عناصر شیمی بیورگانیک تاریخچه توسعه شیمی بیورگانیک

سلام! بسیاری از دانشجویان پزشکی اکنون در حال تحصیل در شیمی بیورگانیک هستند که به نام بیوشیمی نیز شناخته می شود.

در برخی از دانشگاه ها این موضوع با آزمون و در برخی دیگر با امتحان به پایان می رسد. گاهی اوقات پیش می آید که یک آزمون در یک دانشگاه از نظر سختی با امتحان در دانشگاه دیگر قابل مقایسه است.

در دانشگاه من، شیمی بیو ارگانیک به عنوان امتحان در جلسه تابستان در همان پایان سال اول گرفته شد. باید گفت که BOC یکی از آن موضوعاتی است که در ابتدا وحشتناک است و می تواند این فکر را القا کند که "گذر از این غیرممکن است". البته این به ویژه برای افرادی که پایه ضعیفی در شیمی آلی دارند صادق است (و به طرز عجیبی تعداد کمی از آنها در دانشگاه های پزشکی وجود دارد).

برنامه های مطالعه شیمی بیورگانیک در دانشگاه های مختلف می تواند بسیار متفاوت باشد و روش های تدریس می تواند حتی بیشتر متفاوت باشد.

با این حال، الزامات برای دانش آموزان تقریباً در همه جا یکسان است. به بیان خیلی ساده، برای اینکه شیمی بیو ارگانیک را با عدد 5 پاس کنید، باید نام، خواص، ویژگی های ساختاری و واکنش های معمول تعدادی از مواد آلی را بدانید.

معلم ما، استاد محترم، مطالب را طوری ارائه کرد که گویی هر دانش آموز بهترین دانش آموز شیمی آلی در مدرسه است (و شیمی بیورگانیک اساساً یک درس پیچیده در شیمی آلی مدرسه است). او احتمالاً در رویکرد خود حق داشت، همه باید برای رسیدن به اوج تلاش کنند و سعی کنند بهترین باشند. با این حال، این منجر به این واقعیت شد که برخی از دانش آموزان که در 2-3 کلاس اول تا حدی مطالب را درک نمی کردند، نزدیک به اواسط ترم کاملاً همه چیز را درک نمی کردند.

من تصمیم گرفتم این مطالب را تا حد زیادی بنویسم زیرا من فقط چنین دانش آموزی بودم. در مدرسه من واقعا شیمی معدنی را دوست داشتم، اما همیشه با مواد آلی مبارزه می کردم. حتی زمانی که برای آزمون یکپارچه دولتی آماده می شدم، استراتژی تقویت تمام دانش خود در مواد معدنی را انتخاب کردم و در عین حال فقط پایه مواد آلی را تثبیت کردم. به هر حال، این تقریباً از نظر نقاط ورودی برای من نتیجه معکوس داشت، اما این داستان دیگری است.

بیهوده در مورد روش تدریس گفتم، زیرا روش ما نیز بسیار غیرعادی بود. همان موقع، تقریباً در کلاس اول، دفترچه هایی را به ما نشان دادند که طبق آن باید تست و سپس امتحان می دادیم.

شیمی بیورگانیک - تست و امتحان

کل دوره ما به 4 مبحث اصلی تقسیم شد که هر کدام با یک درس تستی به پایان رسید. ما قبلاً برای هر یک از چهار تست از زوج اول سؤالاتی داشتیم. آنها البته ترسناک بودند، اما در عین حال به عنوان نوعی نقشه برای حرکت در امتداد عمل می کردند.

آزمون اول کاملاً ابتدایی بود. عمدتاً به نامگذاری، نام های بی اهمیت (روزمره) و بین المللی و البته طبقه بندی مواد اختصاص داشت. همچنین، به یک شکل، علائم معطر بودن لمس شد.

آزمون دوم بعد از آزمون اول بسیار دشوارتر به نظر می رسید. در آنجا لازم بود خواص و واکنش های موادی مانند کتون ها، آلدئیدها، الکل ها و اسیدهای کربوکسیلیک توضیح داده شود. به عنوان مثال، یکی از معمول ترین واکنش های آلدئیدها، واکنش آینه نقره است. منظره ای کاملا زیبا اگر معرف Tollens، یعنی OH را به هر آلدئیدی اضافه کنید، سپس بر روی دیواره لوله آزمایش، رسوبی شبیه یک آینه خواهید دید، به این صورت است:

آزمون سوم در مقایسه با آزمون دوم چندان مهیب به نظر نمی رسید. همه قبلاً عادت کرده‌اند که واکنش‌ها را بنویسند و ویژگی‌ها را طبق طبقه‌بندی‌ها به خاطر بسپارند. در آزمایش سوم در مورد ترکیباتی با دو گروه عملکردی - آمینوفنول ها، آمینو الکل ها، اکسواسیدها و غیره صحبت کردیم. همچنین، هر بلیط حداقل حاوی یک بلیط در مورد کربوهیدرات بود.

چهارمین آزمایش در شیمی بیورگانیک تقریباً به طور کامل به پروتئین ها، اسیدهای آمینه و پیوندهای پپتیدی اختصاص داشت. نکته قابل توجه سوالاتی بود که نیاز به جمع آوری RNA و DNA داشتند.

به هر حال، این دقیقاً همان چیزی است که یک اسید آمینه به نظر می رسد - می توانید گروه آمینه (در این تصویر زرد رنگ است) و گروه اسید کربوکسیلیک (این یاسی است) را مشاهده کنید. با موادی از این دسته بود که در آزمون چهارم باید با آن ها سر و کار داشتیم.

هر آزمون در تخته سیاه گرفته شد - دانش آموز باید بدون درخواست، تمام ویژگی های لازم را در قالب واکنش ها توصیف و توضیح دهد. به عنوان مثال، اگر در آزمون دوم شرکت می کنید، خواص الکل ها را در بلیط خود دارید. معلم به شما می گوید - پروپانول بخورید. شما فرمول پروپانول و 4-5 واکنش معمولی را برای نشان دادن خواص آن بنویسید. همچنین ممکن است چیزهای عجیب و غریبی مانند ترکیبات حاوی گوگرد وجود داشته باشد. یک خطا حتی در شاخص یک محصول واکنش اغلب من را به مطالعه بیشتر این مطالب تا تلاش بعدی (که یک هفته بعد بود) فرستاد. ترسناک؟ خشن؟ قطعا!

با این حال، این رویکرد یک عارضه جانبی بسیار دلپذیر دارد. در طول کلاس های سمینار معمولی سخت بود. خیلی ها 5-6 بار تست زدند. اما امتحان خیلی راحت بود، چون هر بلیط 4 سوال داشت. دقیقا از هر تستی که قبلا یاد گرفته و حل شده یکی یکی.

بنابراین، من حتی پیچیدگی های آمادگی برای امتحان در شیمی بیورگانیک را توصیف نمی کنم. در مورد ما، تمام آمادگی ها به نحوه آماده شدن ما برای آزمایشات مربوط می شد. من با اطمینان هر یک از چهار تست را گذراندم - قبل از امتحان، فقط به پیش نویس های خود نگاه کنید، ابتدایی ترین واکنش ها را بنویسید و همه چیز فوراً بازسازی می شود. واقعیت این است که شیمی آلی یک علم بسیار منطقی است. چیزی که باید به خاطر بسپارید رشته های عظیم واکنش ها نیست، بلکه خود مکانیسم هاست.

بله، من توجه دارم که این با همه موارد کار نمی کند. شما نمی توانید آناتومی فوق العاده را با خواندن یادداشت های خود در روز قبل پشت سر بگذارید. تعدادی از موارد دیگر نیز ویژگی های خاص خود را دارند. حتی اگر دانشکده پزشکی شما شیمی بیورگانیک را متفاوت آموزش می دهد، ممکن است لازم باشد آمادگی خود را تنظیم کنید و آن را کمی متفاوت از من انجام دهید. در هر صورت، موفق باشید، علم را درک کنید و دوست داشته باشید!

طرح 1. موضوع و اهمیت شیمی بیورگانیک 2. طبقه بندی و نامگذاری ترکیبات آلی 3. روش های به تصویر کشیدن مولکول های آلی 4. پیوند شیمیایی در مولکول های بیو آلی 5. اثرات الکترونیکی. تأثیر متقابل اتم ها در یک مولکول 6. طبقه بندی واکنش های شیمیایی و معرف ها 7. مفهوم مکانیسم های واکنش های شیمیایی 2

موضوع شیمی زیست آلی 3 شیمی بیو ارگانیک شاخه ای مستقل از علم شیمی است که به مطالعه ساختار، خواص و عملکردهای بیولوژیکی ترکیبات شیمیایی با منشاء آلی می پردازد که در متابولیسم موجودات زنده نقش دارند.

اهداف مطالعه شیمی بیولوژیکی بیومولکول‌ها و بیوپلیمرهای مولکولی کم (پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و پلی‌ساکاریدها)، تنظیم‌کننده‌های زیستی (آنزیم‌ها، هورمون‌ها، ویتامین‌ها و غیره)، ترکیبات فعال فیزیولوژیکی طبیعی و مصنوعی، از جمله داروها و مواد با اثرات سمی هستند. بیومولکول‌ها ترکیبات بیوآلیکی هستند که بخشی از موجودات زنده هستند و برای تشکیل ساختارهای سلولی و شرکت در واکنش‌های بیوشیمیایی تخصص دارند و اساس متابولیسم (متابولیسم) و عملکردهای فیزیولوژیکی سلول‌های زنده و به طور کلی موجودات چند سلولی را تشکیل می‌دهند. 4 طبقه بندی ترکیبات زیست آلی

متابولیسم مجموعه ای از واکنش های شیمیایی است که در بدن (in vivo) رخ می دهد. متابولیسم نیز متابولیسم نامیده می شود. متابولیسم می تواند در دو جهت رخ دهد - آنابولیسم و ​​کاتابولیسم. آنابولیسم سنتز در بدن مواد پیچیده از مواد نسبتا ساده است. با صرف انرژی (فرآیند گرماگیر) اتفاق می افتد. کاتابولیسم، برعکس، تجزیه ترکیبات آلی پیچیده به ترکیبات ساده تر است. با آزاد شدن انرژی (فرآیند گرمازا) اتفاق می افتد. فرآیندهای متابولیک با مشارکت آنزیم ها انجام می شود. آنزیم ها نقش کاتالیزورهای زیستی را در بدن بازی می کنند. بدون آنزیم‌ها، فرآیندهای بیوشیمیایی یا اصلاً اتفاق نمی‌افتند یا بسیار کند پیش می‌رفتند و بدن قادر به حفظ حیات نخواهد بود. 5

عناصر زیستی ترکیبات زیست آلی، علاوه بر اتم‌های کربن (C) که اساس هر مولکول آلی را تشکیل می‌دهند، شامل هیدروژن (H)، اکسیژن (O)، نیتروژن (N)، فسفر (P) و گوگرد (S) است. . این عناصر زیستی (ارگانوژن ها) در موجودات زنده در مقادیری بیش از 200 برابر بیشتر از محتوای آنها در اجسام بی جان متمرکز شده اند. عناصر ذکر شده بیش از 99 درصد از ترکیب عنصری زیست مولکول ها را تشکیل می دهند. 6

شیمی بیورگانیک از اعماق شیمی آلی برخاسته و بر اساس ایده ها و روش های آن است. در تاریخ توسعه، شیمی آلی دارای مراحل زیر است: تجربی، تحلیلی، ساختاری و مدرن. دوره از اولین آشنایی انسان با مواد آلی تا پایان قرن هجدهم تجربی تلقی می شود. نتیجه اصلی این دوره این بود که مردم به اهمیت آنالیز عنصری و ایجاد توده های اتمی و مولکولی پی بردند. نظریه حیات گرایی - نیروی حیات (برزلیوس). دوره تحلیلی تا دهه 60 قرن نوزدهم ادامه یافت. با این واقعیت مشخص شد که از اواخر ربع اول قرن نوزدهم تعدادی اکتشاف امیدوارکننده انجام شد که ضربه کوبنده ای به نظریه حیات گرایی وارد کرد. اولین نفر در این مجموعه، شاگرد برزلیوس، شیمیدان آلمانی وولر بود. او در سال 1824 اکتشافات زیادی انجام داد - سنتز اسید اگزالیک از سیانوژن: (CN) 2 HOOC - COOH r. - سنتز اوره از سیانات آمونیوم: NH 4 CNO NH 2 - C - NH 2 O 8

در سال 1853، سی جرارد "نظریه انواع" را توسعه داد و از آن برای طبقه بندی ترکیبات آلی استفاده کرد. به گفته جرارد، ترکیبات آلی پیچیده تری را می توان از چهار نوع ماده اصلی زیر تولید کرد: HHHH نوع HHHH O نوع آب H Cl نوع هیدروژن کلرید HHHHN N نوع آمونیاک از سال 1857، به پیشنهاد F. A. Kekule، هیدروکربن ها شروع به طبقه بندی کردند. به عنوان متان نوع HHHNNHH C 9

مفاد اساسی تئوری ساختار ترکیبات آلی (1861) 1) اتم ها در مولکول ها با پیوندهای شیمیایی مطابق با ظرفیت خود به یکدیگر متصل می شوند. 2) اتم های موجود در مولکول های مواد آلی به ترتیب خاصی به یکدیگر متصل می شوند که ساختار شیمیایی (ساختار) مولکول را تعیین می کند. 3) خواص ترکیبات آلی نه تنها به تعداد و ماهیت اتمهای تشکیل دهنده آنها، بلکه به ساختار شیمیایی مولکولها نیز بستگی دارد. 4) در مولکول‌های آلی برهمکنش بین اتم‌ها وجود دارد، هر دو به یکدیگر متصل هستند و بدون پیوند. 5) ساختار شیمیایی یک ماده را می توان با مطالعه دگرگونی های شیمیایی آن تعیین کرد و برعکس، خواص آن را با ساختار یک ماده مشخص کرد. 10

مفاد اساسی تئوری ساختار ترکیبات آلی (1861) فرمول ساختاری تصویری از توالی پیوندهای اتم ها در یک مولکول است. فرمول ناخالص - CH 4 O یا CH 3 OH فرمول ساختاری فرمول های ساختاری ساده گاهی اوقات فرمول مولکولی منطقی نامیده می شوند - فرمول یک ترکیب آلی که تعداد اتم های هر عنصر در مولکول را نشان می دهد. به عنوان مثال: C 5 H 12 - پنتان، C 6 H 6 - بنزین و غیره. یازده

مراحل توسعه شیمی زیست آلی به عنوان یک رشته دانش جداگانه که ترکیبی از اصول مفهومی و روش شناسی شیمی آلی از یک سو و بیوشیمی مولکولی و فارماکولوژی مولکولی از سوی دیگر است، شیمی زیست آلی در قرن بیستم بر اساس تحولات در جهان شکل گرفت. شیمی مواد طبیعی و پلیمرهای زیستی شیمی بیورگانیک مدرن به لطف کار W. Stein، S. Moore، F. Sanger (تجزیه و تحلیل ترکیب اسیدهای آمینه و تعیین ساختار اولیه پپتیدها و پروتئین ها)، L. Pauling و H. Astbury اهمیت اساسی پیدا کرده است. از ساختار مارپیچ و ساختار و اهمیت آنها در اجرای عملکردهای بیولوژیکی مولکول های پروتئین)، E. Chargaff (رمزگشایی ویژگی های ترکیب نوکلئوتیدی اسیدهای نوکلئیک)، J. Watson، Fr. کریک، ام. ویلکینز، آر. فرانکلین (تثبیت الگوهای ساختار فضایی مولکول DNA)، جی. کورانی (سنتز ژن شیمیایی) و غیره. 14

طبقه بندی ترکیبات آلی بر اساس ساختار اسکلت کربن و ماهیت گروه عاملی تعداد زیاد ترکیبات آلی شیمیدانان را بر آن داشت تا آنها را طبقه بندی کنند. طبقه بندی ترکیبات آلی بر اساس دو معیار طبقه بندی است: 1. ساختار اسکلت کربنی 2. ماهیت گروه های عاملی طبقه بندی بر اساس روش ساختار اسکلت کربن: 1. غیر حلقوی (آلکان ها، آلکن ها، آلکین ها، آلکادین ها)؛ 2. چرخه ای 2.1. کربوسیکلیک (آلیسیکلیک و معطر) 2.2. هتروسیکلیک 15 ترکیبات غیر حلقوی آلیفاتیک نیز نامیده می شوند. اینها شامل موادی با زنجیره کربن باز است. ترکیبات غیر حلقوی به دو دسته اشباع (یا اشباع) C n H 2n+2 (آلکان ها، پارافین ها) و غیر اشباع (غیراشباع) تقسیم می شوند. دومی شامل آلکن‌های CnH2n، آلکین‌های CnH2n-2، آلکادین‌های CnH2n-2 است.

