2.7 : الهياكل العظمية الكربونية

نظره عامه

العمود الفقري لجميع المركبات العضوية هو هيكل عظمي الكربون. كل ذرة كربون يمكن أن تكون أربعة روابط ، و مع زيادة هيكل عظمي الكربون في الطول ، تزداد إمكانية إجراء تغييرات هيكلية ، مثل الهياكل الحلقية ، و الروابط المزدوجة ، و السلاسل الجانبية المتفرعة.

الكربون هو أساس الجزيئات العضوية

فالحياة على الأرض تعتمد على الكربون ، لأن كل الجزيئات التي تشكل الكائنات الحية تعتمد على ذرات الكربون. في قلب كل جزيء عضوي هيكل عظمي الكربون ، و الذي يرتبط بالذرات الأخرى. تنوع هذه الذرات الأخرى يعطي كل جزيء خصائصه الفريدة. يمكن أن يكوِّن الكربون أربعة روابط و نادراً ما يصبح أيوناً ، مما يجعله مكوناً مرناً للغاية للجزيئات. هذه الخصائص تجعل الكربون مكوناً أساسياً في جميع أشكال الحياة على الأرض ، و يوجد في وفرة ليس فقط على هذا الكوكب و لكن في جميع أنحاء الكون أيضاً.

وتشكل روابط الكربون الكربون ، الأساس لهيكل عظمي الكربون. ذرات الهيدروجين ترتبط بسهولة مع ذرة الكربون. الجزيئات التي تحتوي على الهيدروجين و الكربون فقط تسمى الهيدروكربونات. و عادة ما تشكل الهيدروكربونات إما سلاسل طويلة أو قد يكون لها فروع بارزة في نقاط مختلفة. تغيير عدد الروابط يغير خصائص الجزيء: على سبيل المثال ، فإن الأحماض الدهنية ذات ذيل هيدروكربوني طويل مع واحد أو أكثر من الروابط المزدوجة ، تتصرف بشكل مختلف عن الأحماض الدهنية مع عدم و جود روابط مزدوجة.

الأيزومرات هي طرق مختلفة لترتيب نفس العدد من الذرات

تسمى الجزيئات ذات الصيغة الكيميائية نفسها و لكن مع هياكل مختلفة الأيزومرات. يمكن رؤية مثال واحد من الايزومرات في اثنين من الجزيئات المختلفة التي تشترك في الصيغة الكيميائية C₆H₁₄. الهيكسان لديه سلسلة مستقيمة ، واحدة من ذرات الكربون ، في حين أن ايزوهكسان لديه نقطة تفرع على ذرة الكربون الثانية. و قد يكون لأيسومرات أخرى ترتيب مختلف للمجموعات الكيميائية على جانبي رابطةالكربون الكربون المزدوجة ، مما يؤدي إلى و جود هيكلين محتملين. البعض الآخر قد يكون لا يزال صور مرآة لبعضهم البعض ، و تسمى أيضا المتماثلات. مثل أصابع و إبهام اليد اليسرى و اليمني ، أجزاء المتماثلات كلها نفس الشكل ، لكنها لا تصطف عند تراكبها.

المجموعات الوظيفية تبني على هياكل عظمية الكربون

الخصائص الفريدة للجزيئات البيولوجية تمنحها مجموعات وظيفية _ المجموعات الكيميائية المرتبطة بهيكل عظمي الكربوني ، مثل الأمينية (–NH₂) أو مجموعات الميثيل (–CH₃). يمكن أن تتكون المجموعات الوظيفية من ذرات أخرى غير الكربون ، وبالتالي تتغير الخصائص الهيكلية و الكيميائية للجزيء. تفاعلات المجموعات الوظيفية حاسمة لكل شيء تقريبا يحدث في النظام البيولوجي ، و معرفة خصائص المجموعات الوظيفية يؤثر على العديد من مجالات الدراسة ، مثل تصميم العقاقير الاصطناعية.