Lënda e kimisë bioorganike.
Struktura dhe izomeria e organikes
lidhjet.
Lidhja kimike dhe ndërveprimi
atomet në përbërjet organike.
Llojet e reaksioneve kimike.
Poli- dhe heterofunksionale
lidhjet.
Libër shkollor bazë - Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.
Kimia biorganike.
Teksti i leksioneve dhe manuali “Kimia biorganike në
pyetje dhe përgjigje" shihni në faqen e internetit të TSU http://tgumed.ru
skeda "Ndihma për studentët", seksioni "Ligjërata mbi
disiplinat e kurrikulës”. Dhe, natyrisht, VK

Kimia bioorganike studion strukturën dhe vetitë e substancave të përfshira në proceset e jetës në lidhje me njohuritë e tyre biologjike.

Kimia bioorganike studion strukturën dhe vetitë e substancave
duke marrë pjesë në proceset e jetës, në lidhje me
njohuri për funksionet e tyre biologjike.
Objektet kryesore të studimit janë biologjike
polimere (biopolimere) dhe bioregulatorë.
Biopolimerët
–
peshë të lartë molekulare
natyrore
komponimet që janë baza strukturore e të gjitha gjallesave
organizmave dhe duke luajtur një rol të caktuar në procese
aktiviteti jetësor. Biopolimerët përfshijnë peptide dhe
proteinat, polisaharidet (karbohidratet), acidet nukleike. NË
Ky grup përfshin gjithashtu lipide, të cilat në vetvete nuk janë
janë komponime me peshë të lartë molekulare, por në
trupi zakonisht shoqërohet me biopolimerë të tjerë.
Bioregulatorët janë komponime që kimikisht
rregullojnë metabolizmin. Këto përfshijnë vitamina,
hormonet, shumë sintetike biologjikisht aktive
komponimet, duke përfshirë barnat.

Tërësia e reaksioneve kimike që ndodhin në trup quhet metabolizëm, ose metabolizëm. Substancat e prodhuara në qeliza

Tërësia e reaksioneve kimike që ndodhin në trup
i quajtur metabolizëm, ose metabolizëm. Substancat
formuar në qeliza, inde dhe organe të bimëve dhe kafshëve
gjatë metabolizmit quhen metabolitë.
Metabolizmi përfshin dy drejtime - katabolizmin dhe
anabolizëm.
Katabolizmi i referohet reaksioneve të zbërthimit të substancave që hyjnë
në trup me ushqim. Si rregull, ato shoqërohen nga oksidimi i përbërjeve organike dhe vazhdojnë me çlirimin
energji.
Anabolizmi është sinteza e molekulave komplekse nga
ato më të thjeshta, që rezulton në formimin dhe rinovimin e elementeve strukturore të një organizmi të gjallë.
Proceset metabolike ndodhin me pjesëmarrjen e enzimave,
ato. proteinat specifike që gjenden në qeliza
organizmit dhe luajnë rolin e katalizatorëve për biokimik
proceset (biokatalizatorët).

Metabolizmi

katabolizmi
anabolizëm
Zbërthimi i biopolimerëve
me theksim
energji
Sinteza e biopolimereve
me përthithje
energji
Glicerina dhe
acid yndyror

Parimet themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike A.M. Butlerov

1. Atomet në një molekulë janë të vendosura në një të caktuar
sekuencat sipas valencës së tyre.
Valenca e atomit të karbonit në organike
lidhjet është e barabartë me katër.
2. Vetitë e substancave nuk varen vetëm nga çfarë
atomet dhe në çfarë sasie përfshihen në përbërje
molekulave, por edhe sipas rendit në të cilin ato
të lidhura me njëra-tjetrën.
3. Atomet ose grupet e atomeve që përbëjnë
molekulat ndikojnë reciprokisht njëra-tjetrën, duke shkaktuar
varen nga aktiviteti kimik dhe reaksioni
aftësia e molekulave.
4. Studimi i vetive të substancave na lejon t'i përcaktojmë ato
struktura kimike.

H o m o l o g h i c y r a y d

Homologe
rresht
Një numër i komponimeve strukturore të ngjashme që kanë
veti kimike të ngjashme, në të cilat individuale
anëtarët e një serie ndryshojnë nga njëri-tjetri vetëm në sasi
grupet -CH2- quhet seri homologjike dhe grupi
CH2 – dallimi homologjik.
Anëtarët e çdo seri homologe kanë një dërrmuese
shumica e reagimeve vazhdojnë në të njëjtën mënyrë (përjashtim
përbëjnë vetëm anëtarët e parë të serisë). Prandaj, duke ditur
reaksionet kimike të vetëm një anëtari të serisë, është e mundur me
me një shkallë të lartë probabiliteti për të pohuar se e njëjta gjë
lloji i transformimeve ndodh edhe me anëtarët e mbetur
seri homologe.
Për çdo seri homologe mund të nxirret
formula e përgjithshme që pasqyron marrëdhëniet midis atomeve
karboni dhe hidrogjeni në anëtarët e kësaj serie; kjo është formula
quhet formula e përgjithshme e serisë homologjike.

Klasifikimi i përbërjeve organike sipas strukturës së skeletit të karbonit

Klasifikimi i përbërjeve organike sipas pranisë së grupeve funksionale

Grupi funksional
Klasa
Shembull
atomet halogjene (F, Cl, Br, I) derivatet e halogjenit CH3CH2Cl (kloroetani)
hidroksil (-OH)
alkoolet (fenolet)
CH3CH2OH (etanol)
tiol ose mercapto- (– tiolet (merkaptane) CH3CH2SH (etanetiol)
SN)
eterike (–O–)
eteret
CH3CH2–O–CH2CH3
(dietil
eter)
ester
karboksil –C UN
esteret
CH3CH2COOCH3 (metil acetat)
acidet karboksilike CH3COOH (acidi acetik)
amide –С ОНН2
amide
karbonil (–C=O)
sulfo- (–SO3H)
amino- (–NH2)
aldehidet dhe
ketonet
acidet sulfonike
aminet
nitro- (–NO2)
komponimet nitro
acidet
CH3CONH2 (acetamid)
CH3CHO (etanal)
CH3COCH3 (propanon)
СН3SO3Н (acid metanesulfonik)
CH3CH2NH2
(etilaminë,
amina primare)
CH3NHCH3
(dimetilaminë,
amina dytësore)
CH3CH2NO2 (nitroetan)

Nomenklatura e përbërjeve organike

Izomerizmi i përbërjeve organike

Nëse dy ose më shumë substanca individuale kanë
e njëjta përbërje sasiore (formula molekulare),
por ndryshojnë nga njëra-tjetra në sekuencën lidhëse
atomet dhe (ose) vendndodhjen e tyre në hapësirë, pastaj në përgjithësi
Në këtë rast quhen izomerë.
Meqenëse struktura e këtyre përbërjeve është e ndryshme, atëherë
vetitë kimike ose fizike të izomerëve
janë të ndryshme.
Llojet e izomerizmit: strukturor (izomerë të strukturës) dhe
stereoizomerizëm (hapësinor).
Izomerizmi strukturor mund të jetë i tre llojeve:
- izomerizmi i skeletit të karbonit (izomerë zinxhir),
- pozicioni izomerëve (lidhje të shumëfishta ose funksionale
grupe),
- izomerët e grupit funksional (ndërklasor).
Stereoizomerizmi ndahet
konfigurimi
në
konformacionale
Dhe

Ky është izomeria gjeometrike

Dritë e polarizuar në aeroplan

Shenjat e aktivitetit optik:
- prania e një atomi karboni asimetrik;
- mungesa e elementeve të simetrisë molekulare

Enantiomerët e adrenalinës
proteina
Anionike
E sheshtë
qendër
sipërfaqe
jo të zënë
E sheshtë
Anionike
sipërfaqe
qendër
i zënë
(+) - adrenalinë
(-)- adrenalinë
jo të plota
korrespondencë
të ulëta
aktivitet
i plotë
korrespondencë
lartë
aktivitet

Aktiviteti biologjik i enantiomerëve

asparagine
DARVON
analgjezik
NOVRAD
ilaç antitusive
pasqyrë
L-asparagine
D-asparagine
(nga asparagu)
(nga bizelet)
shije e hidhur
shije të ëmbël
enantiomere
Viktimat e talidomidit

Aciditeti dhe baziteti i përbërjeve organike

Acidet e bronzuara (acidet protike) -
molekulat ose jonet neutrale që mund
dhuroj një proton (dhurues proton).
Acidet tipike Brønsted janë acidet karboksilike
acidet. Ata kanë veti më të dobëta acidike
grupet hidroksil të fenoleve dhe alkooleve, si dhe tio-,
amino dhe imino grupe.
Bazat e bronsuara janë molekula neutrale ose
jone të aftë për të pranuar një proton (pranues
protonet).
Bazat tipike Bronsted janë aminet.
Amfolite - komponime, në molekula
të cilat përmbajnë edhe acide edhe
grupet kryesore.

Llojet e acideve dhe bazave sipas Brønsted

Qendrat kryesore në molekulën e novokainës

Përdorimi i vetive themelore për të marrë forma të tretshme në ujë të barnave

bazë
Vetitë
medicinale
droga
përdoren për të marrë format e tyre të tretshme në ujë.
Kur ndërveprojnë me acidet, komponimet me
lidhje jonike - kripëra që janë shumë të tretshme në ujë.
Po, novokainë për injeksion
përdoret në formën e hidroklorurit.
qendra kryesore më e fortë,
me të cilin u bashkua protoni

Karakteristikat acido-bazike të substancave dhe hyrja e tyre në trup

lipid
cipë
PH e stomakut 1
UNS
lipid
cipë
plazma e gjakut
pH 7.4
UNS
OSOSN3
PH e stomakut 1
+
OSOSN3
NH3
SOOOOSCH3
SO -
NH2
NH2
OSOSN3
PH e zorrëve 7-8
plazma e gjakut
pH 7.4
PH e zorrëve 7-8
Ilaçet acidike absorbohen më mirë nga stomaku (pH 1-3),
dhe përthithja e barnave ose bazave ksenobiotike ndodh vetëm
pasi kalojnë nga stomaku në zorrë (pH 7-8). Gjatë
Në një orë, pothuajse 60% e acidit acetilsalicilik absorbohet nga stomaku i minjve.
acid dhe vetëm 6% aniline të dozës së administruar. Në zorrët e minjve
56% e dozës së administruar të anilinës tashmë është zhytur. Një bazë kaq e dobët
si kafeina (рKВH + 0,8), absorbohet në të njëjtën kohë në një shumë më të madhe
shkallë (36%), pasi edhe në mjedisin shumë acid të stomakut, kafeina
është kryesisht në një gjendje jo-jonizuese.

Llojet e reaksioneve në kiminë organike

Reaksionet organike klasifikohen sipas
shenjat e mëposhtme:
1. Sipas natyrës elektronike të reagentëve.
2. Nga ndryshimi i numrit të grimcave gjatë reaksionit.
3. Bazuar në karakteristikat specifike.
4. Sipas mekanizmave elementare
fazat e reaksioneve.

Në varësi të natyrës elektronike të reagentëve, reaksionet dallohen: nukleofile, elektrofile dhe radikale të lira.

Radikalet e lira janë grimca elektrike neutrale
që ka një elektron të paçiftuar, për shembull: Cl, NO2.
Reaksionet e radikaleve të lira janë karakteristike për alkanet.
Reagentët elektrofilë janë katione ose molekula
të cilat vetë ose në prani të një katalizatori
kanë një afinitet të shtuar për një çift elektronik ose
qendrat e molekulave të ngarkuara negativisht. Kjo perfshin
kationet H+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+ dhe molekulat me të lirë
orbitalet AlCl3, ZnCl2 etj.
Reaksionet elektrofile janë karakteristike për alkenet, alkinet,
komponimet aromatike (shtimi në një lidhje të dyfishtë,
zëvendësimi i protonit).
Reagjentët nukleofilik janë anione ose molekula që
që kanë qendra me densitet elektronik të rritur. Atyre
përfshijnë anionet dhe molekulat si p.sh
HO-, RO-, Cl-, Br-, RCOO-, CN-, R-, NH3, C2H5OH, etj.