16 ترکیبات حلقوی حاوی حلقه ها (چرخه ها) در مولکول های خود هستند. اگر چرخه ها فقط حاوی اتم های کربن باشند، چنین ترکیباتی کربوسیکلیک نامیده می شوند. به نوبه خود، ترکیبات کربوسیکلیک به alicyclic و معطر تقسیم می شوند. هیدروکربن های آلی حلقوی (سیکلوآلکان ها) شامل سیکلوپروپان و همولوگ های آن - سیکلوبوتان، سیکلوپنتان، سیکلوهگزان و غیره است. اگر سیستم حلقوی، علاوه بر هیدروکربن، شامل عناصر دیگری نیز باشد، این گونه ترکیبات به عنوان هتروسیکلیک طبقه بندی می شوند.

طبقه بندی بر اساس ماهیت یک گروه عاملی گروه عاملی یک اتم یا گروهی از اتم ها است که به روش خاصی به هم متصل شده اند که حضور آنها در یک مولکول یک ماده آلی ویژگی های مشخصه و تعلق آن به یک یا دسته دیگر از ترکیبات را تعیین می کند. . بر اساس تعداد و همگنی گروه های عاملی، ترکیبات آلی به تک، چندکاره و ناهمگن تقسیم می شوند. موادی که دارای یک گروه عاملی هستند، تک عملکردی و موادی با چندین گروه عملکردی یکسان، چند عملکردی نامیده می شوند. ترکیباتی که حاوی چندین گروه عملکردی مختلف هستند ناهم عملکرد هستند. مهم است که ترکیبات یک کلاس در سری های همولوگ ترکیب شوند. سری همولوگ مجموعه‌ای از ترکیبات آلی با گروه‌های عاملی یکسان و ساختار یکسان است؛ هر نماینده سری همولوگ با یک واحد ثابت (CH 2) با سری قبلی تفاوت دارد که به آن اختلاف همولوگ می‌گویند. اعضای یک سری همولوگ همولوگ نامیده می شوند. 17

سیستم های نامگذاری در شیمی آلی - بی اهمیت، منطقی و بین المللی (IUPAC) نامگذاری شیمیایی مجموعه ای از نام های مواد شیمیایی منفرد، گروه ها و طبقات آنها و همچنین قوانینی برای تدوین نام آنها است. نام گذاری شیمیایی مجموعه ای از نام های هر ماده شیمیایی است مواد، گروه ها و طبقات آنها، و همچنین قوانینی که نام آنها را جمع آوری می کند. نامگذاری بی اهمیت (تاریخی) با فرآیند به دست آوردن مواد (پیروگالول - محصول پیرولیز اسید گالیک)، منبع منشأ که از آن به دست آمده است (اسید فرمیک) و غیره مرتبط است. نام های بی اهمیت ترکیبات به طور گسترده ای در شیمی ترکیبات طبیعی و هتروسیکلیک استفاده می شود (سیترال، ژرانیول، تیوفن، پیرول، کینولین، و غیره). اسید گالیک)، منبعی که از آن به دست آمده است (اسید فرمیک) و غیره. نام های بی اهمیت ترکیبات به طور گسترده ای در شیمی ترکیبات طبیعی و هتروسیکلیک (سیترال، ژرانیول، تیوفن، پیرول، کینولین و غیره) استفاده می شود. نامگذاری منطقی بر اساس اصل تقسیم ترکیبات آلی به سری های همولوگ است. همه مواد در یک سری همولوگ خاص به عنوان مشتقات ساده ترین نماینده این سری - اولین یا گاهی اوقات دوم - در نظر گرفته می شوند. به طور خاص، برای آلکان - متان، برای آلکن - اتیلن، و غیره. نامگذاری منطقی بر اساس اصل تقسیم ترکیبات آلی به سری های همولوگ است. همه مواد در یک سری همولوگ خاص به عنوان مشتقات ساده ترین نماینده این سری - اولین یا گاهی اوقات دوم - در نظر گرفته می شوند. به ویژه، برای آلکان ها - متان، برای آلکن ها - اتیلن و غیره. 18

نامگذاری بین المللی (IUPAC). قوانین نامگذاری مدرن در سال 1957 در نوزدهمین کنگره اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) تدوین شد. نامگذاری عملکردی رادیکال. این نام ها بر اساس نام کلاس عملکردی (الکل، اتر، کتون و غیره) است که قبل از آن نام رادیکال های هیدروکربنی وجود دارد، به عنوان مثال: آلیل کلرید، دی اتیل اتر، دی متیل کتون، پروپیل الکل و غیره. نامگذاری جایگزین. قوانین نامگذاری ساختار اصلی قطعه ساختاری مولکول (اسکلت مولکولی) زیر نام ترکیب، زنجیره کربن اصلی اتم‌ها برای ترکیبات آلی‌حلقه‌ای، و چرخه برای ترکیبات کربوسیکلیک است. 19

پیوند شیمیایی در مولکول‌های آلی پیوند شیمیایی پدیده برهمکنش بین لایه‌های الکترونی خارجی (الکترون‌های ظرفیت اتم‌ها) و هسته‌های اتمی است که وجود یک مولکول یا کریستال را به‌عنوان یک کل مشخص می‌کند. به عنوان یک قاعده، یک اتم، با پذیرش یا اهدای یک الکترون یا تشکیل یک جفت الکترون مشترک، تمایل دارد پیکربندی پوسته الکترونی خارجی شبیه به گازهای نجیب را به دست آورد. انواع پیوندهای شیمیایی زیر از ویژگی های ترکیبات آلی است: - پیوند یونی - پیوند کووالانسی - پیوند دهنده - پیوند گیرنده - پیوند هیدروژنی، همچنین برخی از انواع دیگر پیوندهای شیمیایی (فلزی، یک الکترونی، دو الکترونی سه مرکزی) وجود دارد. ، اما عملاً در ترکیبات آلی یافت نمی شوند. 20

انواع پیوند در ترکیبات آلی مشخصه ترین ترکیبات آلی پیوند کووالانسی است. پیوند کووالانسی برهمکنش اتم ها است که از طریق تشکیل یک جفت الکترون مشترک تحقق می یابد. این نوع پیوند بین اتم هایی که دارای مقادیر الکترونگاتیوی قابل مقایسه هستند تشکیل می شود. الکترونگاتیوی خاصیتی از یک اتم است که توانایی جذب الکترون به سمت خود را از اتم های دیگر نشان می دهد. یک پیوند کووالانسی می تواند قطبی یا غیر قطبی باشد. یک پیوند کووالانسی غیر قطبی بین اتم هایی با مقدار الکترونگاتیوی یکسان ایجاد می شود

انواع پیوندها در ترکیبات آلی پیوند کووالانسی قطبی بین اتم هایی که مقادیر الکترونگاتیوی متفاوتی دارند تشکیل می شود. در این حالت، اتم های پیوند خورده بارهای جزئی به دست می آورند δ+δ+ δ-δ- یک زیرگروه خاص از پیوند کووالانسی پیوند دهنده-پذیرنده است. مانند نمونه های قبلی، این نوع برهمکنش به دلیل وجود یک جفت الکترون مشترک است، اما دومی توسط یکی از اتم های تشکیل دهنده پیوند (دهنده) فراهم می شود و توسط اتم دیگر (پذیرنده) پذیرفته می شود.

انواع پیوندها در ترکیبات آلی پیوند یونی بین اتم ها تشکیل می شود که در مقادیر الکترونگاتیوی تفاوت زیادی دارند. در این حالت، الکترون از عنصر کمتر الکترونگاتیو (اغلب یک فلز) به طور کامل به عنصر الکترونگاتیو تر منتقل می شود. این انتقال الکترون باعث ظاهر شدن یک بار مثبت بر روی اتم کم الکترونگاتیو و یک بار منفی در اتم الکترونگاتیو تر می شود. بنابراین، دو یون با بارهای مخالف تشکیل می شوند که بین آنها یک برهمکنش الکترووالانتی وجود دارد. 25

انواع پیوندها در ترکیبات آلی پیوند هیدروژنی یک برهمکنش الکترواستاتیکی بین اتم هیدروژن است که به روشی بسیار قطبی پیوند می‌یابد و جفت‌های الکترونی اکسیژن، فلوئور، نیتروژن، گوگرد و کلر. این نوع تعامل یک تعامل نسبتا ضعیف است. پیوند هیدروژنی می تواند بین مولکولی یا درون مولکولی باشد. پیوند هیدروژنی بین مولکولی (برهمکنش بین دو مولکول اتیل الکل) پیوند هیدروژنی درون مولکولی در سالیسیلیک آلدئید 26

پیوند شیمیایی در مولکول های آلی نظریه مدرن پیوند شیمیایی مبتنی بر مدل مکانیکی کوانتومی یک مولکول به عنوان یک سیستم متشکل از الکترون ها و هسته های اتمی است. مفهوم سنگ بنای نظریه مکانیک کوانتومی اوربیتال اتمی است. اوربیتال اتمی بخشی از فضا است که احتمال یافتن الکترون در آن حداکثر است. بنابراین پیوند را می توان به عنوان برهم کنش ("همپوشانی") اوربیتال هایی که هر کدام یک الکترون را با اسپین های مخالف حمل می کنند در نظر گرفت. 27

هیبریداسیون اوربیتال های اتمی بر اساس نظریه مکانیک کوانتومی، تعداد پیوندهای کووالانسی تشکیل شده توسط یک اتم با تعداد اوربیتال های اتمی یک الکترونی (تعداد الکترون های جفت نشده) تعیین می شود. اتم کربن در حالت پایه خود فقط دو الکترون جفت نشده دارد، اما انتقال احتمالی یک الکترون از 2s به 2 pz، تشکیل چهار پیوند کووالانسی را ممکن می‌سازد. حالت یک اتم کربن که در آن دارای چهار الکترون جفت نشده است "تحریک" نامیده می شود. با وجود نابرابر بودن اوربیتال های کربنی، مشخص شده است که به دلیل هیبریداسیون اوربیتال های اتمی، تشکیل چهار پیوند معادل امکان پذیر است. هیبریداسیون پدیده ای است که در آن تعداد اوربیتال های یک شکل و یکسان از چندین اوربیتال با اشکال مختلف و انرژی مشابه تشکیل می شود. 28

حالت های ترکیبی اتم کربن در مولکول های آلی FIRST HYBRID STATE اتم C در حالت هیبریداسیون sp 3 است، چهار پیوند σ را تشکیل می دهد، چهار اوربیتال هیبریدی را تشکیل می دهد که به شکل یک پیوند σ چهار وجهی (زاویه پیوند) مرتب شده اند.

حالت های ترکیبی اتم کربن در مولکول های آلی حالت هیبریدی دوم اتم C در حالت هیبریداسیون sp 2 قرار دارد، سه پیوند σ را تشکیل می دهد، سه اوربیتال هیبریدی را تشکیل می دهد که به شکل یک مثلث مسطح قرار گرفته اند (زاویه پیوند 120). پیوند σ - پیوند π - پیوند 32

حالت های هیبریدی اتم کربن در مولکول های آلی حالت هیبرید سوم اتم C در حالت هیبریداسیون sp قرار دارد، دو پیوند σ را تشکیل می دهد، دو اوربیتال هیبریدی را تشکیل می دهد که در یک خط (زاویه پیوند 180) پیوندهای σ قرار گرفته اند. - اوراق قرضه 33

مشخصات پیوندهای شیمیایی مقیاس 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. تفاوت 1.7

ویژگی های پیوندهای شیمیایی قطبی شدن پیوند عبارت است از تغییر چگالی الکترون تحت تأثیر عوامل خارجی. قطبش پذیری پیوند، میزان تحرک الکترون است. با افزایش شعاع اتمی، قطبش پذیری الکترون ها افزایش می یابد. بنابراین، قطبش پذیری پیوند کربن - هالوژن به شرح زیر افزایش می یابد: C-F

جلوه های الکترونیکی تأثیر متقابل اتم ها در یک مولکول 39 بر اساس مفاهیم نظری مدرن، واکنش پذیری مولکول های آلی با جابجایی و تحرک ابرهای الکترونی که پیوند کووالانسی را تشکیل می دهند، از پیش تعیین می شود. در شیمی آلی، دو نوع جابجایی الکترون متمایز می شود: الف) جابجایی های الکترونیکی که در سیستم پیوند رخ می دهد، ب) جابجایی های الکترونیکی منتقل شده توسط سیستم پیوند. در مورد اول، به اصطلاح اثر القایی رخ می دهد، در مورد دوم - یک اثر مزومریک. اثر القایی توزیع مجدد چگالی الکترون (قطبی شدن) ناشی از تفاوت در الکترونگاتیوی بین اتم‌های یک مولکول در یک سیستم پیوند است. به دلیل قطبی پذیری ناچیز پیوندها، اثر القایی به سرعت محو می شود و پس از 3-4 پیوند تقریباً ظاهر نمی شود.

جلوه های الکترونیکی تأثیر متقابل اتم‌ها در یک مولکول 40 مفهوم اثر القایی توسط K. Ingold معرفی شد، و او همچنین نام‌های زیر را معرفی کرد: -اثر I در مورد کاهش چگالی الکترون توسط یک جایگزین +I-اثر در در مورد افزایش چگالی الکترون توسط یک جایگزین اثر القایی مثبت توسط رادیکال های آلکیل (CH 3، C 2 H 5 - و غیره) به نمایش گذاشته شده است. همه جانشین های دیگر متصل به اتم کربن یک اثر القایی منفی از خود نشان می دهند.

جلوه های الکترونیکی تأثیر متقابل اتم ها در یک مولکول 41 اثر مزومریک توزیع مجدد چگالی الکترون در طول یک سیستم مزدوج است. سیستم های مزدوج شامل مولکول های ترکیبات آلی است که در آنها پیوندهای دوگانه و منفرد متناوب می شوند یا زمانی که یک اتم با یک جفت الکترون تنها در اوربیتال p در کنار پیوند دوگانه قرار دارد. در حالت اول، - صرف و در حالت دوم، ص، - صرف انجام می شود. سیستم های جفت شده در تنظیمات مدار باز و بسته ارائه می شوند. نمونه هایی از این ترکیبات عبارتند از 1،3-بوتادین و بنزین. در مولکول‌های این ترکیبات، اتم‌های کربن در حالت هیبریداسیون sp 2 قرار دارند و به دلیل اوربیتال‌های غیر هیبریدی p، پیوندهایی تشکیل می‌دهند که متقابلاً روی هم قرار می‌گیرند و یک ابر الکترونی واحد را تشکیل می‌دهند، یعنی مزدوج صورت می‌گیرد.

