U predgovoru našeg udžbenika „Neorganska hemija“ za studente Poljoprivrednog fakulteta naglašena je potreba tesne veze između opšte hemije i savremene poljoprivredne proizvodnje kao i tehnologije poljoprivrednih proizvoda. Još tešnja veza mora da postoji posebno između organske hemije i napred navedenih tehnologija.

Biljni i životinjski organizmi su vrlo složeni sistemi velikog broja različitih organskih supstancija. Pored veštačkih mineralnih (neorganskih) đubriva savremena poljoprivredna proizvodnja koristi i visokokvalitetna organska đubriva. Niz organskih jedinjenja služe u poljoprivredi kao vrlo efikasna sredstva za zaštitu bilja i sredstva za borbu protiv korova. U organske supstancije spadaju vitamini, fermenti, hormoni, stimulatori rašćenja bilja itd.

Organska hemija, u još većoj meri nego neorganska, služi kao neophodna osnova drugim disciplinama poljoprivrednih nauka i tehnologije poljoprivrednih proizvoda, a u prvom redu biohemiji, agrohemiji, fiziologiji i ishrani bilja i domaćih životinja i dr.

Postojeći udžbenici iz organske hemije ili su preopširni, jer su namenjeni studentima hemijskih fakulteta, ili su specifični, jer su namenjeni studentima drugih užih struka, npr. studentima farmacije, medicine. Obim, izbor i struktura gradiva takvih udžbenika ne odgovaraju nastavnim planovima i programima predmeta Poljoprivrednog fakulteta. Zbog toga se kao nužnost nameće potreba za udžbenikom iz organske hernije namenjenog posebno studentima Poljoprivrednog fakulteta. Takvi udžbenici iz neorganske i organske hernije od pok. profesora dr Bogdana Šolaje postojali su ranije.

Pri pisanju ovog udžbenika autor je koristio svoje bogato iskustvo iz svoje višegodišnje nastave i nastojavao da njegov obim, izbor i strukturu gradiva što više prilagodi potrebama svih smerova na Poljoprivrednom fakultetu i usaglasi sa sistemom jedinstvenog četvorogodišnjeg studiranja prema novom statutu. Autor je takođe nastojavao da nastavnu materiju što više zasnuje na saznanjima savremene hemijske nauke i da je oslobodi suvišnog balasta, koji bi samo otežavao njeno savlađivanje i otežavao studentima uspešno polaganje ispita.

Što se tiče strukture gradiva, potrebno je da se naglasi da se ona uglavnom zasniva na klasifikaciji organskih jeđinjenja prema funkcionalnim grupama ili funkcijama (npr.- jedinjenja sa hidroksilnom funkcijom, tj. alkoholi i fenoli; jeđinjenja sa karbonilnom funkcijom. tj. aldehidi i ketoni; jedinjenja sa karboksilnom funkcijom, tj. karbonske kiseline itd.). Sve ove grupe jeđinjenja razmatraju se kao derivati osnovne grupe organskih jedinjenja — ugljovodonika. Heterociklična jedinjenja proučavaju se u posebnoj glavi; u posebnoj glavi daje se kratki pregled najvažnijih alkaloida.

Kroz ceo udžbenik po mogućnosti se sprovodi ideja o uzajamnom uticaju atoma i radikala u molekulu, koja leži u osnovi Butljerove teorije hemijske strukture organskih jeđinjenja. Učinjen je takođe pokušaj da se Butljerov-Markovnikova teorija o uzajamnom uticaju atoma i radikala osvetli sa tačke gledišta savremene teorije o strukturi atoma i elektronske prirode hemijske veze. Sve to treba da olakša savlađivanje obilnog i raznovrsnog materijala organske hernije i da pomogne u dubljem razumevanju karaktera i osobina raznih organskih jeđinjenja.

Veća pažnja je u ovom udžbeniku posvećena biološki najvažnijim grupama organskih jeđinjenja. npr. šećerima, mastima, aminokarbonskim i drugim kiselinama, belančevinama, izvesnim heterocikličnim jedinjenjima i dr. Sasvim kratko su opisane takođe i još neke fiziološki važne supstancije, npr. karotinoidi, steroidi, vitamini i biljni stimulatori rašćenja; registrovani su takođe izvesni insekticidi i herbicidi. Za sve napomene na moguće nedostatke u ovom udžbeniku autor unapred izražava svoju zahvalnost. Posebno se umoljavaju naši studenti da mu saopštavaju svoje želje ili dopune u vezi s ovim udžbenikom.