Me ndryshim
numri i grimcave gjatë
dallohen reaksionet
reaksionet e zëvendësimit,
aderimet,
duke u ndarë
(eliminimi),
dekompozimi

Klasifikimi i reaksioneve sipas karakteristikave të veçanta

Reaktiviteti merret parasysh gjithmonë
vetëm në raport me partnerin reaksionar.
Gjatë një transformimi kimik, zakonisht është
nuk preket e gjithë molekula, por vetëm një pjesë e saj -
qendra e reagimit.
Një përbërje organike mund të përmbajë
disa qendra reagimi të pabarabarta.
Reaksionet mund të çojnë në produkte izomere.
Selektiviteti i reagimit - cilësor
kuptimi karakteristik mbizotërues
Reagimi vazhdon në një drejtim nga
disa të mundshme.
Ka regjioselektivitet,
kimioselektiviteti, stereoselektiviteti i reaksionit.

Selektiviteti i reaksioneve në kiminë organike

Regioselektive - reaksion preferencial sipas
një nga disa qendrat e reagimit të një molekule.
CH3-CH2-CH3 + Br2
СН3-СНВr-СН3 + НВr
Izomeri i dytë, 1-bromopropan, praktikisht nuk është formuar.
Kimioselektiviteti - reaksion preferencial sipas
një nga grupet funksionale të lidhura.
Stereoselektiviteti - formim preferencial në një reagim
një nga disa stereoizomerë të mundshëm.

Komponimet multifunksionale përmbajnë
disa grupe funksionale identike.
Komponimet heterofunksionale përmbajnë
disa grupe të ndryshme funksionale.
Heteropolifunksionale
komponimet përmbajnë të dyja
të ndryshme dhe të njëjta
grupet funksionale.

Vetitë e komponimeve poli- dhe heterofunksionale

Secili grup në poli- dhe heterofunksional
komponimet mund të pësojnë të njëjtat reaksione si
grupi përkatës në monofunksionale
lidhjet

Vetitë specifike të poli- dhe
komponimet heterofunksionale
Reaksionet e ciklizimit
Formimi i komplekseve kelate

Komponimet polifunksionale si antidotë
Efekti toksik i metaleve të rënda është
lidhja e grupeve tiol të proteinave. Si rezultat, ato pengohen
enzimat vitale të trupit.
Parimi i veprimit të antidoteve është formimi i fortë
komplekset me jonet e metaleve të rënda.

Kimi bioorganike. Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.

Botimi i 3-të, i rishikuar. dhe shtesë - M.: 2004 - 544 f.

Karakteristika kryesore e tekstit është ndërthurja e fokusit mjekësor të këtij kursi kimik, të kërkuar për studentët e mjekësisë, me nivelin e tij të lartë, themelor shkencor. Teksti shkollor përfshin materiale bazë për strukturën dhe reaktivitetin e përbërjeve organike, duke përfshirë biopolimerët, të cilët janë përbërës strukturorë të qelizës, si dhe metabolitët kryesorë dhe bioregulatorët me molekulare të ulët. Në botimin e tretë (2 - 1991), vëmendje e veçantë i kushtohet komponimeve dhe reaksioneve që kanë analogji në një organizëm të gjallë, theksi në theksimin e rolit biologjik të klasave të rëndësishme të komponimeve është rritur dhe gamën e informacionit modern të një ekologjik. dhe zgjerohet natyra toksikologjike. Për studentët e universitetit që studiojnë në specialitete 040100 Mjekësi e Përgjithshme, 040200 Pediatri, 040300 Kujdes Mjekësor dhe Parandalues, 040400 Stomatologji.

Formati: pdf

Madhësia: 15 MB

Shikoni, shkarkoni:drive.google

PËRMBAJTJA
Parathënie................................ 7
Hyrje.......................... 9
Pjesa I
BAZAT E STRUKTURËS DHE REAKTIVITETIT TË PËRBËRJEVE ORGANIKE
Kapitulli 1. Karakteristikat e përgjithshme të përbërjeve organike 16
1.1. Klasifikimi. "................ 16
1.2. .Nomenklatura............... 20
1.2.1. Nomenklatura zëvendësuese........... 23
1.2.2. Nomenklatura funksionale radikale......... 28
Kapitulli 2. Lidhja kimike dhe ndikimi i ndërsjellë i atomeve në organikë
lidhjet.......................... 29
2.1. Struktura elektronike e elementeve organogjene...... 29
2.1.1. Orbitalet atomike................ 29
2.1.2. Hibridizimi orbital................................ 30
2.2. Lidhjet kovalente.......................... 33
2.2.1. a- dhe l-Lidhjet.......................... 34
2.2.2. Obligacionet donator-pranues........... 38
2.2.3. Lidhjet hidrogjenore................................ 39
2.3. Konjugimi dhe aromatikiteti............. 40
2.3.1. Sistemet e qarkut të hapur... ,..... 41
2.3.2. Sistemet me qark të mbyllur......... 45
2.3.3. Efektet elektronike............................ 49
Kapitulli 3. Bazat e strukturës së përbërjeve organike....... 51
3.1. Struktura kimike dhe izomeria strukturore...... 52
3.2. Struktura hapësinore dhe stereoizomerizmi...... 54
3.2.1. Konfigurimi................... 55
3.2.2. Konformacioni................... 57
3.2.3. Elementet e simetrisë së molekulave.......... 68
3.2.4. Eianthiomerism.............. 72
3.2.5. Diastereomerizmi.............
3.2.6. Racemates................... 80
3.3. Enantiotopia, diastereotopia. . ......... 82
Kapitulli 4 Karakteristikat e përgjithshme të reaksioneve të përbërjeve organike 88
4.1. Koncepti i mekanizmit të reaksionit..... 88
3
11.2. Struktura primare e peptideve dhe proteinave......... 344
11.2.1. Përbërja dhe sekuenca e aminoacideve...... 345
11.2.2. Struktura dhe sinteza e peptideve............. 351
11.3. Struktura hapësinore e polipeptideve dhe proteinave... 361
Kapitulli 12. Karbohidratet................................... 377
12.1. Monosakaridet................... 378
12.1.1. Struktura dhe stereoizomerizmi................... 378
12.1.2. Tautomerizmi.................." . 388
12.1.3. Konformacionet................... 389
12.1.4. Derivatet e monosakarideve............. 391
12.1.5. Vetitë kimike................. 395
12.2. Disakaridet................... 407
12.3. Polisakaridet................... 413
12.3.1. Homopolisakaridet............... 414
12.3.2. Heteropolisakaridet............... 420
Kapitulli 13. Nukleotidet dhe acidet nukleike.........431
13.1. Nukleozidet dhe nukleotidet.............. 431
13.2. Struktura e acideve nukleike.......... 441
13.3 Polifosfatet nukleozide. Nukleotidet nikotinamide..... 448
Kapitulli 14. Lipidet dhe bioregulatorët me molekulare të ulët...... 457
14.1. Lipide të saponifikueshme.......................... 458
14.1.1. Acidet yndyrore më të larta - përbërës strukturorë të lipideve të saponifikueshme 458
14.1.2. Lipide të thjeshta................ 461
14.1.3. Lipide komplekse................ 462
14.1.4. Disa veti të lipideve të saponifikuara dhe përbërësve të tyre strukturorë 467
14.2. Lipide të pasaponifikueshme 472
14.2.1. Terpenet......... ...... 473
14.2.2. Bioregulatorë me peshë të ulët molekulare të natyrës lipidike. . . 477
14.2.3. Steroidet................... 483
14.2.4. Biosinteza e terpeneve dhe steroideve.......... 492
Kapitulli 15. Metodat e studimit të përbërjeve organike...... 495
15.1. Kromatografia................... 496
15.2. Analiza e përbërjeve organike. . ......... 500
15.3. Metodat spektrale................... 501
15.3.1. Spektroskopia elektronike................. 501
15.3.2. Spektroskopia me rreze infra të kuqe........... 504
15.3.3. Spektroskopia e rezonancës magnetike bërthamore...... 506
15.3.4. Rezonanca paramagnetike e elektroneve......... 509
15.3.5. Spektrometria e masës................. 510

Parathënie
Gjatë historisë shekullore të zhvillimit të shkencës natyrore, është krijuar një marrëdhënie e ngushtë midis mjekësisë dhe kimisë. Ndërhyrja e thellë aktuale e këtyre shkencave çon në shfaqjen e drejtimeve të reja shkencore që studiojnë natyrën molekulare të proceseve individuale fiziologjike, bazën molekulare të patogjenezës së sëmundjeve, aspektet molekulare të farmakologjisë, etj. Nevoja për të kuptuar proceset e jetës në molekular niveli është i kuptueshëm, "për një qelizë të gjallë është një mbretëri e vërtetë e molekulave të mëdha dhe të vogla, që vazhdimisht ndërveprojnë, shfaqen dhe zhduken"*.
Kimia bioorganike studion substanca të rëndësishme biologjikisht dhe mund të shërbejë si një "mjet molekular" për studimin e gjithanshëm të përbërësve qelizor.
Kimia bioorganike luan një rol të rëndësishëm në zhvillimin e fushave moderne të mjekësisë dhe është një pjesë integrale e edukimit të shkencës natyrore të një mjeku.
Përparimi i shkencës mjekësore dhe përmirësimi i kujdesit shëndetësor shoqërohen me formimin e thellë themelor të specialistëve. Rëndësia e kësaj qasjeje përcaktohet kryesisht nga shndërrimi i mjekësisë në një degë të madhe të sferës sociale, fusha e së cilës përfshin problemet e ekologjisë, toksikologjisë, bioteknologjisë, etj.
Për shkak të mungesës së një kursi të përgjithshëm të kimisë organike në kurrikulat e universiteteve mjekësore, ky tekst i kushton një vend të caktuar bazave të kimisë organike, të cilat janë të nevojshme për zotërimin e kimisë bioorganike. Në përgatitjen e botimit të tretë (2 - 1992), materiali i tekstit u rishikua dhe u afrua edhe më shumë me detyrat e perceptimit të njohurive mjekësore. Gama e përbërjeve dhe reaksioneve që kanë analogji në organizmat e gjallë është zgjeruar. Më shumë vëmendje i kushtohet informacionit mjedisor dhe toksikologjik. Elementët e një natyre thjesht kimike, të cilat nuk kanë rëndësi thelbësore për edukimin mjekësor, kanë pësuar një farë reduktimi, veçanërisht metodat për marrjen e përbërjeve organike, vetitë e një numri përfaqësuesish individualë, etj. Në të njëjtën kohë, janë bërë pjesë u zgjerua për të përfshirë materiale mbi marrëdhëniet midis strukturës së substancave organike dhe veprimit të tyre biologjik si bazë molekulare për veprimin e barnave. Struktura e tekstit është përmirësuar, materiali kimik me rëndësi të veçantë mjekësore dhe biologjike është përfshirë në seksione të veçanta.
Autorët shprehin mirënjohjen e tyre të sinqertë për profesorët S. E. Zurabyan, I. Yu. Belavin, I. A. Selivanova, si dhe të gjithë kolegët për këshilla dhe ndihmë të dobishme në përgatitjen e dorëshkrimit për ribotim.

Kimia bioorganike është një shkencë që studion strukturën dhe vetitë e substancave të përfshira në proceset jetësore në lidhje të drejtpërdrejtë me njohjen e funksioneve të tyre biologjike.

Kimia bioorganike është shkenca që studion strukturën dhe reaktivitetin e përbërjeve biologjikisht të rëndësishme. Lënda e kimisë bioorganike janë biopolimerët dhe bioregulatorët dhe elementët strukturorë të tyre.

