Материал: Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

278. Стереоизомерия алициклических соединений

49

При наличии в молекуле хотя бы одного асимметрического атома углерода молекула несимметрична. Однако, как это показано на примере инозита, молекула может быть несимметричной и не имея, асимметрического атома углерода. Для инозита возможно восемь пространственных изомеров; из них семь обладают сим­ метрично построенными молекулами и оптически недеятельны. Один из стереоизомеров б молекуле которого 1,2,4-гидроксилы находятся по одну сторону кольца, а 3,5,6-гидроксилы—по дру­ гую сторону кольца, известен в виде двух оптических антиподов:

Молекулы этих антиподов не имеют плоскости симметрии; яв­ ляясь зеркальными изображениями друг друга, они несовместимы одна с другой. Левовращающий и правовращающий инозиты в виде метиловых эфиров находятся в некоторых смолах. Один из недеятельных, симметрично построенных инозитов, называе­ мый мезоинозитом, находится как в животных организмах (на­ пример, в мышечном соке сердца, в печени, в мозговом веще­ стве—в виде сложных соединений), так и в растениях. В расте­ ниях он находится в виде инозитофосфорной кислоты, т. е. кислого эфира фосфорной кислоты. Его выделяют из растений, например из конопляных жмыхов, в виде кальциевой соли, из­ вестной под названием фитина. Мезоинозит—кристаллическое ве­ щество сладкого вкуса.

32*

Г Л А В А XX I

ТЕРПЕНЫ

279. Терпены в природе. Терпенами называются природные углеводороды состава Ci0Hi6. Как сами терпены, так и близкие к ним кислородсодержащие вещества весьма распространены в растительном мире и находятся в так называемых эфирных маслах.

Эфирные масла содержатся в различных частях растений— корне, стволе, листьях, цветах и плодах. Они обыкновенно име­ ют сильный и приятный запах и потому находят обширное при­ менение.

Некоторые эфирные масла, например лимонное, апель­ синное и скипидар, или терпентинное масло, представляют собой почти исключительно смесь терпенов.

По своим физическим свойствам терпены—бесцветные жид­ кости легче воды, кипящие при температуре от 140 до 190°. Они сильно преломляют лучи света и нерастворимы в воде.

Для установления строения терпенов большое значение имели работы Е, Е. Вагнера и его учеников. Для многих терпенов Е. Е. Вагнер предложил структурные формулы, которые в на­ стоящее время считаются общепринятыми.

В области терпенов много и плодотворно работал С. С. На­ меткин*.

* Сергей Семенович Наметкин

(1876—1950)

родился в Казани. Окончил

Московский университет. С 1905

г. началась

педагогическая деятельность

С. С. Наметкина.

 

 

Магистерская и докторская диссертации С.

С. Наметкина посвящены изу­

чению реакции нитрования углеводородов и исследованию с помощью этой реакции бициклических углеводородов.

В 1918 г. Наметкин начал проводить исследования в области терпенов и продолжал их до конца своей жизни. Им синтезированы и изучены многие производные камфена.

Большая часть работ С. С. Наметкина посвящена химии и технологии нефти. Он разработал ряд проблем химии нефти (каталитическая аромати­ зация нефтяных фракций, синтез хлорпроизводных и спиртов на основе неф­ тяных углеводородов, окисление парафинов в спирты -и альдегиды, получение моющих средств и др.), составил руководство по химии нефти.

Ряд работ С. С. Наметкина посвящен вопросам стереохимии алициклических соединений, а также синтезу душистых веществ, гербицидов и стимуля­ торов роста растений.

В 1932 г. С. С. Наметкин был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1939 г.—действительным ее членом.

281. Моноциклические терпены

5 0 1

280. Классификация терпенов. В молекулах терпенов содер­ жится на шесть атомов водорода меньше, чем в молекуле соот­ ветствующего предельного углеводорода СюН22.

Исходя из того, что каждая двойная связь, а равно и замы­ кание кольца уменьшают количество водорода на два атома, терпены можно разделить на четыре группы:

1. Терпены, в молекулах которых имеется открытая цепь ато­ мов углерода и три двойные связи.

