ბიოორგანული ქიმიის ელემენტები. ბიოორგანული ქიმიის განვითარების ისტორია

გამარჯობა! ბევრი სამედიცინო სტუდენტი ახლა სწავლობს ბიოორგანულ ქიმიას, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ბიოქიმია.

ზოგიერთ უნივერსიტეტში ეს საგანი ტესტით მთავრდება, ზოგში – გამოცდით. ზოგჯერ ისეც ხდება, რომ ერთ უნივერსიტეტში გამოცდა სირთულით შედარებულია მეორეში გამოცდასთან.

ჩემს უნივერსიტეტში ბიოორგანული ქიმია პირველი კურსის ბოლოს ზაფხულის სესიაზე გამოცდაზე გადიოდა. უნდა ითქვას, რომ BOC არის ერთ-ერთი იმ საგანი, რომელიც თავიდან შემზარავია და შეუძლია გააჩინოს აზრი "ამის გავლა შეუძლებელია". ეს განსაკუთრებით ეხება, რა თქმა უნდა, ორგანულ ქიმიაში სუსტი ფუნდამენტის მქონე ადამიანებს (და, რაც უცნაურად საკმარისია, სამედიცინო უნივერსიტეტებში საკმაოდ ბევრი მათგანია).

სხვადასხვა უნივერსიტეტებში ბიოორგანული ქიმიის შესწავლის პროგრამები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს, ხოლო სწავლების მეთოდები შეიძლება კიდევ უფრო განსხვავდებოდეს.

თუმცა, სტუდენტების მოთხოვნები ყველგან დაახლოებით ერთნაირია. ძალიან მარტივად რომ ვთქვათ, იმისათვის, რომ ბიოორგანული ქიმია 5-ით გაიაროთ, უნდა იცოდეთ რიგი ორგანული ნივთიერებების სახელები, თვისებები, სტრუქტურული მახასიათებლები და ტიპიური რეაქციები.

ჩვენმა მასწავლებელმა, პატივცემულმა პროფესორმა, წარმოადგინა მასალა ისე, თითქოს თითოეული სტუდენტი იყო ორგანული ქიმიის საუკეთესო მოსწავლე სკოლაში (და ბიოორგანული ქიმია არსებითად რთული კურსია სკოლის ორგანულ ქიმიაში). ის ალბათ მართალი იყო მის მიდგომაში, ყველა უნდა ეცადოს მწვერვალს და ეცადოს იყოს საუკეთესო. თუმცა, ამან განაპირობა ის, რომ ზოგიერთმა სტუდენტმა, რომელთაც პირველ 2-3 კლასში მასალა ნაწილობრივ არ ესმოდათ, სემესტრის შუა რიცხვებამდე საერთოდ შეწყვიტეს ყველაფრის გაგება.

ამ მასალის დაწერა დიდწილად იმიტომ გადავწყვიტე, რომ სწორედ ასეთი სტუდენტი ვიყავი. სკოლაში ძალიან მიყვარდა არაორგანული ქიმია, მაგრამ ყოველთვის ვიბრძოდი ორგანულ ნივთიერებებთან. მაშინაც კი, როცა ერთიანი სახელმწიფო გამოცდისთვის ვემზადებოდი, ავირჩიე სტრატეგია, რომ განმემტკიცებინა მთელი ჩემი ცოდნა არაორგანიკაში და ამავდროულად გავამყარო მხოლოდ ორგანული საფუძვლები. სხვათა შორის, ამან თითქმის საპირისპირო შედეგი მომიტანა შესასვლელი პუნქტების მხრივ, მაგრამ ეს სხვა ამბავია.

ტყუილად არ ვამბობდი სწავლების მეთოდოლოგიაზე, რადგან ჩვენიც ძალიან უჩვეულო იყო. მაშინვე, თითქმის პირველ კლასში გვაჩვენეს სახელმძღვანელოები, რომლის მიხედვითაც უნდა გაგვეკეთებინა ტესტები და შემდეგ გამოცდა.

ბიოორგანული ქიმია - ტესტები და გამოცდა

მთელი ჩვენი კურსი დაყოფილი იყო 4 ძირითად თემად, რომელთაგან თითოეული დასრულდა ტესტის გაკვეთილით. ჩვენ უკვე გვქონდა კითხვები პირველი წყვილის ოთხივე ტესტზე. ისინი, რა თქმა უნდა, აშინებდნენ, მაგრამ ამავე დროს ისინი ემსახურებოდნენ ერთგვარ რუქას, რომლის გასწვრივ გადაადგილდებოდა.

პირველი ტესტი საკმაოდ ძირითადი იყო. იგი ძირითადად ეძღვნებოდა ნომენკლატურას, ტრივიალურ (ყოველდღიურ) და საერთაშორისო სახელებს და, რა თქმა უნდა, ნივთიერებების კლასიფიკაციას. ასევე, ამა თუ იმ ფორმით, არომატულობის ნიშნებს შეეხო.

მეორე ტესტი პირველის შემდეგ გაცილებით რთული ჩანდა. იქ საჭირო იყო ისეთი ნივთიერებების თვისებებისა და რეაქციების აღწერა, როგორიცაა კეტონები, ალდეჰიდები, სპირტები და კარბოქსილის მჟავები. მაგალითად, ალდეჰიდების ერთ-ერთი ყველაზე ტიპიური რეაქციაა ვერცხლის სარკის რეაქცია. საკმაოდ ლამაზი სანახაობაა. თუ ტოლენსის რეაგენტს, ანუ OH-ს დაუმატებთ ნებისმიერ ალდეჰიდს, მაშინ სინჯარის კედელზე დაინახავთ ნალექს, რომელიც სარკეს წააგავს, ეს ასე გამოიყურება:

მესამე ტესტი მეორესთან შედარებით არც ისე საშინლად ჩანდა. ყველა უკვე მიჩვეულია რეაქციების წერას და თვისებების დამახსოვრებას კლასიფიკაციის მიხედვით. მესამე ტესტში ვისაუბრეთ ნაერთებზე ორი ფუნქციური ჯგუფის - ამინოფენოლების, ამინოალკოჰოლების, ოქსომჟავების და სხვა. ასევე, თითოეული ბილეთი შეიცავდა მინიმუმ ერთ ბილეთს ნახშირწყლების შესახებ.

მეოთხე ტესტი ბიოორგანულ ქიმიაში თითქმის მთლიანად დაეთმო ცილებს, ამინომჟავებს და პეპტიდურ კავშირებს. განსაკუთრებული აქცენტი იყო კითხვები, რომლებიც საჭიროებდა რნმ-ისა და დნმ-ის შეგროვებას.