Biopolimerët përfshijnë proteinat, polisaharidet (karbohidratet) dhe acidet nukleike. Ky grup përfshin gjithashtu lipide, të cilat nuk janë BMC, por zakonisht shoqërohen me biopolimerë të tjerë në trup.

Bioregulatorët janë komponime që rregullojnë kimikisht metabolizmin. Këto përfshijnë vitamina, hormone dhe shumë komponime sintetike, duke përfshirë substancat medicinale.

Kimia bioorganike bazohet në idetë dhe metodat e kimisë organike.

Pa njohuri për parimet e përgjithshme të kimisë organike, është e vështirë të studiohet kimia bioorganike. Kimia bioorganike është e lidhur ngushtë me biologjinë, kiminë biologjike dhe fizikën mjekësore.

Tërësia e reaksioneve që ndodhin në kushtet e një organizmi quhet metabolizmin.

Substancat e formuara gjatë metabolizmit quhen - metabolitëve.

Metabolizmi ka dy drejtime:

Katabolizmi është reagimi i zbërthimit të molekulave komplekse në ato më të thjeshta.

Anabolizmi është procesi i sintetizimit të molekulave komplekse nga substanca më të thjeshta duke përdorur energji.

Termi biosintezë përdoret për një reaksion kimik IN VIVO (në trup), IN VITRO (jashtë trupit)

Ekzistojnë antimetabolitë - konkurrentë të metabolitëve në reaksionet biokimike.

Konjugimi si faktor në rritjen e qëndrueshmërisë së molekulave. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në molekulat e përbërjeve organike dhe metodat e transmetimit të tij

Skica e ligjëratës:

Çiftimi dhe llojet e tij:

p, p - çiftimi,

r,p - konjugim.

Energjia e konjugimit.

Sistemet e bashkuara me qark të hapur.

Vitamina A, karotenet.

Konjugimi në radikale dhe jone.

Sisteme të lidhura me qark të mbyllur. Aromaticiteti, kriteret e aromaticitetit, komponimet aromatike heterociklike.

Lidhja kovalente: jopolare dhe polare.

Efektet induktive dhe mezomerike. EA dhe ED janë zëvendësues.

Lloji kryesor i lidhjeve kimike në kiminë organike janë lidhjet kovalente. Në molekulat organike, atomet lidhen me lidhje s dhe p.

Atomet në molekulat e përbërjeve organike lidhen me lidhje kovalente, të cilat quhen lidhje s dhe p.

Lidhja e vetme s në SP 3 - gjendje e hibridizuar karakterizohet nga l - gjatësia (C-C 0,154 nm), energjia E (83 kcal/mol), polariteti dhe polarizimi. Për shembull:

Një lidhje e dyfishtë është karakteristike për përbërjet e pangopura, në të cilat, përveç lidhjes qendrore s, ekziston edhe një mbivendosje pingul me lidhjen s, e cila quhet lidhje π).

Lidhjet e dyfishta janë të lokalizuara, domethënë, dendësia e elektroneve mbulon vetëm 2 bërthama të atomeve të lidhura.

Më shpesh ju dhe unë do të merremi me të konjuguara sistemeve. Nëse lidhjet e dyfishta alternojnë me lidhje të vetme (dhe në rastin e përgjithshëm, një atom i lidhur me një lidhje dyfishe ka një orbitale p, atëherë orbitalet p të atomeve fqinje mund të mbivendosen me njëra-tjetrën, duke formuar një sistem të përbashkët p-elektroni). Sisteme të tilla quhen të konjuguara ose të delokalizuara . Për shembull: butadien-1,3

p, p - sistemet e konjuguara

Të gjithë atomet në butadien janë në gjendjen e hibridizuar SP 2 dhe shtrihen në të njëjtin plan (Pz nuk është një orbitale hibride). Рz – orbitalet janë paralele me njëra-tjetrën. Kjo krijon kushte për mbivendosjen e tyre reciproke. Mbivendosja e orbitalit Pz ndodh midis C-1 dhe C-2 dhe C-3 dhe C-4, si dhe midis C-2 dhe C-3, domethënë ndodh të delokalizuara lidhje kovalente. Kjo reflektohet në ndryshimet në gjatësinë e lidhjes në molekulë. Gjatësia e lidhjes midis C-1 dhe C-2 është rritur, dhe midis C-2 dhe C-3 është shkurtuar, në krahasim me një lidhje të vetme.

l-C -С, 154 nm l С=С 0,134 nm

l С-N 1,147 nm l С =O 0,121 nm

r, p - çiftëzimi

Një shembull i një sistemi të konjuguar p, π është një lidhje peptide.

r, p - sistemet e konjuguara

Lidhja e dyfishtë C=0 zgjatet në 0,124 nm krahasuar me gjatësinë e zakonshme prej 0,121, dhe lidhja C-N bëhet më e shkurtër dhe bëhet 0,132 nm krahasuar me 0,147 nm në rastin normal. Kjo do të thotë, procesi i delokalizimit të elektroneve çon në barazimin e gjatësisë së lidhjes dhe një ulje të energjisë së brendshme të molekulës. Sidoqoftë, ρ,p - konjugimi ndodh në përbërjet aciklike, jo vetëm kur alternohet = lidhet me lidhje të vetme C-C, por edhe kur alternohet me një heteroatom:

Një atom X me një orbitale p të lirë mund të vendoset pranë lidhjes dyfishe. Më shpesh, këto janë heteroatomet O, N, S dhe orbitalet e tyre p që ndërveprojnë me lidhjet p, duke formuar p, p-konjugim.

Për shembull:

CH 2 = CH – O – CH = CH 2

Konjugimi mund të ndodhë jo vetëm në molekula neutrale, por edhe në radikale dhe jone:

Bazuar në sa më sipër, në sistemet e hapura, çiftimi ndodh në kushtet e mëposhtme:

Të gjithë atomet që marrin pjesë në sistemin e konjuguar janë në gjendjen e hibridizuar SP 2.

Pz - orbitalet e të gjithë atomeve janë pingul me rrafshin e skeletit s, domethënë paralel me njëri-tjetrin.

Kur formohet një sistem shumëqendror i konjuguar, gjatësitë e lidhjeve barazohen. Këtu nuk ka lidhje "të pastra" të vetme dhe të dyfishta.

Delokalizimi i p-elektroneve në një sistem të konjuguar shoqërohet me çlirimin e energjisë. Sistemi kalon në një nivel më të ulët energjie, bëhet më i qëndrueshëm, më i qëndrueshëm. Kështu, formimi i një sistemi të konjuguar në rastin e butadienit - 1,3 çon në çlirimin e energjisë në masën 15 kJ/mol. Për shkak të konjugimit rritet qëndrueshmëria e radikaleve jonike të tipit alilik dhe prevalenca e tyre në natyrë.

Sa më i gjatë të jetë zinxhiri i konjugimit, aq më i madh është çlirimi i energjisë së formimit të tij.

Ky fenomen është mjaft i përhapur në përbërjet biologjikisht të rëndësishme. Për shembull:

Ne do të hasim vazhdimisht çështje të stabilitetit termodinamik të molekulave, joneve dhe radikaleve në rrjedhën e kimisë bioorganike, e cila përfshin një numër jonesh dhe molekulash të përhapura në natyrë. Për shembull:

Sistemet e çiftëzuara me qark të mbyllur

Aromaticiteti. Në molekulat ciklike, në kushte të caktuara, mund të lindë një sistem i konjuguar. Një shembull i një sistemi të konjuguar p, p - është benzeni, ku reja e elektroneve p mbulon atomet e karbonit, një sistem i tillë quhet - aromatike.

Fitimi i energjisë për shkak të konjugimit në benzen është 150.6 kJ/mol. Prandaj, benzeni është termikisht i qëndrueshëm deri në një temperaturë prej 900 o C.

Prania e një unaze të mbyllur elektronike u vërtetua duke përdorur NMR. Nëse një molekulë benzeni vendoset në një fushë magnetike të jashtme, ndodh një rrymë unazore induktive.

Kështu, kriteri për aromatizmin i formuluar nga Hückel është:

molekula ka një strukturë ciklike;

të gjithë atomet janë në SP 2 - gjendje të hibridizuar;

ekziston një sistem elektronik i delokalizuar p - që përmban 4n + 2 elektrone, ku n është numri i cikleve.

Për shembull:

Një vend të veçantë në kiminë bioorganike zë pyetja aromatikiteti i komponimeve heterociklike.

Në molekulat ciklike që përmbajnë heteroatome (azot, squfur, oksigjen), formohet një re e vetme p-elektroni me pjesëmarrjen e p-orbitaleve të atomeve të karbonit dhe një heteroatom.

Komponimet heterociklike me pesë anëtarë

Sistemi aromatik formohet nga bashkëveprimi i 4 p-orbitaleve C dhe një orbitale të një heteroatom, i cili ka 2 elektrone. Gjashtë elektrone p formojnë skeletin aromatik. Një sistem i tillë i konjuguar është elektronikisht i tepërt. Në pirol, atomi N është në gjendjen e hibridizuar SP 2.

Pirroli është pjesë e shumë substancave të rëndësishme biologjikisht. Katër unaza pirrole formojnë porfinë, një sistem aromatik me 26 p - elektrone dhe energji të lartë konjugimi (840 kJ/mol)

Struktura e porfinës është pjesë e hemoglobinës dhe klorofilit

Komponime heterociklike me gjashtë anëtarë

Sistemi aromatik në molekulat e këtyre përbërjeve formohet nga bashkëveprimi i pesë orbitaleve p të atomeve të karbonit dhe një orbitale p të një atomi azoti. Dy elektrone në dy orbitale SP 2 përfshihen në formimin e lidhjeve s me atomet e karbonit të unazës. Orbitalja P me një elektron përfshihet në skeletin aromatik. SP 2 - një orbitale me një palë të vetme elektronesh shtrihet në rrafshin e skeletit s.

Dendësia e elektroneve në pirimidinë zhvendoset drejt N, d.m.th., sistemi është i varfëruar nga p - elektrone, ka mungesë të elektroneve.

Shumë komponime heterociklike mund të përmbajnë një ose më shumë heteroatome

Bërthamat e pirolit, pirimidinës dhe purinës janë pjesë e shumë molekulave biologjikisht aktive.

Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në molekulat e përbërjeve organike dhe metodat e transmetimit të tij

Siç është përmendur tashmë, lidhjet në molekulat e përbërjeve organike kryhen për shkak të lidhjeve s dhe p; dendësia e elektroneve shpërndahet në mënyrë të barabartë midis atomeve të lidhura vetëm kur këto atome janë të njëjta ose të afërta në elektronegativitet. Lidhje të tilla quhen jo polare.

CH 3 -CH 2 → Lidhja polare CI

Më shpesh në kiminë organike kemi të bëjmë me lidhje polare.

Nëse densiteti i elektronit zhvendoset drejt një atomi më elektronegativ, atëherë një lidhje e tillë quhet polare. Bazuar në vlerat e energjisë së lidhjes, kimisti amerikan L. Pauling propozoi një karakteristikë sasiore të elektronegativitetit të atomeve. Më poshtë është shkalla Pauling.

Na Li H S C J Br Cl N O F

0,9 1,0 2,1 2,52,5 2,5 2,8 3,0 3,0 3,5 4,0

Atomet e karbonit në gjendje të ndryshme hibridizimi ndryshojnë në elektronegativitet. Prandaj, s - lidhja midis atomeve të hibridizuara SP 3 dhe SP 2 - është polare

Efekti induktiv

Transferimi i densitetit të elektroneve përmes mekanizmit të induksionit elektrostatik përgjatë një zinxhiri të lidhjeve s quhet me induksion, efekti quhet induktive dhe shënohet me J. Efekti i J, si rregull, zbutet përmes tre lidhjeve, por atomet e vendosura afër përjetojnë një ndikim mjaft të fortë të dipolit të afërt.

