکتین نزدیک است. بیشترین مقدار آن در کبد حیوانات (تا 10 درصد) یافت می شود. علاوه بر این، در بافت ماهیچه ای، قلب، مغز و همچنین در مخمرها و قارچ ها یافت می شود.

خواص.گلیکوژن با آب محلول های کلوئیدی تشکیل می دهد، هیدرولیز می شود و گلوکز تشکیل می دهد و با ید رنگ قرمز قهوه ای می دهد.

سلولز (فیبر) - یک پلی ساکارید طبیعی خطی متشکل از بقایای مولکول های گلوکز.

خواص.سلولز یک پلیمر چند حلقه ای با تعداد زیادی گروه هیدروکسیل قطبی است که به زنجیره های مولکولی آن سفتی و استحکام می بخشد (و همچنین ظرفیت رطوبت و رطوبت سنجی را افزایش می دهد). سلولز در آب نامحلول است و تحت تأثیر اسیدها و قلیاهای ضعیف قرار نمی گیرد و فقط در حلال های بسیار کمی (حلال مس آمونیوم و محلول های غلیظ بازهای آمونیوم چهارتایی) حل می شود.

مواد پکتیک - مجموعه ای از پلیمرهای زیستی که زنجیره اصلی آن از بقایای مولکول های اسید گالاکترونیک تشکیل شده است.

مواد پکتیک توسط پروتوپکتین، پکتین و اسید پکتیک نشان داده می شوند که از نظر وزن مولکولی، درجه پلیمریزاسیون و وجود گروه های متیل متفاوت هستند. خاصیت مشترک آنها حل نشدن در آب است.

پروتوپکتین - پلیمری که زنجیره اصلی آن از تعداد زیادی واحد مونومر تشکیل شده است - باقی مانده مولکول های پکتین. پروتوپکتین شامل مولکول های آرابان و زایلان است. بخشی از صفحات میانی است که سلول های منفرد را در بافت و همچنین همراه با سلولز و همی سلولز در غشای بافت های گیاهی به هم متصل می کند و سختی و استحکام آنها را فراهم می کند.

خواص.پروتوپکتین تحت هیدرولیز اسیدی و آنزیمی (به عنوان مثال، در طول رسیدن میوه ها و سبزیجات)، و همچنین در طول پخت و پز طولانی مدت در آب از بین می رود. در نتیجه بافت ها نرم می شوند که جذب غذا توسط بدن انسان را تسهیل می کند.

پکتین - پلیمری متشکل از بقایای مولکولهای متیل استر و اسید گالاکترونیک غیر متیله. پکتین های گیاهان مختلف درجات مختلفی از پلیمریزاسیون و متیلاسیون دارند. این بر خواص آنها تأثیر می گذارد، به ویژه قابلیت ژل شدن که به لطف آن از پکتین و میوه های حاوی آن به مقدار کافی در صنعت شیرینی سازی در تولید مارمالاد، گل ختمی، مربا و غیره استفاده می شود. خواص ژل کنندگی پکتین با افزایش وزن مولکولی و درجه متیلاسیون آن افزایش می یابد.

خواص. پکتین تحت تأثیر قلیاها و همچنین هیدرولیز آنزیمی با تشکیل اسیدهای پکتیک و متیل الکل قرار می گیرد. پکتین در آب نامحلول است و توسط بدن جذب نمی شود، اما ظرفیت نگهداری و جذب آب بالایی دارد. به لطف خاصیت دوم، بسیاری از مواد مضر را از بدن انسان حذف می کند: کلسترول، نمک های فلزات سنگین، رادیونوکلئیدها، سموم باکتریایی و قارچی.

مواد پکتین فقط در محصولات غذایی تصفیه نشده با منشاء گیاهی (غلات و میوه ها و سبزیجات) و همچنین در محصولات با افزودن پکتین یا مواد گیاهی غنی از آن (محصولات شیرینی میوه و انواع توت ها، آب نبات ها، کیک ها و غیره) وجود دارد. ).

سنجاب ها - بیوپلیمرهای طبیعی متشکل از بقایای مولکول های اسید آمینه که توسط پیوندهای آمیدی (پپتیدی) به هم متصل شده اند و زیرگروه های جداگانه حاوی ترکیبات غیر آلی و بدون نیتروژن آلی هستند.

در نتیجه، به دلیل ماهیت شیمیایی، پروتئین ها می توانند آلی یا ساده، پلیمرها و عناصر ارگانو یا پیچیده باشند.

پروتئین های سادهفقط از بقایای مولکولهای اسید آمینه تشکیل شده است و پروتئین های پیچیدهعلاوه بر اسیدهای آمینه، آنها ممکن است حاوی عناصر معدنی (آهن، فسفر، گوگرد و غیره) و همچنین ترکیبات بدون نیتروژن (لیپیدها، کربوهیدرات ها، رنگ ها، اسیدهای نوکلئیک) باشند.

پروتئین های ساده بسته به توانایی آنها برای حل شدن در حلال های مختلف به انواع زیر تقسیم می شوند: آلبومین ها، گلوبولین ها، پرولامین ها، گلوتلین ها، پروتامین ها، هیستون ها، پروتنوئیدها.

پروتئین های پیچیده بسته به ترکیبات بدون نیتروژن که درشت مولکول های آنها را تشکیل می دهند به زیر گروه های زیر تقسیم می شوند:

• فسفروپروتئین ها پروتئین های حاوی بقایای مولکول های اسید فسفریک (کازئین شیر، ویتلین تخم مرغ، ایکتولین خاویار ماهی) هستند. این پروتئین ها نامحلول هستند اما در آب متورم می شوند.
• گلیکوپروتئین ها - پروتئین های حاوی بقایای مولکول های کربوهیدرات (موسین و مخاط استخوان، غضروف، بزاق، و همچنین قرنیه چشم، غشای مخاطی معده، روده).
• لیپوپروتئین ها - پروتئین هایی با بقایای مولکول های چربی (موجود در غشاها، پروتوپلاسم سلول های گیاهی و حیوانی، پلاسمای خون و غیره).
• کروموپروتئین ها - پروتئین هایی با بقایای مولکول های ترکیبات رنگی (میوگلوبین بافت عضلانی و هموگلوبین خون و غیره).
• نوکلئوپروتئین ها - پروتئین هایی با بقایای اسید نوکلئیک (پروتئین های هسته های سلولی، میکروب های دانه های غلات، گندم سیاه، حبوبات و غیره).

پروتئین ها می توانند حاوی 20-22 اسید آمینه در نسبت ها و توالی های مختلف باشند. این اسیدهای آمینه به دو دسته ضروری و غیر ضروری تقسیم می شوند.

اسیدهای آمینه ضروری - اسیدهای آمینه ای که در بدن انسان سنتز نمی شوند، بنابراین باید از بیرون همراه با غذا وارد شوند. اینها عبارتند از ایزولوسین، لوسین، لیزین، متیونین، فنیل آلانین، ترئونین، تریپتوفان، والین، آرژنین و هیستیدین.

اسیدهای آمینه غیر ضروری - آمینو اسیدهای سنتز شده در بدن انسان

بسته به محتوای و نسبت بهینه اسیدهای آمینه ضروری، پروتئین ها به کامل و ناقص تقسیم می شوند.

