Ароморфозы относятся к явлениям молекулярной организации веществ, связанных с изменением их свойств, за счет изменения химической структуры основного каркаса молекулы. В отличие от изомерии, где свойства вещества зависят от пространственной ориентации функциональных групп, у ароморфозов комплексный характер: изменение одной физико-химической характеристики ведет к изменению других. Рассмотрим более подробно, почему это происходит.
В основе сложности превращений ароморфозов лежат основные принципы химии органических соединений. Молекульные изменения во многом определяются действием так называемых «эффектов», которые происходят за счет взаимодействия функциональных групп внутри молекулы. Один из таких эффектов – ароматический – является основным для ароморфозов.
Ароматические соединения, как правило, содержат в своей структуре несколько кольцевых систем с плоскими атомами, обладающими пи-электронами, которые являются общими для всех кольцевых систем молекулы. В результате образуется сферический электронный облако, которое связано с высоким уровнем ярко выраженного резонансу.
Этот эффект также придает ароматическим соединениям большую стабильность в сравнении с другими неароматическими соединениями, которые содержат атомы не находящиеся в плоскости кольцевых систем.
Добавление или удаление метиловой группы от ароматической системы может привести к изменению электронной плотности пи-электронов отдельных кольцевых систем и изменению энергетического уровня молекулы в целом. Задействованные в этом процессе группы могут быть как ближними функциональными группами, так и находящимися далеко при разрушении кольцевых систем.
Кроме того, изменение энергетических уровней в молекуле может привести к изменению расположения кольцевых систем относительно друг друга. Это явление называется конформации. У ароматических соединений также дополнительно возможно появление исходной или дополнительной ароматической кольцевой системы.
Например, изменение физико-химических свойств молекулы бипена может произойти в результате удаления из её структуры одной или двух метиловых групп. Это приведет к появлению неароматических соединений, например, диметилциклогексана, которые образованы связыванием бипена с ациклическим углеводородом.
Описанные примеры ясно показывают, что ароморфизм – это многовариантный процесс, которыйпроисходит за счет изменения многих факторов в молекуле. Именно поэтому этот процесс имеет комплексный характер.
Наряду с ароматическим эффектом, существуют и другие процессы в молекуле, которые могут приводить к появлению ароморфизма. Например, замещение одной функциональной группы другой может также вести к изменению электронной плотности кольцевых систем и к изменению конформации. Это может произойти, например, при замещении атома кислорода на атом азота в кольцевой системе.
Также стоит отметить, что существует множество разных видов ароморфизма. Некоторые из них происходят за счет замещения какой-то функциональной группы метиловой группой, а другие могут быть вызваны изменением структуры молекулы в целом. Например, ароморфизм может произойти при образовании замкнутой кольцевой молекулы из линейного углеводорода.
В целом, ароморфизм – это сложный процесс, который происходит в молекулярном масштабе и зависит от многих факторов. Каждый случай является уникальным и определяется специфическими характеристиками молекулы. Таким образом, комплексный характер ароморфизма связан с тем, что изменение одной физико-химической характеристики приводит к изменению других свойств молекулы. Это требует детального изучения и анализа каждого случая для понимания его специфики и возможности использования в химическом синтезе.