Zëvendësuesit që zhvendosin densitetin e elektronit përgjatë zinxhirit të lidhjes s në drejtimin e tyre shfaqin një efekt -J – dhe anasjelltas efekt +J.

Një lidhje p e izoluar, si dhe një re e vetme p-elektronike e një sistemi të konjuguar të hapur ose të mbyllur, mund të polarizohen lehtësisht nën ndikimin e zëvendësuesve EA dhe ED. Në këto raste, efekti induktiv transferohet në lidhjen p, prandaj shënohet me Jp.

Efekti mezomerik (efekti i konjugimit)

Rishpërndarja e densitetit të elektroneve në një sistem të konjuguar nën ndikimin e një zëvendësuesi që është anëtar i këtij sistemi të konjuguar quhet efekt mesomerik(M-efekt).

Në mënyrë që një zëvendësues të jetë pjesë e një sistemi të konjuguar, ai duhet të ketë ose një lidhje të dyfishtë (konjugim p,p) ose një heteroatom me një palë të vetme elektronesh (konjugim r,p). M - efekti transmetohet përmes sistemit të çiftëzuar pa zbutje.

Zëvendësuesit që ulin densitetin e elektronit në një sistem të konjuguar (dendësia e elektroneve të zhvendosur në drejtimin e tij) shfaqin një efekt -M dhe zëvendësuesit që rrisin densitetin e elektronit në një sistem të konjuguar shfaqin një efekt +M.

Efektet elektronike të zëvendësuesve

Reaktiviteti i substancave organike varet kryesisht nga natyra e efekteve J dhe M. Njohja e mundësive teorike të efekteve elektronike na lejon të parashikojmë rrjedhën e disa proceseve kimike.

Vetitë acido-bazike të përbërjeve organike Klasifikimi i reaksioneve organike.

Skica e leksionit

Koncepti i substratit, nukleofili, elektrofili.

Klasifikimi i reaksioneve organike.

e kthyeshme dhe e pakthyeshme

radikal, elektrofil, nukleofilik, sinkron.

mono- dhe bimolekulare

reaksionet e zëvendësimit

reaksionet e shtimit

reaksionet e eliminimit

oksidimi dhe reduktimi

ndërveprimet acid-bazë

Reaksionet janë regioselektive, kemioselektive, stereoselektive.

Reaksionet e shtimit elektrofil. Sundimi i Morkovnikovit, pranimi anti-Morkovnikov.

Reaksionet e zëvendësimit elektrofil: orientuesit e llojit të parë dhe të dytë.

Vetitë acido-bazike të përbërjeve organike.

Aciditeti dhe baziteti i bronzed

Aciditeti dhe baziteti i Lewis

Teoria e acideve dhe bazave të forta dhe të buta.

Klasifikimi i reaksioneve organike

Sistematizimi i reaksioneve organike bën të mundur reduktimin e diversitetit të këtyre reaksioneve në një numër relativisht të vogël llojesh. Reaksionet organike mund të klasifikohen:

drejt: e kthyeshme dhe e pakthyeshme

nga natyra e ndryshimeve në lidhjet në substrat dhe reagent.

Substrati– një molekulë që siguron një atom karboni për të formuar një lidhje të re

Reagent- një përbërje që vepron në nënshtresë.

Reaksionet e bazuara në natyrën e ndryshimeve në lidhjet në substrat dhe reagent mund të ndahen në:

radikal R

elektrofil E

N(Y) nukleofile

sinkron ose të koordinuar

Mekanizmi i reaksioneve SR

Inicimi

Rritja e zinxhirit

Qarku i hapur

KLASIFIKIMI SIPAS REZULTATEVE FINAL

Korrespondenca me rezultatin përfundimtar të reagimit është:

A) reaksionet e zëvendësimit

B) reaksionet e shtimit

B) reaksionet e eliminimit

D) rigrupimet

D) oksidimi dhe reduktimi

E) ndërveprimet acido-bazike

Ndodhin edhe reagimet:

Regjionalektore– mundësisht që rrjedh nëpër një nga disa qendra reagimi.

Kimioselektive– reagimi preferencial për një nga grupet funksionale të lidhura.

Stereoselektive– formimi preferencial i njërit prej disa stereoizomerëve.

Reaktiviteti i alkeneve, alkaneve, alkadieneve, areneve dhe komponimeve heterociklike

Baza e përbërjeve organike janë hidrokarburet. Ne do të shqyrtojmë vetëm ato reagime të kryera në kushte biologjike dhe, në përputhje me rrethanat, jo me vetë hidrokarburet, por me pjesëmarrjen e radikalëve hidrokarbure.

Hidrokarburet e pangopura përfshijnë alkenet, alkadienet, alkinet, cikloalkenet dhe hidrokarburet aromatike. Parimi unifikues për ta është π - reja elektronike. Në kushte dinamike, komponimet organike gjithashtu priren të sulmohen nga E+

Sidoqoftë, reaksionet e ndërveprimit të alkineve dhe areneve me reagentët çojnë në rezultate të ndryshme, pasi në këto komponime natyra e resë elektronike π - është e ndryshme: e lokalizuar dhe e delokalizuar.

Ne do të fillojmë shqyrtimin tonë të mekanizmave të reaksionit me reaksionet A E. Siç e dimë, alkenet ndërveprojnë me të

Mekanizmi i reaksionit të hidratimit

Sipas rregullit të Markovnikov - shtimi i hidrokarbureve të pangopura të një strukture asimetrike të komponimeve me formulën e përgjithshme HX - një atom hidrogjeni i shtohet atomit të karbonit më të hidrogjenizuar, nëse zëvendësuesi është ED. Në shtimin anti-Markovnikov, një atom hidrogjeni i shtohet atij më pak të hidrogjenizuar nëse zëvendësuesi është EA.

Reaksionet e zëvendësimit elektrofil në sistemet aromatike kanë karakteristikat e tyre. Karakteristika e parë është se ndërveprimi me një sistem aromatik të qëndrueshëm termodinamikisht kërkon elektrofile të forta, të cilat zakonisht krijohen duke përdorur katalizatorë.

Mekanizmi i reagimit S E

NDIKIMI ORIENTUES
Zëvendës

Nëse ka ndonjë zëvendësues në unazën aromatike, atëherë ai domosdoshmërisht ndikon në shpërndarjen e densitetit elektronik të unazës. ED - zëvendësuesit (orientuesit e rreshtit të parë) CH 3, OH, OR, NH 2, NR 2 - lehtësojnë zëvendësimin në krahasim me benzenin e pazëvendësuar dhe drejtojnë grupin hyrës në pozicionin orto- dhe para. Nëse zëvendësuesit ED janë të fortë, atëherë nuk kërkohet një katalizator; këto reaksione zhvillohen në 3 faza.

Zëvendësuesit EA (orientuesit e llojit të dytë) pengojnë reaksionet e zëvendësimit elektrofilik në krahasim me benzenin e pazëvendësuar. Reagimi SE ndodh në kushte më të rrepta; grupi në hyrje hyn në një pozicion meta. Zëvendësuesit e tipit II përfshijnë:

COOH, SO 3 H, CHO, halogjenet, etj.

Reaksionet SE janë gjithashtu tipike për hidrokarburet heterociklike. Pirroli, furani, tiofeni dhe derivatet e tyre i përkasin sistemeve π-tepricë dhe mjaft lehtë hyjnë në reaksione SE. Ato halogjenohen lehtësisht, alkilohen, acilohen, sulfonohen dhe nitratohen. Kur zgjidhni reagentët, është e nevojshme të merret parasysh paqëndrueshmëria e tyre në një mjedis shumë acid, d.m.th., acidofobiteti.

Piridina dhe sistemet e tjera heterociklike me një atom të azotit të piridinës janë sisteme të pamjaftueshme π, ato janë shumë më të vështira për t'u futur në reaksionet SE, dhe elektrofili hyrës zë pozicionin β në raport me atomin e azotit.

Vetitë acidike dhe themelore të përbërjeve organike

Aspektet më të rëndësishme të reaktivitetit të përbërjeve organike janë vetitë acido-bazike të përbërjeve organike.

Aciditeti dhe bazueshmëria gjithashtu koncepte të rëndësishme që përcaktojnë shumë veti funksionale fiziko-kimike dhe biologjike të përbërjeve organike. Kataliza e acidit dhe bazës është një nga reaksionet enzimatike më të zakonshme. Acidet dhe bazat e dobëta janë përbërës të zakonshëm të sistemeve biologjike që luajnë një rol të rëndësishëm në metabolizmin dhe rregullimin e tij.

Ekzistojnë disa koncepte të acideve dhe bazave në kiminë organike. Teoria e Brønsted e acideve dhe bazave, e pranuar përgjithësisht në kiminë inorganike dhe organike. Sipas Brønsted, acidet janë substanca që mund të dhurojnë një proton, dhe bazat janë substanca që mund të pranojnë një proton.

Aciditeti i bronzit

Në parim, shumica e përbërjeve organike mund të konsiderohen si acide, pasi në përbërjet organike H është e lidhur me C, N O S.

Acidet organike ndahen në përputhje me rrethanat në acide C – H, N – H, O – H, S-H –.

Aciditeti vlerësohet në formën e Ka ose - log Ka = pKa, sa më i ulët të jetë pKa, aq më i fortë është acidi.

Vlerësimi sasior i aciditetit të përbërjeve organike nuk është përcaktuar për të gjitha substancat organike. Prandaj, është e rëndësishme të zhvillohet aftësia për të kryer një vlerësim cilësor të vetive acidike të vendeve të ndryshme të acidit. Për këtë, përdoret një qasje e përgjithshme metodologjike.

Forca e acidit përcaktohet nga qëndrueshmëria e anionit (bazës së konjuguar). Sa më i qëndrueshëm të jetë anioni, aq më i fortë është acidi.

Stabiliteti i anionit përcaktohet nga një kombinim i një numri faktorësh:

elektronegativiteti dhe polarizimi i elementit në qendrën e acidit.

shkalla e delokalizimit të ngarkesës negative në anion.

natyra e radikalit të lidhur me qendrën e acidit.

efektet e zgjidhjes (ndikimi i tretësit)

Le të shqyrtojmë rolin e të gjithë këtyre faktorëve në mënyrë sekuenciale:

Efekti i elektronegativitetit të elementeve

Sa më elektronegativ të jetë elementi, aq më i delokalizuar ngarkesa dhe sa më i qëndrueshëm të jetë anioni, aq më i fortë është acidi.

C (2.5) N (3.0) O (3.5) S (2.5)

Prandaj, aciditeti ndryshon në serinë CH< NН < ОН

Për acidet SH, një faktor tjetër mbizotëron - polarizimi.

Atomi i squfurit është më i madh në madhësi dhe ka d orbitale të zbrazëta. prandaj, ngarkesa negative është në gjendje të delokalizohet në një vëllim të madh, duke rezultuar në një stabilitet më të madh të anionit.

Tiolet, si acide më të forta, reagojnë me alkalet, si dhe me oksidet dhe kripërat e metaleve të rënda, ndërsa alkoolet (acidet e dobëta) mund të reagojnë vetëm me metalet aktive.

Aciditeti relativisht i lartë i tolit përdoret në mjekësi dhe në kiminë e barnave. Për shembull:

Përdoret për helmim me As, Hg, Cr, Bi, efekti i të cilave është për shkak të lidhjes së metaleve dhe largimit të tyre nga trupi. Për shembull:

Kur vlerësohet aciditeti i përbërjeve me të njëjtin atom në qendrën e acidit, faktori përcaktues është delokalizimi i ngarkesës negative në anion. Stabiliteti i anionit rritet ndjeshëm me shfaqjen e mundësisë së delokalizimit të ngarkesës negative përgjatë sistemit të lidhjeve të konjuguara. Një rritje e ndjeshme e aciditetit në fenole, në krahasim me alkoolet, shpjegohet me mundësinë e delokalizimit në jone në krahasim me molekulën.