სხვათა შორის, ზუსტად ასე გამოიყურება ამინომჟავა - შეგიძლიათ იხილოთ ამინო ჯგუფი (ამ სურათზე ის ყვითლად არის შეფერილი) და კარბოქსილის მჟავას ჯგუფი (იასამნისფერია). სწორედ ამ კლასის ნივთიერებებთან გვქონდა საქმე მეოთხე ტესტში.

თითოეული ტესტი ჩატარდა დაფაზე - მოსწავლემ მოთხოვნის გარეშე უნდა აღწეროს და ახსნას ყველა საჭირო თვისება რეაქციების სახით. მაგალითად, თუ მეორე ტესტს გადიხართ, ბილეთზე გაქვთ ალკოჰოლის თვისებები. მასწავლებელი გეუბნება - მიიღე პროპანოლი. თქვენ დაწერეთ პროპანოლის ფორმულა და 4-5 ტიპიური რეაქცია მისი თვისებების საილუსტრაციოდ. ასევე შეიძლება იყოს რაღაც ეგზოტიკური, როგორიცაა გოგირდის შემცველი ნაერთები. შეცდომა ერთი რეაქციის პროდუქტის ინდექსშიც კი ხშირად მიგზავნიდა შემდგომ ამ მასალის შესასწავლად მომდევნო მცდელობამდე (რაც ერთი კვირის შემდეგ იყო). საშინელი? მკაცრი? Რა თქმა უნდა!

თუმცა, ამ მიდგომას აქვს ძალიან სასიამოვნო გვერდითი ეფექტი. რთული იყო რეგულარული სემინარების დროს. ბევრმა გაიარა ტესტები 5-6-ჯერ. მაგრამ გამოცდა ძალიან მარტივი იყო, რადგან თითოეული ბილეთი 4 კითხვას შეიცავდა. ზუსტად, თითო უკვე ნასწავლი და ამოხსნილი ტესტიდან.

ამიტომ არც კი აღვწერ ბიოორგანულ ქიმიაში გამოცდისთვის მომზადების სირთულეებს. ჩვენს შემთხვევაში, მთელი მომზადება იმაზე მოდიოდა, თუ როგორ ვემზადებოდით თავად ტესტებისთვის. მე თავდაჯერებულად ჩავაბარე ოთხივე ტესტიდან - გამოცდამდე, უბრალოდ გადახედეთ საკუთარ ნახაზებს, ჩაწერეთ ყველაზე ძირითადი რეაქციები და ყველაფერი მაშინვე აღდგება. ფაქტია, რომ ორგანული ქიმია ძალიან ლოგიკური მეცნიერებაა. რაც უნდა გახსოვდეთ, არის არა რეაქციების უზარმაზარი სტრიქონი, არამედ თავად მექანიზმები.

დიახ, მე აღვნიშნავ, რომ ეს არ მუშაობს ყველა ელემენტთან. თქვენ ვერ შეძლებთ გაიაროთ შესანიშნავი ანატომია წინა დღით თქვენი შენიშვნების უბრალოდ წაკითხვით. უამრავ სხვა ნივთს ასევე აქვს საკუთარი მახასიათებლები. მაშინაც კი, თუ თქვენი სამედიცინო სკოლა განსხვავებულად ასწავლის ბიოორგანულ ქიმიას, შეიძლება დაგჭირდეთ თქვენი მომზადების კორექტირება და ამის გაკეთება ცოტა განსხვავებულად, ვიდრე მე. ნებისმიერ შემთხვევაში, წარმატებებს გისურვებთ, გაიგეთ და შეიყვარეთ მეცნიერება!

გეგმა 1. ბიოორგანული ქიმიის საგანი და მნიშვნელობა 2. ორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია და ნომენკლატურა 3. ორგანული მოლეკულების გამოსახვის მეთოდები 4. ბიოორგანული მოლეკულების ქიმიური კავშირი 5. ელექტრონული ეფექტები. ატომების ურთიერთგავლენა მოლეკულაში 6. ქიმიური რეაქციების და რეაგენტების კლასიფიკაცია 7. ქიმიური რეაქციების მექანიზმების კონცეფცია 2

ბიოორგანული ქიმიის საგანი 3 ბიოორგანული ქიმია არის ქიმიური მეცნიერების დამოუკიდებელი ფილიალი, რომელიც სწავლობს ორგანული წარმოშობის ქიმიური ნაერთების სტრუქტურას, თვისებებსა და ბიოლოგიურ ფუნქციებს, რომლებიც მონაწილეობენ ცოცხალი ორგანიზმების მეტაბოლიზმში.

ბიოორგანული ქიმიის შესწავლის ობიექტებს წარმოადგენენ დაბალმოლეკულური ბიომოლეკულები და ბიოპოლიმერები (ცილები, ნუკლეინის მჟავები და პოლისაქარიდები), ბიორეგულატორები (ფერმენტები, ჰორმონები, ვიტამინები და სხვა), ბუნებრივი და სინთეზური ფიზიოლოგიურად აქტიური ნაერთები, მათ შორის წამლები და ტოქსიკური მოქმედების მქონე ნივთიერებები. ბიომოლეკულები არის ბიოორგანული ნაერთები, რომლებიც ცოცხალი ორგანიზმების ნაწილია და სპეციალიზირებულია უჯრედული სტრუქტურების ფორმირებისთვის და ბიოქიმიურ რეაქციებში მონაწილეობისთვის, ქმნიან მეტაბოლიზმს (მეტაბოლიზმის) და ცოცხალი უჯრედების და ზოგადად მრავალუჯრედული ორგანიზმების ფიზიოლოგიურ ფუნქციებს. 4 ბიოორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია

მეტაბოლიზმი არის ქიმიური რეაქციების ერთობლიობა, რომელიც ხდება ორგანიზმში (in vivo). მეტაბოლიზმს ასევე უწოდებენ მეტაბოლიზმს. მეტაბოლიზმი შეიძლება მოხდეს ორი მიმართულებით - ანაბოლიზმი და კატაბოლიზმი. ანაბოლიზმი არის ორგანიზმში რთული ნივთიერებების სინთეზი შედარებით მარტივიდან. ეს ხდება ენერგიის ხარჯვით (ენდოთერმული პროცესი). კატაბოლიზმი, პირიქით, არის რთული ორგანული ნაერთების დაშლა უფრო მარტივ ნაერთებად. ეს ხდება ენერგიის გამოყოფით (ეგზოთერმული პროცესი). მეტაბოლური პროცესები მიმდინარეობს ფერმენტების მონაწილეობით. ფერმენტები ასრულებენ ორგანიზმში ბიოკატალიზატორების როლს. ფერმენტების გარეშე ბიოქიმიური პროცესები ან საერთოდ არ მოხდებოდა, ან ძალიან ნელა წარიმართებოდა და ორგანიზმი სიცოცხლის შენარჩუნებას ვერ შეძლებდა. 5