جلوه های الکترونیکی تأثیر متقابل اتم ها در یک مولکول 42 دو نوع اثر مزومریک وجود دارد - اثر مزومریک مثبت (+M) و اثر مزومریک منفی (-M). یک اثر مزومریک مثبت توسط جایگزین‌هایی که الکترون‌های p را برای سیستم مزدوج فراهم می‌کنند، نشان داده می‌شود. اینها عبارتند از: -O، -S -NH 2، -OH، -OR، هال (هالوژنها) و جانشینهای دیگری که بار منفی یا یک جفت الکترون دارند. اثر مزومریک منفی مشخصه جانشین هایی است که چگالی الکترون را از سیستم مزدوج جذب می کنند. اینها شامل جانشین هایی هستند که دارای پیوندهای متعدد بین اتم ها با الکترونگاتیوی متفاوت هستند: - N0 2 ; -SO 3 H; >C=O; -COON و دیگران. اثر مزومریک به صورت گرافیکی توسط یک فلش خمیده منعکس می شود که جهت جابجایی الکترون را نشان می دهد.بر خلاف اثر القایی، اثر مزومریک خاموش نمی شود. بدون توجه به طول زنجیره واسط، به طور کامل در سراسر سیستم منتقل می شود. C=O; -COON و دیگران. اثر مزومریک به صورت گرافیکی توسط یک فلش خمیده منعکس می شود که جهت جابجایی الکترون را نشان می دهد.بر خلاف اثر القایی، اثر مزومریک خاموش نمی شود. بدون توجه به طول زنجیره واسط، به طور کامل در سراسر سیستم منتقل می شود.">

انواع واکنش های شیمیایی 43 یک واکنش شیمیایی را می توان به عنوان برهمکنش یک معرف و بستر در نظر گرفت. بسته به روش شکستن و تشکیل پیوند شیمیایی در مولکول‌ها، واکنش‌های آلی به: الف) همولیتیک ب) هترولیتیک ج) واکنش‌های همولیتیک مولکولی یا رادیکال آزاد در اثر شکست همولیتیک پیوند ایجاد می‌شوند، زمانی که هر اتم یک الکترون باقی بماند. ، یعنی رادیکال ها تشکیل می شوند. شکاف همولیتیک در دماهای بالا، عمل یک کوانتوم نور یا کاتالیز رخ می دهد.

واکنش های هترولیتیک یا یونی به گونه ای انجام می شود که یک جفت الکترون پیوندی در نزدیکی یکی از اتم ها باقی می ماند و یون ها تشکیل می شوند. ذره ای با یک جفت الکترون هسته دوست نامیده می شود و دارای بار منفی (-) است. ذره ای بدون جفت الکترون، الکتروفیل نامیده می شود و دارای بار مثبت (+) است. 44 انواع واکنش های شیمیایی

مکانیسم یک واکنش شیمیایی 45 مکانیسم یک واکنش مجموعه ای از مراحل ابتدایی (ساده) است که یک واکنش معین را تشکیل می دهد. مکانیسم واکنش اغلب شامل مراحل زیر است: فعال شدن معرف با تشکیل الکتروفیل، هسته دوست یا رادیکال آزاد. برای فعال کردن یک معرف معمولاً به یک کاتالیزور نیاز است. در مرحله دوم، معرف فعال شده با بستر تعامل می کند. در این حالت ذرات میانی (واسطه) تشکیل می شوند. دومی شامل کمپلکس ها، کمپلکس ها (کربوکاتیون ها)، کربانیون ها و رادیکال های آزاد جدید است. در مرحله نهایی، افزودن یا حذف یک ذره به (از) حد واسط تشکیل شده در مرحله دوم با تشکیل محصول نهایی واکنش صورت می گیرد. اگر یک معرف پس از فعال شدن، یک نوکلئوفیل تولید کند، آنگاه این واکنش‌های هسته دوست هستند. آنها با حرف N - (در نمایه) مشخص شده اند. در موردی که معرف یک الکتروفیل تولید می کند، واکنش ها به عنوان الکتروفیل (E) طبقه بندی می شوند. همین را می توان در مورد واکنش های رادیکال آزاد (R) نیز گفت.

نوکلئوفیل ها معرف هایی هستند که دارای بار منفی یا اتم غنی شده با چگالی الکترون هستند: 1) آنیون ها: OH -، CN -، RO -، RS -، Hal - و آنیون های دیگر. 2) مولکول های خنثی با جفت الکترون های تنها: NH 3، NH 2 R، H 2 O، ROH و دیگران. 3) مولکول هایی با چگالی الکترونی اضافی (دارای - پیوند). الکتروفیل ها معرف هایی هستند که بار مثبت یا اتم آنها در چگالی الکترونی تهی شده است: 1) کاتیون ها: H + (پروتون)، HSO 3 + (یون سولفونیوم هیدروژن)، NO 2 + (یون نیترونیم)، NO (یون نیتروزونیوم) و غیره. کاتیون ها 2) مولکول های خنثی با اوربیتال خالی: AlCl 3، FeBr 3، SnCl 4، BF 4 (اسیدهای لوئیس)، SO3. 3) مولکول هایی با چگالی الکترونی تهی شده روی اتم. 46

49

50

51

52

آنتی بیوتیک ها، فرمون ها، مواد سیگنال دهنده، مواد فعال بیولوژیکی با منشاء گیاهی، و همچنین تنظیم کننده های مصنوعی فرآیندهای بیولوژیکی (داروها، آفت کش ها و غیره). به عنوان یک علم مستقل، در نیمه دوم قرن بیستم در تقاطع بیوشیمی و شیمی آلی شکل گرفت و با مشکلات عملی پزشکی، کشاورزی، شیمیایی، غذایی و صنایع میکروبیولوژیکی همراه است.

مواد و روش ها

زرادخانه اصلی شامل روش های شیمی آلی است؛ انواع روش های فیزیکی، فیزیکوشیمیایی، ریاضی و بیولوژیکی برای حل مسائل ساختاری و عملکردی استفاده می شود.

موضوعات مورد مطالعه

• بیوپلیمرهای مخلوط
• مواد سیگنال طبیعی
• مواد فعال بیولوژیکی با منشا گیاهی
• تنظیم کننده های مصنوعی (داروها، آفت کش ها و غیره).

منابع

• اووچینیکوف یو. ا.. - م.: آموزش و پرورش، 1987. - 815 ص.
• بندر ام.، برگرون آر.، کومیاما ام.
• دوگاس جی.، پنی کی.شیمی بیورگانیک - م.: میر، 1362.
• Tyukavkina N. A.، Baukov Yu. I.

همچنین ببینید

نظری در مورد مقاله شیمی بیورگانیک بنویسید

گزیده ای از توصیف شیمی بیورگانیک

کنتس با تظاهر به سختگیری گفت: "ما چه زود، خواه ناخواه، [عزیزم، برای همه چیز وقت هست." او به شوهرش افزود: "تو مدام او را لوس می کنی، الی."
مهمان گفت: "Bonjour, ma chere, je vous felicite, [سلام عزیزم، من به شما تبریک می گویم." – نوزاد لذیذ کوئل! او افزود: «چه بچه دوست داشتنی!» او رو به مادرش کرد.
دختری سیاه‌چشم، دهان بزرگ، زشت، اما پر جنب و جوش، با شانه‌های باز کودکانه‌اش، که از دویدن سریع در اندامش جمع می‌شد، با فرهای سیاهش پشت دسته، دست‌های برهنه‌ی لاغر و پاهای کوچک در شلوار توری و کفش باز، من در آن سن شیرین بودم که یک دختر دیگر بچه نیست و یک بچه هنوز دختر نشده است. از پدرش دور شد و به طرف مادرش دوید و بدون توجه به سخنان سخت او، صورت برافروخته اش را در توری مانتیل مادرش پنهان کرد و خندید. داشت به چیزی می خندید و ناگهان در مورد عروسکی که از زیر دامنش بیرون آورده بود صحبت می کرد.
– ببین؟... عروسک... میمی... ببین.
و ناتاشا دیگر نمی توانست صحبت کند (همه چیز برای او خنده دار به نظر می رسید). روی مادرش افتاد و آنقدر بلند و بلند خندید که همه، حتی مهمان اصلی، برخلاف میل خود خندیدند.
-خب برو با دیوونه خودت برو! مادر گفت: با عصبانیت دخترش را هل می دهد. او رو به مهمان کرد: «این کوچکترین من است.
ناتاشا، در حالی که برای یک دقیقه صورتش را از روسری توری مادرش دور کرد، از زیر در میان اشک خنده به او نگاه کرد و دوباره صورتش را پنهان کرد.
میهمان که مجبور به تحسین صحنه خانوادگی شده بود، شرکت در آن را ضروری دانست.
او و رو به ناتاشا گفت: "به من بگو عزیزم، "در مورد این میمی چه احساسی داری؟" دختر، درسته؟
ناتاشا از لحن اغماض به گفتگوی کودکانه که مهمان او را مورد خطاب قرار می داد، خوشش نمی آمد. جوابی نداد و با جدیت به مهمانش نگاه کرد.
در همین حال، همه این نسل جوان: بوریس - یک افسر، پسر شاهزاده خانم آنا میخایلوونا، نیکولای - یک دانش آموز، پسر بزرگ کنت، سونیا - خواهرزاده پانزده ساله کنت، و پتروشا کوچک - کوچکترین پسر، همه در اتاق نشیمن مستقر شدند و ظاهراً سعی کردند انیمیشن و شادی را که هنوز از هر ویژگی آنها دمیده شده بود، در محدوده نجابت نگه دارند. مشخص بود که آنجا، در اتاق‌های پشتی، جایی که همه از آنجا به سرعت فرار می‌کردند، بیشتر از اینجا در مورد شایعات شهری، آب و هوا و Comtesse Apraksine صحبت می‌کردند. [درباره کنتس آپراکسینا.] گهگاه نگاهی به هم می انداختند و به سختی می توانستند جلوی خنده خود را بگیرند.

Grodno" href="/text/category/grodno/" rel="bookmark">دانشگاه دولتی پزشکی گرودنو، کاندیدای علوم شیمی، دانشیار؛

دانشیار گروه شیمی عمومی و بیورگانیک موسسه آموزشی "دانشگاه دولتی پزشکی گرودنو"، کاندیدای علوم زیستی، دانشیار

داوران:

گروه شیمی عمومی و بیورگانیک موسسه آموزشی "دانشگاه پزشکی دولتی گومل"؛

– سر گروه آموزشی شیمی بیورگانیک "دانشگاه دولتی پزشکی بلاروس"، کاندیدای علوم پزشکی، دانشیار.

گروه شیمی عمومی و بیورگانیک موسسه آموزشی "دانشگاه دولتی پزشکی گرودنو"

(صورتجلسه مورخ 1 ژانویه 2001)

شورای مرکزی علمی و روش شناسی موسسه آموزشی "دانشگاه دولتی پزشکی گرودنو"

(صورتجلسه مورخ 1 ژانویه 2001)

بخش در تخصص 1 امور پزشکی و روانشناسی انجمن آموزشی و روش شناختی دانشگاه های جمهوری بلاروس برای آموزش پزشکی

(صورتجلسه مورخ 1 ژانویه 2001)

مسئول انتشار:

معاون اول موسسه آموزشی "دانشگاه دولتی پزشکی گرودنو"، پروفسور، دکترای علوم پزشکی

یادداشت توضیحی

ارتباط مطالعه رشته دانشگاهی

"شیمی بیورگانیک"

شیمی بیورگانیک یک رشته علوم طبیعی بنیادی است. شیمی بیورگانیک به عنوان یک علم مستقل در نیمه دوم قرن بیستم در محل تلاقی شیمی آلی و بیوشیمی پدیدار شد. اهمیت مطالعه شیمی بیورگانیک به دلیل مشکلات عملی پیش روی پزشکی و کشاورزی (دریافت ویتامین ها، هورمون ها، آنتی بیوتیک ها، محرک های رشد گیاهی، تنظیم کننده رفتار حیوانات و حشرات و سایر داروها) است که حل آنها بدون استفاده غیرممکن است. پتانسیل نظری و عملی شیمی بیورگانیک

شیمی بیورگانیک به طور مداوم با روش های جدید برای جداسازی و خالص سازی ترکیبات طبیعی، روش های سنتز ترکیبات طبیعی و آنالوگ های آنها، دانش در مورد رابطه بین ساختار و فعالیت بیولوژیکی ترکیبات و غیره غنی می شود.

آخرین رویکردهای آموزش پزشکی، مربوط به غلبه بر سبک باروری در تدریس، تضمین فعالیت های شناختی و پژوهشی دانشجویان، چشم اندازهای جدیدی را برای تحقق پتانسیل های فردی و تیمی باز می کند.

هدف و اهداف رشته تحصیلی

هدف:تشکیل سطحی از صلاحیت شیمیایی در سیستم آموزش پزشکی، حصول اطمینان از مطالعه بعدی رشته های زیست پزشکی و بالینی.

وظایف:

دانش آموزانی که بر مبانی نظری تبدیلات شیمیایی مولکول های آلی در رابطه با ساختار و فعالیت بیولوژیکی آنها تسلط دارند.

شکل گیری: دانش پایه های مولکولی فرآیندهای زندگی.

توسعه مهارت ها برای هدایت طبقه بندی، ساختار و خواص ترکیبات آلی که به عنوان دارو عمل می کنند.

شکل گیری منطق تفکر شیمیایی؛

توسعه مهارت های استفاده از روش های تحلیل کیفی
ترکیبات آلی؛

دانش و مهارت های شیمیایی، که اساس صلاحیت شیمیایی را تشکیل می دهد، به شکل گیری صلاحیت حرفه ای فارغ التحصیل کمک می کند.

الزامات تسلط بر رشته تحصیلی

الزامات سطح تسلط بر محتوای رشته "شیمی زیست آلی" توسط استاندارد آموزشی آموزش عالی مرحله اول در چرخه رشته های عمومی حرفه ای و ویژه تعیین می شود که با در نظر گرفتن الزامات رویکرد مبتنی بر شایستگی، که حداقل محتوای این رشته را در قالب دانش و مهارت های شیمیایی تعمیم یافته که فارغ التحصیل دانشگاه صلاحیت زیست ارگانیک را تشکیل می دهد، مشخص می کند:

الف) دانش تعمیم یافته:

- درک ماهیت موضوع به عنوان یک علم و ارتباط آن با سایر رشته ها؛

اهمیت در درک فرآیندهای متابولیک؛

مفهوم وحدت ساختار و واکنش پذیری مولکول های آلی؛

قوانین اساسی شیمی لازم برای توضیح فرآیندهای رخ داده در موجودات زنده؛

خواص شیمیایی و اهمیت بیولوژیکی طبقات اصلی ترکیبات آلی.

ب) مهارت های تعمیم یافته:

پیش بینی مکانیسم واکنش بر اساس دانش ساختار مولکول های آلی و روش های شکستن پیوندهای شیمیایی.

اهمیت واکنش ها برای عملکرد سیستم های زنده را توضیح دهید.

از دانش کسب شده در هنگام مطالعه بیوشیمی، فارماکولوژی و سایر رشته ها استفاده کنید.

ساختار و محتوای رشته دانشگاهی

در این برنامه، ساختار محتوای رشته «شیمی بیورگانیک» شامل مقدمه‌ای بر این رشته و دو بخش است که موضوعات کلی واکنش‌پذیری مولکول‌های آلی و همچنین ویژگی‌های ترکیبات هترو و چند عاملی دخیل در فرآیندهای حیاتی هر بخش به موضوعاتی تقسیم می شود که به ترتیب ترتیب داده شده اند که یادگیری و جذب بهینه مطالب برنامه را تضمین می کند. برای هر موضوع، دانش و مهارت های تعمیم یافته ای که جوهر شایستگی زیست ارگانیک دانش آموزان را تشکیل می دهد، ارائه شده است. مطابق با محتوای هر موضوع، الزامات شایستگی ها (در قالب یک سیستم دانش و مهارت های تعمیم یافته) تعیین می شود که برای شکل گیری و تشخیص آن می توان آزمون هایی را توسعه داد.

روش های تدریس

روش های اصلی تدریس که به اندازه کافی اهداف مطالعه این رشته را برآورده می کند عبارتند از:

توضیح و مشاوره؛

درس آزمایشگاهی؛

عناصر یادگیری مبتنی بر مسئله (کار آموزشی و پژوهشی دانش آموزان)؛

مقدمه ای بر شیمی بیورگانیک

شیمی بیورگانیک علمی است که به مطالعه ساختار مواد آلی و تبدیل آنها در ارتباط با عملکردهای بیولوژیکی می پردازد. موضوعات مورد مطالعه شیمی زیست آلی. نقش شیمی بیورگانیک در شکل‌گیری پایه‌ای علمی برای درک دانش بیولوژیکی و پزشکی در سطح مولکولی مدرن.