Aciditeti i lartë i acideve karboksilike është për shkak të qëndrueshmërisë së rezonancës së anionit karboksilate

Delokalizimi i ngarkesës lehtësohet nga prania e zëvendësuesve që tërheqin elektron (EA), ata stabilizojnë anionet, duke rritur kështu aciditetin. Për shembull, futja e një zëvendësuesi në një molekulë EA

Efekti i zëvendësuesit dhe tretësit

a - acidet hidroksi janë acide më të forta se acidet karboksilike përkatëse.

ED - zëvendësuesit, përkundrazi, zvogëlojnë aciditetin. Tretësit kanë një ndikim më të madh në stabilizimin e anionit; si rregull, jonet e vegjël me një shkallë të ulët të delokalizimit të ngarkesës zgjidhen më mirë.

Efekti i zgjidhjes mund të gjurmohet, për shembull, në seritë:

Nëse një atom në një qendër acidi mbart një ngarkesë pozitive, kjo çon në rritjen e aciditetit.

Pyetje për audiencën: cili acid - acetik apo palmitik C 15 H 31 COOH - duhet të ketë një vlerë më të ulët pKa?

Nëse atomi në qendrën e acidit mbart një ngarkesë pozitive, kjo çon në rritjen e aciditetit.

Mund të vërehet CH - aciditeti i fortë i kompleksit σ të formuar në reaksionin e zëvendësimit elektrofilik.

Basiciteti i Bronted

Për të formuar një lidhje me një proton, një çift elektronik i pandarë është i nevojshëm në heteroatom,

ose të jenë anione. Ka p-baza dhe

baza π, ku është qendra e bazueshmërisë

elektronet e një lidhjeje π të lokalizuar ose elektronet π të një sistemi të konjuguar (përbërësit π)

Forca e bazës varet nga të njëjtët faktorë si aciditeti, por ndikimi i tyre është i kundërt. Sa më i madh të jetë elektronegativiteti i një atomi, aq më fort ai mban një palë të vetme elektronesh dhe aq më pak i disponueshëm është për lidhjen me një proton. Pastaj, në përgjithësi, forca e n-bazave me të njëjtin zëvendësues ndryshon në seri:

Përbërjet organike më themelore janë aminet dhe alkoolet:

Kripërat e përbërjeve organike me acide minerale janë shumë të tretshme. Shumë ilaçe përdoren në formën e kripërave.

Qendër acido-bazike në një molekulë (amfoterike)

Lidhjet hidrogjenore si ndërveprime acid-bazë

Për të gjitha aminoacidet α ka një mbizotërim të formave kationike në mjedise fort acidike dhe anionike në mjedise fort alkaline.

Prania e qendrave të dobëta acidike dhe bazike çon në ndërveprime të dobëta - lidhje hidrogjenore. Për shembull: imidazoli, me një peshë molekulare të ulët, ka një pikë vlimi të lartë për shkak të pranisë së lidhjeve hidrogjenore.

J. Lewis propozoi një teori më të përgjithshme të acideve dhe bazave, bazuar në strukturën e predhave elektronike.

Një acid Lewis mund të jetë një atom, molekulë ose kation që ka një orbital të zbrazët të aftë të pranojë një palë elektrone për të formuar një lidhje.

Përfaqësues të acideve Lewis janë halidet e elementeve të grupeve II dhe III të sistemit periodik D.I. Mendelejevi.

Bazat Lewis janë një atom, molekulë ose anion i aftë të dhurojë një palë elektrone.

Bazat Lewis përfshijnë aminet, alkoolet, eteret, tiolet, tioeteret dhe komponimet që përmbajnë lidhje π.

Për shembull, ndërveprimi më poshtë mund të përfaqësohet si një ndërveprim acid-bazë Lewis

Një pasojë e rëndësishme e teorisë së Lewis është se çdo substancë organike mund të përfaqësohet si një kompleks acid-bazë.

Në përbërjet organike, lidhjet hidrogjenore intramolekulare ndodhin shumë më rrallë se ato ndërmolekulare, por ato ndodhin gjithashtu në përbërjet bioorganike dhe mund të konsiderohen si ndërveprime acid-bazë.

Konceptet e "fortë" dhe "të butë" nuk janë identike me acidet dhe bazat e forta dhe të dobëta. Këto janë dy karakteristika të pavarura. Thelbi i LCMO është se acidet e forta reagojnë me bazat e forta dhe acidet e buta reagojnë me bazat e buta.

Sipas parimit të Pearson të acideve dhe bazave të forta dhe të buta (HABP), acidet Lewis ndahen në të forta dhe të buta. Acidet e forta janë atome pranuese me madhësi të vogël, ngarkesë të madhe pozitive, elektronegativitet të lartë dhe polarizueshmëri të ulët.

Acidet e buta janë atome të mëdha pranuese me një ngarkesë të vogël pozitive, elektronegativitet të ulët dhe polarizueshmëri të lartë.

Thelbi i LCMO është se acidet e forta reagojnë me bazat e forta dhe acidet e buta reagojnë me bazat e buta. Për shembull:

Oksidimi dhe reduktimi i përbërjeve organike

Reaksionet redoks janë të një rëndësie të madhe për proceset jetësore. Me ndihmën e tyre, trupi plotëson nevojat e tij për energji, pasi oksidimi i substancave organike çliron energji.

Nga ana tjetër, këto reaksione shërbejnë për të kthyer ushqimin në komponentë qelizore. Reaksionet e oksidimit nxisin detoksifikimin dhe largimin e barnave nga trupi.

Oksidimi është procesi i heqjes së hidrogjenit për të formuar një lidhje të shumëfishtë ose lidhje të reja më polare.

Reduktimi është procesi i kundërt i oksidimit.

Oksidimi i substrateve organike vazhdon më lehtë, aq më e fortë është tendenca e tij për të hequr dorë nga elektronet.

Oksidimi dhe reduktimi duhet të merren parasysh në lidhje me klasa specifike të përbërjeve.

Oksidimi i lidhjeve C-H (alkanet dhe alkilet)

Kur alkanet digjen plotësisht, formohen CO 2 dhe H 2 O dhe lirohet nxehtësia. Mënyra të tjera të oksidimit dhe reduktimit të tyre mund të përfaqësohen nga skemat e mëposhtme:

Oksidimi i hidrokarbureve të ngopura ndodh në kushte të vështira (përzierja e kromit është e nxehtë); oksiduesit më të butë nuk ndikojnë në to. Produktet e ndërmjetme të oksidimit janë alkoolet, aldehidet, ketonet dhe acidet.

Hidroperoksidet R – O – OH janë produktet ndërmjetëse më të rëndësishme të oksidimit të lidhjeve C – H në kushte të buta, veçanërisht in vivo

Një reaksion i rëndësishëm oksidimi i lidhjeve C-H në kushte trupore është hidroksilimi enzimatik.

Një shembull do të ishte prodhimi i alkooleve nëpërmjet oksidimit të ushqimit. Për shkak të oksigjenit molekular dhe formave të tij aktive. kryhet in vivo.

Peroksidi i hidrogjenit mund të shërbejë si një agjent hidroksilues në trup.

Peroksidi i tepërt duhet të zbërthehet nga katalaza në ujë dhe oksigjen.

Oksidimi dhe reduktimi i alkeneve mund të përfaqësohet nga transformimet e mëposhtme:

Reduktimi i alkeneve

Oksidimi dhe reduktimi i hidrokarbureve aromatike

Benzeni është jashtëzakonisht i vështirë për t'u oksiduar edhe në kushte të vështira sipas skemës së mëposhtme:

Aftësia për të oksiduar rritet ndjeshëm nga benzeni në naftalinë dhe më tej në antracen.

Zëvendësuesit ED lehtësojnë oksidimin e përbërjeve aromatike. EA – pengojnë oksidimin. Rikuperimi i benzenit.

C 6 H 6 + 3 H 2

Hidroksilimi enzimatik i përbërjeve aromatike

Oksidimi i alkooleve

Krahasuar me hidrokarburet, oksidimi i alkooleve ndodh në kushte më të buta

Reagimi më i rëndësishëm i dioleve në kushte trupore është shndërrimi në sistemin kinon-hidrokinon

Transferimi i elektroneve nga substrati në oksigjen ndodh në metakondri.

Oksidimi dhe reduktimi i aldehideve dhe ketoneve

Një nga klasat më të lehta të përbërjeve organike që oksidohet

2H 2 C = O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH rrjedh veçanërisht lehtë në dritë

Oksidimi i përbërjeve që përmbajnë azot

Aminet oksidohen mjaft lehtë; produktet përfundimtare të oksidimit janë komponimet nitro

Reduktimi shterues i substancave që përmbajnë azot çon në formimin e amineve.

Oksidimi i amineve in vivo

Oksidimi dhe reduktimi i tioleve

Karakteristikat krahasuese të vetive O-B të përbërjeve organike.

Tiolet dhe fenolet 2-atomike oksidohen më lehtë. Aldehidet oksidohen mjaft lehtë. Alkoolet janë më të vështira për t'u oksiduar, dhe ato parësore janë më të lehta se ato sekondare dhe terciare. Ketonet janë rezistente ndaj oksidimit ose oksidohen me ndarjen e molekulës.

Alkinet oksidohen lehtësisht edhe në temperaturën e dhomës.

Më të vështirat për t'u oksiduar janë komponimet që përmbajnë atome karboni në gjendje të hibridizuar Sp3, domethënë, fragmente të ngopura të molekulave.

ED – zëvendësuesit lehtësojnë oksidimin

EA – pengojnë oksidimin.

Vetitë specifike të komponimeve poli- dhe heterofunksionale.

Skica e leksionit

Poli- dhe heterofunksionaliteti si një faktor që rrit reaktivitetin e përbërjeve organike.

Vetitë specifike të komponimeve poli- dhe heterofunksionale:

formimi i amfotericitetit të kripërave intramolekulare.

ciklizim intramolekular i γ, δ, ε – komponimet heterofunksionale.

Ciklizim ndërmolekular (laktide dhe deketopipirozina)

kelimi.

reaksionet e eliminimit të beta-heterofunksionale

lidhjet.

tautomerizmi keto-enol. Fosfoenolpiruvat, si

komponim makroergjik.

dekarboksilimi.

stereoizomerizmi

Poli- dhe heterofunksionaliteti si arsye për shfaqjen e vetive specifike në acidet hidroksi, amino dhe okso.

Prania e disa grupeve funksionale identike ose të ndryshme në një molekulë është një tipar karakteristik i përbërjeve organike biologjikisht të rëndësishme. Një molekulë mund të përmbajë dy ose më shumë grupe hidroksil, amino grupe ose grupe karboksil. Për shembull:

Një grup i rëndësishëm substancash të përfshira në aktivitetin jetësor janë komponimet heterofunksionale që kanë një kombinim çift grupesh të ndryshme funksionale. Për shembull:

Në përbërjet alifatike, të gjitha grupet funksionale të mësipërme shfaqin një karakter EA. Për shkak të ndikimit të tyre mbi njëri-tjetrin, reaktiviteti i tyre rritet reciprokisht. Për shembull, në oksoacidet, elektrofiliteti i secilit prej dy atomeve të karbonit karbonil rritet nga -J i grupit tjetër funksional, duke çuar në sulm më të lehtë nga reagentët nukleofilë.

Meqenëse efekti I zbehet pas 3-4 lidhjeve, një rrethanë e rëndësishme është afërsia e vendndodhjes së grupeve funksionale në zinxhirin hidrokarbur. Grupet heterofunksionale mund të vendosen në të njëjtin atom karboni (α - rregullimi), ose në atome të ndryshme karboni, të dyja fqinje (rregullimi β) dhe më të largët nga njëri-tjetri (γ, delta, epsilon).

Çdo grup heterofunksional ruan reaktivitetin e vet; më saktë, komponimet heterofunksionale hyjnë në një numër "të dyfishtë" reaksionesh kimike. Kur rregullimi i ndërsjellë i grupeve heterofunksionale është mjaft afër, reaktiviteti i secilit prej tyre rritet reciprokisht.