پروتئین های کامل - پروتئین هایی که حاوی تمام آمینو اسیدهای ضروری در نسبت بهینه برای بدن انسان هستند. اینها شامل پروتئین های شیر، تخم مرغ، بافت ماهیچه ای گوشت و ماهی، گندم سیاه و غیره است.

پروتئین های ناقص - پروتئین هایی که فاقد یا حاوی مقادیر ناکافی یک یا چند اسید آمینه ضروری هستند. اینها شامل پروتئین های استخوان، غضروف، پوست، بافت همبند و غیره است.

بر اساس قابلیت هضم، پروتئین ها به دو دسته تقسیم می شوند قابل هضم(پروتئین های بافت ماهیچه ای، شیر، تخم مرغ، غلات، سبزیجات و...) و سخت هضم(الاستین، کلاژن، کراتین و غیره).

ماکرومولکول های پروتئینی ساختار پیچیده ای دارند. چهار سطح سازماندهی مولکول های پروتئین وجود دارد: ساختارهای اولیه، ثانویه، سوم و چهارم. ساختار اولیهدنباله ای از باقی مانده های اسید آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی است که توسط یک پیوند آمیدی به هم متصل شده اند. ساختار ثانویهبه نوع آرایش زنجیره های پلی پپتیدی، اغلب به شکل مارپیچ، اشاره دارد که پیچ های آن توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می شوند. زیر ساختار سوممکان زنجیره پلی پپتیدی در فضا را درک کنید. برای بسیاری از پروتئین ها، این ساختار از چندین گلبول فشرده به نام تشکیل شده است دامنه هاو توسط پل های نازک متصل می شوند - زنجیره های پلی پپتیدی دراز. ساختار کواترنریمنعکس کننده روشی است که در آن ماکرومولکول های متشکل از چندین زنجیره پلی پپتیدی که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل نیستند، در فضا ترکیب و مرتب می شوند.

پیوندهای هیدروژن، یونی و سایر پیوندها بین این زیر واحدها ایجاد می شود. تغییر در pH، دما، تیمار با نمک ها، اسیدها و موارد مشابه منجر به تجزیه ماکرومولکول به زیر واحدهای اصلی می شود، اما زمانی که این عوامل حذف شوند، بازسازی خود به خود ساختار چهارتایی رخ می دهد. تغییرات عمیق تر در ساختار پروتئین، از جمله سوم، نامیده می شود دناتوره سازی

پروتئین ها در بسیاری از محصولات غذایی یافت می شوند: منشا گیاهی - آرد غلات، میوه ها و سبزیجات، محصولات شیرینی پزی آرد و منشاء حیوانی - گوشت، ماهی و محصولات لبنی. در تعدادی از محصولات غذایی، پروتئین ها یا به طور کامل وجود ندارند یا محتوای آنها ناچیز است و اهمیت تغذیه ای قابل توجهی ندارد، اگرچه ممکن است بر رسوب یا کدورت تأثیر بگذارد (مثلاً در آب میوه ها).

خواص.خواص فیزیکوشیمیایی پروتئین ها با ماهیت مولکولی بالا، فشردگی زنجیره های پلی پپتیدی و آرایش نسبی اسیدهای آمینه تعیین می شود. وزن مولکولی پروتئین ها از 5 هزار تا 1 میلیون متغیر است.

در محصولات غذایی، خواص زیر از اهمیت بالایی برخوردار است: ارزش انرژی، هیدرولیز آنزیمی و اسیدی، دناتوره شدن، تورم، تشکیل ملانوئید.

ارزش انرژیپروتئین 4.0 کیلوکالری در هر 1 گرم است.

هیدرولیز آنزیمی و اسیدی پروتئین هاتحت تأثیر آنزیم های پروتئولیتیک و اسید کلریدریک شیره معده رخ می دهد. به لطف این خاصیت، پروتئین های قابل هضم توسط بدن انسان استفاده می شود و اسیدهای آمینه تشکیل شده در هنگام هیدرولیز در سنتز پروتئین ها در بدن انسان نقش دارند. هیدرولیز پروتئین در طی تخمیر خمیر، تولید الکل، شراب و آبجو و سبزیجات ترشی اتفاق می افتد.

دناتوره شدن پروتئین هااز طریق تغییرات برگشت پذیر و عمیق غیر قابل برگشت در ساختار پروتئین رخ می دهد. دناتوره شدن برگشت پذیر با تغییرات در ساختار چهارتایی همراه است و دناتوراسیون برگشت ناپذیر با تغییرات در ساختارهای ثانویه و سوم همراه است. دناتوره شدن تحت تأثیر دماهای بالا و پایین، کم آبی، تغییر در pH محیط، افزایش غلظت قندها، نمک ها و سایر مواد رخ می دهد، در حالی که قابلیت هضم پروتئین ها بهبود می یابد، اما توانایی حل شدن در آب و سایر حلال ها، و همچنین به تورم، از دست داده است. فرآیند دناتوره شدن پروتئین یکی از مهمترین فرآیندها در تولید بسیاری از محصولات غذایی و محصولات آشپزی (پخت محصولات شیرینی پزی و آرد، ترشی سبزیجات، شیر، نمک زدن ماهی و سبزیجات، خشک کردن، کنسرو کردن با شکر و اسیدها) است.

تورم یا هیدراتاسیون پروتئین ها - توانایی آنها در جذب و حفظ آب محدود در حالی که حجم آنها افزایش می یابد. این خاصیت مبنایی برای تهیه خمیر شیرینی پزی و شیرینی آردی، تولید سوسیس و کالباس و ... می باشد. حفظ پروتئین ها در حالت متورم وظیفه مهمی برای بسیاری از محصولات غذایی حاوی آنها می باشد. از دست دادن ظرفیت نگهداری آب پروتئین ها، نامیده می شود سینرزیس،باعث پیری پروتئین های آرد و غلات به ویژه حبوبات و بیات شدن فرآورده های شیرینی پزی و آردی می شود.

تشکیل ملانوئید- توانایی باقی مانده اسیدهای آمینه پروتئین ها در تعامل با قندهای کاهنده برای تشکیل ترکیبات تیره رنگ - ملانوئیدین ها. این خاصیت به طور فعال در دماهای بالا و pH از 3 تا 7 در تولید محصولات شیرینی پزی و آرد، آبجو، کنسرو، میوه های خشک و سبزیجات آشکار می شود. در نتیجه رنگ محصولات از زرد طلایی به سایه های مختلف قهوه ای و مشکی تغییر می کند و ارزش بیولوژیکی محصولات کاهش می یابد.

آنزیم ها - بیوپلیمرهای پروتئینی که کاتالیزور بسیاری از فرآیندهای بیوشیمیایی هستند.

عملکرد اصلی آنزیم ها تسریع دگرگونی موادی است که وارد، یا وجود دارد یا در طی متابولیسم در هر ارگانیسم بیولوژیکی (انسان، حیوانات، گیاهان، میکروارگانیسم ها) و همچنین تنظیم فرآیندهای بیوشیمیایی بسته به شرایط خارجی تغییر می کند.