تئوری ساختار ترکیبات آلی و توسعه آن در مرحله حاضر. ایزومری ترکیبات آلی به عنوان مبنایی برای تنوع ترکیبات آلی. انواع ایزومری ترکیبات آلی.

روش های فیزیکوشیمیایی برای جداسازی و مطالعه ترکیبات آلی که برای تجزیه و تحلیل زیست پزشکی مهم هستند.

قوانین اساسی نامگذاری سیستماتیک IUPAC برای ترکیبات آلی: نامگذاری جایگزینی و رادیکال-عملکردی.

ساختار فضایی مولکول های آلی، ارتباط آن با نوع هیبریداسیون اتم کربن (هیبریداسیون sp3-، sp2- و sp-). فرمول های استریوشیمیایی پیکربندی و انطباق. ترکیب زنجیرهای باز (انسداد، بازدارنده، خمیده). ویژگی های انرژی رونوشت ها فرمول های طرح ریزی نیومن مجاورت فضایی بخش‌های خاصی از زنجیره در نتیجه تعادل ساختاری و به عنوان یکی از دلایل تشکیل غالب چرخه‌های پنج و شش عضوی. ترکیبات حلقوی (سیکلوهگزان، تتراهیدروپیران). ویژگی های انرژی ساختارهای صندلی و وان حمام اتصالات محوری و استوایی. رابطه ساختار فضایی و فعالیت بیولوژیکی.

الزامات شایستگی:

· آشنایی با موضوعات مورد مطالعه و وظایف اصلی شیمی زیست آلی،

· بتواند ترکیبات آلی را بر اساس ساختار اسکلت کربن و ماهیت گروه های عاملی طبقه بندی کند، از قوانین نامگذاری شیمیایی سیستماتیک استفاده کند.

· انواع اصلی ایزومر ترکیبات آلی را بشناسد، بتواند با استفاده از فرمول ساختاری یک ترکیب، انواع ایزومرهای ممکن را تعیین کند.

· انواع هیبریداسیون اوربیتال های اتمی کربن، جهت فضایی پیوندهای اتمی، نوع و تعداد آنها بسته به نوع هیبریداسیون را بشناسید.

· ویژگی های انرژی ترکیبات مولکول های حلقوی (تشکیل صندلی، وان حمام) و غیر حلقوی (تشکیلات مهار شده، مایل، گرفت) را بدانید، بتوانید آنها را با استفاده از فرمول های طرح ریزی نیومن به تصویر بکشید.

· انواع تنش‌ها (پیچشی، زاویه‌ای، واندروالس) که در مولکول‌های مختلف ایجاد می‌شوند، تأثیر آن‌ها بر پایداری ترکیب و کل مولکول را بشناسید.

بخش 1. واکنش پذیری مولکول های آلی در نتیجه تأثیر متقابل اتم ها، مکانیسم های واکنش های آلی

مبحث 1. سیستم های مزدوج، آروماتیک بودن، اثرات الکترونیکی جانشین ها

سیستم های مزدوج و آروماتیک بودن. صرف (p، p- و p، p-conjugation). سیستم های زنجیر باز مزدوج: 1،3-دین ها (بوتادین، ایزوپرن)، پلی ین ها (کاروتنوئیدها، ویتامین A). سیستم های مدار بسته جفت شده معطر بودن: معیارهای معطر بودن، قانون آروماتیک بودن هوکل. معطر بودن ترکیبات بنزنوئید (بنزن، نفتالین، فنانترن). انرژی صرف. ساختار و دلایل پایداری ترمودینامیکی ترکیبات آروماتیک کربو و هتروسیکلیک معطر بودن ترکیبات هتروسیکلیک (پیرول، ایمیدازول، پیریدین، پیریمیدین، پورین). اتم‌های نیتروژن پیرول و پیریدین، سیستم‌های آروماتیک بیش از حد و کمبود p.

تأثیر متقابل اتم ها و روش های انتقال آن در مولکول های آلی. جابجایی الکترون ها به عنوان یکی از عوامل افزایش پایداری مولکول ها و یون ها، شیوع گسترده آن در مولکول های مهم بیولوژیکی (پورفین، هم، هموگلوبین و غیره) است. قطبی شدن اتصالات اثرات الکترونیکی جانشین ها (القایی و مزومریک) به عنوان عامل توزیع ناهموار چگالی الکترون و پیدایش مراکز واکنش در مولکول. اثرات القایی و مزومریک (مثبت و منفی)، نامگذاری گرافیکی آنها در فرمول های ساختاری ترکیبات آلی. جایگزین های الکترون دهنده و الکترون گیر.

الزامات شایستگی:

· انواع صیغه را بشناسد و بتواند بر اساس فرمول ساختاری ترکیب، نوع صیغه را تعیین کند.

· معیارهای معطر بودن را بداند، بتواند ترکیبات معطر مولکول های کربو و هتروسیکلیک را با استفاده از فرمول ساختاری تعیین کند.

· قادر به ارزیابی سهم الکترونیکی اتم ها در ایجاد یک سیستم مزدوج واحد باشد، ساختار الکترونیکی اتم های نیتروژن پیریدین و پیرول را بشناسد.

· اثرات الکترونیکی جانشین ها، دلایل وقوع آنها را بشناسد و بتواند اثر آنها را به صورت گرافیکی به تصویر بکشد.

· قادر باشد جانشین ها را بر اساس اثرات القایی و مزومری که از خود نشان می دهند به عنوان الکترون دهنده یا الکترون گیر طبقه بندی کند.

· قادر به پیش بینی اثر جانشین ها بر واکنش پذیری مولکول ها باشد.

مبحث 2. واکنش پذیری هیدروکربن ها. واکنش های جایگزینی رادیکال، افزودن الکتروفیل و جایگزینی

الگوهای کلی واکنش پذیری ترکیبات آلی به عنوان پایه شیمیایی عملکرد بیولوژیکی آنها واکنش شیمیایی به عنوان یک فرآیند مفاهیم: بستر، معرف، مرکز واکنش، حالت گذار، محصول واکنش، انرژی فعال سازی، سرعت واکنش، مکانیسم.

طبقه بندی واکنش های آلی بر اساس نتیجه (افزودن، جایگزینی، حذف، ردوکس) و مکانیسم - رادیکال، یونی (الکتروفیل، هسته دوست)، هماهنگ. انواع معرف ها: رادیکال، اسیدی، بازی، الکتروفیل، نوکلئوفیل. شکاف همولیتیک و هترولیتیک پیوندهای کووالانسی در ترکیبات آلی و ذرات حاصل: رادیکال های آزاد، کربوکاتیون ها و کربانیون ها. ساختار الکترونیکی و فضایی این ذرات و عوامل تعیین کننده پایداری نسبی آنها.

واکنش پذیری هیدروکربن ها واکنش‌های جایگزینی رادیکال: واکنش‌های همولیتیک شامل پیوندهای CH اتم کربن هیبرید شده با sp3. مکانیسم جایگزینی رادیکال با استفاده از مثال واکنش هالوژناسیون آلکان ها و سیکلوآلکان ها. مفهوم فرآیندهای زنجیره ای مفهوم انتخاب منطقه ای.

مسیرهای تشکیل رادیکال های آزاد: فتولیز، ترمولیز، واکنش های ردوکس.

واکنش های افزودن الکتروفیلیک ( A.E.) در سری هیدروکربن های غیر اشباع: واکنش های هترولیتیک شامل پیوندهای p بین اتم های کربن هیبرید شده با sp2. مکانیسم واکنش های هیدراتاسیون و هیدروهالوژناسیون. کاتالیز اسیدی قانون مارکوفنیکف تأثیر عوامل استاتیکی و دینامیکی بر گزینش منطقه ای واکنش های افزودن الکتروفیلیک ویژگی های واکنش های افزودن الکتروفیل به هیدروکربن های دی ان و چرخه های کوچک (سیکلوپروپان، سیکلوبوتان).

واکنش های جایگزینی الکتروفیلیک ( S.E.): واکنش های هترولیتیک شامل ابر الکترونی p سیستم معطر. مکانیسم واکنش های هالوژناسیون، نیتراسیون، آلکیلاسیون ترکیبات معطر: p - و س- مجتمع ها نقش کاتالیزور (اسید لوئیس) در تشکیل یک ذره الکتروفیل.

تاثیر جانشین‌ها در حلقه آروماتیک بر واکنش‌پذیری ترکیبات در واکنش‌های جایگزینی الکتروفیلی تأثیر جهت‌گیری جانشین‌ها (جهت‌های نوع اول و دوم).

الزامات شایستگی:

· مفاهیم بستر، معرف، مرکز واکنش، محصول واکنش، انرژی فعال سازی، سرعت واکنش، مکانیسم واکنش را بدانید.

· طبقه بندی واکنش ها را بر اساس معیارهای مختلف (با نتیجه نهایی، با روش شکستن پیوندها، با مکانیسم) و انواع معرف ها (رادیکال، الکتروفیل، هسته دوست) بداند.

· ساختار الکترونیکی و مکانی معرف ها و عوامل تعیین کننده پایداری نسبی آنها را بشناسد، بتواند پایداری نسبی معرف های هم نوع را با هم مقایسه کند.

· روش های تشکیل رادیکال های آزاد و مکانیسم واکنش های جانشینی رادیکال (SR) را با استفاده از نمونه هایی از واکنش های هالوژناسیون آلکان ها و سیکلوآلکان بشناسید.

· قادر به تعیین احتمال آماری تشکیل فرآورده های احتمالی در واکنش های جانشینی رادیکال و امکان وقوع منطقه انتخابی فرآیند باشد.

· مکانیسم واکنش های افزودن الکتروفیل (AE) در واکنش های هالوژناسیون، هیدروهالوژناسیون و هیدراتاسیون آلکن ها را بشناسید، قادر به ارزیابی کیفی واکنش پذیری بسترها بر اساس اثرات الکترونیکی جانشین ها باشد.

· قانون مارکوفنیکوف را بشناسد و بتواند بر اساس تأثیر عوامل استاتیکی و دینامیکی، گزینش پذیری واکنش های هیدراتاسیون و هیدروهالوژناسیون را تعیین کند.

· ویژگی های واکنش های افزودن الکتروفیل به هیدروکربن های دی ان کونژوگه و چرخه های کوچک (سیکلوپروپان، سیکلوبوتان) را بشناسید.

· مکانیسم واکنش های جانشینی الکتروفیل (SE) در واکنش های هالوژناسیون، نیتراسیون، آلکیلاسیون، اسیلاسیون ترکیبات آروماتیک را بشناسید.

· قادر به تعیین بر اساس اثرات الکترونیکی جانشین ها، تأثیر آنها بر واکنش پذیری حلقه معطر و اثر جهت دهی آنها باشد.

مبحث 3. خواص اسیدی-بازی ترکیبات آلی

اسیدیته و بازی ترکیبات آلی: نظریه های برونستد و لوئیس. پایداری آنیون اسیدی شاخص کیفی خواص اسیدی است. الگوهای کلی در تغییرات خواص اسیدی یا بازی در ارتباط با ماهیت اتم ها در مرکز اسیدی یا بازی، اثرات الکترونیکی جانشین ها در این مراکز. خواص اسیدی ترکیبات آلی با گروه های عاملی حاوی هیدروژن (الکل ها، فنل ها، تیول ها، اسیدهای کربوکسیلیک، آمین ها، اسیدیته CH مولکول ها و کاتیون های کابریک). پایه های p و n- زمینه. ویژگی های اساسی مولکول های خنثی حاوی هترواتم ها با جفت های تک الکترون (الکل ها، تیول ها، سولفیدها، آمین ها) و آنیون ها (هیدروکسید، یون های آلکوکسید، آنیون های اسیدهای آلی). خواص اسیدی هتروسیکل های حاوی نیتروژن (پیرول، ایمیدازول، پیریدین). پیوند هیدروژنی به عنوان یک تجلی خاص از خواص اسید-باز.

ویژگی های مقایسه ای خواص اسیدی ترکیبات حاوی یک گروه هیدروکسیل (الکل های مونوهیدریک و پلی هیدریک، فنل ها، اسیدهای کربوکسیلیک). ویژگی های مقایسه ای خواص پایه آمین های آلیفاتیک و آروماتیک. تأثیر ماهیت الکترونیکی جانشین بر ویژگی‌های اسید-باز مولکول‌های آلی.

الزامات شایستگی:

· تعاریف اسیدها و بازها را بر اساس نظریه پروتولیتیک برونستد و نظریه الکترون لوئیس بدانند.

· طبقه بندی برونستد اسیدها و بازها را بسته به ماهیت اتم های مراکز اسیدی یا بازی بداند.

· عوامل مؤثر بر قدرت اسیدها و پایداری بازهای مزدوج آنها را بشناسید، قادر به ارزیابی مقایسه ای قدرت اسیدها بر اساس پایداری آنیون های مربوط به آنها باشد.

· عوامل موثر بر استحکام پایه های برونستد را بشناسید، بتوانید با در نظر گرفتن این عوامل ارزیابی مقایسه ای از استحکام پایه ها انجام دهید.

· دلایل وقوع پیوند هیدروژنی را بشناسید، بتوانید تشکیل پیوند هیدروژنی را به عنوان یک تظاهر خاص از خواص اسید-باز یک ماده تفسیر کنید.

· دلایل وقوع توتومر کتو-انول در مولکول های آلی را بشناسد، بتواند آنها را از منظر خواص اسیدی-بازی ترکیبات در ارتباط با فعالیت بیولوژیکی آنها توضیح دهد.

· بدانید و قادر به انجام واکنش های کیفی باشید که به شما امکان می دهد الکل های پلی هیدریک، فنل ها، تیول ها را تشخیص دهید.

موضوع 4. واکنش های جانشینی هسته دوست در اتم کربن چهارضلعی و واکنش های حذف رقابتی

واکنش های جایگزینی هسته دوست در اتم کربن هیبرید شده با sp3: واکنش های هترولیتیک ناشی از قطبش پیوند کربن-هترواتم (مشتقات هالوژن، الکل ها). گروه هایی که به راحتی و سختی ترک می کنند: ارتباط بین سهولت ترک گروه و ساختار آن. تأثیر فاکتورهای حلال، الکترونیکی و فضایی بر واکنش پذیری ترکیبات در واکنش های جانشینی هسته دوست تک و دو مولکولی (SN1 و SN2). استریوشیمی واکنش های جانشینی هسته دوست

واکنش های هیدرولیز مشتقات هالوژن واکنش های آلکیلاسیون الکل ها، فنل ها، تیول ها، سولفیدها، آمونیاک، آمین ها. نقش کاتالیز اسید در جایگزینی هسته دوست گروه هیدروکسیل مشتقات هالوژن، الکل ها، استرهای اسیدهای سولفوریک و فسفریک به عنوان معرف های آلکیله کننده. نقش بیولوژیکی واکنش های آلکیلاسیون.

واکنش های حذف تک و دو مولکولی (E1 و E2): (دهیدراتاسیون، هیدروهالوژناسیون). افزایش اسیدیته CH به عنوان علت واکنش های حذف همراه با جایگزینی نوکلئوفیل در اتم کربن هیبرید شده با sp3.

الزامات شایستگی:

· عوامل تعیین کننده هسته دوستی معرف ها و ساختار مهم ترین ذرات هسته دوست را بشناسید.

· قوانین کلی واکنش های جانشینی هسته دوست در اتم کربن اشباع، تأثیر عوامل استاتیکی و دینامیکی بر واکنش پذیری یک ماده در واکنش جانشینی هسته دوست را بدانید.

· مکانیسم های جانشینی نوکلئوفیل تک و دو مولکولی را بشناسد، بتواند تأثیر عوامل فضایی، تأثیر حلال ها، تأثیر عوامل استاتیکی و دینامیکی بر روند واکنش را طبق یکی از مکانیسم ها ارزیابی کند.

· مکانیسم های حذف تک و دو مولکولی، دلایل رقابت بین جایگزینی هسته دوست و واکنش های حذف را بشناسید.

· قانون زایتسف را بشناسد و بتواند محصول اصلی را در واکنش های کم آبی و هالوژن زدایی الکل ها و هالوآلکان های نامتقارن تعیین کند.