Me praninë e njëkohshme të grupeve acidike dhe bazike në molekulë, përbërja bëhet amfoterike.

Për shembull: aminoacide.

Ndërveprimi i grupeve heterofunksionale

Molekula e komponimeve gerofunksionale mund të përmbajë grupe të afta të ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Për shembull, në përbërjet amfoterike, të tilla si α-aminoacidet, formimi i kripërave të brendshme është i mundur.

Prandaj, të gjitha aminoacidet α ndodhin në formën e joneve biopolarë dhe janë shumë të tretshëm në ujë.

Përveç ndërveprimeve acido-bazike, bëhen të mundshme edhe lloje të tjera reaksionesh kimike. Për shembull, reaksioni S N në SP 2 është një hibrid i një atomi karboni në grupin karbonil për shkak të ndërveprimit me grupin e alkoolit, formimin e estereve, një grup karboksil me një grup amino (formimi i amideve).

Në varësi të renditjes relative të grupeve funksionale, këto reaksione mund të ndodhin si brenda një molekule (intramolekulare) ashtu edhe ndërmjet molekulave (ndërmolekulare).

Meqenëse reaksioni rezulton në formimin e amideve dhe estereve ciklike. atëherë faktor përcaktues bëhet qëndrueshmëria termodinamike e cikleve. Në këtë drejtim, produkti përfundimtar zakonisht përmban unaza me gjashtë ose pesë anëtarë.

Në mënyrë që ndërveprimi intramolekular të formojë një unazë estere (amide) me pesë ose gjashtë anëtarë, përbërësi heterofunksional duhet të ketë një rregullim gama ose sigma në molekulë. Pastaj në klasë

“ … Kishte kaq shumë incidente të mahnitshme,

Se asgjë nuk i dukej fare e mundur tani ”

L. Carroll "Alice in Wonderland"

Kimia bioorganike u zhvillua në kufirin midis dy shkencave: kimisë dhe biologjisë. Aktualisht atyre i janë bashkuar mjekësia dhe farmakologjia. Të katër këto shkenca përdorin metoda moderne të kërkimit fizik, analizës matematikore dhe modelimit kompjuterik.

Në 1807 J.Ya. Berzelius propozoi që të quheshin substanca si vaji i ullirit ose sheqeri, të cilat janë të zakonshme në natyrën e gjallë organike.

Në këtë kohë, shumë komponime natyrore ishin tashmë të njohura, të cilat më vonë filluan të përcaktohen si karbohidrate, proteina, lipide dhe alkaloide.

Në 1812, një kimist rus K.S. Kirchhoff e shndërroi niseshtenë duke e ngrohur me acid në sheqer, i quajtur më vonë glukozë.

Në 1820, një kimist francez A. Braconno, duke trajtuar proteinat me xhelatinë, ai përftoi substancën glicinë, e cila i përket një klase përbërjesh që më vonë Berzelius emërtuar aminoacidet.

Data e lindjes së kimisë organike mund të konsiderohet vepra e botuar në 1828 F. Velera, i cili ishte i pari që sintetizoi një substancë me origjinë natyrore – ure- nga komponimi inorganik cianat i amonit.

Në vitin 1825, fizikani Faraday izoloi benzenin nga një gaz që u përdor për të ndriçuar qytetin e Londrës. Prania e benzenit mund të shpjegojë flakët e tymosur të llambave të Londrës.

Në vitin 1842 N.N. Zinin kryer sinte z aniline,

Në 1845 A.V. Kolbe, një student i F. Wöhler, sintetizoi acidin acetik - padyshim një përbërje organike natyrore - nga elementët fillestarë (karboni, hidrogjeni, oksigjeni)

Në vitin 1854 P. M. Bertlot ngrohur glicerinë me acid stearik dhe përftoi tristearinë, e cila doli të ishte identike me përbërjen natyrale të izoluar nga yndyrat. Me tutje P.M. Berthelot mori acide të tjera që nuk ishin të izoluara nga yndyrat natyrale dhe përftoi përbërje shumë të ngjashme me yndyrat natyrale. Me këtë, kimisti francez vërtetoi se është e mundur të merren jo vetëm analoge të përbërjeve natyrore, por edhe krijoni të reja, të ngjashme dhe në të njëjtën kohë të ndryshme nga ato natyrore.

Shumë arritje të mëdha në kiminë organike në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të lidhen me sintezën dhe studimin e substancave natyrore.

Në 1861, kimisti gjerman Friedrich August Kekule von Stradonitz (i quajtur gjithmonë thjesht Kekule në literaturën shkencore) botoi një libër shkollor në të cilin ai e përcaktoi kiminë organike si kiminë e karbonit.

Gjatë periudhës 1861-1864. Kimisti rus A.M. Butlerov krijoi një teori të unifikuar të strukturës së përbërjeve organike, e cila bëri të mundur transferimin e të gjitha arritjeve ekzistuese në një bazë të vetme shkencore dhe hapi rrugën për zhvillimin e shkencës së kimisë organike.

Gjatë së njëjtës periudhë, D.I. Mendeleev. i njohur në mbarë botën si një shkencëtar që zbuloi dhe formuloi ligjin periodik të ndryshimeve në vetitë e elementeve, botoi tekstin “Kimia Organike”. Kemi në dispozicion botimin e dytë të tij (korrigjuar dhe zgjeruar, Botim i Partneritetit “Përfitimi Publik”, Shën Petersburg, 1863. 535 fq.)

Në librin e tij, shkencëtari i madh përcaktoi qartë lidhjen midis përbërjeve organike dhe proceseve jetësore: “Ne mund të riprodhojmë shumë nga proceset dhe substancat që prodhohen nga organizmat në mënyrë artificiale, jashtë trupit. Kështu, substancat proteinike, duke u shkatërruar te kafshët nën ndikimin e oksigjenit të përthithur nga gjaku, shndërrohen në kripëra amoniumi, ure, sheqer mukus, acid benzoik dhe substanca të tjera që zakonisht ekskretohen në urinë... Marrë veçmas, çdo fenomen jetik nuk është rezultat i një force të veçantë, por ndodh sipas ligjeve të përgjithshme të natyrës" Në atë kohë, kimia bioorganike dhe biokimia nuk ishin shfaqur ende si

drejtime të pavarura, në fillim u bashkuan kimia fiziologjike, por gradualisht ato u rritën në bazë të të gjitha arritjeve në dy shkenca të pavarura.

Shkenca e studimeve të kimisë bioorganike lidhja midis strukturës së substancave organike dhe funksioneve të tyre biologjike, duke përdorur kryesisht metoda të kimisë organike, analitike, fizike, si dhe matematikë e fizikë.

Tipari kryesor dallues i kësaj lënde është studimi i aktivitetit biologjik të substancave në lidhje me analizën e strukturës së tyre kimike.

Objektet e studimit të kimisë bioorganike: biopolimere natyrore biologjikisht të rëndësishme - proteina, acide nukleike, lipide, substanca me peshë të ulët molekulare - vitamina, hormone, molekula sinjalizuese, metabolitë - substanca të përfshira në metabolizmin e energjisë dhe plastikës, droga sintetike.

Detyrat kryesore të kimisë bioorganike përfshijnë:

1. Zhvillimi i metodave për izolimin dhe pastrimin e përbërjeve natyrore, duke përdorur metoda mjekësore për të vlerësuar cilësinë e një bari (për shembull, një hormon bazuar në shkallën e aktivitetit të tij);

2. Përcaktimi i strukturës së një përbërjeje natyrore. Përdoren të gjitha metodat e kimisë: përcaktimi i peshës molekulare, hidroliza, analiza e grupeve funksionale, metodat e kërkimit optik;

3. Zhvillimi i metodave për sintezën e përbërjeve natyrore;

4. Studimi i varësisë së veprimit biologjik nga struktura;

5. Sqarimi i natyrës së aktivitetit biologjik, mekanizmave molekularë të ndërveprimit me struktura të ndryshme qelizore ose me përbërësit e saj.

Zhvillimi i kimisë bioorganike gjatë dekadave është i lidhur me emrat e shkencëtarëve rusë: D.I.Mendeleeva, A.M. Butlerov, N.N. Zinin, N.D. Zelinsky A.N. Belozersky N.A. Preobrazhensky M.M. Shemyakin, Yu.A. Ovchinnikova.

Themeluesit e kimisë bioorganike jashtë vendit janë shkencëtarë që kanë bërë shumë zbulime të mëdha: struktura e strukturës dytësore të proteinave (L. Pauling), sinteza e plotë e klorofilit, vitamina B 12 (R. Woodward), përdorimi i enzimave në sinteza e substancave organike komplekse. duke përfshirë gjenin (G. Koran) dhe të tjerë

Në Urale në Yekaterinburg në fushën e kimisë bioorganike nga viti 1928 deri në 1980. ka punuar si shef i departamentit të kimisë organike të UPI, akademik I.Ya. Postovsky, i njohur si një nga themeluesit në vendin tonë të drejtimit shkencor të kërkimit dhe sintezës së barnave dhe autor i një sërë ilaçesh (sulfonamide, antitumor, anti-rrezatues, anti-tuberkuloz).Kërkimet e tij vazhdojnë nga studentë që punojnë nën udhëheqjen e akademikëve O.N.Chupakhin, V.N. Charushin në USTU-UPI dhe në Institutin e Sintezës Organike me emrin. EDHE UNE. Akademia Ruse e Shkencave Postovsky.

Kimia bioorganike është e lidhur ngushtë me detyrat e mjekësisë dhe është e nevojshme për studimin dhe kuptimin e biokimisë, farmakologjisë, patofiziologjisë dhe higjienës. E gjithë gjuha shkencore e kimisë bioorganike, shënimi i miratuar dhe metodat e përdorura nuk ndryshojnë nga kimia organike që keni studiuar në shkollë

Plani 1. Lënda dhe rëndësia e kimisë bioorganike 2. Klasifikimi dhe nomenklatura e përbërjeve organike 3. Metodat e paraqitjes së molekulave organike 4. Lidhja kimike në molekulat bioorganike 5. Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 6. Klasifikimi i reaksioneve kimike dhe reagentëve 7. Koncepti i mekanizmave të reaksioneve kimike 2

Lënda e kimisë bioorganike 3 Kimia bioorganike është një degë e pavarur e shkencës kimike që studion strukturën, vetitë dhe funksionet biologjike të përbërjeve kimike me origjinë organike që marrin pjesë në metabolizmin e organizmave të gjallë.