بسته به ماهیت شیمیایی درشت مولکول ها، آنزیم ها به یک و دو جزئی تقسیم می شوند. تک جزئیفقط از پروتئین (به عنوان مثال آمیلاز، پپسین و غیره) تشکیل شده است. دو جزئی- از ترکیبات پروتئینی و غیر پروتئینی. بر روی سطح مولکول پروتئین یا در یک شکاف ویژه مراکز فعال وجود دارد که توسط مجموعه ای از گروه های عاملی اسیدهای آمینه که مستقیماً با سوبسترا و / یا اجزای غیر پروتئینی - کوآنزیم ها در تعامل هستند نشان داده شده است. دومی شامل ویتامین ها (B1، B2، PP و غیره) و همچنین مواد معدنی (مس، روی، آهن و غیره) است. بنابراین، آنزیم های حاوی آهن شامل پراکسیداز و کاتالاز و آنزیم های حاوی مس شامل اکسیداز آسکوربات هستند.

• اکسیردوکتازها - آنزیم هایی که با انتقال یون های هیدروژن یا الکترون ها واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند، به عنوان مثال، آنزیم های تنفسی پراکسیداز، کاتالاز.
• ترانسفرازها- آنزیم هایی که انتقال گروه های عاملی (CH3، COOH، NH2 و غیره) را از یک مولکول به مولکول دیگر کاتالیز می کنند، به عنوان مثال، آنزیم هایی که دآمیناسیون و دکربوکسیلاسیون اسیدهای آمینه تشکیل شده در طی هیدرولیز پروتئین های مواد خام (غلات، میوه ها) را کاتالیز می کنند. ، سیب زمینی) که منجر به تجمع الکل های بالاتر در طول تولید الکل اتیلیک، شراب و آبجو می شود.
• هیدرولازها- آنزیم هایی که شکست هیدرولیتیک پیوندها (پپتید، گلیکوزید، اتر و غیره) را کاتالیز می کنند. اینها شامل لیپازهایی هستند که چربی ها را هیدرولیز می کنند، پپتیدازها - پروتئین ها، آمیلازها و فسفوریلازها - نشاسته و غیره.
• لیازها- آنزیم هایی که جداسازی غیر هیدرولیتیکی گروه ها از بستر را کاتالیز می کنند تا یک پیوند دوگانه ایجاد کنند و واکنش های معکوس ایجاد کنند. به عنوان مثال، پیروات دکربوکسیلاز CO2 را از پیروویک اسید جدا می کند، که منجر به تشکیل استوآلدئید به عنوان یک محصول میانی از تخمیرهای الکلی و اسید لاکتیک می شود.
• ایزومرازها- آنزیم هایی که تشکیل ایزومرهای بستر را با حرکت دادن پیوندهای متعدد یا گروه های اتم در داخل مولکول کاتالیز می کنند.
• لیگازها- آنزیم هایی که افزودن دو مولکول را برای تشکیل پیوندهای جدید کاتالیز می کنند.

اهمیت آنزیم ها آنزیم ها به شکل خام خود از زمان های قدیم در تولید بسیاری از محصولات غذایی (در نانوایی، صنعت الکل، شراب سازی، پنیر سازی و غیره) مورد استفاده قرار گرفته اند. خواص مصرف کننده تعدادی از کالاها تا حد زیادی در فرآیند یک عملیات ویژه - تخمیر (چای سیاه، قرمز، زرد، دانه های کاکائو و غیره) شکل می گیرد. آماده سازی آنزیمی خالص در قرن بیستم شروع به استفاده کرد. در تولید آب میوه، اسیدهای آمینه خالص برای درمان و تغذیه مصنوعی، حذف لاکتوز از شیر برای غذای کودک و غیره. هنگام نگهداری محصولات غذایی، آنزیم ها به رسیدن گوشت، میوه ها و سبزیجات کمک می کنند، اما همچنین می توانند باعث فساد آنها شوند (پوسیدگی، قالب گیری، لاغری، تخمیر).

خواص.آنزیم ها فعالیت کاتالیزوری بالایی دارند، به همین دلیل مقدار کمی از آنها می توانند فرآیندهای بیوشیمیایی مقادیر زیادی از بستر را فعال کنند. خاص بودن عمل، یعنی آنزیم های خاصی بر روی مواد خاصی عمل می کنند. برگشت پذیری عمل (همان آنزیم ها می توانند تجزیه و سنتز مواد خاصی را انجام دهند). تحرک، که در تغییرات فعالیت تحت تأثیر عوامل مختلف (دما، رطوبت، pH محیط، فعال کننده ها و غیرفعال کننده ها) آشکار می شود.

هر یک از این ویژگی ها با محدوده های بهینه خاصی مشخص می شود (به عنوان مثال، در محدوده دمایی 40-50 درجه سانتیگراد بیشترین فعالیت آنزیم مشاهده می شود). هر گونه انحراف از محدوده بهینه باعث کاهش فعالیت آنزیم و گاهی غیرفعال شدن کامل آنها می شود (مثلاً دمای بالای استریلیزاسیون). بسیاری از روش های نگهداری مواد خام غذایی بر این اساس استوار است. در این حالت، غیرفعال شدن جزئی یا کامل آنزیم ها و محصولات خود ماده خام و همچنین میکروارگانیسم هایی که باعث فساد آنها می شوند، رخ می دهد.

برای غیرفعال کردن آنزیم های مواد خام و کالاهای غذایی در حین نگهداری از انواع روش های فیزیکی، فیزیکوشیمیایی، شیمیایی، بیوشیمیایی و ترکیبی استفاده می شود.

پلی فنول ها - پلیمرهای زیستی که درشت مولکولهای آنها ممکن است شامل اسیدهای فنولیک، الکلها و استرهای آنها و همچنین قندها و سایر ترکیبات باشد.

این مواد در طبیعت زنده فقط در سلول های گیاهی یافت می شوند. علاوه بر این، آنها را می توان در چوب و محصولات چوبی، ذغال سنگ نارس، زغال سنگ قهوه ای و سخت و بقایای نفت موجود کرد.

پلی فنول ها در میوه های تازه، سبزیجات و محصولات فرآوری شده آنها، از جمله شراب، مشروبات الکلی، و همچنین در چای، قهوه، کنیاک، رم و آبجو بسیار مهم هستند. در این محصولات، پلی فنل ها بر خواص ارگانولپتیک (طعم، رنگ)، ارزش فیزیولوژیکی (بسیاری از این مواد دارای فعالیت ویتامین P و خاصیت باکتری کشی) و ماندگاری تاثیر می گذارند.

پلی فنول های موجود در محصولات با منشاء گیاهی شامل تانن ها (به عنوان مثال، کاتچین ها) و همچنین مواد رنگی (فلاونوئیدها، آنتوسیانین ها، ملانین ها و غیره) است.

مواد آلی -اینها ترکیباتی هستند که حاوی اتم کربن هستند. حتی در مراحل اولیه توسعه شیمی، همه مواد به دو گروه معدنی و آلی تقسیم می شدند. در آن روزها، اعتقاد بر این بود که برای سنتز مواد آلی، نیاز به داشتن یک "نیروی حیاتی" بی سابقه است که فقط در سیستم های بیولوژیکی زنده ذاتی است. بنابراین، سنتز مواد آلی از مواد معدنی غیرممکن است. و تنها در آغاز قرن 19، F. Weller نظر موجود را رد کرد و اوره را از سیانات آمونیوم سنتز کرد، یعنی از ماده معدنی یک ماده آلی به دست آورد. پس از آن تعدادی از دانشمندان کلروفرم، آنیلین، اسید استات و بسیاری از ترکیبات شیمیایی دیگر را سنتز کردند.