Beograd, 1969. god.
Autor

Sadržaj

Uvod

Glava I. Određivanje sastava i molekulskih formula organskih jedinjenja

Hemijska elementarna analiza organskih jedinjenja

1. Kvalitativna elementarna analiza organskih jedinjenja
2. Kvantitativna elementarna analiza organskih jedinjenja
Određivanje empirijske i molekulske formule

Glava II. Teorija hemijske strukture organskih jedinjenja

Razvoj teorije organske hemije u XIX veku
Butljerova teorija hemijske strukture organskih jedinjenja
Strukturne formule
Homologija i homologi nizovi
Izomerija
Stereohemijska teorija
Učenje o uzajamnom uticaju atoma i radikala u molekulu
Priroda hemijske veze u organskim jedinjenjima
Pojam o funkcionalnim grupama ili funkcijama
Klasifikacija organskih jedinjenja

Glava III. Ugljovodonici

A. Aciklični ugljovodonici
1. Zasićeni ugljovodonici (alkani ili parafini)
2. Nezasićeni ugljovodonici
1) Nezasićeni ugljovodonici sa jednom dvostrukom vezom (alkeni ili olefini)
2) Nezasićeni ugljovodonici sa jednom trostrukom vezom (alkini ili acetileni)
3) Nezasićeni ugljovodonici sa dve dvostruke veze (alkadieni ili dieni)
4) Nezasićeni ugljovodonici sa više dvostrukih veza (polieni)

B. Ciklični ugljovodonici
1. Cikloalkani (cikloparafini)
Ciklični ugljovodonici sa dvostrukom vezom (cikloalkeni)
Karotinoidi
2. Aromatični ugljovodonici
1) Aromatični monociklični ugljovodonici (benzol i njegovi homolozi)
Jonoizmenjivačke smole (joniti)
2) Aromatični policiklični ugljovodonici
3) Aromatični ugljovodonici sa kondenzovanim prstenovima
3. Terpeni

Glava IV. Jedinjenja sa halogenom funkcijom

A. Aciklična jedinjenja sa halogenom funkcijom
1. Zasićena monohalogena jedinjenja (alkilhalogenidi)
2. Zasićena dihalogena jedinjenja
3. Zasićena polihalogena jedinjenja
4. Nezasićena halogena jedinjenja
B. Ciklična jedinjenja sa halogenom funkcijom
C. Plastične mase

Glava V. Metaloorganska jedinjenja

Glava VI. Jedinjenja sa hidroksilnom funkcijom (alkoholi i fenoli)

A. Alkoholi
1. Aciklični alkoholi
1) Monohidroksilni alkoholi
a) Zasićeni monohidroksilni alkoholi
b) Nezasićeni monohidroksilni alkoholi
2) Polihidroksilni alkoholi
a) Dihidroksilni alkoholi (dioli ili glikoli)
b) Trihidroksilni alkoholi (trioli).
c) Tetrahidroksilni alkoholi (tetriti)
dj Pentahidroksilni alkoholi (pentiti)
e) Heksahidroksilni alkoholi (heksiti)
2. Ciklični alkoholi
1) Cikloalkanski alkoholi
2) Aromatični alkoholi
3) Terpenski alkoholi
Steroidi

B. Fenoli
1. Monohidroksilni fenoli
2. Dihidroksilni fenoli
3. Trihidroksilni fenoli
Etri
Tioalkoholi. Tiofenoli, Tioetri

Glava VII. Stereoizomerija i optička aktivnost organskih jedinjenja

Glava VIII. Jedinjenja sa karbonilnom funkcijom (aldehidi i ketoni)

A. Aciklični monoaldehidi i monoketoni
1. Zasićeni aldehidi i ketoni
2. Nezasićeni aldehidi i ketoni
B. Aciklični dialdehidi i diketoni
C. Ciklični aldehidi i ketoni

Glava IX. Jedinjenja sa hidroksilnom i karbonilnom funkcijom (oksialdehidi i oksiketoni)