ბიოელემენტები. ბიოორგანული ნაერთების შემადგენლობა, გარდა ნახშირბადის ატომებისა (C), რომლებიც ქმნიან ნებისმიერი ორგანული მოლეკულის საფუძველს, ასევე შეიცავს წყალბადს (H), ჟანგბადს (O), აზოტს (N), ფოსფორს (P) და გოგირდს (S). . ეს ბიოელემენტები (ორგანოგენები) კონცენტრირებულია ცოცხალ ორგანიზმებში იმ რაოდენობით, რაც 200-ჯერ აღემატება მათ შემცველობას უსულო ობიექტებში. აღნიშნული ელემენტები შეადგენენ ბიომოლეკულების ელემენტარული შემადგენლობის 99%-ზე მეტს. 6

ბიოორგანული ქიმია წარმოიშვა ორგანული ქიმიის სიღრმიდან და ეფუძნება მის იდეებსა და მეთოდებს. განვითარების ისტორიაში ორგანულ ქიმიას აქვს შემდეგი საფეხურები: ემპირიული, ანალიტიკური, სტრუქტურული და თანამედროვე. ემპირიულად ითვლება პერიოდი ორგანულ ნივთიერებებთან ადამიანის პირველი გაცნობიდან მე-18 საუკუნის ბოლომდე. ამ პერიოდის მთავარი შედეგი იყო ის, რომ ადამიანებმა გააცნობიერეს ელემენტარული ანალიზის მნიშვნელობა და ატომური და მოლეკულური მასების დადგენა. ვიტალიზმის თეორია - სიცოცხლის ძალა (ბერცელიუსი). ანალიტიკური პერიოდი გაგრძელდა XIX საუკუნის 60-იან წლებამდე. აღინიშნა ის ფაქტი, რომ XIX საუკუნის პირველი მეოთხედის ბოლოდან გაკეთდა მრავალი პერსპექტიული აღმოჩენა, რამაც გამანადგურებელი დარტყმა მიაყენა ვიტალისტურ თეორიას. ამ სერიაში პირველი იყო ბერცელიუსის მოსწავლე, გერმანელი ქიმიკოსი უოლერი. მან 1824 წელს გააკეთა არაერთი აღმოჩენა - ოქსილის მჟავას სინთეზი ციანოგენისგან: (CN) 2 HOOC - COOH r. – შარდოვანას სინთეზი ამონიუმის ციანატიდან: NH 4 CNO NH 2 – C – NH 2 O 8

1853 წელს C. Gerard-მა შეიმუშავა „ტიპების თეორია“ და გამოიყენა ორგანული ნაერთების კლასიფიკაციისთვის. ჟერარდის აზრით, უფრო რთული ორგანული ნაერთები შეიძლება წარმოიქმნას შემდეგი ოთხი ძირითადი ტიპის ნივთიერებებისგან: HHHH ტიპის HHHH O ტიპის წყალი H Cl ტიპის წყალბადის ქლორიდი HHHHN N ტიპის ამიაკი 1857 წლიდან, F. A. Kekule-ს წინადადებით, დაიწყო ნახშირწყალბადების კლასიფიკაცია. როგორც მეთანის ტიპი HHHNNHH C 9

ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიის ძირითადი დებულებები (1861 წ.) 1) ატომები მოლეკულებში ერთმანეთთან დაკავშირებულია ქიმიური ბმებით მათი ვალენტობის შესაბამისად; 2) ორგანული ნივთიერებების მოლეკულებში ატომები დაკავშირებულია ერთმანეთთან გარკვეული თანმიმდევრობით, რაც განსაზღვრავს მოლეკულის ქიმიურ სტრუქტურას (სტრუქტურას); 3) ორგანული ნაერთების თვისებები დამოკიდებულია არა მხოლოდ მათი შემადგენელი ატომების რაოდენობასა და ბუნებაზე, არამედ მოლეკულების ქიმიურ სტრუქტურაზე; 4) ორგანულ მოლეკულებში არის ურთიერთქმედება ატომებს შორის, როგორც ერთმანეთთან შეკრული, ასევე შეუზღუდავი; 5) ნივთიერების ქიმიური აგებულების დადგენა შესაძლებელია მისი ქიმიური გარდაქმნების შესწავლით და პირიქით, მისი თვისებები შეიძლება დახასიათდეს ნივთიერების აგებულებით. 10

ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიის ძირითადი დებულებები (1861 წ.) სტრუქტურული ფორმულა არის მოლეკულაში ატომების ბმების თანმიმდევრობის გამოსახულება. მთლიანი ფორმულა - CH 4 O ან CH 3 OH სტრუქტურული ფორმულა გამარტივებულ სტრუქტურულ ფორმულებს ზოგჯერ უწოდებენ რაციონალურ მოლეკულურ ფორმულას - ორგანული ნაერთის ფორმულა, რომელიც მიუთითებს მოლეკულაში თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობაზე. მაგალითად: C 5 H 12 - პენტანი, C 6 H 6 - ბენზინი და ა.შ. თერთმეტი

ბიოორგანული ქიმიის განვითარების ეტაპები, როგორც ცოდნის ცალკეული სფერო, რომელიც აერთიანებს, ერთის მხრივ, ორგანული ქიმიის კონცეპტუალურ პრინციპებსა და მეთოდოლოგიას, მეორეს მხრივ, მოლეკულურ ბიოქიმიას და მოლეკულურ ფარმაკოლოგიას, ბიოორგანული ქიმია ჩამოყალიბდა მეოცე საუკუნეში განვითარებული მოვლენების საფუძველზე. ბუნებრივი ნივთიერებებისა და ბიოპოლიმერების ქიმია. თანამედროვე ბიოორგანულმა ქიმიამ ფუნდამენტური მნიშვნელობა შეიძინა W. Stein, S. Moore, F. Sanger (ამინომჟავების შემადგენლობის ანალიზი და პეპტიდების და ცილების პირველადი სტრუქტურის განსაზღვრა), L. Pauling და H. Astbury (დაზუსტება) წყალობით. -ჰელიქსის და -სტრუქტურის სტრუქტურისა და მათი მნიშვნელობის ცილის მოლეკულების ბიოლოგიური ფუნქციების განხორციელებაში), ე. ჩარგაფი (ნუკლეინის მჟავების ნუკლეოტიდური შემადგენლობის თავისებურებების გაშიფვრა), ჯ. უოტსონი, ფრ. კრიკი, მ. უილკინსი, რ. ფრანკლინი (დნმ-ის მოლეკულის სივრცითი სტრუქტურის ნიმუშების დადგენა), გ. კორანი (ქიმიური გენის სინთეზი) და სხვ. 14

ორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია ნახშირბადის ჩონჩხის სტრუქტურისა და ფუნქციური ჯგუფის ბუნების მიხედვით ორგანული ნაერთების უზარმაზარმა რაოდენობამ აიძულა ქიმიკოსებს მათი კლასიფიკაცია. ორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია ეფუძნება ორ კლასიფიკაციის კრიტერიუმს: 1. ნახშირბადის ჩონჩხის სტრუქტურა 2. ფუნქციური ჯგუფების ბუნება კლასიფიკაცია ნახშირბადის ჩონჩხის აგებულების მეთოდის მიხედვით: 1. აციკლური (ალკანები, ალკენები, ალკინები, ალკადიენები); 2. ციკლური 2.1. კარბოციკლური (ალიციკლური და არომატული) 2.2. ჰეტეროციკლური 15 აციკლურ ნაერთებს ასევე უწოდებენ ალიფატურს. ეს მოიცავს ნივთიერებებს ღია ნახშირბადის ჯაჭვით. აციკლური ნაერთები იყოფა გაჯერებულ (ან გაჯერებულ) C n H 2n+2 (ალკანები, პარაფინები) და უჯერი (უჯერი). ამ უკანასკნელებში შედის ალკენები C n H 2n, ალკინები C n H 2n -2, ალკადიენები C n H 2n -2.

16 ციკლური ნაერთები შეიცავს რგოლებს (ციკლებს) მათ მოლეკულებში. თუ ციკლები შეიცავს მხოლოდ ნახშირბადის ატომებს, მაშინ ასეთ ნაერთებს კარბოციკლური ეწოდება. თავის მხრივ, კარბოციკლური ნაერთები იყოფა ალიციკლურ და არომატულებად. ალიციკლურ ნახშირწყალბადებს (ციკლოალკანებს) მიეკუთვნება ციკლოპროპანი და მისი ჰომოლოგები - ციკლობუტანი, ციკლოპენტანი, ციკლოჰექსანი და ა.შ. თუ ციკლური სისტემა, ნახშირწყალბადის გარდა, შეიცავს სხვა ელემენტებსაც, მაშინ ასეთი ნაერთები კლასიფიცირდება როგორც ჰეტეროციკლური.

კლასიფიკაცია ფუნქციური ჯგუფის ბუნებით ფუნქციური ჯგუფი არის ატომი ან ატომების ჯგუფი, რომლებიც დაკავშირებულია გარკვეულწილად, რომელთა არსებობა ორგანული ნივთიერების მოლეკულაში განსაზღვრავს დამახასიათებელ თვისებებს და მის კუთვნილებას ნაერთების ამა თუ იმ კლასში. . ფუნქციური ჯგუფების რაოდენობისა და ჰომოგენურობის მიხედვით ორგანული ნაერთები იყოფა მონო-, პოლი- და ჰეტეროფუნქციურებად. ერთი ფუნქციური ჯგუფის მქონე ნივთიერებებს უწოდებენ მონოფუნქციურს; ნივთიერებებს, რომლებსაც აქვთ რამდენიმე იდენტური ფუნქციური ჯგუფი - პოლიფუნქციური. რამდენიმე განსხვავებული ფუნქციური ჯგუფის შემცველი ნაერთები ჰეტეროფუნქციურია. მნიშვნელოვანია, რომ იმავე კლასის ნაერთები გაერთიანდეს ჰომოლოგიურ სერიაში. ჰომოლოგიური სერია არის ორგანული ნაერთების სერია იგივე ფუნქციური ჯგუფებით და იგივე სტრუქტურით; ჰომოლოგიური სერიების თითოეული წარმომადგენელი განსხვავდება წინაგან მუდმივი ერთეულით (CH 2), რომელსაც ჰომოლოგიური განსხვავება ეწოდება. ჰომოლოგიური სერიის წევრებს ჰომოლოგები უწოდებენ. 17

ნომენკლატურული სისტემები ორგანულ ქიმიაში - ტრივიალური, რაციონალური და საერთაშორისო (IUPAC) ქიმიური ნომენკლატურა არის ცალკეული ქიმიური ნივთიერებების დასახელებების, მათი ჯგუფებისა და კლასების, აგრეთვე მათი სახელების შედგენის წესები. ნივთიერებები, მათი ჯგუფები და კლასები, აგრეთვე მათი სახელების შედგენის წესები. ტრივიალური (ისტორიული) ნომენკლატურა დაკავშირებულია ნივთიერებების მიღების პროცესთან (პიროგალოლი - გალის მჟავას პიროლიზის პროდუქტი), წარმოშობის წყარო, საიდანაც იგი მიიღეს (ჭიანჭველა) და ა.შ. ნაერთების ტრივიალური სახელები ფართოდ გამოიყენება ბუნებრივი და ჰეტეროციკლური ნაერთების ქიმიაში (ციტრალი, გერანიოლი, თიოფენი, პიროლი, ქინოლინი და სხვ.) ტრივიალური (ისტორიული) ნომენკლატურა დაკავშირებულია ნივთიერებების მიღების პროცესთან (პიროგალოლი პიროლიზის პროდუქტია. გალის მჟავას), წარმოშობის წყარო, საიდანაც მიიღეს (ჭიანჭველა) და ა.შ. ნაერთების ტრივიალური სახელები ფართოდ გამოიყენება ბუნებრივი და ჰეტეროციკლური ნაერთების ქიმიაში (ციტრალი, გერანიოლი, თიოფენი, პიროლი, ქინოლინი და სხვ.). რაციონალური ნომენკლატურა ეფუძნება ორგანული ნაერთების ჰომოლოგიურ სერიებად დაყოფის პრინციპს. გარკვეული ჰომოლოგიური სერიის ყველა ნივთიერება განიხილება, როგორც ამ სერიის უმარტივესი წარმომადგენლის - პირველი ან ზოგჯერ მეორეს წარმოებულები. კერძოდ, ალკანებისთვის - მეთანი, ალკენებისთვის - ეთილენი და ა.შ. რაციონალური ნომენკლატურა ეფუძნება ორგანული ნაერთების ჰომოლოგიურ სერიებად დაყოფის პრინციპს. გარკვეული ჰომოლოგიური სერიის ყველა ნივთიერება განიხილება, როგორც ამ სერიის უმარტივესი წარმომადგენლის - პირველი ან ზოგჯერ მეორეს წარმოებულები. კერძოდ, ალკანებისთვის - მეთანი, ალკენებისთვის - ეთილენი და ა.შ. 18