موضوع 5. واکنش های افزودن و جایگزینی هسته دوست در اتم کربن سه ضلعی

واکنش‌های افزودن هسته دوست: واکنش‌های هترولیتیک شامل پیوند p کربن-اکسیژن (آلدئیدها، کتون‌ها). مکانیسم واکنش های متقابل ترکیبات کربونیل با معرف های هسته دوست (آب، الکل ها، تیول ها، آمین ها). تأثیر عوامل الکترونیکی و فضایی، نقش کاتالیز اسید، برگشت پذیری واکنش های افزودن هسته دوست. همی استال ها و استال ها، تهیه و هیدرولیز آنها. نقش بیولوژیکی واکنش های استالیزاسیون. واکنش های افزودن آلدول کاتالیزور پایه ساختار یون انولات

واکنش های جایگزینی نوکلئوفیل در سری کربوکسیلیک اسیدها. ساختار الکترونیکی و فضایی گروه کربوکسیل. واکنش های جایگزینی هسته دوست در اتم کربن هیبرید شده با sp2 (اسیدهای کربوکسیلیک و مشتقات عملکردی آنها). عوامل اسیله کننده (هالیدهای اسید، انیدریدها، اسیدهای کربوکسیلیک، استرها، آمیدها)، ویژگی های مقایسه ای واکنش پذیری آنها. واکنش های آسیلاسیون - تشکیل انیدریدها، استرها، تیواسترها، آمیدها - و واکنش های هیدرولیز معکوس آنها. استیل کوآنزیم A یک عامل آسیل کننده طبیعی با انرژی بالا است. نقش بیولوژیکی واکنش های اسیلاسیون. مفهوم جایگزینی هسته دوست در اتم های فسفر، واکنش های فسفوریلاسیون.

واکنش های اکسیداسیون و کاهش ترکیبات آلی. ویژگی واکنش های ردوکس ترکیبات آلی. مفهوم انتقال تک الکترون، انتقال یون هیدرید و عملکرد سیستم NAD+ ↔ NADH. واکنش های اکسیداسیون الکل ها، فنل ها، سولفیدها، ترکیبات کربونیل، آمین ها، تیول ها. واکنش های کاهشی ترکیبات کربونیل و دی سولفیدها. نقش واکنش های ردوکس در فرآیندهای زندگی.

الزامات شایستگی:

· ساختار الکترونیکی و فضایی گروه کربونیل، تأثیر عوامل الکترونیکی و فضایی بر واکنش پذیری گروه اکسو در آلدئیدها و کتون ها را بشناسید.

· مکانیسم واکنش های افزودن هسته دوست آب، الکل ها، آمین ها، تیول ها به آلدئیدها و کتون ها، نقش کاتالیزور را بدانند.

· مکانیسم واکنش های تراکم آلدول، عوامل تعیین کننده مشارکت یک ترکیب در این واکنش را بشناسید.

· مکانیسم واکنش های کاهشی ترکیبات اکسو با هیدریدهای فلزی را بشناسید.

· مراکز واکنش موجود در مولکول های کربوکسیلیک اسید را بشناسید. قادر به انجام ارزیابی مقایسه ای از قدرت اسیدهای کربوکسیلیک بسته به ساختار رادیکال باشد.

· ساختار الکترونیکی و فضایی گروه کربوکسیل را بشناسد، بتواند ارزیابی مقایسه ای از توانایی اتم کربن گروه اکسو در کربوکسیلیک اسیدها و مشتقات عملکردی آنها (اسید هالیدها، انیدریدها، استرها، آمیدها، نمک ها) انجام دهد. تحت حمله نوکلئوفیلی قرار می گیرند.

· مکانیسم واکنش های جانشینی نوکلئوفیل را با استفاده از نمونه هایی از اسیلاسیون، استریفیکاسیون، هیدرولیز استرها، انیدریدها، هالیدهای اسید، آمیدها بشناسید.

مبحث 6. لیپیدها، طبقه بندی، ساختار، خواص

لیپیدها، صابونی و غیر صابونی. لیپیدهای خنثی چربی های طبیعی به عنوان مخلوطی از تری گلیسرول. اصلی ترین اسیدهای چرب بالاتر طبیعی که لیپیدها را تشکیل می دهند: پالمتیک، استئاریک، اولئیک، لینولئیک، لینولنیک. اسید آراکیدونیک. ویژگی های اسیدهای چرب غیر اشباع، نامگذاری w.

اکسیداسیون پراکسید قطعات اسیدهای چرب غیر اشباع در غشای سلولی. نقش پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی در اثر دوزهای کم تابش بر بدن سیستم های حفاظت آنتی اکسیدانی

فسفولیپیدها اسیدهای فسفاتیدیک فسفاتیدیل کولامین ها و فسفاتیدیل سرین ها (سفالین ها)، فسفاتیدیل کولین ها (لستین ها) اجزای ساختاری غشای سلولی هستند. دولایه لیپیدی اسفنگولیپیدها، سرامیدها، اسفنگومیلین ها. گلیکولیپیدهای مغز (سربروزیدها، گانگلیوزیدها).

الزامات شایستگی:

· طبقه بندی لیپیدها و ساختار آنها را بداند.

· ساختار اجزای ساختاری لیپیدهای صابونی شده - الکل ها و اسیدهای چرب بالاتر را بشناسید.

· مکانیسم واکنش های تشکیل و هیدرولیز لیپیدهای ساده و پیچیده را بشناسید.

· شناخت و قادر به انجام واکنش های کیفی به اسیدهای چرب و روغن های غیر اشباع باشد.

· طبقه بندی لیپیدهای غیر صابونی را بشناسید، اصول طبقه بندی ترپن ها و استروئیدها، نقش بیولوژیکی آنها را بدانید.

· نقش بیولوژیکی لیپیدها، عملکردهای اصلی آنها را بشناسید، از مراحل اصلی پراکسیداسیون لیپیدی و عواقب این فرآیند برای سلول آگاهی داشته باشید.

بخش 2. استریوایزومریسم مولکول های آلی. ترکیبات چند عملکردی و غیرعملکردی درگیر در فرآیندهای حیاتی

مبحث 7. استریوایزومریسم مولکولهای آلی

استریوایزومریسم در مجموعه ای از ترکیبات با پیوند دوگانه (p-diastereomerism). ایزومر سیس و ترانس ترکیبات غیراشباع E، Z - سیستم نمادگذاری برای p-diastereomers. پایداری نسبی p-دیاسترئومرها.

مولکول های کایرال اتم کربن نامتقارن به عنوان مرکز کایرالیته. استریوایزومری مولکول های دارای یک مرکز کایرالیته (انانتیومریسم). فعالیت نوری فرمول های طرح ریزی فیشر گلیسرآلدئید به عنوان یک استاندارد پیکربندی، پیکربندی مطلق و نسبی. D، L-سیستم نامگذاری استریوشیمیایی. R، S-سیستم نامگذاری استریوشیمیایی. مخلوط های راسمیک و روش های جداسازی آنها

استریوایزومری مولکول هایی با دو یا چند مرکز کایرال. انانتیومرها، دیاسترئومرها، مزوفرم ها.

الزامات شایستگی:

· دلایل وقوع استریوایزومریسم در سری هیدروکربن های آلکن و دی ان را بشناسید.

· قادر به استفاده از فرمول ساختاری مختصر یک ترکیب غیراشباع برای تعیین امکان وجود p-diastereomers، تمایز بین ایزومرهای cis - trans و ارزیابی پایداری نسبی آنها باشد.

· شناخت عناصر تقارن مولکول ها، شرایط لازم برای وقوع کایرالیته در یک مولکول آلی.

· دانستن و توانایی به تصویر کشیدن انانتیومرها با استفاده از فرمول های طرح ریزی فیشر، محاسبه تعداد استریو ایزومرهای مورد انتظار بر اساس تعداد مراکز کایرال در یک مولکول، اصول تعیین پیکربندی مطلق و نسبی، سیستم D-، L نامگذاری استریوشیمیایی .

· روش های جداسازی راسمات ها، اصول اولیه سیستم R,S نامگذاری استریوشیمیایی را بدانید.

مبحث 8. ترکیبات فعال فیزیولوژیکی چند و هتروعملکردی سری آلیفاتیک، آروماتیک و هتروسیکلیک

چند کارکردی و ناهمگونی به عنوان یکی از ویژگی های بارز ترکیبات آلی شرکت کننده در فرآیندهای حیاتی و اجداد مهم ترین گروه های دارویی است. ویژگی های تأثیر متقابل گروه های عملکردی بسته به موقعیت نسبی آنها.

الکل های پلی هیدریک: اتیلن گلیکول، گلیسیرین. استرهای الکل های پلی هیدرویک با اسیدهای معدنی (نیتروگلیسیرین، گلیسرول فسفات). فنل های دیاتومیک: هیدروکینون. اکسیداسیون فنل های دو اتمی سیستم هیدروکینون-کینون. فنل ها به عنوان آنتی اکسیدان (جذب کننده رادیکال های آزاد). توکوفرول ها

اسیدهای کربوکسیلیک دوبازیک: اگزالیک، مالونیک، سوکسینیک، گلوتاریک، فوماریک. تبدیل سوکسینیک اسید به اسید فوماریک نمونه ای از یک واکنش بیولوژیکی مهم هیدروژناسیون است. واکنش های دکربوکسیلاسیون، نقش بیولوژیکی آنها.

آمینو الکل ها: آمینو اتانول (کولامین)، کولین، استیل کولین. نقش استیل کولین در انتقال شیمیایی تکانه های عصبی در سیناپس ها آمینوفنول ها: دوپامین، نوراپی نفرین، آدرنالین. مفهوم نقش بیولوژیکی این ترکیبات و مشتقات آنها. اثرات نوروتوکسیک 6-هیدروکسی دوپامین و آمفتامین ها.

هیدروکسی و اسیدهای آمینه. واکنش‌های چرخه‌سازی: تأثیر عوامل مختلف بر فرآیند تشکیل چرخه (اجرای ترکیب‌های مربوطه، اندازه چرخه حاصل، ضریب آنتروپی). لاکتون ها لاکتام ها هیدرولیز لاکتون ها و لاکتام ها. واکنش حذف b-hydroxy و اسیدهای آمینه.

آلدهید و اسیدهای کتو: پیروویک، استواستیک، اگزالواستیک، a-ketoglutaric. خواص اسیدی و واکنش پذیری واکنش های دکربوکسیلاسیون اسیدهای ب-کتو و دکربوکسیلاسیون اکسیداتیو اسیدهای a-کتو. استر استواستیک، توتومریسم کتو-انول. نمایندگان "بدن کتون" عبارتند از b-hydroxybutyric، b-ketobutyric اسیدها، استون، اهمیت بیولوژیکی و تشخیصی آنها.

مشتقات بنزن ناهمکار به عنوان دارو اسید سالیسیلیک و مشتقات آن (اسید استیل سالیسیلیک).

پارا آمینو بنزوئیک اسید و مشتقات آن (بیهوشی، نووکائین). نقش بیولوژیکی اسید p-aminobenzoic. اسید سولفانیلیک و آمید آن (استرپتوسید).

هتروسیکل با چندین هترواتم. پیرازول، ایمیدازول، پیریمیدین، پورین. Pyrazolone-5 اساس مسکن های غیر مخدر است. باربیتوریک اسید و مشتقات آن هیدروکسی پورین ها (هیپوگزانتین، گزانتین، اسید اوریک)، نقش بیولوژیکی آنها. هتروسیکل با یک هترواتم. پیرول، ایندول، پیریدین. مشتقات مهم بیولوژیکی پیریدین عبارتند از نیکوتین آمید، پیریدوکسال و مشتقات اسید ایزونیکوتینیک. نیکوتین آمید یک جزء ساختاری کوآنزیم NAD+ است که مشارکت آن در OVR را تعیین می کند.

الزامات شایستگی:

· بتواند ترکیبات هتروعملکردی را بر اساس ترکیب و آرایش نسبی آنها طبقه بندی کند.

· واکنش های اختصاصی اسیدهای آمینه و هیدروکسی با a، b، g - آرایش گروه های عاملی را بدانید.

· واکنش های منجر به تشکیل ترکیبات فعال بیولوژیکی را بشناسید: کولین، استیل کولین، آدرنالین.

· نقش توتومریسم کتو-انول را در تجلی فعالیت بیولوژیکی اسیدهای کتو (پیروویک اسید، اگزالواستیک اسید، استواستیک اسید) و ترکیبات هتروسیکلیک (پیرازول، اسید باربیتوریک، پورین) بدانند.

· روش های تبدیل ردوکس ترکیبات آلی، نقش بیولوژیکی واکنش های ردوکس در تجلی فعالیت بیولوژیکی فنل های دیاتومیک، نیکوتین آمید و تشکیل اجسام کتون را بدانند.

موضوع9 . کربوهیدرات ها، طبقه بندی، ساختار، خواص، نقش بیولوژیکی

کربوهیدرات ها، طبقه بندی آنها در رابطه با هیدرولیز. طبقه بندی مونوساکاریدها آلدوز، کتوز: تریوز، تتروز، پنتوز، هگزوز. استریوایزومریسم مونوساکاریدها سری D و L نامگذاری استریوشیمیایی. فرم های باز و چرخه ای فرمول های فیشر و فرمول های هاورث. فورانوزها و پیرانوزها، آنومرهای a و b. Cyclo-oxo-Tautomerism. ترکیبات اشکال پیرانوز مونوساکاریدها. ساختار مهمترین نمایندگان پنتوزها (ریبوز، زایلوز)؛ هگزوزها (گلوکز، مانوز، گالاکتوز، فروکتوز)؛ قندهای دی اکسی (2-دئوکسی ریبوز)؛ قندهای آمینه (گلوکوزامین، مانوزامین، گالاکتوزامین).

خواص شیمیایی مونوساکاریدها واکنش‌های جانشینی نوکلئوفیلیک شامل یک مرکز آنومریک. O - و N-گلیکوزیدها. هیدرولیز گلیکوزیدها فسفات مونوساکاریدها اکسیداسیون و احیای مونوساکاریدها. کاهش خواص آلدوز. اسیدهای گلیکونیک، گلیکاریک، گلیکورونیک.

الیگوساکاریدها دی ساکاریدها: مالتوز، سلوبیوز، لاکتوز، ساکارز. ساختار، cyclo-oxo-toutomerism. هیدرولیز.

پلی ساکاریدها مشخصات عمومی و طبقه بندی پلی ساکاریدها. همو و هتروپلی ساکاریدها. هموپلی ساکاریدها: نشاسته، گلیکوژن، دکستران، سلولز. ساختار اولیه، هیدرولیز. مفهوم ساختار ثانویه (نشاسته، سلولز).

الزامات شایستگی:

· طبقه بندی مونوساکاریدها (بر اساس تعداد اتم های کربن، ترکیب گروه های عاملی)، ساختار اشکال باز و حلقوی (فورانوز، پیرانوز) از مهمترین مونوساکاریدها، نسبت آنها به سری های D - و L - نامگذاری استریوشیمیایی، قادر به تعیین تعداد دیاسترئومرهای ممکن، طبقه بندی استریو ایزومرها به عنوان دیاسترئومرها، اپیمرها، آنومرها.

· مکانیسم واکنش های چرخه ای مونوساکاریدها، دلایل موتاروتاسیون محلول های مونوساکارید را بشناسید.

· خواص شیمیایی مونوساکاریدها را بشناسید: واکنش های ردوکس، واکنش های تشکیل و هیدرولیز O-و N-گلیکوزیدها، واکنش های استریفیکاسیون، فسفوریلاسیون.

· قادر به انجام واکنش های با کیفیت بالا بر روی قطعه دیول و وجود خواص کاهنده مونوساکاریدها باشد.

· طبقه بندی دی ساکاریدها و ساختار آنها، پیکربندی اتم کربن آنومریک تشکیل دهنده یک پیوند گلیکوزیدی، تبدیل توتومری دی ساکاریدها، خواص شیمیایی آنها، نقش بیولوژیکی را بدانید.