Oksialdehidi i oksiketoni
Šećeri (glicidi)

1. Monosaharidi (monoze)
1. Heksoze
Glikozidi
Aminošećeri
2. Pentoze
2. Polisaharidi (polioze)
1. Oligosaharidi
a) Disaharidi (bioze)
b) Trisaharidi (trioze)
c) Tetrasaharidi (tetroze)
2. Visokomolekulski polisaharidi
a) Homopolisaharidi
Pektinske supstancije
b) Heteropolisaharidi

Glava X. Jedinjenja sa karboksilnom funkcijom (karbonske kiseline i njihovi derivati)

A. Aciklične karbonske kiseline
1. Monokarbonske zasićene kiseline
2. Monokarbonske nezasićene kiseline
3. Dikarbonske zasićene kiseline
4. Dikarbonske nezasićene kiseline

B. Ciklične karbonske kiseline

C. Derivati karbonskih kiselina
1. Derivati nastali supstitucijom u karboksilnoj grupi
1) Hloridi kiselina
2) Amidi kiselina (vidi gl. XI)
3) Anhidridi kiselina
4) Estri kiselina
Masti (Lipidi)
2. Derivati nastali supstitucijom u radikalu
1) Halogenkarbonske kiseline
2) Oksikarbonske kiseline
a. Aciklične oksikarbonske kiseline
a) Monokarbonske monooksikiseline
b) Dikarbonske monooksikiseline
c) Dikarbonske dioksikiseline
Razdvajanje optički neaktivnih racemata na optičke antipode
d) Trikarbonske monooksikiseline
e) Nezasićene oksikarbonske kiseline
b. Ciklične oksikarbonske kiseline
a) Fenolokarbonske kiseline
Supstancije za štavljenje
b) Alkoholokarbonske kiseline
3) Aldehido- i ketonokarbonske kiseline

Glava XI. Azotna organska jedinjenja

A. Nitrojedinjenja

B. Amini
1. Aciklični amini
a) Monoamini
b) Diamini
2. Ciklični (aromatični) amini
Diazojedinjenja
Azojedinjenja
Azoboje

C. Aminoalkoholi i aminofenoli
Lecitini

D. Aminokarbonske kiseline
Kompleksoni
E. Polipeptidi (peptidi)
F. Belančevine (proteini)
G. Jedinjenja cijana
H. Amidijkiselina
Ureidi

Glava XII. Organska jeđinjenja fosfora, arsena, antimona i bizmuta

Glava XIII. Heterociklična jedinjenja

Klasifikacija heterocikličnih jeđinjenja
Aromatični karakter heterocikličnih jeđinjenja

A. Jedinjenja sa petočlanim heterociklusima
1. Petočlani ciklusi sa jednim heteroatomom
Grupa furana
Grupa tiofena
Grupa pirola
Hromatografska adsorpciona analiza
2. Petočlani ciklusi sa dva heteroatoma
Grupa oksazola
Grupa tiazola
Grupa pirazola
Grupa imidazola

B. Jedinjenja sa šestočlanim heterociklusima
1. Šestočlani ciklusi sa jednim heteroatomom
Grupa pirana
Grupa piridina
2. Šestočlani ciklusi sa dva heteroatoma
Grupa piridazina
Grupa pirimidina
Grupa pirazina

C. Jedinjenja sa kondenzovanim heterocikličnim sistemima
1. Kondenzovani sistemi petočlanih heterociklusa sa benzolom
Grupa kumarona
Grupa indola
2. Kondenzovani sistemi šestočlanih heterociklusa sa benzolom
Grupa y-hromena
Grupa hinolina
Grupa izohinolina
Grupa akridina
3. Kondenzovani sistemi od dva heterociklusa
Grupa purina
Nukleinske kiseline
Grupa pteridina

Glava XIV. Alkaloidi
Literatura
Registar

Uvod

Predmet izučavanja organske hemije. Naziv »Organska hemija« javlja se početkom XIX veka, a predmet njenog izučavanja bile su supstancije, koje su sastojci biljnih i životinjskih organizama, kao što su npr. šećer, skrob, celuloza, masti, belančevine i dr. Hemija tog doba bila je nauka još u povoju. Ona još nije poznavala metode sintetičkog dobijanja organskih supstancija i zbog toga se verovalo da se organske^ supstancije stvaraju samo u živim organizmima, gde vladaju posebni zakoni. Čak se smatralo da postoji i neka hipotetična »životna sila« ili »vis vitalis«, pod dejstvom koje se organske supstancije stvaraju u živim organizmima. Otuda je i razumljivo javljanje naziva »Organska hemija«, koji je u nauku uveo Bercelijus (Berzelius). Organska hemija tog doba proučavala je »organska jedinjenja« tj. jedinjenja živih organizama, odnosno sastojke živih organizama.