مواد آلی زیربنای وجود مواد زنده هستند و همچنین محصولات غذایی اصلی انسان و حیوانات هستند. بیشتر ترکیبات آلی مواد اولیه صنایع مختلف - غذایی، شیمیایی، سبک، دارویی و غیره هستند.

امروزه بیش از 30 میلیون ترکیب آلی مختلف شناخته شده است. بنابراین، مواد آلی گسترده ترین کلاس را نشان می دهند. تنوع ترکیبات آلی با خواص و ساختار منحصر به فرد کربن مرتبط است. اتم های کربن همسایه با پیوندهای منفرد یا چندگانه (دو، سه گانه) به یکدیگر متصل می شوند.

آنها با وجود پیوندهای کووالانسی C-C و همچنین پیوندهای کووالانسی قطبی C-N، C-O، C-Hal، C-metal و غیره مشخص می شوند. واکنش های مربوط به مواد آلی در مقایسه با واکنش های معدنی دارای ویژگی هایی هستند. واکنش های ترکیبات معدنی معمولاً شامل یون ها می شود. اغلب چنین واکنش هایی خیلی سریع و گاهی فورا در دمای بهینه انجام می شود. واکنش‌ها معمولاً شامل مولکول‌ها می‌شود. باید گفت که در این حالت برخی از پیوندهای کووالانسی شکسته می شوند، در حالی که برخی دیگر تشکیل می شوند. به عنوان یک قاعده، این واکنش ها بسیار کندتر پیش می روند و برای سرعت بخشیدن به آنها باید دما را افزایش داد یا از یک کاتالیزور (اسید یا باز) استفاده کرد.

مواد آلی چگونه در طبیعت تشکیل می شوند؟ بیشتر ترکیبات آلی موجود در طبیعت از دی اکسید کربن و آب موجود در کلروفیل گیاهان سبز سنتز می شوند.

طبقه بندی مواد آلی

بر اساس نظریه O. Butlerov. طبقه بندی سیستماتیک پایه و اساس نامگذاری علمی است که نامگذاری یک ماده آلی را بر اساس فرمول ساختاری موجود امکان پذیر می کند. این طبقه بندی بر اساس دو ویژگی اصلی است - ساختار اسکلت کربن، تعداد و قرارگیری گروه های عاملی در مولکول.

اسکلت کربن بخشی از یک مولکول ماده آلی است که به طرق مختلف پایدار است. بسته به ساختار آن، تمام مواد آلی به گروه هایی تقسیم می شوند.

ترکیبات غیر حلقوی شامل موادی با زنجیره کربنی مستقیم یا منشعب هستند. ترکیبات کربوسیکلیک شامل موادی با چرخه هستند که به دو زیر گروه تقسیم می شوند - alicyclic و معطر. ترکیبات هتروسیکلیک موادی هستند که مولکول های آنها بر اساس چرخه هایی است که توسط اتم های کربن و اتم های سایر عناصر شیمیایی (اکسیژن، نیتروژن، گوگرد)، هترواتم ها تشکیل شده است.

مواد آلی نیز بر اساس وجود گروه های عاملی که بخشی از مولکول ها هستند طبقه بندی می شوند. به عنوان مثال، کلاس های هیدروکربن ها (به استثنای اینکه هیچ گروه عاملی در مولکول های آنها وجود ندارد)، فنل ها، الکل ها، کتون ها، آلدئیدها، آمین ها، استرها، اسیدهای کربوکسیلیک و غیره. باید به خاطر داشت که هر گروه عاملی (COOH، OH، NH2، SH، NH، NO) خصوصیات فیزیکوشیمیایی یک ترکیب معین را تعیین می کند.

در حال حاضر بیش از 10 میلیون ترکیب آلی شناخته شده است. چنین تعداد زیادی از ترکیبات نیاز به طبقه بندی دقیق و قوانین یکنواخت بین المللی نامگذاری دارد. این موضوع در ارتباط با استفاده از فناوری رایانه برای ایجاد پایگاه های اطلاعاتی مختلف مورد توجه ویژه قرار می گیرد.

1.1. طبقه بندی

ساختار ترکیبات آلی با استفاده از فرمول های ساختاری توصیف می شود.

فرمول ساختاری به تصویر کشیدن توالی پیوند اتم ها در یک مولکول با استفاده از نمادهای شیمیایی است.

پدیده از ایزومریسم،یعنی وجود ترکیباتی با یک ترکیب، اما ساختارهای شیمیایی متفاوت، نامیده می شود ساختاریایزومرها (ایزومرها ساختمان ها).مهمترین ویژگی اکثر ترکیبات معدنی این است ترکیب،بیان شده توسط فرمول مولکولی، به عنوان مثال اسید هیدروکلریک HC1، اسید سولفوریک H 2 SO 4. برای ترکیبات آلی، ترکیب و بر این اساس، فرمول مولکولی مشخصه های واضحی نیستند، زیرا بسیاری از ترکیبات واقعی می توانند با همان ترکیب مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، ایزومرهای ساختاری بوتان و ایزوبوتان با فرمول مولکولی یکسان C 4 N 10، در توالی پیوند اتم ها متفاوت است و ویژگی های فیزیکوشیمیایی متفاوتی دارد.

اولین معیار طبقه بندی، تقسیم ترکیبات آلی به گروه ها با در نظر گرفتن ساختار اسکلت کربن است (شکل 1.1).

طرح 1.1.طبقه بندی ترکیبات آلی بر اساس ساختار اسکلت کربنی

ترکیبات غیر حلقوی ترکیباتی با زنجیره باز از اتم های کربن هستند.

آلیفاتیک (از یونانی.آ لیفار- چربی) هیدروکربن ها - ساده ترین نمایندگان ترکیبات غیر حلقوی - فقط حاوی اتم های کربن و هیدروژن هستند و می توانند اشباع شده(آلکان ها) و غیر اشباع(آلکن ها، آلکادین ها، آلکین ها). همانطور که در مثال نشان داده شده است، فرمول های ساختاری آنها اغلب به صورت اختصاری (فشرده) نوشته می شود n-پنتان و 2،3-دی متیل بوتان. در این حالت از تعیین تک پیوندها صرف نظر می شود و گروه های یکسان در پرانتز قرار می گیرند و تعداد این گروه ها مشخص می شود.

زنجیره کربن می تواند باشد بدون شاخه(مثلاً در n-پنتان) و منشعب(به عنوان مثال، در 2،3-دی متیل بوتان و ایزوپرن).

ترکیبات حلقوی ترکیباتی با زنجیره بسته از اتم ها هستند.

بسته به ماهیت اتم هایی که چرخه را تشکیل می دهند، ترکیبات کربوسیکلیک و هتروسیکلیک متمایز می شوند.

ترکیبات کربوسیکلیک در چرخه فقط اتم های کربن دارند و به دو دسته تقسیم می شوند معطرو alicyclic(حلقه ای غیر معطر). تعداد اتم های کربن در چرخه ها ممکن است متفاوت باشد. چرخه های بزرگ (ماکروسیکل ها) متشکل از 30 اتم کربن یا بیشتر شناخته شده اند.