· طبقه بندی پلی ساکاریدها (در رابطه با هیدرولیز، بر اساس ترکیب مونوساکارید)، ساختار مهم ترین نمایندگان هموپلی ساکاریدها، پیکربندی اتم کربن آنومری تشکیل دهنده یک پیوند گلیکوزیدی، خواص فیزیکی و شیمیایی آنها و نقش بیولوژیکی آنها. در مورد نقش بیولوژیکی هتروپلی ساکاریدها ایده ای داشته باشید.

مبحث 10.آ-اسیدهای آمینه، پپتیدها، پروتئین ها. ساختار، خواص، نقش بیولوژیکی

ساختار، نامگذاری، طبقه بندی اسیدهای آمینه ای که پروتئین ها و پپتیدها را می سازند. استریوایزومری اسیدهای آمینه.

مسیرهای بیوسنتزی برای تشکیل اسیدهای آمینه از اکسواسیدها: واکنش های آمیناسیون کاهشی و واکنش های ترانس آمیناسیون. اسیدهای آمینه ضروری

خواص شیمیایی اسیدهای آمینه به عنوان ترکیبات ناهمکار. خواص اسید-باز اسیدهای آمینه. نقطه ایزوالکتریک، روش های جداسازی اسیدهای آمینه. تشکیل نمک های داخل کمپلکس. واکنش های استری شدن، اسیلاسیون، آلکیلاسیون. برهمکنش با اسید نیتروژن و فرمالدئید، اهمیت این واکنش ها برای تجزیه و تحلیل اسیدهای آمینه.

g-آمینوبوتیریک اسید یک انتقال دهنده عصبی بازدارنده سیستم عصبی مرکزی است. اثر ضد افسردگی ال-تریپتوفان، سروتونین - به عنوان یک انتقال دهنده عصبی خواب. خواص واسطه گلیسین، هیستامین، آسپارتیک و اسیدهای گلوتامیک.

واکنش های بیولوژیکی مهم اسیدهای آمینه. واکنش های دآمیناسیون و هیدروکسیلاسیون دکربوکسیلاسیون اسیدهای آمینه مسیری برای تشکیل آمین های بیوژنیک و تنظیم کننده های زیستی (کلامین، هیستامین، تریپتامین، سروتونین.) پپتیدها است. ساختار الکترونیکی پیوند پپتیدی هیدرولیز اسیدی و قلیایی پپتیدها ایجاد ترکیب اسید آمینه با استفاده از روش های نوین فیزیکوشیمیایی (روش های سنگر و ادمن). مفهوم نوروپپتیدها

ساختار اولیه پروتئین ها هیدرولیز جزئی و کامل. مفهوم سازه های ثانویه، سوم و چهارم.

الزامات شایستگی:

· ساختار، طبقه بندی استریوشیمیایی اسیدهای آمینه، متعلق به سری D- و L- استریوشیمیایی اسیدهای آمینه طبیعی، اسیدهای آمینه ضروری را بدانید.

· راههای سنتز اسیدهای آمینه a را در داخل بدن و در شرایط آزمایشگاهی بدانید، خواص اسید و باز و روشهای تبدیل اسیدهای آمینه به حالت ایزوالکتریک را بدانید.

· خواص شیمیایی اسیدهای آمینه (واکنش بر روی گروه های آمینه و کربوکسیل) را بشناسید، قادر به انجام واکنش های کیفی (گزانتوپروتئین، با Cu(OH)2، نین هیدرین) باشید.

· ساختار الکترونیکی پیوند پپتیدی، ساختار اولیه، ثانویه، سوم و چهارم پروتئین ها و پپتیدها را بداند، نحوه تعیین ترکیب اسید آمینه و توالی اسیدهای آمینه را بداند (روش سنگر، ​​روش ادمن)، قادر به انجام واکنش بیورت برای پپتیدها و پروتئین ها

· اصل روش سنتز پپتید را با استفاده از حفاظت و فعال سازی گروه های عاملی بداند.

مبحث 11. نوکلئوتیدها و اسیدهای نوکلئیک

بازهای نوکلئیک که اسیدهای نوکلئیک را می سازند. بازهای پیریمیدین (اوراسیل، تیمین، سیتوزین) و پورین (آدنین، گوانین)، آروماتیک بودن آنها، تبدیلات تومتری.

نوکلئوزیدها، واکنش های تشکیل آنها. ماهیت ارتباط بین پایه نوکلئیک و باقیمانده کربوهیدرات. پیکربندی مرکز گلیکوزیدی هیدرولیز نوکلئوزیدها

نوکلئوتیدها. ساختار مونونوکلئوتیدهایی که اسیدهای نوکلئیک را تشکیل می دهند. نامگذاری. هیدرولیز نوکلئوتیدها

ساختار اولیه اسیدهای نوکلئیک پیوند فسفودی استر اسیدهای ریبونوکلئیک و دی اکسی ریبونوکلئیک. ترکیب نوکلئوتیدی RNA و DNA. هیدرولیز اسیدهای نوکلئیک

مفهوم ساختار ثانویه DNA. نقش پیوندهای هیدروژنی در تشکیل ساختار ثانویه. مکمل بودن بازهای نوکلئیک.

داروهای مبتنی بر بازهای نوکلئیک اصلاح شده (5-فلوئورواوراسیل، 6-مرکاپتوپورین). اصل تشابه شیمیایی تغییرات در ساختار اسیدهای نوکلئیک تحت تأثیر مواد شیمیایی و تشعشعات. اثر جهش زایی اسید نیتروژن.

پلی فسفات های نوکلئوزیدی (ADP، ATP)، ویژگی های ساختار آنها که به آنها اجازه می دهد تا عملکردهای ترکیبات پرانرژی و تنظیم کننده های زیستی درون سلولی را انجام دهند. ساختار cAMP، "پیام رسان" درون سلولی هورمون ها.

الزامات شایستگی:

· ساختار بازهای نیتروژن دار پیریمیدین و پورین، دگرگونی های توتومری آنها را بشناسید.

· مکانیسم واکنشهای تشکیل N-گلیکوزیدها (نوکلئوزیدها) و هیدرولیز آنها، نامگذاری نوکلئوزیدها را بشناسید.

· شباهت ها و تفاوت های اساسی بین نوکلئوزیدهای آنتی بیوتیکی طبیعی و مصنوعی در مقایسه با نوکلئوزیدهای سازنده DNA و RNA را بدانید.

· واکنش های تشکیل نوکلئوتید، ساختار مونونوکلئوتیدهای سازنده اسیدهای نوکلئیک، نامگذاری آنها را بشناسید.

· ساختار سیکلو- و پلی فسفات های نوکلئوزیدها، نقش بیولوژیکی آنها را بشناسید.

· ترکیب نوکلئوتیدی DNA و RNA، نقش پیوند فسفودی استر در ایجاد ساختار اولیه اسیدهای نوکلئیک را بشناسید.

· نقش پیوندهای هیدروژنی در تشکیل ساختار ثانویه DNA، مکمل بودن بازهای نیتروژنی، نقش برهمکنش های مکمل در اجرای عملکرد بیولوژیکی DNA را بداند.

· عوامل ایجاد جهش و اصل عمل آنها را بشناسید.

بخش اطلاعات

کتابشناسی - فهرست کتب

اصلی:

1. رومانوفسکی، شیمی بیورگانیک: کتاب درسی در 2 قسمت /. - مینسک: BSMU، 20s.

2. رومانوفسکی، به کارگاه شیمی بیورگانیک: کتاب درسی / ویرایش شده. - مینسک: BSMU، 1999. - 132 ص.

3. Tyukavkina، N. A.، شیمی بیورگانیک: کتاب درسی /، . - مسکو: پزشکی، 1991. - 528 ص.

اضافی:

4. اووچینیکوف، شیمی: تک نگاری /.

- مسکو: آموزش و پرورش، 1987. - 815 ص.

5. پوتاپوف: کتاب درسی /. - مسکو:

شیمی، 1988. – 464 ص.

6. رایلز، الف. مبانی شیمی آلی: کتاب درسی / ای. رایس، کی. اسمیت،

آر. وارد. – مسکو: میر، 1989. – 352 ص.

7. تیلور، جی. مبانی شیمی آلی: کتاب درسی / جی. تیلور. -

مسکو: آقایان.

8. ترنی، الف. شیمی آلی مدرن: کتاب درسی در 2 جلد /

الف ترنی. – مسکو: میر، 1981. – 1310 ص.

9. Tyukavkina، برای کلاس های آزمایشگاهی در bioorganic

شیمی: کتاب درسی / [و غیره]؛ ویرایش شده توسط N.A.

تیوکاوکینا. - مسکو: پزشکی، 1985. - 256 ص.

10. Tyukavkina، N. A.، شیمی بیورگانیک: کتاب درسی برای دانش آموزان

موسسات پزشکی / , . - مسکو

شیمی بیورگانیک علمی است که ساختار و خواص مواد درگیر در فرآیندهای زندگی را در ارتباط مستقیم با دانش عملکردهای بیولوژیکی آنها مطالعه می کند.

شیمی بیورگانیک علمی است که ساختار و واکنش پذیری ترکیبات بیولوژیکی مهم را مطالعه می کند. موضوع شیمی زیست آلی بیوپلیمرها و تنظیم کننده های زیستی و عناصر ساختاری آنها می باشد.

بیوپلیمرها شامل پروتئین ها، پلی ساکاریدها (کربوهیدرات ها) و اسیدهای نوکلئیک هستند. این گروه همچنین شامل لیپیدهایی است که BMC نیستند، اما معمولاً با پلیمرهای زیستی دیگر در بدن مرتبط هستند.

تنظیم کننده های زیستی ترکیباتی هستند که متابولیسم را از نظر شیمیایی تنظیم می کنند. اینها شامل ویتامین ها، هورمون ها و بسیاری از ترکیبات مصنوعی، از جمله مواد دارویی است.

شیمی بیورگانیک مبتنی بر ایده ها و روش های شیمی آلی است.

بدون آگاهی از اصول کلی شیمی آلی، مطالعه شیمی زیست آلی دشوار است. شیمی بیورگانیک ارتباط نزدیکی با زیست شناسی، شیمی بیولوژیکی و فیزیک پزشکی دارد.

مجموعه ای از واکنش هایی که در شرایط یک موجود زنده رخ می دهد نامیده می شود متابولیسم

موادی که در طول متابولیسم تشکیل می شوند - متابولیت ها

متابولیسم دو جهت دارد:

کاتابولیسم واکنش تجزیه مولکول های پیچیده به مولکول های ساده تر است.

آنابولیسم فرآیند سنتز مولکول های پیچیده از مواد ساده تر با استفاده از انرژی است.

اصطلاح بیوسنتز به یک واکنش شیمیایی IN VIVO (در بدن)، IN VITRO (خارج از بدن) اطلاق می شود.

آنتی متابولیت ها وجود دارد - رقبای متابولیت ها در واکنش های بیوشیمیایی.

کونژوگه به ​​عنوان عاملی در افزایش پایداری مولکول ها. تأثیر متقابل اتم ها در مولکول های ترکیبات آلی و روش های انتقال آن

طرح کلی سخنرانی:

جفت شدن و انواع آن:

p، p - جفت شدن،

r,p - صرف.

انرژی صرف.

سیستم های اتصال مدار باز

ویتامین A، کاروتن.

کونژوگاسیون در رادیکال ها و یون ها

سیستم های مدار بسته جفت شده معطر بودن، معیارهای معطر بودن، ترکیبات آروماتیک هتروسیکلیک.

پیوند کووالانسی: غیرقطبی و قطبی.

اثرات القایی و مزومریک. EA و ED جایگزین هستند.

نوع اصلی پیوندهای شیمیایی در شیمی آلی پیوندهای کووالانسی هستند. در مولکول های آلی، اتم ها با پیوندهای s و p به هم متصل می شوند.

اتم های موجود در مولکول های ترکیبات آلی توسط پیوندهای کووالانسی به هم متصل می شوند که به آنها پیوند s و p می گویند.

باند تک s در حالت هیبرید شده SP 3 با طول l (C-C 0.154 نانومتر)، انرژی الکتریکی (83 کیلوکالری در مول)، قطبیت و قطبش پذیری مشخص می شود. مثلا:

پیوند دوگانه مشخصه ترکیبات غیراشباع است که در آن علاوه بر پیوند مرکزی، یک همپوشانی عمود بر پیوند s نیز وجود دارد که به آن پیوند π می گویند.

پیوندهای دوگانه موضعی هستند، یعنی چگالی الکترون تنها 2 هسته از اتم های پیوند خورده را پوشش می دهد.

اغلب من و شما با آن برخورد خواهیم کرد مزدوجسیستم های. اگر پیوندهای دوگانه با پیوندهای منفرد متناوب باشند (و در حالت کلی، یک اتم متصل به پیوند دوگانه دارای یک اوربیتال p است، آنگاه اوربیتال‌های p اتم‌های همسایه می‌توانند روی یکدیگر همپوشانی داشته باشند و یک سیستم p-الکترون مشترک را تشکیل دهند). چنین سیستم هایی نامیده می شوند مزدوج یا غیرمحلی . به عنوان مثال: بوتادین-1،3

p, p - سیستم های مزدوج

همه اتم های بوتادین در حالت هیبرید شده SP 2 هستند و در یک صفحه قرار دارند (Pz یک اوربیتال هیبریدی نیست). Рz - اوربیتال ها موازی یکدیگر هستند. این شرایط را برای همپوشانی متقابل آنها ایجاد می کند. همپوشانی اوربیتال Pz بین C-1 و C-2 و C-3 و C-4 و همچنین بین C-2 و C-3 رخ می دهد، یعنی رخ می دهد. غیر محلی شدهپیوند کووالانسی. این در تغییرات طول پیوند در مولکول منعکس می شود. طول پیوند بین C-1 و C-2 افزایش می یابد و بین C-2 و C-3 در مقایسه با یک پیوند منفرد کوتاه می شود.

l-C -С، 154 نانومتر l С=С 0.134 نانومتر

l С-N 1.147 نانومتر l С = O 0.121 نانومتر

r، p - جفت شدن

نمونه ای از سیستم مزدوج p، π پیوند پپتیدی است.

r، p - سیستم های مزدوج

پیوند دوگانه C=0 تا 0.124 نانومتر در مقایسه با طول معمول 0.121 گسترش می‌یابد، و پیوند C-N کوتاه‌تر می‌شود و در مقایسه با 0.147 نانومتر در حالت عادی 0.132 نانومتر می‌شود. به این معنا که فرآیند جابجایی الکترون منجر به یکسان شدن طول پیوند و کاهش انرژی داخلی مولکول می شود. با این حال، ر,p - صرف در ترکیبات غیر حلقوی، نه تنها زمانی که متناوب = پیوند با پیوندهای منفرد C-C، بلکه در هنگام متناوب با یک هترواتم نیز رخ می دهد:

یک اتم X با اوربیتال p آزاد ممکن است در نزدیکی پیوند دوگانه قرار گیرد. بیشتر اوقات، اینها هترواتمهای O، N، S و اوربیتالهای p آنها هستند که با پیوندهای p در تعامل هستند و ترکیب p و p را تشکیل می دهند.

مثلا:

CH 2 = CH – O – CH = CH 2

کونژوگه می تواند نه تنها در مولکول های خنثی، بلکه در رادیکال ها و یون ها نیز رخ دهد:

با توجه به موارد فوق، در سیستم های باز جفت شدن تحت شرایط زیر صورت می گیرد:

تمام اتم های شرکت کننده در سیستم مزدوج در حالت هیبرید شده SP 2 هستند.

Pz - اوربیتال های همه اتم ها بر صفحه اسکلت s عمود هستند، یعنی موازی با یکدیگر.

هنگامی که یک سیستم چند مرکزی مزدوج تشکیل می شود، طول پیوند برابر می شود. هیچ پیوند "خالص" منفرد و دوگانه در اینجا وجود ندارد.

جابجایی الکترون های p در یک سیستم مزدوج با آزاد شدن انرژی همراه است. سیستم به سطح انرژی پایین تری حرکت می کند، پایدارتر و پایدارتر می شود. بنابراین، تشکیل یک سیستم مزدوج در مورد بوتادین - 1،3 منجر به آزاد شدن انرژی به مقدار 15 کیلوژول بر مول می شود. به دلیل کونژوگاسیون است که پایداری رادیکال های یونی از نوع آلیلیک و شیوع آنها در طبیعت افزایش می یابد.