Međutim, već dvadesetih godina prošlog veka javlja se Libig (Liebig) sa svojim radovima o jedinjenjima cijana. Godine 1828. Veler (W6hler) je sintetičkim putem dobio karbamid i oksalnu kiselinu (karbamid je tipičan proizvod organizama čoveka i životinja sisara). Godine 1848. Kolbe (Kolbe) je sintetizovao sirćetnu kiselinu, a 1854. godine Bertlo (Berthelot) dobio je sintetičku mast.

Tako se gomilaju eksperimentalne činjenice, koje na uverljiv način dokazuju da za stvaranje »organskih supstancija« nije potrebna neka problematiČna »životna sila«, ni neki posebni zakoni, već da se njihovo stvaranje pokorava istim zakonima hemije i fizike kao i stvaranje neorganskih supstancija.

U drugoj polovini prošlog veka organska hemija beleži svoje naglo razviće i znatan uspeh u sintetičkom dobijanju tipičnih organskih jedinjenja, često iz čisto neorganskih sirovina, prvo prostih, a kasnije sve komplikovanijih sve do sastojaka živih organizama, odnosno proizvoda njihove životne delatnosti. Tako se ređaju sinteze alkohola, organskih kiselina, organskih baza, glicerina, šećera i dr.

U sadašnje vreme Organska hemija raspolaže sintetičkim metodama, pomoću kojih su dobijeni skoro svi najvažniji sastojci živih organizama, dok broj veštačkih organskih jedinjenja koja se ne nalaze u živim organizmima, mnogostruko premašuje broj onih koja se u njima nalaze.

U sadašnje vreme pod nazivom »organska jedinjenja« podrazumevaju se jedinjenja elementa ugljenika bez obzira na njihovo poreklo i način dobijanja. Zbog toga »Organska hemija« može da se definiše kao nauka, koja proučava ugljenikova jedinjenja. Bilo bi mnogo logičnije da se umesto »Organska hemija« upotrebljava naziv »Hemija ugljenikovih jedinjenja«.

Kao što je poznato, izvesna jednostavna ugljenikova jedinjenja proučavaju se u neorganskoj hemiji. To su, uglavnom, oksidi ugljenika, ugljena kiselina i njene soli karbonati, ugljendisulfid, jedinjenja cijana i dr. Broj takvih »neorganskih jedinjenja« ugljenika je neznatan.

Organska jedinjenja dobijaju se sintetičkim putem kao i neorganska; za organska jedinjenja u principu vrede isti zakoni hemije i fizike kao i za neorganska. Zbog toga ne može da se povuče oštra granica između dve nauke: neorganske hemije i organske hemije. Postavljanje takvog problema bilo bi u principu pogrešno, a sam zadatak potpunog odvajanja dve nauke bio bi nerešiv. Sve pojave u prirodi međusobno su povezane, što onemogućuje prosto odvajanje dve srodne nauke. Između srodnih nauka postoje prirodni dijalektički prelazi. Tako i između tipičnih organskih i neorganskih supstancija postoji prirodno granično područje, u koje spadaju takva jedinjenja kao što su ugljenikovi oksidi, ugljena kiselina i njene soli karbonati, ugljendisulfid, cijanovodonična kiselina i njene soli cijanidi i dr.