مناسب برای به تصویر کشیدن ساختارهای چرخه ای فرمول های اسکلتی،که در آن نمادهای اتم های کربن و هیدروژن حذف شده، اما نمادهای عناصر دیگر (N، O، S و غیره) نشان داده شده است. چنین

در فرمول ها، هر گوشه از چند ضلعی به معنای یک اتم کربن با تعداد اتم هیدروژن مورد نیاز است (با در نظر گرفتن چهار ظرفیتی اتم کربن).

بنیانگذار هیدروکربن های آروماتیک (آرن ها) بنزن است. نفتالین، آنتراسن و فنانترن آرن های چند حلقه ای هستند. آنها حاوی حلقه های بنزن ذوب شده هستند.

ترکیبات هتروسیکلیک در چرخه، علاوه بر اتم های کربن، یک یا چند اتم از عناصر دیگر - هترواتم (از یونانی. هتروس- دیگر، دیگر): نیتروژن، اکسیژن، گوگرد و غیره.

طیف گسترده ای از ترکیبات آلی را می توان به طور کلی به عنوان هیدروکربن یا مشتقات آنها در نظر گرفت که با وارد کردن گروه های عاملی به ساختار هیدروکربن ها به دست می آیند.

یک گروه عاملی یک هترواتم یا گروهی از اتم های غیر هیدروکربنی است که تعیین می کند آیا یک ترکیب متعلق به یک کلاس خاص است و مسئول خواص شیمیایی آن است.

دومین معیار طبقه بندی مهم تر، تقسیم ترکیبات آلی به طبقات بسته به ماهیت گروه های عاملی است. فرمول های کلی و اسامی مهم ترین کلاس ها در جدول آورده شده است. 1.1.

ترکیبات با یک گروه عاملی تک عاملی (به عنوان مثال اتانول) نامیده می شوند، با چندین گروه عملکردی یکسان - چند عملکردی (به عنوان مثال،

جدول 1.1.مهم ترین کلاس های ترکیبات آلی

* پیوندهای دوگانه و سه گانه گاهی به عنوان گروه های عاملی طبقه بندی می شوند.

** نام گاهی اوقات استفاده می شود تیواسترهانباید استفاده شود، زیرا

به استرهای حاوی گوگرد اشاره دارد (به 6.4.2 مراجعه کنید).

گلیسرول)، با چندین گروه عملکردی مختلف - ناهمکار (به عنوان مثال، کولامین).

ترکیبات هر طبقه را تشکیل می دهند سری همولوگ،به عنوان مثال، گروهی از ترکیبات مرتبط با یک نوع ساختار، که هر عضو بعدی با یک تفاوت همولوگ CH با قبلی متفاوت است. 2 به عنوان بخشی از یک رادیکال هیدروکربنی. به عنوان مثال، نزدیکترین همولوگ ها اتان C هستند 2 H 6 و پروپان Cz H 8، متانول

CH 3 OH و اتانول CH 3 CH 2 OH ، پروپان CH 3 CH 2 COOH و بوتان CH 3 CH 2 CH 2 اسید COOH. هومولوگ ها دارای خواص شیمیایی مشابه و خواص فیزیکی به طور طبیعی متفاوت هستند.

1.2. نامگذاری

نامگذاری سیستمی از قوانین است که به شما امکان می دهد نامی بدون ابهام برای هر ترکیب جداگانه بگذارید. برای پزشکی، آگاهی از قوانین کلی نامگذاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا مطابق با آنها نام داروهای متعددی ساخته شده است.

در حال حاضر به طور کلی پذیرفته شده است نامگذاری سیستماتیک IUPAC(IUPAC - اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی)*.

با این حال، آنها هنوز حفظ می شوند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند (به ویژه در پزشکی) ناچیزاسامی (معمولی) و نیمه پیش پا افتاده حتی قبل از شناخته شدن ساختار ماده مورد استفاده قرار می گرفت. این نام ها ممکن است منعکس کننده منابع طبیعی و روش های تولید، به ویژه خواص و کاربردهای قابل توجه باشد. به عنوان مثال، لاکتوز (قند شیر) از شیر جدا می شود (از لات. لاکتوم- شیر)، اسید پالمیتیک - از روغن نخل، اسید پیروویک با تجزیه در اثر حرارت اسید انگور به دست می آید، نام گلیسیرین نشان دهنده طعم شیرین آن است (از یونانی. گلیکیس- شیرین).

ترکیبات طبیعی به ویژه اغلب دارای نام های بی اهمیت هستند - اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها، آلکالوئیدها، استروئیدها. استفاده از برخی از نام های پیش پا افتاده و نیمه پیش پا افتاده توسط قوانین IUPAC مجاز است. چنین نام هایی برای مثال "گلیسرول" و نام بسیاری از هیدروکربن های معطر شناخته شده و مشتقات آنها است.

* قوانین نامگذاری IUPAC برای شیمی. T. 2. - شیمی آلی/ترنس. از انگلیسی - M.: VINITI، 1979. - 896 ص. خلبانیکوف A.F.، Novikov M.S.نامگذاری مدرن ترکیبات آلی یا نحوه نامگذاری صحیح مواد آلی. - سنت پترزبورگ: NPO "Professional"، 2004. - 431 p.

در نام‌های بی‌اهمیت مشتقات بنزن جانشین‌شده، موقعیت نسبی جانشین‌ها در حلقه با پیشوند نشان داده می‌شود. ارتو- (o-)- برای گروه های نزدیک، متا (m-)- از طریق یک اتم کربن و پارا- (n-)- در برابر. مثلا:

برای استفاده از نامگذاری سیستماتیک IUPAC، باید محتوای اصطلاحات نامگذاری زیر را بدانید:

رادیکال آلی؛

ساختار والدین؛

گروه مشخصه؛

قائم مقام؛

لوکانت.

رادیکال آلی* - باقیمانده یک مولکول که یک یا چند اتم هیدروژن از آن جدا شده و یک یا چند ظرفیت آزاد می ماند.

رادیکال های هیدروکربنی سری آلیفاتیک یک نام مشترک دارند - آلکیل ها(در فرمول های کلی که با R نشان داده می شوند)، رادیکال های سری معطر - آریلز(ار). دو نماینده اول آلکان ها - متان و اتان - رادیکال های تک ظرفیتی متیل CH 3 - و اتیل CH 3 CH 2 - را تشکیل می دهند. نام رادیکال های تک ظرفیتی معمولاً با جایگزینی پسوند تشکیل می شود -an پسوند -il.

اتم کربنی که فقط به یک اتم کربن (یعنی ترمینال) پیوند خورده باشد نامیده می شود اولیهبا دو - ثانوی،با سه - درجه سوم،با چهار - کواترنر.

* این اصطلاح را نباید با اصطلاح "رادیکال آزاد" اشتباه گرفت که یک اتم یا گروهی از اتم ها را با یک الکترون جفت نشده مشخص می کند.