هر چه زنجیر مزدوج طولانی تر باشد، آزاد شدن انرژی حاصل از تشکیل آن بیشتر می شود.

این پدیده در ترکیبات مهم بیولوژیکی کاملاً گسترده است. مثلا:

ما دائماً در درس شیمی زیست آلی با مسائل پایداری ترمودینامیکی مولکول‌ها، یون‌ها و رادیکال‌ها مواجه خواهیم شد که شامل تعدادی یون و مولکول گسترده در طبیعت است. مثلا:

سیستم های جفت شده حلقه بسته

معطر بودن. در مولکول های حلقوی، تحت شرایط خاصی، یک سیستم مزدوج می تواند ایجاد شود. نمونه ای از سیستم مزدوج p، p بنزن است، که در آن ابر الکترونی p اتم های کربن را می پوشاند، چنین سیستمی نامیده می شود - معطر

انرژی حاصل از کونژوگه در بنزن 150.6 کیلوژول بر مول است. بنابراین بنزن تا دمای 900 درجه سانتیگراد از نظر حرارتی پایدار است.

وجود یک حلقه الکترونی بسته با استفاده از NMR ثابت شد. اگر یک مولکول بنزن در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار گیرد، یک جریان حلقه القایی رخ می دهد.

بنابراین، معیار معطر بودن توسط هوکل این است:

مولکول دارای ساختار حلقوی است.

همه اتم ها در حالت هیبرید شده SP 2 هستند.

یک سیستم p - الکترونی غیرمحلی حاوی 4n + 2 الکترون وجود دارد که n تعداد چرخه ها است.

مثلا:

جایگاه ویژه ای در شیمی بیورگانیک توسط این سوال اشغال شده است معطر بودن ترکیبات هتروسیکلیک.

در مولکول های حلقوی حاوی هترواتم ها (نیتروژن، گوگرد، اکسیژن)، یک ابر الکترون p تک با مشارکت اوربیتال های p از اتم های کربن و یک هترواتم تشکیل می شود.

ترکیبات هتروسیکلیک پنج عضوی

سیستم آروماتیک از برهمکنش 4 اوربیتال p و یک اوربیتال هترواتم که دارای 2 الکترون است تشکیل می شود. شش الکترون p اسکلت معطر را تشکیل می دهند. چنین سیستم کونژوگه ای از نظر الکترونیکی اضافی است. در پیرول، اتم N در حالت هیبرید شده SP 2 است.

پیرول بخشی از بسیاری از مواد مهم بیولوژیکی است. چهار حلقه پیرول پورفین را تشکیل می دهند، یک سیستم معطر با 26 الکترون p - و انرژی مزدوج بالا (840 کیلوژول بر مول).

ساختار پورفین بخشی از هموگلوبین و کلروفیل است

ترکیبات هتروسیکلیک شش عضوی

سیستم معطر موجود در مولکول های این ترکیبات از برهمکنش پنج اوربیتال p اتم کربن و یک اوربیتال p از اتم نیتروژن تشکیل می شود. دو الکترون در دو اوربیتال SP 2 در تشکیل پیوندهای s با اتم های کربن حلقه نقش دارند. اوربیتال P با یک الکترون در اسکلت آروماتیک گنجانده شده است. SP 2 - یک اوربیتال با یک جفت الکترون تنها در صفحه اسکلت s قرار دارد.

چگالی الکترون در پیریمیدین به سمت N منتقل می شود، یعنی سیستم از الکترون p - خالی می شود، کمبود الکترون دارد.

بسیاری از ترکیبات هتروسیکلیک ممکن است حاوی یک یا چند هترواتم باشند

هسته های پیرول، پیریمیدین و پورین بخشی از بسیاری از مولکول های فعال بیولوژیکی هستند.

تأثیر متقابل اتم ها در مولکول های ترکیبات آلی و روش های انتقال آن

همانطور که قبلاً ذکر شد، پیوندها در مولکول های ترکیبات آلی به دلیل پیوندهای s و p انجام می شوند؛ چگالی الکترون به طور مساوی بین اتم های پیوندی توزیع می شود فقط زمانی که این اتم ها از نظر الکترونگاتیوی یکسان یا نزدیک باشند. چنین اتصالاتی نامیده می شود غیر قطبی

پیوند قطبی CH 3 -CH 2 → CI

اغلب در شیمی آلی با پیوندهای قطبی سروکار داریم.

اگر چگالی الکترون به سمت یک اتم الکترونگاتیو تر منتقل شود، چنین پیوندی قطبی نامیده می شود. بر اساس مقادیر انرژی پیوند، شیمیدان آمریکایی L. Pauling یک مشخصه کمی از الکترونگاتیوی اتم ها را پیشنهاد کرد. در زیر مقیاس پاولینگ آمده است.

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

اتم های کربن در حالت های مختلف هیبریداسیون از نظر الکترونگاتیوی متفاوت هستند. بنابراین، s - پیوند بین اتم های هیبرید شده SP 3 و SP 2 - قطبی است.

اثر القایی

انتقال چگالی الکترون از طریق مکانیسم القای الکترواستاتیک در طول زنجیره ای از پیوندهای s نامیده می شود. توسط القاء، اثر نامیده می شود القائیو با J نشان داده می شود. اثر J، به عنوان یک قاعده، از طریق سه پیوند ضعیف می شود، اما اتم های نزدیک به هم تأثیر نسبتاً قوی دوقطبی مجاور را تجربه می کنند.

جانشین هایی که چگالی الکترون را در امتداد زنجیره پیوند s در جهت خود جابجا می کنند، اثر -J- و بالعکس اثر +J را نشان می دهند.

یک پیوند p جدا شده، و همچنین یک ابر الکترون p منفرد از یک سیستم مزدوج باز یا بسته، می‌تواند به راحتی تحت تأثیر جایگزین‌های EA و ED قطبی شود. در این موارد، اثر القایی به اتصال p منتقل می شود، بنابراین با Jp نشان داده می شود.

اثر مزومریک (اثر کونژوگاسیون)

توزیع مجدد چگالی الکترون در یک سیستم مزدوج تحت تأثیر یک جایگزین که عضوی از این سیستم مزدوج است نامیده می شود. اثر مزومریک(اثر M).

برای اینکه یک جانشین بخشی از یک سیستم مزدوج باشد، باید دارای یک پیوند دوگانه (همراهی p,p) یا یک هترواتم با یک جفت تک الکترون (همراهی r,p) باشد. M - اثر از طریق سیستم جفت شده بدون تضعیف منتقل می شود.

جانشین‌هایی که چگالی الکترون را در یک سیستم مزدوج کاهش می‌دهند (چگالی الکترون در جهت آن جابجا می‌شود) اثر -M را نشان می‌دهند و جایگزین‌هایی که چگالی الکترون را در یک سیستم مزدوج افزایش می‌دهند، اثر +M را نشان می‌دهند.

اثرات الکترونیکی جایگزین ها

واکنش پذیری مواد آلی تا حد زیادی به ماهیت اثرات J و M بستگی دارد. آگاهی از احتمالات نظری اثرات الکترونیکی به ما امکان می دهد تا سیر فرآیندهای شیمیایی خاصی را پیش بینی کنیم.

خواص اسیدی-بازی ترکیبات آلی طبقه بندی واکنش های آلی.

طرح کلی سخنرانی

مفهوم سوبسترا، هسته دوست، الکتروفیل.

طبقه بندی واکنش های آلی

برگشت پذیر و غیر قابل برگشت

رادیکال، الکتروفیل، هسته دوست، سنکرون.

تک و دو مولکولی

واکنش های جایگزینی

واکنش های اضافه

واکنش های حذف

اکسیداسیون و کاهش

فعل و انفعالات اسید و باز

واکنش‌ها انتخابی منطقه‌ای، انتخابی شیمیایی، انتخابی استریو انتخابی هستند.

واکنش های افزودن الکتروفیلیک حکومت مورکونیکف، ضد الحاق مورکونیکف.

واکنش‌های جایگزینی الکتروفیل: جهت‌دهنده‌های نوع 1 و 2.

خواص اسیدی-بازی ترکیبات آلی

اسیدیته و بازی برونستد

اسیدیته و بازی لوئیس

تئوری اسیدها و بازهای سخت و نرم.

طبقه بندی واکنش های آلی

سیستم‌سازی واکنش‌های آلی کاهش تنوع این واکنش‌ها را به تعداد نسبتاً کمی از انواع ممکن می‌سازد. واکنش های آلی را می توان طبقه بندی کرد:

به سمت: برگشت پذیر و غیر قابل برگشت

به دلیل ماهیت تغییرات در پیوندها در بستر و معرف.

لایه- مولکولی که یک اتم کربن را برای تشکیل پیوند جدید فراهم می کند

معرف- ترکیبی که روی بستر اثر می گذارد.

واکنش ها بر اساس ماهیت تغییرات پیوندها در بستر و معرف را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

رادیکال آر

الکتروفیل E

N(Y) هسته دوست

همزمان یا هماهنگ

مکانیسم واکنش های SR

شروع

رشد زنجیره ای

مدار باز

طبقه بندی بر اساس نتیجه نهایی

مطابقت با نتیجه نهایی واکنش:

الف) واکنش های جایگزینی

ب) واکنش های افزودنی

ب) واکنش های حذفی

د) گروه بندی مجدد

د) اکسیداسیون و کاهش

ه) فعل و انفعالات اسید و باز

واکنش ها نیز رخ می دهد:

منطقه انتخابی- ترجیحاً در یکی از چندین مرکز واکنش جریان داشته باشد.

شیمیایی انتخابی- واکنش ترجیحی برای یکی از گروه های عملکردی مرتبط.

استریو انتخابی- تشکیل ترجیحی یکی از چندین استریو ایزومر.

واکنش پذیری آلکن ها، آلکان ها، آلکادین ها، آرن ها و ترکیبات هتروسیکلیک

اساس ترکیبات آلی هیدروکربن ها هستند. ما فقط واکنش هایی را در نظر خواهیم گرفت که در شرایط بیولوژیکی و بر این اساس، نه با خود هیدروکربن ها، بلکه با مشارکت رادیکال های هیدروکربنی انجام می شوند.

هیدروکربن‌های غیراشباع شامل آلکن‌ها، آلکادین‌ها، آلکین‌ها، سیکلوآلکن‌ها و هیدروکربن‌های معطر هستند. اصل اتحاد برای آنها π - ابر الکترونی است. در شرایط دینامیکی، ترکیبات آلی نیز تمایل به حمله E+ دارند

با این حال، واکنش‌های متقابل آلکین‌ها و آرن‌ها با معرف‌ها منجر به نتایج متفاوتی می‌شود، زیرا در این ترکیبات ماهیت ابر الکترونی π متفاوت است: موضعی و غیرمحلی.

ما بررسی مکانیسم‌های واکنش را با واکنش‌های A E آغاز می‌کنیم. همانطور که می‌دانیم، آلکن‌ها با آن‌ها تعامل دارند

مکانیسم واکنش هیدراتاسیون

طبق قانون مارکوفنیکوف - افزودن به هیدروکربن های غیر اشباع از یک ساختار نامتقارن از ترکیبات با فرمول کلی HX - اگر جایگزین ED باشد، یک اتم هیدروژن به هیدروژنه ترین اتم کربن اضافه می شود. در افزودن ضد مارکوفنیکوف، اگر جانشین EA باشد، یک اتم هیدروژن به کمترین هیدروژنه شده اضافه می شود.

واکنش های جایگزینی الکتروفیل در سیستم های آروماتیک ویژگی های خاص خود را دارند. اولین ویژگی این است که تعامل با یک سیستم آروماتیک پایدار ترمودینامیکی به الکتروفیل های قوی نیاز دارد که معمولاً با استفاده از کاتالیزور تولید می شوند.

مکانیسم واکنش S E

تأثیر جهت گیری
قائم مقام

اگر جایگزینی در حلقه آروماتیک وجود داشته باشد، لزوماً بر توزیع چگالی الکترونی حلقه تأثیر می گذارد. ED - جانشین ها (جهت های ردیف 1) CH 3، OH، OR، NH 2، NR 2 - جایگزینی را در مقایسه با بنزن جایگزین نشده تسهیل می کنند و گروه ورودی را به موقعیت ارتو و پارا هدایت می کنند. اگر جانشین های ED قوی باشند، پس نیازی به کاتالیزور نیست، این واکنش ها در 3 مرحله انجام می شود.

جایگزین‌های EA (جهت‌های نوع دوم) در مقایسه با بنزن جایگزین‌نشده مانع از واکنش‌های جایگزینی الکتروفیل می‌شوند. واکنش SE در شرایط سخت‌تر رخ می‌دهد؛ گروه ورودی وارد موقعیت متا می‌شود. جایگزین های نوع دوم عبارتند از:

COOH، SO 3 H، CHO، هالوژن ها و غیره

واکنش‌های SE نیز برای هیدروکربن‌های هتروسیکلیک معمول هستند. پیرول، فوران، تیوفن و مشتقات آنها متعلق به سیستم های π- اضافی هستند و به راحتی وارد واکنش های SE می شوند. آنها به راحتی هالوژنه، آلکیله، اسیله، سولفونه و نیترات می شوند. هنگام انتخاب معرف ها، لازم است که ناپایداری آنها را در یک محیط شدیدا اسیدی، یعنی اسیدوفوبیسم، در نظر گرفت.

پیریدین و سایر سیستم‌های هتروسیکلیک با اتم نیتروژن پیریدین، سیستم‌های π ناکافی هستند، ورود آنها به واکنش‌های SE بسیار دشوارتر است، و الکتروفیل ورودی موقعیت β نسبت به اتم نیتروژن را اشغال می‌کند.

خواص اسیدی و اساسی ترکیبات آلی

مهمترین جنبه های واکنش پذیری ترکیبات آلی، خواص اسید-بازی ترکیبات آلی است.

اسیدیته و بازیهمچنین مفاهیم مهمی که بسیاری از خواص فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی عملکردی ترکیبات آلی را تعریف می کند. کاتالیز اسید و باز یکی از رایج ترین واکنش های آنزیمی است. اسیدها و بازهای ضعیف اجزای مشترک سیستم های بیولوژیکی هستند که نقش مهمی در متابولیسم و ​​تنظیم آن دارند.

مفاهیم مختلفی از اسیدها و بازها در شیمی آلی وجود دارد. تئوری برونستد اسیدها و بازها که عموماً در شیمی معدنی و آلی پذیرفته شده است. به گفته برونستد، اسیدها موادی هستند که می توانند یک پروتون اهدا کنند و بازها موادی هستند که می توانند یک پروتون را بپذیرند.

اسیدیته برونستد

در اصل، اکثر ترکیبات آلی را می توان اسید در نظر گرفت، زیرا در ترکیبات آلی H به C، N O S پیوند دارد.

اسیدهای آلی بر این اساس به اسیدهای C – H، N – H، O – H، S-H – تقسیم می شوند.

اسیدیته به شکل Ka یا - log Ka = pKa ارزیابی می شود، هر چه pKa کمتر باشد، اسید قوی تر است.

ارزیابی کمی اسیدیته ترکیبات آلی برای همه مواد آلی تعیین نشده است. بنابراین، توسعه توانایی انجام یک ارزیابی کیفی از خواص اسیدی محل‌های مختلف اسیدی مهم است. برای این منظور از یک رویکرد کلی روش شناختی استفاده می شود.

قدرت اسید با پایداری آنیون (باز مزدوج) تعیین می شود. هرچه آنیون پایدارتر باشد، اسید قوی تر است.

پایداری آنیون با ترکیبی از تعدادی از عوامل تعیین می شود:

الکترونگاتیوی و قطبش پذیری عنصر در مرکز اسید.

درجه جابجایی بار منفی در آنیون.

ماهیت رادیکال مرتبط با مرکز اسید.

اثرات حلالیت (تأثیر حلال)

اجازه دهید نقش همه این عوامل را به ترتیب در نظر بگیریم:

اثر الکترونگاتیوی عناصر

هرچه عنصر الکترونگاتیو بیشتر باشد، بار غیرمحلی تر و آنیون پایدارتر، اسید قوی تر است.