2. Моноциклические терпены, в молекулах которых имеется одно кольцо из атомов углерода и две двойные связи.

3. Бицикличеакие терпены в молекулах которых содержится два кольца из атомов углерода и одна двойная связь.

4. Трициклические терпены—в молекулах нет двойных свя­ зей, а атомы углерода образуют три кольца.

Наибольшее значение имеют моноциклические и бициклические терпены. Большая часть этих терпенов имеет близкое от­ ношение к n-метилизопропилбензолу, или цимолу.

В эфирных маслах, кроме терпенов — C]0Hig, часто встреча­ ются и более сложные углеводороды того же состава, но более высокого молекулярного веса. Состав их можно выразить общей формулой 5Н8)„. Для терпенов п 2, для политерпенов п боль­ ше двух. Политерпены подразделяют на сесквитерпены—Ci5H24, дитерпены —С2оН32 и т. д. К производным политерпенов отно­ сятся абиетиновая кислота, содержащаяся в канифоли, смоля­ ные кислоты и другие природные вещества.

281. Моноциклические терпены. Обзор моноциклических тер­ пенов и родственных веществ удобно начать с углеводорода шеп­ тана СюН20, который можно получить из цимола, присоединив к его молекуле шесть атомов водорода. Это осуществляют, про­ пуская пары цимола вместе с водородом через стеклянную

трубку с мелко раздробленным

никелем:

 

СН3

 

 

СНз

 

1

 

 

1

 

1

 

 

1

 

С

 

/

сн

/

ч ,

 

\

ПС

сн

 

н2с

сн,.

1

1 + ЗН2

- *■

1

1

НС

сн

 

н,с

сн,

W

с

 

\

/

 

 

 

сн

 

1

 

 

1

 

1

 

 

1

/

сн

 

 

сн

\

 

/

\

Н3С СН3

 

Н3с

СН3

цимол

 

ментан

Ментан—жидкость, кипящая при температуре около 170°. Сам ментан в природе не встречается, но его спирт, который на­ зывается ментолом, составляет главную часть мятного масла.

502 Г а . XXI . Т ерпены

При восстановлении ментол переходит в ментан, следова­ тельно, в нем атомы углерода связаны так же, как и в ментане:

 

СН3

 

СН3

 

 

СН,

 

1

 

I

 

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

1

 

СН

 

СН

 

 

сн

/

\

/

\

СН2

 

/

\

Н2С

сн ,

+ н2 Н2с

|

+ О о

н 2с

СН2

1

1

- < -------------- 1

сн

1

1

н ,с

сн ,

Н2С

 

 

н ,с

с = о

\

/

\

/

\

 

\

/

 

сн

 

сн

он

 

 

сн

 

1

 

1

 

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

1

 

сн

 

сн

 

 

 

сн

/

\

/

\

СН3

 

/

\

НзС

СН3

Н3С

 

Н3С сн .

ментан

 

ментол

 

ментон

Свойства ментола как вторичного спирта сказываются в том, что при окислении его получается кетон—ментон, который так­ же содержится в мятном масле. Наконец, положение гидроксила в его молекуле определяется тем, что путем ряда реакций ментол можно перевести в л-крезол.

Ментол представляет собой призматические кристаллы, пла­ вящиеся при 45°; он кипит при 212°; обладает сильным (мят­ ным) запахом; применяется ментол в парфюмерии (входит.в со­ став зубных порошков и паст) и как обезболивающее и дезинфи­ цирующее средство при мигрени, насморке и т. п.

Двухатомный спирт, производный от ментана,—терпим CioHi8(OH)2 имеет строение:

СН3

С—ОН

/\

Н2С сн,

Н2с сн2

сн

I

С—он

Н3С СН3

терпин

Терпин—жидкость. Он может быть получен обработкой ски­ пидара 25%-ной серной кислотой*.