საერთაშორისო ნომენკლატურა (IUPAC). თანამედროვე ნომენკლატურის წესები შემუშავდა 1957 წელს სუფთა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირის (IUPAC) მე-19 კონგრესზე. რადიკალური ფუნქციონალური ნომენკლატურა. ეს სახელები ეფუძნება ფუნქციური კლასის სახელს (ალკოჰოლი, ეთერი, კეტონი და ა.შ.), რომელსაც წინ უძღვის ნახშირწყალბადების რადიკალების სახელები, მაგალითად: ალილქლორიდი, დიეთილის ეთერი, დიმეთილკეტონი, პროპილ სპირტი და სხვ. შემცვლელი ნომენკლატურა. ნომენკლატურის წესები. ძირითადი სტრუქტურა არის მოლეკულის სტრუქტურული ფრაგმენტი (მოლეკულური ჩონჩხი), რომელიც ეფუძნება ნაერთის სახელს, ალიციკლური ნაერთების ატომების ძირითად ნახშირბადის ჯაჭვს და კარბოციკლური ნაერთების ციკლს. 19

ქიმიური ბმა ორგანულ მოლეკულებში ქიმიური ბმა არის გარე ელექტრონული გარსების (ატომების სავალენტო ელექტრონები) და ატომის ბირთვებს შორის ურთიერთქმედების ფენომენი, რომელიც განსაზღვრავს მოლეკულის ან მთლიანობაში კრისტალის არსებობას. როგორც წესი, ატომი, რომელიც იღებს ან აძლევს ელექტრონს, ან ქმნის საერთო ელექტრონულ წყვილს, მიდრეკილია შეიძინოს გარე ელექტრონული გარსის კონფიგურაცია, როგორც კეთილშობილური გაზების კონფიგურაცია. ორგანული ნაერთებისთვის დამახასიათებელია შემდეგი სახის ქიმიური ბმები: - იონური ბმა - კოვალენტური ბმა - დონორი - მიმღები ბმა - წყალბადის ბმა, ასევე არსებობს სხვა სახის ქიმიური ბმები (მეტალის, ერთელექტრონული, ორელექტრონული სამცენტრიანი) , მაგრამ ისინი პრაქტიკულად არ გვხვდება ორგანულ ნაერთებში. 20

ორგანულ ნაერთებში ბმის სახეები ორგანული ნაერთებისთვის ყველაზე დამახასიათებელია კოვალენტური ბმა. კოვალენტური ბმა არის ატომების ურთიერთქმედება, რომელიც რეალიზდება საერთო ელექტრონული წყვილის წარმოქმნით. ამ ტიპის კავშირი იქმნება ატომებს შორის, რომლებსაც აქვთ შედარებითი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები. ელექტრონეგატიურობა არის ატომის თვისება, რომელიც აჩვენებს სხვა ატომებიდან ელექტრონების მოზიდვის უნარს. კოვალენტური ბმა შეიძლება იყოს პოლარული ან არაპოლარული. არაპოლარული კოვალენტური ბმა წარმოიქმნება ატომებს შორის იგივე ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობით

ორგანულ ნაერთებში ობლიგაციების სახეები პოლარული კოვალენტური ბმა იქმნება ატომებს შორის, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ელექტროუარყოფითი მნიშვნელობები. ამ შემთხვევაში შეკრული ატომები იძენენ ნაწილობრივ მუხტებს δ+δ+ δ-δ- კოვალენტური ბმის განსაკუთრებული ქვეტიპია დონორი-მიმღები ბმა. როგორც წინა მაგალითებში, ამ ტიპის ურთიერთქმედება განპირობებულია საერთო ელექტრონული წყვილის არსებობით, მაგრამ ეს უკანასკნელი უზრუნველყოფილია ერთ-ერთი ატომით, რომელიც ქმნის კავშირს (დონორი) და მიიღება სხვა ატომის (მიმღების) მიერ 24.

ორგანულ ნაერთებში ობლიგაციების სახეები იონური ბმა იქმნება ატომებს შორის, რომლებიც ძლიერ განსხვავდებიან ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობებში. ამ შემთხვევაში, ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ელემენტის (ხშირად ლითონის) ელექტრონი მთლიანად გადადის უფრო ელექტროუარყოფით ელემენტზე. ეს ელექტრონული გადასვლა იწვევს დადებითი მუხტის გამოჩენას ნაკლებად ელექტროუარყოფით ატომზე და უარყოფით მუხტს უფრო ელექტროუარყოფით ატომზე. ამრიგად, წარმოიქმნება საპირისპირო მუხტის მქონე ორი იონი, რომელთა შორის არის ელექტროვალენტური ურთიერთქმედება. 25

ორგანულ ნაერთებში ობლიგაციების ტიპები წყალბადის ბმა არის ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება წყალბადის ატომს, რომელიც შეკრულია უაღრესად პოლარული გზით და ჟანგბადის, ფტორის, აზოტის, გოგირდის და ქლორის ელექტრონულ წყვილებს შორის. ამ ტიპის ურთიერთქმედება საკმაოდ სუსტი ურთიერთქმედებაა. წყალბადის კავშირი შეიძლება იყოს ინტერმოლეკულური ან ინტრამოლეკულური. წყალბადთაშორისი ბმა (ურთიერთქმედება ეთილის სპირტის ორ მოლეკულას შორის) ინტრამოლეკულური წყალბადის ბმა სალიცილის ალდეჰიდში 26

ქიმიური კავშირი ორგანულ მოლეკულებში ქიმიური კავშირის თანამედროვე თეორია ეფუძნება მოლეკულის კვანტურ მექანიკურ მოდელს, როგორც სისტემას, რომელიც შედგება ელექტრონებისა და ატომის ბირთვებისგან. კვანტური მექანიკის თეორიის ქვაკუთხედი არის ატომური ორბიტალი. ატომური ორბიტალი არის სივრცის ნაწილი, რომელშიც ელექტრონების პოვნის ალბათობა მაქსიმალურია. ამრიგად, კავშირი შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც ორბიტალების ურთიერთქმედება („გადახურვა“), რომლებიც თითოეულს ატარებს ერთ ელექტრონს საპირისპირო სპინებით. 27

ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაცია კვანტური მექანიკური თეორიის მიხედვით, ატომის მიერ წარმოქმნილი კოვალენტური ბმების რაოდენობა განისაზღვრება ერთელექტრონული ატომური ორბიტალების რაოდენობით (დაწყვილებული ელექტრონების რაოდენობა). ნახშირბადის ატომს ძირითად მდგომარეობაში აქვს მხოლოდ ორი დაუწყვილებელი ელექტრონი, მაგრამ ელექტრონის შესაძლო გადასვლა 2s-დან 2 pz-ზე შესაძლებელს ხდის შექმნას ოთხი კოვალენტური ბმა. ნახშირბადის ატომის მდგომარეობას, რომელშიც მას აქვს ოთხი დაუწყვილებელი ელექტრონი, ეწოდება "აღგზნებულს". მიუხედავად იმისა, რომ ნახშირბადის ორბიტალები არათანაბარია, ცნობილია, რომ ოთხი ეკვივალენტური ბმის ფორმირება შესაძლებელია ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის გამო. ჰიბრიდიზაცია არის ფენომენი, რომლის დროსაც ერთი და იგივე ფორმისა და რაოდენობის ორბიტალების ერთი და იგივე რაოდენობა წარმოიქმნება სხვადასხვა ფორმისა და ენერგიით მსგავსი ორბიტალებისგან. 28

ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდული მდგომარეობები ორგანულ მოლეკულებში პირველი ჰიბრიდული მდგომარეობა C ატომი sp 3 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია, აყალიბებს ოთხ σ ბმას, ქმნის ოთხ ჰიბრიდულ ორბიტალს, რომლებიც განლაგებულია ტეტრაედრის (ბმა კუთხე) σ ბმის სახით 31.

ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდული მდგომარეობები ორგანულ მოლეკულებში მეორე ჰიბრიდული მდგომარეობა C ატომი sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია, აყალიბებს სამ σ-ბმას, ქმნის სამ ჰიბრიდულ ორბიტალს, რომლებიც განლაგებულია ბრტყელი სამკუთხედის სახით (ბმა კუთხე 120) σ-ბმები π-ბმა 32

ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდული მდგომარეობები ორგანულ მოლეკულებში მესამე ჰიბრიდული მდგომარეობა C ატომი sp-ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია, ქმნის ორ σ-ბმას, ქმნის ორ ჰიბრიდულ ორბიტალს, რომლებიც განლაგებულია წრფეში (ბმა კუთხე 180) σ-ბმა π. -ობლიგაციები 33

ქიმიური ბმების მახასიათებლები POLING სკალა: F-4.0; O – 3,5; Cl – 3,0; N – 3,0; Br – 2,8; S – 2,5; C-2.5; H-2.1. განსხვავება 1.7

ქიმიური ბმების მახასიათებლები ბმის პოლარიზება არის ელექტრონის სიმკვრივის ცვლილება გარე ფაქტორების გავლენის ქვეშ. ბმის პოლარიზება არის ელექტრონების მობილობის ხარისხი. როგორც ატომის რადიუსი იზრდება, ელექტრონების პოლარიზება იზრდება. ამიტომ ნახშირბად-ჰალოგენური ბმის პოლარიზებადობა იზრდება შემდეგნაირად: C-F

ელექტრონული ეფექტები. ატომების ურთიერთგავლენა მოლეკულაში 39 თანამედროვე თეორიული ცნებების თანახმად, ორგანული მოლეკულების რეაქტიულობა წინასწარ არის განსაზღვრული ელექტრონული ღრუბლების გადაადგილებითა და მობილურობით, რომლებიც ქმნიან კოვალენტურ კავშირს. ორგანულ ქიმიაში განასხვავებენ ელექტრონების გადაადგილების ორ ტიპს: ა) -ბონდის სისტემაში წარმოქმნილი ელექტრონული გადაადგილებები, ბ) -ბონდის სისტემით გადაცემული ელექტრონული გადაადგილებები. პირველ შემთხვევაში ხდება ეგრეთ წოდებული ინდუქციური ეფექტი, მეორეში - მეზომერული ეფექტი. ინდუქციური ეფექტი არის ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილება (პოლარიზაცია), რომელიც გამოწვეულია ელექტრონეგატიურობის სხვაობით ბმების სისტემაში მოლეკულის ატომებს შორის. ბმების უმნიშვნელო პოლარიზადობის გამო ინდუქციური ეფექტი სწრაფად ქრება და 3-4 ბმის შემდეგ თითქმის არ ჩნდება.

ელექტრონული ეფექტები. ატომების ურთიერთგავლენა მოლეკულაში 40 ინდუქციური ეფექტის კონცეფცია შემოიღო კ. ინგოლდმა და ასევე შემოიღო შემდეგი აღნიშვნები: –I-ეფექტი შემცვლელის მიერ ელექტრონის სიმკვრივის შემცირების შემთხვევაში +I-ეფექტი შემცვლელის მიერ ელექტრონის სიმკვრივის გაზრდის შემთხვევა დადებით ინდუქციურ ეფექტს ავლენენ ალკილის რადიკალები (CH 3, C 2 H 5 - ა.შ.). ნახშირბადის ატომთან დაკავშირებული ყველა სხვა შემცვლელი ავლენს უარყოფით ინდუქციურ ეფექტს.

ელექტრონული ეფექტები. ატომების ურთიერთგავლენა მოლეკულაში 41 მეზომერული ეფექტი არის ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილება კონიუგირებული სისტემის გასწვრივ. კონიუგირებული სისტემები მოიცავს ორგანული ნაერთების მოლეკულებს, რომლებშიც ორმაგი და ერთჯერადი ბმები ერთმანეთს ენაცვლება, ან როდესაც ატომი ელექტრონების მარტოხელა წყვილით p-ორბიტალში მდებარეობს ორმაგი ბმის გვერდით. პირველ შემთხვევაში - ხდება უღლება, ხოლო მეორე შემთხვევაში - p, - უღლება. დაწყვილებული სისტემები მოდის ღია და დახურული მიკროსქემის კონფიგურაციებში. ასეთი ნაერთების მაგალითებია 1,3-ბუტადიენი და ბენზინი. ამ ნაერთების მოლეკულებში ნახშირბადის ატომები იმყოფებიან sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში და არაჰიბრიდული p-ორბიტალების გამო ქმნიან ბმებს, რომლებიც ერთმანეთს ემთხვევა და ქმნიან ერთ ელექტრონულ ღრუბელს, ანუ ხდება კონიუგაცია.