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

بنابراین اسیدیته در سری CH تغییر می کند< NН < ОН

برای اسیدهای SH، عامل دیگری غالب است - قطبش پذیری.

اتم گوگرد از نظر اندازه بزرگتر است و دارای d اوربیتال خالی است. بنابراین، بار منفی می‌تواند در حجم زیادی جابجا شود و در نتیجه پایداری آنیون بیشتر شود.

تیول ها، به عنوان اسیدهای قوی تر، با قلیاها و همچنین با اکسیدها و نمک های فلزات سنگین واکنش نشان می دهند، در حالی که الکل ها (اسیدهای ضعیف) تنها می توانند با فلزات فعال واکنش دهند.

اسیدیته نسبتاً بالای تول در پزشکی و در شیمی داروها استفاده می شود. مثلا:

برای مسمومیت با As، Hg، Cr، Bi استفاده می شود که اثر آن به دلیل اتصال فلزات و حذف آنها از بدن است. مثلا:

هنگام ارزیابی اسیدیته ترکیبات با اتم یکسان در مرکز اسید، عامل تعیین کننده جابجایی بار منفی در آنیون است. پایداری آنیون با ظهور امکان جابجایی بار منفی در امتداد سیستم پیوندهای مزدوج به طور قابل توجهی افزایش می یابد. افزایش قابل توجه اسیدیته در فنل ها، در مقایسه با الکل ها، با امکان تغییر مکان در یون ها در مقایسه با مولکول توضیح داده می شود.

اسیدیته بالای کربوکسیلیک اسیدها به دلیل پایداری رزونانس آنیون کربوکسیلات است.

جابجایی بار با حضور جایگزین‌های الکترون‌کشنده (EA) تسهیل می‌شود، آنها آنیون‌ها را تثبیت می‌کنند و در نتیجه اسیدیته را افزایش می‌دهند. به عنوان مثال، وارد کردن یک جایگزین به یک مولکول EA

اثر جایگزین و حلال

الف - اسیدهای هیدروکسی اسیدهای قوی تری نسبت به اسیدهای کربوکسیلیک مربوطه هستند.

ED - جایگزین ها، برعکس، اسیدیته را کاهش می دهند. حلال ها تأثیر بیشتری در تثبیت آنیون دارند؛ به عنوان یک قاعده، یون های کوچک با درجه کم جابجایی بار بهتر حل می شوند.

اثر حلالیت را می توان به عنوان مثال در سری زیر ردیابی کرد:

اگر یک اتم در مرکز اسید دارای بار مثبت باشد، این منجر به افزایش اسیدیته می شود.

سوال از مخاطب: کدام اسید - استیک یا پالمیتیک C 15 H 31 COOH - باید مقدار pKa کمتری داشته باشد؟

اگر اتم در مرکز اسید دارای بار مثبت باشد، منجر به افزایش اسیدیته می شود.

می توان به CH قوی - اسیدیته کمپلکس σ- که در واکنش جانشینی الکتروفیلیک تشکیل می شود اشاره کرد.

پایه برونستد

برای ایجاد پیوند با یک پروتون، یک جفت الکترون مشترک روی هترواتم ضروری است.

یا آنیون باشند. پایه های p و وجود دارد

پایه های π، جایی که مرکز پایه است

الکترون‌های پیوند π موضعی یا الکترون‌های π یک سیستم مزدوج (مولفه‌های π)

استحکام پایه به عواملی مشابه اسیدیته بستگی دارد، اما تأثیر آنها برعکس است. هرچه الکترونگاتیوی یک اتم بیشتر باشد، یک جفت الکترون تنها را محکم تر نگه می دارد و کمتر برای پیوند با پروتون در دسترس است. سپس، به طور کلی، قدرت n-پایه ها با همان جانشین در سری تغییر می کند:

اساسی ترین ترکیبات آلی آمین ها و الکل ها هستند:

نمک های ترکیبات آلی با اسیدهای معدنی بسیار محلول هستند. بسیاری از داروها به شکل نمک استفاده می شوند.

مرکز اسید و باز در یک مولکول (آمفوتریک)

پیوندهای هیدروژنی به عنوان برهمکنش های اسید و باز

برای همه اسیدهای آمینه α غالب اشکال کاتیونی در محیط های شدیدا اسیدی و آنیونی در محیط های به شدت قلیایی وجود دارد.

وجود مراکز ضعیف اسیدی و بازی منجر به برهمکنش ضعیف - پیوندهای هیدروژنی می شود. به عنوان مثال: ایمیدازول با وزن مولکولی کم به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی دارای نقطه جوش بالایی است.

J. Lewis یک نظریه کلی تر از اسیدها و بازها را بر اساس ساختار پوسته های الکترونیکی ارائه کرد.

اسید لوئیس می تواند یک اتم، مولکول یا کاتیونی باشد که دارای یک مدار خالی است که قادر به پذیرش یک جفت الکترون برای تشکیل یک پیوند است.

نمایندگان اسیدهای لوئیس هالیدهای عناصر گروه II و III سیستم تناوبی D.I هستند. مندلیف.

بازهای لوئیس یک اتم، مولکول یا آنیون هستند که قادر به اهدای یک جفت الکترون هستند.

بازهای لوئیس شامل آمین ها، الکل ها، اترها، تیول ها، تیو اترها و ترکیبات حاوی پیوند π است.

برای مثال، برهمکنش زیر را می توان به عنوان برهمکنش اسید-باز لوئیس نشان داد

یک پیامد مهم نظریه لوئیس این است که هر ماده آلی را می توان به عنوان یک کمپلکس اسید-باز نشان داد.

در ترکیبات آلی، پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی بسیار کمتر از پیوندهای بین مولکولی اتفاق می افتد، اما در ترکیبات بیورگانیک نیز رخ می دهد و می توان آن را به عنوان برهمکنش اسید و باز در نظر گرفت.

مفاهیم "سخت" و "نرم" با اسیدها و بازهای قوی و ضعیف یکسان نیستند. این دو ویژگی مستقل هستند. ماهیت LCMO این است که اسیدهای سخت با بازهای سخت و اسیدهای نرم با بازهای نرم واکنش می دهند.

بر اساس اصل اسیدها و بازهای سخت و نرم پیرسون (HABP)، اسیدهای لوئیس به سخت و نرم تقسیم می شوند. اسیدهای سخت اتمهای پذیرنده با اندازه کوچک، بار مثبت بزرگ، الکترونگاتیوی بالا و قطبش پذیری کم هستند.

اسیدهای نرم اتمهای پذیرنده بزرگ با بار مثبت کوچک، الکترونگاتیوی کم و قطبش پذیری بالا هستند.

ماهیت LCMO این است که اسیدهای سخت با بازهای سخت و اسیدهای نرم با بازهای نرم واکنش می دهند. مثلا:

اکسیداسیون و احیای ترکیبات آلی

واکنش های ردوکس برای فرآیندهای زندگی از اهمیت بالایی برخوردار است. با کمک آنها، بدن نیازهای انرژی خود را برآورده می کند، زیرا اکسیداسیون مواد آلی انرژی آزاد می کند.

از سوی دیگر، این واکنش ها برای تبدیل غذا به اجزای سلولی عمل می کنند. واکنش های اکسیداسیون باعث سم زدایی و حذف داروها از بدن می شود.

اکسیداسیون فرآیند حذف هیدروژن برای تشکیل یک پیوند چندگانه یا پیوندهای قطبی تر جدید است.

احیا فرآیند معکوس اکسیداسیون است.

اکسیداسیون سوبستراهای آلی آسان‌تر پیش می‌رود و تمایل آن برای رها کردن الکترون‌ها بیشتر می‌شود.

اکسیداسیون و احیا باید در رابطه با کلاس های خاصی از ترکیبات در نظر گرفته شود.

اکسیداسیون پیوندهای C-H (آلکان ها و آلکیل ها)

هنگامی که آلکان ها به طور کامل می سوزند، CO 2 و H 2 O تشکیل شده و گرما آزاد می شود. روش های دیگر اکسیداسیون و کاهش آنها را می توان با طرح های زیر نشان داد:

اکسیداسیون هیدروکربن های اشباع شده در شرایط سخت اتفاق می افتد (مخلوط کروم داغ است)؛ اکسید کننده های نرم تر روی آنها تأثیر نمی گذارد. محصولات اکسیداسیون میانی عبارتند از الکل ها، آلدئیدها، کتون ها و اسیدها.

هیدروپراکسیدهای R – O – OH مهمترین محصولات واسطه اکسیداسیون پیوندهای C – H در شرایط ملایم، به ویژه در داخل بدن هستند.

یک واکنش مهم اکسیداسیون پیوندهای C-H در شرایط بدن، هیدروکسیلاسیون آنزیمی است.

یک مثال می تواند تولید الکل ها از طریق اکسیداسیون مواد غذایی باشد. به دلیل اکسیژن مولکولی و اشکال فعال آن. در داخل بدن انجام شد.

پراکسید هیدروژن می تواند به عنوان یک عامل هیدروکسیل کننده در بدن عمل کند.

پراکسید اضافی باید توسط کاتالاز به آب و اکسیژن تجزیه شود.

اکسیداسیون و کاهش آلکن ها را می توان با تبدیل های زیر نشان داد:

احیای آلکن

اکسیداسیون و احیای هیدروکربن های آروماتیک

بر اساس طرح زیر، اکسید شدن بنزن حتی در شرایط سخت بسیار دشوار است:

توانایی اکسید شدن به طور قابل توجهی از بنزن به نفتالین و بیشتر به آنتراسن افزایش می یابد.

جایگزین های ED اکسیداسیون ترکیبات معطر را تسهیل می کنند. EA - مانع از اکسیداسیون می شود. بازیابی بنزن

C 6 H 6 + 3 H 2

هیدروکسیلاسیون آنزیمی ترکیبات معطر

اکسیداسیون الکل ها

در مقایسه با هیدروکربن‌ها، اکسیداسیون الکل‌ها در شرایط ملایم‌تر اتفاق می‌افتد

مهم ترین واکنش دیول ها در شرایط بدن، تبدیل در سیستم کینون-هیدروکینون است

انتقال الکترون ها از بستر به اکسیژن در متاکندری اتفاق می افتد.

اکسیداسیون و احیای آلدئیدها و کتونها

یکی از دسته های ترکیبات آلی که به راحتی اکسید می شود

2H 2 C = O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH به خصوص به راحتی در نور جریان دارد

اکسیداسیون ترکیبات حاوی نیتروژن

آمین ها به راحتی اکسید می شوند؛ محصولات نهایی اکسیداسیون ترکیبات نیترو هستند

کاهش کامل مواد حاوی نیتروژن منجر به تشکیل آمین می شود.

اکسیداسیون آمین ها در داخل بدن

اکسیداسیون و احیای تیول ها

ویژگی های مقایسه ای خواص O-B ترکیبات آلی.

تیول ها و فنل های 2 اتمی به راحتی اکسید می شوند. آلدئیدها به راحتی اکسید می شوند. اکسید شدن الکل ها دشوارتر است و الکل های اولیه آسان تر از الکل های ثانویه و سوم هستند. کتون ها در برابر اکسیداسیون مقاوم هستند یا با برش مولکول اکسید می شوند.

آلکین ها حتی در دمای اتاق به راحتی اکسید می شوند.

سخت ترین اکسیداسیون ترکیباتی هستند که حاوی اتم های کربن در حالت هیبرید شده با Sp3 هستند، یعنی قطعات اشباع مولکول ها.

ED - جایگزین‌ها اکسیداسیون را تسهیل می‌کنند

EA - مانع از اکسیداسیون می شود.

خواص ویژه ترکیبات چند و ناهم عملکردی

طرح کلی سخنرانی

چند کارکردی و ناهمگونی به عنوان عامل افزایش واکنش پذیری ترکیبات آلی.

خواص ویژه ترکیبات چند و چند کارکردی:

تشکیل آمفوتریسیته نمک های درون مولکولی

چرخه‌سازی درون مولکولی γ، δ، ε - ترکیبات ناهم‌عامل.

چرخه‌سازی بین مولکولی (لاکتیدها و دکتوپی‌پیروزین‌ها)

کیلاسیون

واکنش های حذف بتا-هتروفانکشنال

اتصالات

توتومریسم کتو-انول فسفونول پیرووات، به عنوان

ترکیب ماکرو ارژیک

دکربوکسیلاسیون

استریوایزومریسم

چند کارکردی و ناهمگونی به عنوان دلیل پیدایش خواص ویژه در اسیدهای هیدروکسی، آمینه و اکسو.

وجود چندین گروه عاملی یکسان یا متفاوت در یک مولکول یکی از ویژگی های ترکیبات آلی مهم بیولوژیکی است. یک مولکول ممکن است حاوی دو یا چند گروه هیدروکسیل، گروه آمینه یا گروه کربوکسیل باشد. مثلا:

گروه مهمی از مواد درگیر در فعالیت حیاتی، ترکیبات ناهم عملکردی هستند که ترکیبی جفتی از گروه های عملکردی مختلف دارند. مثلا:

در ترکیبات آلیفاتیک، همه گروه‌های عاملی فوق دارای ویژگی EA هستند. به دلیل تأثیر آنها بر یکدیگر، واکنش پذیری آنها متقابلاً افزایش می یابد. به عنوان مثال، در اکسواسیدها، الکتروفیلی هر یک از دو اتم کربن کربونیل توسط -J گروه عاملی دیگر افزایش می‌یابد که منجر به حمله آسان‌تر توسط معرف‌های هسته دوست می‌شود.

از آنجایی که اثر I پس از 3-4 پیوند محو می شود، یک شرایط مهم نزدیکی محل گروه های عاملی در زنجیره هیدروکربنی است. گروه‌های ناهم‌عامل می‌توانند روی یک اتم کربن (آرایش - α) یا روی اتم‌های کربن مختلف، همسایه (آرایش β) و هم دورتر از یکدیگر (γ، دلتا، اپسیلون) قرار گیرند.

هر گروه هتروعملکردی واکنش‌پذیری خاص خود را حفظ می‌کند؛ به‌طور دقیق‌تر، ترکیبات ناهم‌عامل وارد واکنش‌های شیمیایی «دوبرابر» می‌شوند. هنگامی که آرایش متقابل گروه های ناهمکار به اندازه کافی نزدیک باشد، واکنش پذیری هر یک از آنها به طور متقابل افزایش می یابد.

با حضور همزمان گروه های اسیدی و بازی در مولکول، ترکیب آمفوتر می شود.

به عنوان مثال: اسیدهای آمینه.

تعامل گروه های ناهمکار

مولکول ترکیبات ژئوعاملی ممکن است حاوی گروه هایی باشد که قادر به تعامل با یکدیگر هستند. به عنوان مثال، در ترکیبات آمفوتریک، مانند اسیدهای آمینه α، تشکیل نمک های داخلی امکان پذیر است.

بنابراین، تمام اسیدهای آمینه α به شکل یون های قطبی هستند و در آب بسیار محلول هستند.

علاوه بر فعل و انفعالات اسید و باز، انواع دیگری از واکنش های شیمیایی امکان پذیر می شود. به عنوان مثال، واکنش S N در SP 2 ترکیبی از یک اتم کربن در گروه کربونیل به دلیل برهمکنش با گروه الکل، تشکیل استرها، یک گروه کربوکسیل با یک گروه آمینه (تشکیل آمیدها) است.

بسته به آرایش نسبی گروه های عاملی، این واکنش ها می توانند هم در یک مولکول (داخل مولکولی) و هم بین مولکول ها (بین مولکولی) رخ دهند.

از آنجایی که واکنش منجر به تشکیل آمیدها و استرهای حلقوی می شود. سپس عامل تعیین کننده پایداری ترمودینامیکی چرخه ها می شود. در این راستا محصول نهایی معمولا حاوی حلقه های شش یا پنج عضوی است.

برای اینکه فعل و انفعالات درون مولکولی یک حلقه استر (آمید) پنج یا شش عضوی تشکیل دهد، ترکیب هتروعملکردی باید دارای آرایش گاما یا سیگما در مولکول باشد. سپس در کلاس