Функционални групи

Известно време говорихме за въглеводородите, които са интересни, особено ако искаш да осъществяваш горене, ако искаш някакво гориво, но сега ще направим нещата малко по-интересни като добавим групи към въглеводородите. Тези групи се наричат функционални групи. В това видео искам да направим общ преглед на основните функционални групи, които можеш да срещнеш, свързани с въглеродни вериги. Това прави тези съединения интересни за биологията. Първата функционална група, на която ще се спра, е –ОН групата. Имаме –ОН, закачена за въглероден гръбнак ето тук. Не е задължително да е закачена за въглеродна верига. Тази –ОН група се нарича хидроксилна група, когато е закачена за въглеводородна верига като тук. Това превръща цялата молекула в алкохол. Алкохол. Това е алкохол. Можем да именуваме този тук. Имаме два въглеродни атома във въглеродната верига, това е алкохол, използваме предствавката "ет" заради двата въглерода. Ще го напиша. Ще използваме представката "ет", защото имаме два въглеродни атома тук. Ще наречем алкохола етанол. Какви са свойствата му? Имаме кислород, който е силно електроотрицателен, свързан с водороден и с въглероден атом. Но кислородът е много по-електроотрицателен от водорода, така че ще имаме частичен отрицателен заряд в този край, далеч от водородния атом. Частичен положителен заряд ще имаме при водородния атом и до по-малка степен в края с въглерода. Но водородът е по-слабо електроотрицателен и от въглерода. Следователно хидроксилните групи са полярни. Тъй като са полярни, те могат да се разтворят във вода. Те са хидрофилни. Могат да образуват водородни връзки, затова могат да се разтворят. Сега ще видим подобна функционална група или такава, която има подобни свойства. Тази тук. Може би ще си кажеш: "Чакай, защо тази да е подобна?" "Има сяра вместо кислород." Но ако погледнем периодичната система, ще видим, че и сярата, и кислородът имат по шест валентни електрона. И двата елемента много обичат да приемат електрони или да се преструват, че приемат два електрона, така формират две ковалентни връзки. Тази група тук се нарича сулфхидрилна група. Това е сулфхидрилна група. Прилича на хидроксилна група с разликата, че сярата е електроотрицателна, но по-малко от кислорода. Така че отново ще имаме частичен отрицателен заряд и частичeн положителен, но групата ще е по-малко полярна. Не е толкова полярна, колкото хидроксилната група. Тук имаме сулфхидрилна група, свързана с въглеродна верига, която е означена с R. С "R" означаваме въглеродните вериги, съставени от въглерод и други елементи. Ако исках тук да напиша обща формула за алкохол, мога да напиша R и след това да добавя хидроксилна група – О, който е свързан с Н. Тук имаме краткия запис R – R е кратко означение за всичко това тук. Не казвам, че R е точно това, R означава гръбнак от въглерод, съставен от въглерод, водород и може би други елементи, и други функционални групи. Сега разглеждаме сулфхидрилната група. Ако видиш нещо като това, ще си кажеш, "Да, тази група ще е полярна, но не толкова, колкото хидроксилната група." Тук имаме по-сложна молекула, с която вероятно се срещаш ежедневно. Това е фруктоза - вид захар, тук тя не е в пръстеновидна форма. Ако я сложиш във вода, с готовност ще приеме пръстеновидна форма, но когато не е в пръстеновидна форма, можем да разпознаем хидроксилните групи. Имаме хидроксилна група, свързана с този въглероден атом. Имаме хидроксилна група, свързана с този въглероден атом. Хидроксилна група на този въглероден атом. Имаме хидроксилна група, свързана с този въглероден атом. И на този. А този въглероден атом има двойна връзка с кислорода. Това се нарича карбонилна група. Така можем да разпознаем захарите, особено, когато са в отворената си форма. Всички въглеродни атоми са свързани с една хидроксилна група, освен този тук, той има карбонилна група. Едно от важните неща за карбонилната група – както вече казахме, кислородът е силно електроотрицателен, повече от въглерода, и при двойната връзка кислородът ще придърпа електроните към себе си и ще имаме частичен отрицателен заряд. Частичен отрицателен заряд тук, частичен положителен заряд тук, затова тази група също ще е полярна. Цялата молекула ще е полярна, защото има и тези хидроксилни групи. Това ще ѝ даде