2.7: Carbon Skeletons
2.7: Karbon İskeletler
Overview
The backbone of all organic compounds is a carbon skeleton. Each carbon atom can make four bonds, and as the carbon skeleton increases in length, the possibility for structural changes arises, such as ring structures, double bonds, and branching side chains.
Carbon Is the Basis of Organic Molecules
Life on Earth is carbon-based because all of the macromolecules that make up living organisms depend upon carbon atoms. At the core of each organic molecule is a carbon skeleton to which other atoms bond. The variety of these other atoms give each molecule its unique properties. Carbon can form four bonds and only rarely becomes an ion, making it an extraordinarily flexible component of molecules. These properties make carbon an essential component of all life on Earth, and it is found in abundance found not only on this planet but throughout the Universe as well.
Carbon-carbon bonds form the basis of the carbon skeleton. Hydrogen atoms readily bond to the carbon atom. Molecules that contain only hydrogen and carbon are called hydrocarbons. Hydrocarbons usually form either long chains or will have branches protruding at various points. Changing the number of bonds changes the properties of the molecule: for example, a fatty acid with a long hydrocarbon tail with one or more double bonds will behave differently than a fatty acid with no double bonds.
Isomers Are Different Ways to Arrange the Same Number of Atoms
Molecules with the same chemical formula but with different structures are called isomers. One example of isomers can be seen in two different molecules that share the chemical formula C6H14. Hexane has a straight, single chain of carbon atoms, while isohexane has a branch point on the second carbon atom. Other isomers might have a different arrangement of chemical groups on either side of a carbon-carbon double bond, resulting in two possible structures. Others still might be mirror images of one another, also called enantiomers. Like the fingers and thumb of the left and right hand, the parts of enantiomers are all the same, but they do not line up when superimposed.
Functional Groups Build on Carbon Skeletons
The unique properties of biological molecules are conferred by functional groups—chemical groups bonded to the carbon skeleton, such as amino (–NH2) or methyl groups (–CH3). Functional groups can be made up of atoms other than carbon, altering the structural and chemical properties of the molecule. The interactions of functional groups are crucial for nearly everything that occurs in a biological system, and knowledge of the properties of functional groups influences many fields of study, such as synthetic drug design.
Genel bakış
Tüm organik bileşiklerin belkemiği bir karbon iskeletidir. Her karbon atomu dört bağ yapabilir ve karbon iskeletinin uzunluğu arttıkça, halka yapıları, çift bağlar ve dallanma yan zincirleri gibi yapısal değişiklikler olasılığı ortaya çıkar.
Karbon Organik Moleküllerin Temeli
Dünya'daki yaşam karbon bazlıdır çünkü canlı organizmaları oluşturan tüm makromoleküller karbon atomlarına bağlıdır. Her organik molekülün çekirdeğinde diğer atomların bağlandığı bir karbon iskeleti vardır. Bu diğer atomların çeşitliliği her moleküle kendine özgü özellikler verir. Karbon dört bağ oluşturabilir ve nadiren iyon haline gelir, bu da onu moleküllerin olağanüstü esnek bir bileşeni haline getirir. Bu özellikler karbonu dünya üzerindeki tüm yaşamın önemli bir bileşeni haline getirerek, sadece bu gezegende değil, tüm evrende de bolca bulunur.
Karbon-karbon bağları karbon iskeletinin temelini oluşturur. Hidrojen atomları karbon atomuna kolayca bağlanır. Sadece hidrojen ve karbon içeren moleküllere hidrokarbon denir. Hidrokarbonlar genellikle uzun zincirler oluştururlar veya çeşitli noktalarda çıkıntılı dalları olacaktır. Bağ ların sayısının değiştirilmesi molekülün özelliklerini değiştirir: örneğin, bir veya daha fazla çift bağa sahip uzun hidrokarbon kuyruklu bir yağ asidi, çift bağı olmayan bir yağ asidinden farklı davranacaktır.
Izomerler Aynı Sayıda Atomu Düzenlemenin Farklı Yollarıdır
Aynı kimyasal formüle sahip ancak farklı yapılara sahip moleküllere izomer denir. Bir izomer örneği C6H14kimyasal formüllerini paylaşan iki farklı molekülde görülebilir. Heksane karbon atomlarının düz, tek bir zincir vardır, isohexane ikinci karbon atomu üzerinde bir dal noktası varken. Diğer izomerler, karbon-karbon çift bağın her iki tarafında kimyasal grupların farklı bir düzenlemesi ne olabilir, bu da iki olası yapıya yol açacaktır. Diğerleri hala birbirlerinin ayna görüntüleri olabilir, ayrıca enantiomers denir. Sol ve sağ elin parmakları ve başparmağı gibi, enantiomerlerin parçaları nın hepsi aynıdır, ancak üst üste bindirildiğinde sıraya girmezler.
İşlevsel Gruplar Karbon İskeletleri Üzerine İnşa
Biyolojik moleküllerin benzersiz özellikleri, amino (–NH2)veya metil grupları (–CH3)gibi karbon iskeletine bağlanmış kimyasal gruplar olan fonksiyonel gruplar tarafından verilir. Fonksiyonel gruplar karbon dışındaki atomlardan oluşur ve molekülün yapısal ve kimyasal özelliklerini değiştirir. İşlevsel grupların etkileşimleri biyolojik bir sistemde meydana gelen hemen hemen her şey için çok önemlidir ve fonksiyonel grupların özellikleri hakkında bilgi sentetik uyuşturucu tasarımı gibi birçok çalışma alanını etkilemektedir.