Objektet e studimit të kimisë bioorganike janë biomolekulat dhe biopolimerët me molekula të ulëta (proteina, acide nukleike dhe polisaharide), bioregulatorë (enzima, hormone, vitamina dhe të tjera), komponime fiziologjikisht aktive natyrore dhe sintetike, duke përfshirë barnat dhe substancat me efekte toksike. Biomolekulat janë komponime bioorganike që janë pjesë e organizmave të gjallë dhe të specializuara për formimin e strukturave qelizore dhe pjesëmarrjen në reaksionet biokimike, përbëjnë bazën e metabolizmit (metabolizmit) dhe funksionet fiziologjike të qelizave të gjalla dhe organizmave shumëqelizorë në përgjithësi. 4 Klasifikimi i përbërjeve bioorganike

Metabolizmi është një grup reaksionesh kimike që ndodhin në trup (in vivo). Metabolizmi quhet ndryshe edhe metabolizëm. Metabolizmi mund të ndodhë në dy drejtime - anabolizëm dhe katabolizëm. Anabolizmi është sinteza në trupin e substancave komplekse nga ato relativisht të thjeshta. Ndodh me shpenzimin e energjisë (procesi endotermik). Katabolizmi, përkundrazi, është zbërthimi i përbërjeve organike komplekse në më të thjeshta. Ndodh me çlirimin e energjisë (proces ekzotermik). Proceset metabolike zhvillohen me pjesëmarrjen e enzimave. Enzimat luajnë rolin e biokatalizatorëve në trup. Pa enzimat, proceset biokimike ose nuk do të ndodhnin fare, ose do të vazhdonin shumë ngadalë dhe trupi nuk do të ishte në gjendje të mbante jetën. 5

Bioelementet. Përbërja e përbërjeve bioorganike, përveç atomeve të karbonit (C), të cilat përbëjnë bazën e çdo molekule organike, përfshin gjithashtu hidrogjenin (H), oksigjenin (O), azotin (N), fosforin (P) dhe squfurin (S). . Këto bioelemente (organogjene) janë të përqendruara në organizmat e gjallë në sasi që janë mbi 200 herë më të larta se përmbajtja e tyre në objektet e pajetë. Elementët e shënuar përbëjnë mbi 99% të përbërjes elementare të biomolekulave. 6

Kimia bioorganike u ngrit nga thellësitë e kimisë organike dhe bazohet në idetë dhe metodat e saj. Në historinë e zhvillimit, kimia organike ka këto faza: empirike, analitike, strukturore dhe moderne. Periudha nga njohja e parë e njeriut me substancat organike deri në fund të shekullit të 18-të konsiderohet empirike. Rezultati kryesor i kësaj periudhe ishte se njerëzit kuptuan rëndësinë e analizës elementare dhe vendosjen e masave atomike dhe molekulare. Teoria e vitalizmit - forca jetësore (Berzelius). Periudha analitike vazhdoi deri në vitet 60 të shekullit të 19-të. U shënua nga fakti se nga fundi i çerekut të parë të shekullit të 19-të u bënë një sërë zbulimesh premtuese që i dhanë një goditje dërrmuese teorisë vitaliste. I pari në këtë seri ishte studenti i Berzelius, kimisti gjerman Wöhler. Ai bëri një numër zbulimesh në 1824 - sintezën e acidit oksalik nga cianogjeni: (CN) 2 HOOC - COOH r. – sinteza e uresë nga cianati i amonit: NH 4 CNO NH 2 – C – NH 2 O 8

Në 1853, C. Gerard zhvilloi "teorinë e llojeve" dhe e përdori atë për të klasifikuar përbërjet organike. Sipas Gerardit, komponimet organike më komplekse mund të prodhohen nga katër llojet kryesore të substancave të mëposhtme: HHHH tipi HHHH O lloji UJI H Cl lloji KLORIDI HIDROGJEN HHHHN N lloji AMMONIAQ Që nga viti 1857, me sugjerimin e F. A. Kekule, hidrokarburet filluan të klasifikohen. si metan tip HHHNNHH C 9

Dispozitat themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike (1861) 1) atomet në molekula janë të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje kimike në përputhje me valencën e tyre; 2) atomet në molekulat e substancave organike janë të lidhura me njëri-tjetrin në një sekuencë të caktuar, e cila përcakton strukturën (strukturën) kimike të molekulës; 3) vetitë e përbërjeve organike varen jo vetëm nga numri dhe natyra e atomeve të tyre përbërëse, por edhe nga struktura kimike e molekulave; 4) në molekulat organike ka ndërveprim midis atomeve, të dy të lidhur me njëri-tjetrin dhe të palidhur; 5) struktura kimike e një substance mund të përcaktohet duke studiuar transformimet e saj kimike dhe, anasjelltas, vetitë e saj mund të karakterizohen nga struktura e një substance. 10

Dispozitat themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike (1861) Një formulë strukturore është një imazh i sekuencës së lidhjeve të atomeve në një molekulë. Formula bruto - CH 4 O ose CH 3 OH Formula strukturore Formulat strukturore të thjeshtuara ndonjëherë quhen formula molekulare racionale - formula e një përbërjeje organike, e cila tregon numrin e atomeve të secilit element në molekulë. Për shembull: C 5 H 12 - pentan, C 6 H 6 - benzinë, etj. njëmbëdhjetë

Fazat e zhvillimit të kimisë bioorganike Si një fushë e veçantë e njohurive që ndërthur parimet konceptuale dhe metodologjinë e kimisë organike nga njëra anë dhe biokimisë molekulare dhe farmakologjisë molekulare nga ana tjetër, kimia bioorganike u formua në shekullin e njëzetë bazuar në zhvillimet në shek. kimia e substancave natyrore dhe biopolimereve. Kimia moderne bioorganike ka fituar rëndësi themelore falë punës së W. Stein, S. Moore, F. Sanger (analiza e përbërjes së aminoacideve dhe përcaktimi i strukturës parësore të peptideve dhe proteinave), L. Pauling dhe H. Astbury (sqarim të strukturës së -helix dhe -strukturës dhe rëndësisë së tyre në zbatimin e funksioneve biologjike të molekulave proteinike), E. Chargaff (deshifrimi i veçorive të përbërjes nukleotide të acideve nukleike), J. Watson, Fr. Crick, M. Wilkins, R. Franklin (duke vendosur modelet e strukturës hapësinore të molekulës së ADN-së), G. Corani (sinteza e gjeneve kimike), etj. 14

Klasifikimi i përbërjeve organike sipas strukturës së skeletit të karbonit dhe natyrës së grupit funksional Numri i madh i përbërjeve organike i shtyu kimistët t'i klasifikonin ato. Klasifikimi i përbërjeve organike bazohet në dy kritere klasifikimi: 1. Struktura e skeletit të karbonit 2. Natyra e grupeve funksionale Klasifikimi sipas metodës së strukturës së skeletit të karbonit: 1. Aciklike (alkanet, alkenet, alkinet, alkadienet); 2. Cikli 2.1. Karbociklike (aliciklike dhe aromatike) 2.2. Heterociklik 15 Komponimet aciklike quhen edhe alifatike. Këto përfshijnë substanca me një zinxhir të hapur karboni. Përbërjet aciklike ndahen në të ngopura (ose të ngopura) C n H 2n+2 (alkane, parafina) dhe të pangopura (të pangopura). Këto të fundit përfshijnë alkenet C n H 2n, alkinet C n H 2n -2, alkadienet C n H 2n -2.

16 Përbërjet ciklike përmbajnë unaza (cikle) brenda molekulave të tyre. Nëse ciklet përmbajnë vetëm atome karboni, atëherë komponime të tilla quhen karbociklike. Nga ana tjetër, komponimet karbociklike ndahen në aliciklike dhe aromatike. Hidrokarburet aliciklike (cikloalkanet) përfshijnë ciklopropanin dhe homologët e tij - ciklobutanin, ciklopentanin, cikloheksanin, etj. Nëse sistemi ciklik, përveç hidrokarburit, përfshin edhe elementë të tjerë, atëherë përbërjet e tilla klasifikohen si heterociklike.

Klasifikimi sipas natyrës së një grupi funksional Një grup funksional është një atom ose një grup atomesh të lidhur në një mënyrë të caktuar, prania e të cilave në një molekulë të një lënde organike përcakton vetitë karakteristike dhe përkatësinë e saj në një ose një klasë tjetër përbërjesh. . Në bazë të numrit dhe homogjenitetit të grupeve funksionale, përbërjet organike ndahen në mono-, poli- dhe heterofunksionale. Substancat me një grup funksional quhen monofunksionale; substancat me disa grupe funksionale identike quhen polifunksionale. Komponimet që përmbajnë disa grupe të ndryshme funksionale janë heterofunksionale. Është e rëndësishme që komponimet e së njëjtës klasë të kombinohen në seri homologe. Një seri homologe është një seri përbërjesh organike me të njëjtat grupe funksionale dhe të njëjtën strukturë; secili përfaqësues i serisë homologe ndryshon nga ai i mëparshmi nga një njësi konstante (CH 2), e cila quhet ndryshim homolog. Anëtarët e një serie homologe quhen homologë. 17

Sistemet e nomenklaturës në kiminë organike - të parëndësishme, racionale dhe ndërkombëtare (IUPAC) Nomenklatura kimike është një grup i emrave të substancave kimike të veçanta, grupeve dhe klasave të tyre, si dhe rregullave për përpilimin e emrave të tyre. substancat, grupet dhe klasat e tyre, si dhe rregullat për përpilimin e emrave të tyre. Nomenklatura e parëndësishme (historike) lidhet me procesin e marrjes së substancave (pirogallol - produkt i pirolizës së acidit galik), burimin e origjinës nga i cili është marrë (acidi formik), etj. Emrat e parëndësishëm të përbërjeve përdoren gjerësisht në kiminë e përbërjeve natyrore dhe heterociklike (citral, geraniol, tiofen, pirol, kinolinë, etj.) Nomenklatura e parëndësishme (historike) lidhet me procesin e përftimit të substancave (pirogalloli është produkt i pirolizës. të acidit galik), burimi i origjinës, nga i cili është marrë (acidi formik), etj. Emrat e parëndësishëm të përbërjeve përdoren gjerësisht në kiminë e përbërjeve natyrore dhe heterociklike (citral, geraniol, tiofen, pirol, kinolinë, etj.). Nomenklatura racionale bazohet në parimin e ndarjes së përbërjeve organike në seri homologe. Të gjitha substancat në një seri të caktuar homologe konsiderohen si derivate të përfaqësuesit më të thjeshtë të kësaj serie - i pari ose ndonjëherë i dyti. Në veçanti, për alkanet - metan, për alkenet - etilen, etj. Nomenklatura racionale bazohet në parimin e ndarjes së përbërjeve organike në seri homologe. Të gjitha substancat në një seri të caktuar homologe konsiderohen si derivate të përfaqësuesit më të thjeshtë të kësaj serie - i pari ose ndonjëherë i dyti. Në veçanti, për alkanet - metani, për alkenet - etilen, etj. 18

Nomenklatura ndërkombëtare (IUPAC). Rregullat e nomenklaturës moderne u zhvilluan në vitin 1957 në Kongresin e 19-të të Unionit Ndërkombëtar të Kimisë së Pastër dhe të Aplikuar (IUPAC). Nomenklatura funksionale radikale. Këta emra bazohen në emërtimin e klasës funksionale (alkool, eter, keton, etj.), të cilit i paraprijnë emrat e radikaleve hidrokarbure, p.sh.: klorur alil, dietil eter, dimetil keton, alkool propil etj. Nomenklatura zëvendësuese. Rregullat e nomenklaturës. Struktura mëmë është fragmenti strukturor i molekulës (skeleti molekular) që qëndron në bazë të emrit të përbërjes, zinxhirit kryesor të karbonit të atomeve për komponimet aliciklike dhe ciklit për përbërjet karbociklike. 19

Lidhja kimike në molekulat organike Lidhja kimike është dukuria e bashkëveprimit ndërmjet shtresave të jashtme të elektroneve (elektroneve valente të atomeve) dhe bërthamave atomike, e cila përcakton ekzistencën e një molekule ose kristali në tërësi. Si rregull, një atom, duke pranuar ose dhuruar një elektron ose duke formuar një çift elektronik të përbashkët, tenton të marrë një konfigurim të shtresës së jashtme elektronike të ngjashme me atë të gazeve fisnike. Për përbërjet organike janë karakteristike këto lloje të lidhjeve kimike: - lidhja jonike - lidhja kovalente - lidhja dhuruese - marrëse - lidhja hidrogjenore. Ekzistojnë edhe disa lloje të tjera të lidhjeve kimike (metalike, njëelektronike, dyelektronike treqendrore) , por praktikisht nuk gjenden në përbërjet organike. 20

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Më karakteristikë e përbërjeve organike është lidhja kovalente. Një lidhje kovalente është bashkëveprimi i atomeve, i cili realizohet nëpërmjet formimit të një çifti elektronik të përbashkët. Kjo lloj lidhjeje formohet midis atomeve që kanë vlera të krahasueshme të elektronegativitetit. Elektronegativiteti është një veti e një atomi që tregon aftësinë për të tërhequr elektrone në vetvete nga atomet e tjerë. Një lidhje kovalente mund të jetë polare ose jopolare. Një lidhje kovalente jopolare ndodh midis atomeve me të njëjtën vlerë elektronegativiteti