ელექტრონული ეფექტები. ატომების ურთიერთგავლენა მოლეკულაში 42 არსებობს მეზომერული ეფექტის ორი ტიპი - დადებითი მეზომერული ეფექტი (+M) და უარყოფითი მეზომერული ეფექტი (-M). დადებით მეზომერულ ეფექტს ავლენენ შემცვლელები, რომლებიც უზრუნველყოფენ p-ელექტრონებს კონიუგირებული სისტემისთვის. ესენია: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (ჰალოგენები) და სხვა შემცვლელები, რომლებსაც აქვთ უარყოფითი მუხტი ან ელექტრონების მარტოხელა წყვილი. უარყოფითი მეზომერული ეფექტი დამახასიათებელია შემცვლელებისთვის, რომლებიც შთანთქავენ ელექტრონის სიმკვრივეს კონიუგირებული სისტემიდან. ეს მოიცავს შემცვლელებს, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ელექტრონეგატიურობის მქონე ატომებს შორის მრავალი ბმა: - N0 2; -SO 3 H; >C=O; -კუნი და სხვები. მეზომერული ეფექტი გრაფიკულად აისახება მოხრილი ისრით, რომელიც აჩვენებს ელექტრონის გადაადგილების მიმართულებას.ინდუქციური ეფექტისგან განსხვავებით მეზომერული ეფექტი არ ქრება. იგი მთლიანად გადადის მთელ სისტემაში, ინტერფეისის ჯაჭვის სიგრძის მიუხედავად. C=O; -კუნი და სხვები. მეზომერული ეფექტი გრაფიკულად აისახება მოხრილი ისრით, რომელიც აჩვენებს ელექტრონის გადაადგილების მიმართულებას.ინდუქციური ეფექტისგან განსხვავებით მეზომერული ეფექტი არ ქრება. ის მთლიანად გადაიცემა მთელ სისტემაში, ინტერფეისის ჯაჭვის სიგრძის მიუხედავად.">

ქიმიური რეაქციების სახეები 43 ქიმიური რეაქცია შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც რეაგენტისა და სუბსტრატის ურთიერთქმედება. მოლეკულებში ქიმიური ბმის გაწყვეტისა და წარმოქმნის მეთოდის მიხედვით, ორგანული რეაქციები იყოფა: ა) ჰომოლიზურ ბ) ჰეტეროლიზურ გ) მოლეკულურ ჰომოლიზურ ან თავისუფალ რადიკალურ რეაქციებს იწვევს კავშირის ჰომოლიზური გაყოფა, როდესაც თითოეულ ატომს რჩება ერთი ელექტრონი. , ანუ იქმნება რადიკალები . ჰომოლიზური გაყოფა ხდება მაღალ ტემპერატურაზე, სინათლის კვანტური მოქმედების ან კატალიზის დროს.

ჰეტეროლიზური ან იონური რეაქციები მიმდინარეობს ისე, რომ წყვილი შემაკავშირებელი ელექტრონები რჩება ერთ-ერთ ატომთან და წარმოიქმნება იონები. ელექტრონული წყვილის მქონე ნაწილაკს ეწოდება ნუკლეოფილური და აქვს უარყოფითი მუხტი (-). ნაწილაკს ელექტრონული წყვილის გარეშე ეწოდება ელექტროფილური და აქვს დადებითი მუხტი (+). 44 ქიმიური რეაქციების სახეები

ქიმიური რეაქციის მექანიზმი 45 რეაქციის მექანიზმი არის ელემენტარული (მარტივი) ეტაპების ერთობლიობა, რომლებიც ქმნიან მოცემულ რეაქციას. რეაქციის მექანიზმი ყველაზე ხშირად მოიცავს შემდეგ ეტაპებს: რეაგენტის გააქტიურება ელექტროფილის, ნუკლეოფილის ან თავისუფალი რადიკალის წარმოქმნით. რეაგენტის გასააქტიურებლად, ჩვეულებრივ, საჭიროა კატალიზატორი. მეორე ეტაპზე გააქტიურებული რეაგენტი ურთიერთქმედებს სუბსტრატთან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება შუალედური ნაწილაკები (შუალედური). ეს უკანასკნელი მოიცავს -კომპლექსებს, -კომპლექსებს (კარბოკაციონებს), კარბანიონებს და ახალ თავისუფალ რადიკალებს. ფინალურ ეტაპზე მეორე ეტაპზე წარმოქმნილ შუალედში ნაწილაკების დამატება ან აღმოფხვრა ხდება საბოლოო რეაქციის პროდუქტის წარმოქმნით. თუ რეაგენტი გააქტიურებისას წარმოქმნის ნუკლეოფილს, მაშინ ეს არის ნუკლეოფილური რეაქციები. ისინი აღინიშნება ასო N - (ინდექსით). იმ შემთხვევაში, როდესაც რეაგენტი წარმოქმნის ელექტროფილს, რეაქციები კლასიფიცირდება როგორც ელექტროფილური (E). იგივე შეიძლება ითქვას თავისუფალ რადიკალების რეაქციებზე (R).

ნუკლეოფილები არის რეაგენტები, რომლებსაც აქვთ უარყოფითი მუხტი ან ელექტრონის სიმკვრივით გამდიდრებული ატომი: 1) ანიონები: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - და სხვა ანიონები; 2) ნეიტრალური მოლეკულები ელექტრონების მარტოხელა წყვილებით: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH და სხვა; 3) ჭარბი ელექტრონის სიმკვრივის მქონე მოლეკულები (აქვს - ბმები). ელექტროფილები არის რეაგენტები, რომლებსაც აქვთ დადებითი მუხტი ან ელექტრონის სიმკვრივეში ამოწურული ატომი: 1) კათიონები: H + (პროტონი), HSO 3 + (წყალბადის სულფონიუმის იონი), NO 2 + (ნიტრონიუმის იონი), NO (ნიტროზონიუმის იონი) და სხვა. კათიონები; 2) ნეიტრალური მოლეკულები ვაკანტური ორბიტალით: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (Lewis მჟავები), SO 3; 3) ატომზე დაცლილი ელექტრონის სიმკვრივის მქონე მოლეკულები. 46

49

50

51

52

, ანტიბიოტიკები, ფერომონები, სასიგნალო ნივთიერებები, მცენარეული წარმოშობის ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, აგრეთვე ბიოლოგიური პროცესების სინთეზური რეგულატორები (მედიკამენტები, პესტიციდები და სხვ.). როგორც დამოუკიდებელი მეცნიერება, იგი ჩამოყალიბდა მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარში ბიოქიმიისა და ორგანული ქიმიის კვეთაზე და დაკავშირებულია მედიცინის, სოფლის მეურნეობის, ქიმიური, კვების და მიკრობიოლოგიური მრეწველობის პრაქტიკულ პრობლემებთან.