Položaj organske hemije u nizu drugih prirodnih nauka ne određuje se samo njenom prirodnom vezom sa neorganskom hemijom. Pored drugih mnogobrojnih ugljenikovih jedinjenja ona proučava i najkomplikovanije supstancije, koje su sastojci živih organizama i igraju vrlo značajnu ulogu u njihovoj celokupnoj životnoj aktivnosti. Zbog toga je organska hemija tesno povezana sa biologijom. Kao neposredna prirodna spona između organske hemije, odnosno i celokupne hemijske nauke uopšte, i biologije služi nova još relativno mlada nauka biološka hemija ili biohemija. U sadašnje vreme u proučavanju organskih supstancija sve se više primenjuju fizičke metode istraživanja i zbog toga je organska hemija povezana sa fizikom, a kao spona između ove dve nauke služi, uglavnom, fizička hemija. Očevidno je da je organska hemija, kao deo opšte hemijske nauke, tesno povezana sa poljoprivrednim naukama i sa disciplinama tehnologije poljoprivrednih proizvoda.

Iako ne postoji oštra granica između organske i neorganske hemije, najvažniji razlozi za izdvajanje organske hemije u posebnu nauku bili su ovi:

1. Broj poznatih ugljenikovih (organskih) jedinjenja znatno premašuje broj neorganskih jedinjenja svih ostalih elemenata Mendeljejevog periodnog sistema. Ukupan broj neorganskih jedinjenja iznosi nešto više od 50 000, međutim, broj organskih jedinjenja sigurno prelazi milion.
2. Organske supstancije imaju izuzetan značaj za živu prirodu, jer su integralni sastojci biljnih i životinjskih organizama, a, sa druge strane, vrlo su značajne zbog njihove široke i raznovrsne praktične primene.
3. Postojanje bitnih razlika u osobinama i reakcionoj sposobnosti između tipičnih organskih i tipičnih neorganskih jedinjenja, zbog čega su se razvile specifične metode istraživanja organskih supstancija.
4. Česta pojava izomerije organskih jedinjenja, koja je vrlo retka kod neorganskih jedinjenja.
5. Postojanje homologih nizova f pogodnih po sastavu i hemijskim osobinama organskih jedinjenja, tj. pojava homologije, koja ne postoji kod neorganskih jedinjenja.
6. Organska hemija proučava materiju, čija visoka organizovanost ne može da se uporedi sa materijom proučavanja neorganske hemije.

Sve napred navedene specifičnosti ugljenikovih jedinjenja, po kojim se ona razlikuju od jedinjenja drugih elemenata, odnosno neorganskih jedinjenja, uslovljene su upravo prisustvom u njihovim molekulima atoma elementa ugljenika.

Element ugljenik se karakteriše posebnim, specifičnim osobinama, koje su uslovljene njegovim položajem u periodnom sistemu elemenata, ili, što je isto, strukturom njegovih atoma. Ugljenik je tipičan element IV grupe periodnog sistema, što znači da se on nalazi tačno u sredini između tipičnih metala i tipičnih nemetala. Ovakav položaj uslovljava njegov homeopolami hemijski karakter kao i njegovu sposobnost sjedinjavanja kako sa metalima, tako i sa nemetalima. Međutim, najznačajnija njegova osobina je njegova sposobnost da se sjedinjuje i sam sa sobom. On je sposoban da stvara komplikovane i vrlo komplikovane molekule, koji su stabilni i u kojima su ugljenikovi atomi međusobno povezani u neprekidnim lancima bilo jednostavnim ili račvastim, ili povezani u prstenove, tj. ciklično. U svim tim jedinjenjima ugljenikovi atomi mogu se međusobno povezivati prostim, dvostrukim i trostrukim vezama. U tipičnim hemijskim reakcijama, koje se izvode u »mekanim« uslovima, ovi sistemi ugljenikovih veza obično se ne remete, tako da se očuva poseban, već postojeći »ugljenikov skelet« u molekulima organskih jedinjenja.

Ugljenikov atom u perifernoj sferi svog elektronskog omotača sadrži 4 elektrona. U svojim jedinjenjima on ispoljava stalnu četvofovalentnost kako pozitivnu, tako i negativnu. Zahvaljujući svim napred navedenim specffičnbštima, za razliku od svih drugih hemijskih elemenata, ugljenik može da stvara ogroman broj jedinje-

Posebna i jedinstvena karakteristika ugljenikovih jedinjenja je u onoj vanredno značajnoj ulozi, koju ona igraju u svim životnim procesima živih organizama i u njihovoj evoluciji, zahvaljući kojoj ona prelaze u najviši oblik organizovane materije —u živu materiju.