هر همولوگ بعدی، به دلیل نابرابری اتم های کربن، چندین رادیکال را تشکیل می دهد. حذف یک اتم هیدروژن از اتم کربن انتهایی پروپان یک رادیکال تولید می کند n-پروپیل (پروپیل معمولی) و از اتم کربن ثانویه - رادیکال ایزوپروپیل. بوتان و ایزوبوتان هر کدام دو رادیکال تشکیل می دهند. حرف n-(که ممکن است حذف شود) قبل از نام رادیکال نشان می دهد که ظرفیت آزاد در انتهای زنجیره بدون انشعاب است. پیشوند دومین- (ثانویه) به این معنی است که ظرفیت آزاد در اتم کربن ثانویه است و پیشوند ترت- (سوم) - در درجه سوم.

ساختار والدین - ساختار شیمیایی که اساس ترکیب نامیده شده را تشکیل می دهد. در ترکیبات غیر حلقوی، ساختار مادر در نظر گرفته می شود زنجیره اصلی اتم های کربن،در ترکیبات کربوسیکلیک و هتروسیکلیک - چرخه

گروه مشخصه - یک گروه عملکردی مرتبط با ساختار والد یا تا حدی در آن گنجانده شده است.

قائم مقام- هر اتم یا گروهی از اتم ها که جایگزین اتم هیدروژن در یک ترکیب آلی شود.

لوکانت(از لات منبع- مکان) عدد یا حرفی که موقعیت یک پیوند جایگزین یا چندگانه را نشان می دهد.

دو نوع نامگذاری بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد: جایگزینی و رادیکال-عملکردی.

1.2.1. نامگذاری جایگزین

طرح کلی نام با توجه به نامگذاری جایگزین در نمودار 1.2 ارائه شده است.

طرح 1.2.ساخت کلی نام ترکیب با توجه به نامگذاری جایگزین

نام یک ترکیب آلی کلمه ای پیچیده است که شامل نام ساختار اصلی (ریشه) و نام انواع جایگزین (به صورت پیشوندها و پسوندها) است که ماهیت، مکان و تعداد آنها را منعکس می کند. از این رو نام این نامگذاری - جایگزین

جایگزین ها به دو نوع تقسیم می شوند:

رادیکال های هیدروکربنی و گروه های مشخصه که فقط با پیشوندها مشخص شده اند (جدول 1.2).

گروه های مشخصه که با هر دو پیشوند و پسوند بسته به اولویت تعیین می شوند (جدول 1.3).

برای جمع‌آوری نام یک ترکیب آلی با استفاده از نام‌گذاری جایگزین، از ترتیب قواعد زیر استفاده کنید.

جدول 1.2.برخی از گروه های مشخصه که فقط با پیشوند مشخص می شوند

جدول 1.3.پیشوندها و پسوندهایی که برای تعیین مهم ترین گروه های مشخصه استفاده می شوند

* اتم کربن که با رنگ مشخص شده است در ساختار مادر گنجانده شده است.

** بیشتر فنل ها نام های بی اهمیتی دارند.

قانون 1. انتخاب گروه خصوصیات ارشد. همه جانشین های موجود شناسایی شده اند. در میان گروه های مشخصه، گروه ارشد (در صورت وجود) با استفاده از مقیاس ارشدیت تعیین می شود (جدول 1.3 را ببینید).

قانون 2. تعیین ساختار اصلی زنجیره اصلی اتم های کربن به عنوان ساختار اصلی در ترکیبات غیر حلقوی و ساختار حلقوی اصلی در ترکیبات کربوسیکلیک و هتروسیکلیک استفاده می شود.

زنجیره اصلی اتم‌های کربن در ترکیبات غیرحلقه‌ای با توجه به معیارهای ارائه شده در زیر انتخاب می‌شود و هر معیار بعدی در صورتی استفاده می‌شود که معیار قبلی منجر به یک نتیجه واضح نشود:

حداکثر تعداد گروه های مشخصه که با هر دو پیشوند و پسوند مشخص می شوند.

حداکثر تعداد اتصالات متعدد؛

حداکثر طول زنجیره اتم های کربن؛

حداکثر تعداد گروه های مشخصه که فقط با پیشوندها مشخص می شوند.

قانون 3. شماره گذاری ساختار مادر ساختار والد به گونه ای شماره گذاری می شود که بالاترین گروه مشخصه کوچکترین مکان را دریافت کند. اگر انتخاب شماره مبهم باشد، قاعده کوچکترین مکان‌ها اعمال می‌شود، یعنی به گونه‌ای شماره‌گذاری می‌شوند که جانشین‌ها کوچک‌ترین اعداد را دریافت کنند.

قانون 4. نام بلوک ساختار مادر با گروه مشخصه ارشد. در نام ساختار والد، درجه اشباع با پسوندها منعکس می شود: -an در مورد اسکلت کربن اشباع، -en - اگر دوتایی و -که در - پیوند سه گانه پسوندی که نشان دهنده گروه مشخصه ارشد است به نام ساختار والد اضافه می شود.

قانون 5. نام جایگزین ها (به جز گروه مشخصه ارشد). آنها به جانشین ها نام می دهند که با پیشوندها به ترتیب حروف الفبا مشخص می شوند. موقعیت هر جانشین و هر پیوند چندگانه با اعداد مربوط به تعداد اتم کربنی که جانشین به آن پیوند دارد نشان داده می شود (برای یک پیوند چندگانه، فقط کمترین عدد نشان داده شده است).

در اصطلاح روسی، اعداد قبل از پیشوندها و بعد از پسوندها قرار می گیرند، به عنوان مثال، 2-aminoethanol H 2 NCH 2 CH 2 OH، بوتادین-1،3.

CH 2 = CH-CH = CH 2، پروپانول-1 CH 3 CH 2 CH 2 OH.

برای نشان دادن این قوانین، در زیر نمونه هایی از ساخت نام تعدادی از ترکیبات مطابق با طرح کلی 1.2 آورده شده است. در هر مورد، ویژگی های ساختاری و نحوه انعکاس آنها در نام ذکر شده است.

طرح 1.3.ساخت یک نام سیستماتیک برای فلوروتان

2-برومو-1،1،1-تری فلوئورو-2-کلرواتان (بی حس کننده استنشاقی)

اگر ترکیبی حاوی چندین جانشین یکسان در یک اتم کربن باشد، لوکانت به تعداد دفعاتی که جانشین وجود دارد، با افزودن پیشوند ضرب مربوطه تکرار می شود (شکل 1.3). جایگزین ها به ترتیب حروف الفبا و با پیشوند ضرب فهرست شده اند (در این مثال - سه-) ترتیب حروف الفبا در نظر گرفته نشده است. طرح 1.4.ساخت یک نام سیستماتیک برای سیترال

بعد از پسوند -ال، همانطور که برای ترکیب - اسید اوئیک، لازم نیست موقعیت گروه های مشخصه را مشخص کنید، زیرا آنها همیشه در ابتدای زنجیره هستند (شکل 1.4). پیوندهای دوگانه با پسوند نشان داده می شوند -دین با locants مربوطه به نام ساختار مادر.

پسوند نشان دهنده بزرگ ترین گروه از سه گروه مشخصه است (طرح 1.5). جایگزین های باقی مانده، از جمله گروه های مشخصه غیر ارشد، به صورت حروف الفبا به عنوان پیشوند فهرست شده اند.