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje kovalente polare formohet ndërmjet atomeve që kanë vlera të ndryshme elektronegativiteti. Në këtë rast, atomet e lidhur fitojnë ngarkesa të pjesshme δ+δ+ δ-δ- Një nënlloj i veçantë i lidhjes kovalente është lidhja dhurues-pranues. Si në shembujt e mëparshëm, ky lloj ndërveprimi është për shkak të pranisë së një çifti elektronik të përbashkët, por ky i fundit sigurohet nga njëri prej atomeve që formon lidhjen (dhurues) dhe pranohet nga një atom tjetër (pranues) 24

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje jonike formohet midis atomeve që ndryshojnë shumë në vlerat e elektronegativitetit. Në këtë rast, elektroni nga elementi më pak elektronegativ (shpesh një metal) transferohet plotësisht në elementin më elektronegativ. Ky kalim elektronik shkakton shfaqjen e një ngarkese pozitive në atomin më pak elektronegativ dhe një ngarkesë negative në atë më elektronegativ. Kështu, formohen dy jone me ngarkesa të kundërta, midis të cilave ekziston një bashkëveprim elektrovalent. 25

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje hidrogjeni është një ndërveprim elektrostatik midis një atomi hidrogjeni, i cili është i lidhur në një mënyrë shumë polare, dhe çifteve elektronike të oksigjenit, fluorit, azotit, squfurit dhe klorit. Ky lloj ndërveprimi është një ndërveprim mjaft i dobët. Lidhja e hidrogjenit mund të jetë ndërmolekulare ose intramolekulare. Lidhja ndërmolekulare hidrogjenore (ndërveprimi ndërmjet dy molekulave të alkoolit etilik) Lidhja intramolekulare hidrogjenore në aldehid salicilik 26

Lidhja kimike në molekulat organike Teoria moderne e lidhjes kimike bazohet në modelin mekanik kuantik të një molekule si një sistem i përbërë nga elektrone dhe bërthama atomike. Koncepti themelor i teorisë mekanike kuantike është orbitalja atomike. Një orbitale atomike është një pjesë e hapësirës në të cilën probabiliteti për të gjetur elektrone është maksimal. Kështu, lidhja mund të shihet si ndërveprim ("mbivendosje") e orbitaleve që secila mban një elektron me rrotullime të kundërta. 27

Hibridizimi i orbitaleve atomike Sipas teorisë mekanike kuantike, numri i lidhjeve kovalente të formuara nga një atom përcaktohet nga numri i orbitaleve atomike me një elektron (numri i elektroneve të paçiftuara). Atomi i karbonit në gjendjen e tij bazë ka vetëm dy elektrone të paçiftuar, por kalimi i mundshëm i një elektroni nga 2s në 2 pz bën të mundur formimin e katër lidhjeve kovalente. Gjendja e një atomi karboni në të cilin ka katër elektrone të paçiftëzuara quhet "e ngacmuar". Përkundër faktit se orbitalet e karbonit janë të pabarabarta, dihet se formimi i katër lidhjeve ekuivalente është i mundur për shkak të hibridizimit të orbitaleve atomike. Hibridizimi është një fenomen në të cilin numri i njëjtë i orbitaleve të së njëjtës formë dhe numër formohet nga disa orbitale me forma të ndryshme dhe të ngjashme në energji. 28

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E PARË HIBRIDAtomi C është në gjendje hibridizimi sp 3, formon katër lidhje σ, formon katër orbitale hibride, të cilat janë të renditura në formën e një tetraedri (këndi i lidhjes) lidhje σ 31

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E DYTË HIBRID Atomi C është në gjendje hibridizimi sp 2, formon tre lidhje σ, formon tre orbitale hibride, të cilat janë të renditura në formën e një trekëndëshi të sheshtë (këndi i lidhjes 120) σ-lidhja π-lidhja 32

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E TRETË HIBRIDAtomi C është në gjendje sp-hibridizimi, formon dy lidhje σ, formon dy orbitale hibride, të cilat janë të renditura në një vijë (këndi i lidhjes 180) lidhje σ π. -obligacionet 33

Karakteristikat e lidhjeve kimike shkalla POLING: F-4.0; O – 3,5; Cl – 3,0; N – 3,0; Br – 2,8; S – 2,5; C-2.5; H-2.1. dallimi 1.7

Karakteristikat e lidhjeve kimike Polarizimi i lidhjes është një zhvendosje në densitetin e elektroneve nën ndikimin e faktorëve të jashtëm. Polarizimi i lidhjes është shkalla e lëvizshmërisë së elektroneve. Ndërsa rrezja atomike rritet, polarizueshmëria e elektroneve rritet. Prandaj, polarizueshmëria e lidhjes Karbon - halogjen rritet si më poshtë: C-F

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 39 Sipas koncepteve teorike moderne, reaktiviteti i molekulave organike është i paracaktuar nga zhvendosja dhe lëvizshmëria e reve elektronike që formojnë një lidhje kovalente. Në kiminë organike dallohen dy lloje të zhvendosjeve të elektroneve: a) zhvendosjet elektronike që ndodhin në sistemin e lidhjes, b) zhvendosjet elektronike të transmetuara nga sistemi i lidhjes. Në rastin e parë, ndodh i ashtuquajturi efekt induktiv, në të dytën - një efekt mesomerik. Efekti induktiv është një rishpërndarje e densitetit të elektroneve (polarizimi) që rezulton nga ndryshimi në elektronegativitetin midis atomeve të një molekule në një sistem lidhjesh. Për shkak të polarizimit të parëndësishëm të lidhjeve, efekti induktiv zbehet shpejt dhe pas 3-4 lidhjeve pothuajse nuk shfaqet.

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 40 Koncepti i efektit induktiv u prezantua nga K. Ingold dhe ai gjithashtu prezantoi emërtimet e mëposhtme: -I-efekti në rastin e zvogëlimit të densitetit të elektronit nga një zëvendësues +I-efekti në rasti i rritjes së densitetit të elektroneve nga një zëvendësues Një efekt induktiv pozitiv shfaqet nga radikalet alkil (CH 3, C 2 H 5 - etj.). Të gjithë zëvendësuesit e tjerë të lidhur me atomin e karbonit shfaqin një efekt induktiv negativ.

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 41 Efekti mesomerik është rishpërndarja e densitetit të elektroneve përgjatë një sistemi të konjuguar. Sistemet e konjuguara përfshijnë molekula të përbërjeve organike në të cilat lidhjet e dyfishta dhe të vetme alternojnë ose kur një atom me një palë elektronesh të vetme në orbitale p ndodhet pranë lidhjes dyfishe. Në rastin e parë, - bëhet konjugimi, dhe në rastin e dytë, bëhet p, -konjugimi. Sistemet e çiftuara vijnë në konfigurime të qarkut të hapur dhe të mbyllur. Shembuj të komponimeve të tilla janë 1,3-butadieni dhe benzina. Në molekulat e këtyre përbërjeve, atomet e karbonit janë në një gjendje hibridizimi sp 2 dhe, për shkak të orbitaleve p jo hibride, formojnë lidhje që mbivendosen reciprokisht dhe formojnë një re të vetme elektronike, domethënë ndodh konjugimi.

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 42 Ekzistojnë dy lloje të efektit mesomerik - efekti mezomerik pozitiv (+M) dhe efekti mezomer negativ (-M). Një efekt mesomerik pozitiv shfaqet nga zëvendësuesit që sigurojnë p-elektrone në sistemin e konjuguar. Këto përfshijnë: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (halogjene) dhe zëvendësues të tjerë që kanë një ngarkesë negative ose një palë të vetme elektronesh. Efekti negativ mesomerik është karakteristik për zëvendësuesit që thithin densitetin e elektroneve nga sistemi i konjuguar. Këtu përfshihen zëvendësuesit që kanë lidhje të shumta ndërmjet atomeve me elektronegativitet të ndryshëm: - N0 2 ; -SO3H; >C=O; -COON dhe të tjerë. Efekti mezomerik pasqyrohet grafikisht nga një shigjetë e përkulur, e cila tregon drejtimin e zhvendosjes së elektroneve.Ndryshe nga efekti i induksionit, efekti mezomerik nuk shuhet. Ai transmetohet plotësisht në të gjithë sistemin, pavarësisht nga gjatësia e zinxhirit ndërlidhës. C=O; -COON dhe të tjerë. Efekti mezomerik pasqyrohet grafikisht nga një shigjetë e përkulur, e cila tregon drejtimin e zhvendosjes së elektroneve.Ndryshe nga efekti i induksionit, efekti mezomerik nuk shuhet. Ai transmetohet plotësisht në të gjithë sistemin, pavarësisht nga gjatësia e zinxhirit ndërlidhës.">

Llojet e reaksioneve kimike 43 Një reaksion kimik mund të konsiderohet si bashkëveprim i një reagjenti dhe një substrati. Në varësi të mënyrës së thyerjes dhe formimit të lidhjes kimike në molekula, reaksionet organike ndahen në: a) homolitike b) heterolitike c) molekulare Reaksionet homolitike ose radikale të lira shkaktohen nga ndarja homolitike e lidhjes, kur çdo atom ka një elektron të mbetur. , domethënë formohen radikale . Ndarja homolitike ndodh në temperatura të larta, në veprimin e një kuanti të lehtë ose në katalizë.

Reaksionet heterolitike ose jonike zhvillohen në atë mënyrë që një palë elektronesh lidhëse mbetet pranë njërit prej atomeve dhe formohen jone. Një grimcë me një çift elektronik quhet nukleofile dhe ka një ngarkesë negative (-). Një grimcë pa një çift elektronik quhet elektrofile dhe ka një ngarkesë pozitive (+). 44 Llojet e reaksioneve kimike

Mekanizmi i një reaksioni kimik 45 Mekanizmi i një reaksioni është tërësia e fazave elementare (të thjeshta) që përbëjnë një reaksion të caktuar. Mekanizmi i reagimit më së shpeshti përfshin këto faza: aktivizimi i reagentit me formimin e një elektrofili, nukleofili ose radikali i lirë. Për të aktivizuar një reagent, zakonisht nevojitet një katalizator. Në fazën e dytë, reagenti i aktivizuar ndërvepron me substratin. Në këtë rast, formohen grimca të ndërmjetme (të ndërmjetme). Këto të fundit përfshijnë -komplekset, -komplekset (karbokacionet), karbanionet dhe radikalet e reja të lira. Në fazën përfundimtare, shtimi ose eliminimi i një grimce në (nga) ndërmjetësi i formuar në fazën e dytë bëhet me formimin e produktit përfundimtar të reaksionit. Nëse një reagent gjeneron një nukleofile pas aktivizimit, atëherë këto janë reaksione nukleofile. Ato shënohen me shkronjën N - (në indeks). Në rastin kur reagenti gjeneron një elektrofil, reaksionet klasifikohen si elektrofile (E). E njëjta gjë mund të thuhet për reaksionet e radikaleve të lira (R).

Nukleofilët janë reagentë që kanë një ngarkesë negative ose një atom të pasuruar me densitet elektronik: 1) anionet: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - dhe anione të tjera; 2) molekula neutrale me çifte të vetme elektronesh: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH dhe të tjerë; 3) molekulat me densitet elektronik të tepërt (që kanë - lidhje). Elektrofile janë reagjentë që kanë një ngarkesë pozitive ose një atom të varfëruar në densitetin e elektroneve: 1) kationet: H + (proton), HSO 3 + (jon sulfoniumi i hidrogjenit), NO 2 + (jon nitroni), NO (jon nitrosonium) dhe të tjera katione; 2) molekula neutrale me një orbitale të zbrazët: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (acidet Lewis), SO 3; 3) molekulat me densitet elektronik të varfëruar në atom. 46

49

50

51

52