При действии на терпин разбавленной серной кислоты про­ исходит отщепление молекулы воды и образуются одноатомные

* При этом получается кристаллический терпингидрат CioHis(OH)2• Н20.

который легко теряет молекулу кристаллизационной воды.

281. М о н о ц и к л и ч еск и е терпены

503

спирты с одной двойной связью в молекуле, например а-терпи-

неол Ci0Hi7(OH):

 

СН3

 

СН3

 

I

I

 

С—ОН

с

/ \

/

\

Н2С СН2 H2SO4 Н2С сн

Н2С

сн2

Н2С

сн.

\

/

*сн

 

сн

 

I

 

I

/

С—он

/

с—он

Cl I3

\

НяС3v.

И3С

СНз

терпин

а-терпинеол

а-Терпинеол'—кристаллическое вещество (темп, плавл. 38— 40°; темп. кип. 219°) с запахом сирени. Он известен в оптически деятельных формах. В молекуле а-терпинеола находится один асимметрический атом (отмечен звездочкой): он связан с атомом

/С Н 3

водорода, с группой С (ОН )/ и двумя неодинаковыми поло-

\ с н 3

винками кольца. Наличие в а-терпинеоле асимметрического ато­ ма углерода доказывает правильность его изображенной выше формулы, так как при отщеплении от молекулы терпина воды во всех других возможных направлениях не может образоваться асимметрический атом углерода.

При отщеплении от а-терпинеола одной молекулы воды об­

разуются терпены

общей

формулы

СюН16—терпинолен (темп,

кип. 185—187°) и

лимонен (темп. кип. 175°):

 

 

СНз

 

 

СН3

 

СН3

 

 

 

 

i

 

1

/ 1\

 

 

1

 

1

 

 

С

 

с

 

/

Чч

/

V

Н2С

СН _ н 2о Н2С

СН - н 2о Н3С сн

1

1

------

j

[

------ >- 1

1

Н2С с н 2

Н2С

СН2

Н2С сн ,

\

/

 

\

/

\

/

 

*сн

 

 

*сн

 

с

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

С—о н

 

II

 

с

 

 

 

с

/

ч

 

/

\

/

\

Н3с

сн ,

Н3С

СНз

Н3с СН3

D и L-лимонен

а-терпинеол

терпинолен

В одном случае получается вещество, в молекуле которого имеется асимметрический атом углерода; в другом случае—ве­ щество, в молекуле которого нет такого атома. Из двух приве­ денных формул первую принимают для лимонена, а вторую— для терпинолена.

504 Г л. X X I . Т ерп ен ы

Правовращающий лимонен почти надело составляет эфирное масло померанцевой корки и является главной составной ча­ стью масел: лимонного, бергамотного, тминного и укропного. Левовращающий лимонен находится в масле сосновой хвои.

Недеятельный лимонен получил название дипентена. Он на­ ходится в эфирном масле цитварного семени и может быть полу­ чен сухой перегонкой натурального каучука.

Так как в молекуле лимонена находятся две двойные связи, то он может присоединять четыре атома галоида или две мо­ лекулы галоидоводорода.

282. Бициклические терпены. Большинство бициклически.х терпенов CioHi6 можно произвести от ментана СюН2о, если зам­ кнуть в нем второе кольцо и, отняв два атома водорода, образо­ вать двойную связь. Состав получающихся при замыкании коль­ ца углеводородов выражается формулой CioHi8.

Замыкание кольца можно произвести различным образом.

При этом в зависимости

от местоположения атомов углерода,

являющихся общими для обоих колец,

получаются углеводороды

каран, пинан и камфан:

 

 

 

СН3

 

СН3

 

1

 

1

 

СН

/

СН

/

\

\

н 2с

с н 2

/

\

1

1

 

Н2С

сн2

Н,С

СН,

\

/

Н 3 С - С Н - С Н 3

 

СН

 

Н2с

сн2

 

1

/

СН

\

/

\

\

/

Н8с

СНз

\

/

 

 

 

СН

сн>

 

СНз

СН3

I

 

I

I

СН

 

СН

С

каран

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124701