طرح 1.5.ساخت نام سیستماتیک پنی‌سیلامین

طرح 1.6.ساخت یک نام سیستماتیک برای اسید اگزالواستیک

اکسوبوتاندیوئیک اسید (محصول متابولیسم کربوهیدرات)

پیشوند ضربدی- قبل از ترکیب -اسید اوئیک نشان دهنده وجود دو گروه مشخصه ارشد است (طرح 1.6). لوکانت در مقابل اکسو- حذف شده است زیرا موقعیت متفاوتی از گروه oxo با همان ساختار مطابقت دارد.

طرح 1.7.ساخت یک نام سیستماتیک برای منتول

شماره گذاری در حلقه بر اساس اتم کربنی است که بالاترین گروه مشخصه (OH) به آن مرتبط است (شکل 1.7)، علیرغم این واقعیت که کوچکترین مجموعه مکان از همه جانشین های موجود در حلقه ممکن است 1،2،4- باشد. از 1،2،5 - (مانند مثال مورد بررسی).

طرح 1.8.ساخت نام سیستماتیک پیریدوکسال

منجایگزین ها: HVDROXYMETHYL، HYDROXY، MTHYL من

یک گروه آلدئیدی که اتم کربن آن در ساختار اصلی گنجانده نشده است (شکل 1.8) با پسوند مشخص می شود. -کربالدهید (جدول 1.3 را ببینید). گروه -CH 2 OH به عنوان یک جایگزین ترکیب در نظر گرفته می شود و "هیدروکسی متیل"، یعنی متیل نامیده می شود، که در آن اتم هیدروژن به نوبه خود با یک گروه هیدروکسیل جایگزین می شود. نمونه های دیگر از جایگزین های ترکیب: دی متیل آمینو- (CH 3) 2 N-، اتوکسی- (مخفف اتیلوکسی) C 2 H 5 O-.

1.2.2. نامگذاری عملکردی رادیکال

نامگذاری عملکردی رادیکال کمتر از نامگذاری جایگزین استفاده می شود. این عمدتا برای کلاس های ترکیبات آلی مانند الکل ها، آمین ها، اترها، سولفیدها و برخی دیگر استفاده می شود.

برای ترکیبات با یک گروه عاملی، نام عمومی شامل نام رادیکال هیدروکربنی است، و حضور یک گروه عاملی به طور غیر مستقیم از طریق نام کلاس مربوطه از ترکیبات اتخاذ شده در این نوع نامگذاری منعکس می شود (جدول 1.4).

جدول 1.4.نام کلاس های ترکیبی مورد استفاده در نامگذاری عملکردی رادیکال*

1.2.3. ساختن یک سازه با نام سیستماتیک

به نظر می رسد که به تصویر کشیدن یک ساختار با نام سیستماتیک کار ساده تری باشد. ابتدا ساختار اصلی نوشته می شود - یک زنجیره یا حلقه باز، سپس اتم های کربن شماره گذاری شده و جایگزین ها قرار می گیرند. در نهایت، اتم های هیدروژن با این شرط اضافه می شوند که هر اتم کربن چهار ظرفیتی باشد.

به عنوان مثال، ساخت ساختارهای داروی PAS (مخفف اسید پارا آمینوسالیسیلیک، نام سیستماتیک - اسید 4-آمینو-2-هیدروکسی بنزوئیک) و اسید سیتریک (2-هیدروکسی پروپان-1،2،3-تری کربوکسیلیک) است. داده شده.

4-آمینو-2-هیدروکسی بنزوئیک اسید

ساختار اجدادی نام بی اهمیت یک چرخه با ویژگی بالاتر است

گروه (SOUN):

آرایش جانشین ها یک گروه در اتم C-4 و یک گروه OH در اتم C-2 است:

2-هیدروکسی پروپان-1،2،3-تری کربوکسیلیک اسید

زنجیره کربن اصلی و شماره گذاری:

آرایش جانشین ها سه گروه COOH (اسید تری کربوکسیلیک) و یک گروه OH در اتم C-2 است:

افزودن اتم های هیدروژن:

لازم به ذکر است که در نام سیستماتیک اسید سیتریک، پروپان،و نه یک زنجیره بلندتر - پنتان،از آنجایی که گنجاندن اتم های کربن همه گروه های کربوکسیل در یک زنجیره پنج کربنی غیرممکن است.

اکنون مشخص شده است که کلاس مواد آلی گسترده ترین در بین سایر ترکیبات شیمیایی است. شیمیدانان چه مواد آلی را طبقه بندی می کنند؟ پاسخ این است: اینها موادی هستند که حاوی کربن هستند. با این حال، استثناهایی برای این قانون وجود دارد: اسید کربنیک، سیانیدها، کربنات ها و اکسیدهای کربن بخشی از ترکیبات آلی نیستند.

کربن در نوع خود یک عنصر شیمیایی بسیار کنجکاو است. ویژگی آن این است که می تواند از اتم های خود زنجیره ایجاد کند. این ارتباط بسیار پایدار است. در ترکیبات آلی، کربن ظرفیت بالایی از خود نشان می دهد (IV). ما در مورد توانایی ایجاد پیوند با سایر مواد صحبت می کنیم. این پیوندها ممکن است نه تنها تک، بلکه دو یا سه برابر باشند. با افزایش تعداد پیوندها، زنجیره اتم ها کوتاهتر می شود و پایداری این پیوند افزایش می یابد.

کربن همچنین به این دلیل شناخته شده است که می تواند ساختارهای خطی، مسطح و حتی سه بعدی را تشکیل دهد. این خواص این عنصر شیمیایی مسئول چنین تنوعی از مواد آلی در طبیعت است. حدود یک سوم از کل جرم هر سلول در بدن انسان از ترکیبات آلی تشکیل شده است. اینها پروتئین هایی هستند که بدن عمدتاً از آنها ساخته شده است. این کربوهیدرات ها "سوخت" جهانی برای بدن هستند. اینها چربی هایی هستند که به شما امکان ذخیره انرژی را می دهند. هورمون ها عملکرد همه اندام ها را کنترل می کنند و حتی بر رفتار تأثیر می گذارند. و آنزیم ها باعث واکنش های شیمیایی خشونت آمیز در داخل بدن می شوند. علاوه بر این، "کد منبع" یک موجود زنده - زنجیره DNA - یک ترکیب آلی مبتنی بر کربن است.

تقریباً همه عناصر شیمیایی وقتی با کربن ترکیب می شوند، قادر به ایجاد ترکیبات آلی هستند. اغلب در طبیعت، مواد آلی عبارتند از:

• اکسیژن؛
• هیدروژن؛
• گوگرد؛
• نیتروژن؛
• فسفر

توسعه نظریه در مطالعه مواد آلی به طور همزمان در دو جهت مرتبط پیش رفت: دانشمندان آرایش فضایی مولکول های ترکیبات را مطالعه کردند و جوهر پیوندهای شیمیایی را در ترکیبات روشن کردند. خاستگاه نظریه ساختار مواد آلی شیمیدان روسی A.M. باتلروف.

اصول طبقه بندی مواد آلی

در شاخه علم موسوم به شیمی آلی، مسائل طبقه بندی مواد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مشکل این است که میلیون ها ترکیب شیمیایی وجود دارد که باید توضیح داده شوند.