полярност и тук, тъй като въглеродът има слаб положителен заряд и може да участва в нуклеофилни реакции. Когато изучаваш органична химия, ще видиш, че... Атоми, които са предразположени да споделят електрони във връзки, могат да дойдат и да формират връзка с този въглероден атом и, евентуално, една от тези електронни двойки ще се върне при кислорода си, а може и да се свърже с нещо друго. Но ще говорим за това в бъдеще, когато разглеждаме някои механизми в органичната химия. Важното тук е да познаем, че имаме няколко хидрокслилни групи и карбонилна група. Тази молекула е аминокиселина, ще се срещаш с аминокиселини често, докато учиш биология. Тази аминокиселина има някои интересни групи. Първата важна група е тази, която ограждам в оранжево, защото има въглероден атом, за който можем да кажем, че е част от карбонилна група. Но също е свързан и с хидроксилна група. Когато имаме конфигурация, при която въглероден атом е свързан с двойна връзка с кислород и с единична връзка с хидроксилна група, наричаме това карбоксилна група. Важното за тази група е, че е киселинна тъй като лесно може да отдаде водороден протон. Този кислород – както вече знаем, кислородът обича да приема електрони, може да приеме тези два електрона и да стане отрицателен. Всъщност тук има резонанс, защото тези електрони се обменят между атомите в една и съща група, възможно е да излязат и извън групата, но предимно вътре в нея, тогава се отдава водороден протон. Тази група може лесно да отдаде водороден протон, затова се смята за киселинна група. Това тук е аминокиселина. "Киселина" идва от карбоксилната група, тя е киселинната част. А ето тук има аминогрупа. Тъй като съдържа азот, се нарича аминогрупа. Тази група дава "амино"-частта в името на аминокиселините. Тази група е основна. Азотът има свободна електронна двойка. Има една свободна електронна двойка ето тук. Може да я използва, за да формира връзка с водороден йон, да приеме водороден йон. Така че при правилните условия, може да формира връзка с водороден йон, който, както знаем, е положителен, което го прави протон, ще има положителен заряд. Тъй като може да приема водородни йони, можем да разглеждаме аминогрупата като основна. Това тук е левцин, той е аминокиселина, която е изключително важна за растежа на мускулите. Можеш да я разгледаш – имаме въглеводородна верига, карбоксилна група в този край, както и аминогрупа тук. Нещо друго, за което често се говори, са въглеводородните групи. Да разгледаме основната верига на тази аминокиселина. Можем да вземем този въглероден атом или този, но ако приемем това за главната въглеродна верига, тогава това тук имаме метилова група. Запомни, представката "мет-" означава един въглероден атом. Това е един въглероден атом, свързан с три водородни атома. Наричаме това метилова група. По принцип, ако имаме въглеводород, свързан с други въглеводородни групи, тези съединения са хидрофобни. Те нямат нищо полярно в тях, затова няма да искат, поне тези части от молекулата, няма да се разтварят естествено във вода. Това е последната група, която ще разгледаме. Ще срещаш тези молекули често, особено в биологията, ще ги виждаш, както като част от АТФ, така и в гръбнака на ДНК. Това са фосфатните групи. Това тук е фосфатна група. Нарисувал съм я, свързана с някаква друга група тук, която се състои от въглеродни атоми и други неща, също е свързана с два водородни атома. Но не винаги е свързана с водородни атоми. Когато е свързана с водородни атоми, като в този пример, се нарича протонирана. Така че фосфатната група може да привлече тези електрони и да освободи водорода. Да освободи водорода в разтвора. Фосфатната група се счита за киселинна, особено, когато е протонирана, като тази, тя се приема за киселинна група, защото може да отдава протони. Това беше само преглед на много от функционалните групи, които ще срещнеш, докато учиш биология, както и много големи, сложни, разклонени молекули. Но когато ги разделиш на частите им, ще забележиш: "Тук има въглеводородна верига." "О, виждам захар!" "Виждам няколко хидроксилни групи и карбонилна група." "Виждам аминогрупа -- "Виждам кабоксилна група." Може да предскажеш дали това съединение ще е киселинно, дали ще бъде полярно, дали други части от молекулата имат някакви различни функции.