الزامات نامگذاری بسیار سختگیرانه است: باید سیستماتیک و مناسب برای استفاده در مقیاس بین المللی باشد. متخصصان هر کشوری باید بفهمند که در مورد چه نوع ترکیبی صحبت می کنیم و ساختار آن را به وضوح درک کنند. تعدادی تلاش در حال انجام است تا طبقه بندی ترکیبات آلی برای پردازش کامپیوتری مناسب باشد.

طبقه بندی مدرن بر اساس ساختار اسکلت کربنی مولکول و وجود گروه های عاملی در آن است.

مواد آلی با توجه به ساختار اسکلت کربنی خود به گروه های زیر تقسیم می شوند:

• غیر حلقوی (آلیفاتیک)؛
• کربوسیکلیک؛
• هتروسیکلیک

اجداد هر ترکیبی در شیمی آلی آن دسته از هیدروکربن هایی هستند که فقط از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده اند. به عنوان یک قاعده، مولکول های مواد آلی حاوی به اصطلاح گروه های عاملی هستند. اینها اتم ها یا گروه هایی از اتم ها هستند که تعیین می کنند خواص شیمیایی یک ترکیب چگونه خواهد بود. چنین گروه هایی همچنین امکان اختصاص یک ترکیب به یک کلاس خاص را فراهم می کنند.

نمونه هایی از گروه های عملکردی عبارتند از:

• کربونیل؛
• کربوکسیل؛
• هیدروکسیل

آن دسته از ترکیباتی که فقط دارای یک گروه عاملی هستند، تک عاملی نامیده می شوند. اگر چندین گروه از این قبیل در یک مولکول یک ماده آلی وجود داشته باشد، آنها چند عملکردی در نظر گرفته می شوند (به عنوان مثال، گلیسرول یا کلروفرم). ترکیبات هتروعملکردی ترکیباتی خواهند بود که گروه های عاملی از نظر ترکیب متفاوت هستند. در عین حال، به راحتی می توان آنها را به عنوان کلاس های مختلف طبقه بندی کرد. مثال: اسید لاکتیک. می توان آن را هم یک الکل و هم یک اسید کربوکسیلیک در نظر گرفت.

انتقال از کلاس به کلاس، به عنوان یک قاعده، با مشارکت گروه های عملکردی، اما بدون تغییر اسکلت کربن انجام می شود.

اسکلت، زمانی که به یک مولکول اعمال می شود، دنباله ای از اتصالات اتم ها است. اسکلت می تواند کربن یا حاوی به اصطلاح هترواتم باشد (مثلا نیتروژن، گوگرد، اکسیژن و غیره). همچنین، اسکلت یک مولکول یک ترکیب آلی می تواند منشعب یا بدون انشعاب باشد. باز یا چرخه ای

ترکیبات معطر نوع خاصی از ترکیبات حلقوی در نظر گرفته می شوند: واکنش های افزودنی برای آنها معمول نیست.

طبقات اصلی مواد آلی

مواد آلی زیر با منشا بیولوژیکی شناخته شده است:

• کربوهیدرات ها؛
• پروتئین ها؛
• لیپیدها؛
• اسیدهای نوکلئیک.

طبقه بندی دقیق تر ترکیبات آلی شامل موادی است که منشا بیولوژیکی ندارند.

طبقاتی از مواد آلی وجود دارد که در آنها کربن با سایر مواد (به جز هیدروژن) ترکیب می شود:

• الکل ها و فنل ها؛
• اسیدهای کربوکسیلیک؛
• آلدئیدها و اسیدها؛
• استرها؛
• کربوهیدرات ها؛
• لیپیدها؛
• آمینو اسید؛
• اسیدهای نوکلئیک؛
• پروتئین ها

ساختار مواد آلی

تنوع گسترده ای از ترکیبات آلی در طبیعت با ویژگی های اتم های کربن توضیح داده می شود. آنها قادر به ایجاد پیوندهای بسیار قوی هستند و در گروه ها - زنجیره ای متحد می شوند. نتیجه مولکول های کاملاً پایدار است. روشی که مولکول ها برای اتصال به یکدیگر استفاده می کنند، یکی از ویژگی های کلیدی ساختار آنها است. کربن قادر به ترکیب شدن به هر دو زنجیره باز و بسته است (به آنها چرخه می گویند).

ساختار مواد به طور مستقیم بر خواص آنها تأثیر می گذارد. ویژگی های ساختاری امکان وجود ده ها و صدها ترکیب کربن مستقل را فراهم می کند.

خواصی مانند همولوژی و ایزومر نقش مهمی در حفظ تنوع مواد آلی دارند.

ما در مورد موادی صحبت می کنیم که در نگاه اول یکسان هستند: ترکیب آنها با یکدیگر متفاوت نیست، فرمول مولکولی یکسان است. اما ساختار ترکیبات اساساً متفاوت است. خواص شیمیایی مواد نیز متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، ایزومرهای بوتان و ایزوبوتان املای یکسانی دارند. اتم های موجود در مولکول های این دو ماده به ترتیب های مختلفی قرار گرفته اند. در یک مورد آنها منشعب هستند، در دیگری نه.

همسانی به عنوان مشخصه یک زنجیره کربنی درک می شود که در آن هر عضو بعدی را می توان با افزودن همان گروه به گروه قبلی به دست آورد. به عبارت دیگر، هر یک از سری های همسانی را می توان با یک فرمول بیان کرد. با دانستن این فرمول، می توانید به راحتی از ترکیب هر یک از اعضای مجموعه مطلع شوید.

نمونه هایی از مواد آلی

کربوهیدرات ها به طور کامل در رقابت بین همه مواد آلی پیروز می شوند، اگر آنها را به عنوان یک کل به صورت جرمی در نظر بگیریم. این منبع انرژی برای موجودات زنده و یک ماده ساختمانی برای اکثر سلول ها است. دنیای کربوهیدرات ها بسیار متنوع است. بدون نشاسته و سلولز، گیاهان نمی توانند وجود داشته باشند. و دنیای حیوانات بدون لاکتوز و گلیکوژن غیرممکن خواهد شد.

یکی دیگر از نمایندگان دنیای مواد آلی پروتئین ها هستند. از تنها دو دوجین آمینو اسید، طبیعت موفق شده است تا 5 میلیون نوع ساختار پروتئینی را در بدن انسان تشکیل دهد. عملکرد این مواد شامل تنظیم فرآیندهای حیاتی در بدن، اطمینان از لخته شدن خون و انتقال انواع خاصی از مواد در بدن است. پروتئین ها به شکل آنزیم ها به عنوان تسریع کننده واکنش عمل می کنند.

دسته مهم دیگر از ترکیبات آلی لیپیدها (چربی ها) هستند. این مواد به عنوان منبع ذخیره انرژی مورد نیاز بدن عمل می کنند. آنها حلال هستند و به انجام واکنش های بیوشیمیایی کمک می کنند. لیپیدها نیز در ساخت غشای سلولی نقش دارند.

سایر ترکیبات آلی - هورمون ها - نیز بسیار جالب هستند. آنها مسئول وقوع واکنش های بیوشیمیایی و متابولیسم هستند. این هورمون های تیروئید هستند که باعث می شوند فرد احساس شادی یا غمگینی کند. و همانطور که دانشمندان دریافته اند، اندورفین مسئول احساس شادی است.