მეთოდები

ძირითადი არსენალი შედგება ორგანული ქიმიის მეთოდებისგან; სხვადასხვა ფიზიკური, ფიზიკოქიმიური, მათემატიკური და ბიოლოგიური მეთოდები გამოიყენება სტრუქტურული და ფუნქციური პრობლემების გადასაჭრელად.

სასწავლო ობიექტები

• შერეული ბიოპოლიმერები
• ბუნებრივი სასიგნალო ნივთიერებები
• მცენარეული წარმოშობის ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები
• სინთეტიკური რეგულატორები (მედიკამენტები, პესტიციდები და ა.შ.).

წყაროები

• ოვჩინიკოვი იუ.ა.. - მ.: განათლება, 1987. - 815გვ.
• ბენდერ მ., ბერჯერონ რ., კომიამა მ.
• დუგას გ., პენი კ.ბიოორგანული ქიმია. - მ.: მირი, 1983 წ.
• ტიუკავკინა ნ.ა., ბაუკოვი იუ.ი.

იხილეთ ასევე

დაწერეთ მიმოხილვა სტატიაზე "ბიოორგანული ქიმია"

ბიოორგანული ქიმიის დამახასიათებელი ნაწყვეტი

- მაპატიე, ძვირფასო, დროა ყველაფრისთვის, - თქვა გრაფინიამ, თითქოს მკაცრი იყო. - შენ განაგრძობ მას, ელი, - დაუმატა მან ქმარს.
"Bonjour, ma chere, je vous felicite, [გამარჯობა, ჩემო ძვირფასო, გილოცავ", თქვა სტუმარმა. – Quelle delicuse ჩვილი! "რა საყვარელი ბავშვია!" დაამატა მან და დედას მიუბრუნდა.
შავგვრემანი, დიდპირი, მახინჯი, მაგრამ ცოცხალი გოგონა, ბავშვურად გაშლილი მხრებით, რომელიც იკუმშებოდა ტანში სწრაფი სირბილისგან, შავი კულულებით, შიშველი წვრილი ხელებით და მაქმანებიანი შარვლით და პატარა ფეხებით. ღია ფეხსაცმელი, მე ვიყავი იმ ტკბილ ასაკში, როცა გოგო აღარ არის ბავშვი და ბავშვი ჯერ არ არის გოგო. მამას მოშორდა, დედასთან მივარდა და, ყურადღება არ მიაქცია მის მკაცრ შენიშვნას, გაწითლებული სახე დედამისის მანტილის მაქმანში ჩამალა და გაეცინა. რაღაცაზე იცინოდა, უცებ საუბრობდა თოჯინაზე, რომელიც კალთიდან ამოიღო.
– ნახე?... თოჯინა... მიმი... ნახე.
ნატაშამ კი ლაპარაკი ვეღარ შეძლო (ყველაფერი სასაცილოდ ეჩვენა). დედას თავზე დაეცა და ისე ხმამაღლა და ხმამაღლა იცინოდა, რომ ყველას, პირველ სტუმარსაც კი მათი სურვილის საწინააღმდეგოდ გაეცინა.
- კარგი, წადი, წადი შენს ფრიალთან ერთად! - თქვა დედამ და თითქოს გაბრაზებული უბიძგა ქალიშვილს. ”ეს ჩემი ყველაზე პატარაა”, - მიუბრუნდა იგი სტუმარს.
ნატაშამ, დედის მაქმანებიანი შარფს ერთი წუთით მოშორდა სახე, სიცილის ცრემლებით ახედა მას ქვემოდან და ისევ დაიმალა სახე.
სტუმარი, იძულებული გახდა აღფრთოვანებულიყო ოჯახური სცენით, საჭიროდ ჩათვალა მასში მონაწილეობა.
- მითხარი, ჩემო ძვირფასო, - თქვა მან და ნატაშას მიუბრუნდა, - რას გრძნობ ამ მიმის მიმართ? ქალიშვილი, არა?
ნატაშას არ მოეწონა ბავშვური საუბრის დათმობის ტონი, რომლითაც მას სტუმარმა მიმართა. პასუხი არ გაუცია და სტუმარს სერიოზულად შეხედა.
ამასობაში მთელი ეს ახალგაზრდა თაობა: ბორისი - ოფიცერი, პრინცესა ანა მიხაილოვნას ვაჟი, ნიკოლაი - სტუდენტი, გრაფის უფროსი ვაჟი, სონია - გრაფის თხუთმეტი წლის დისშვილი და პატარა პეტრუშა - უმცროსი ვაჟი, ყველა დასახლდა მისაღებში და, როგორც ჩანს, ცდილობდა წესიერების საზღვრებში შეენარჩუნებინა ანიმაცია და ხალისი, რომელიც მაინც სუნთქავდა მათი ყოველი თვისებით. ცხადი იყო, რომ იქ, უკანა ოთახებში, საიდანაც ყველა ასე სწრაფად გარბოდნენ, უფრო მხიარულად საუბრობდნენ, ვიდრე აქ, ქალაქის ჭორებზე, ამინდსა და კომისია აფრაქსინეზე. [გრაფინია აფრაქსინას შესახებ.] ხანდახან თვალებს უყურებდნენ ერთმანეთს და სიცილისგან ძლივს იკავებდნენ თავს.

გროდნო" href="/text/category/grodno/" rel="bookmark">გროდნოს სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტი", ქიმიურ მეცნიერებათა კანდიდატი, ასოცირებული პროფესორი;

საგანმანათლებლო დაწესებულება „გროდნოს სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტის“ ზოგადი და ბიოორგანული ქიმიის კათედრის ასოცირებული პროფესორი, ბიოლოგიურ მეცნიერებათა კანდიდატი, ასოცირებული პროფესორი

მიმომხილველები:

საგანმანათლებლო დაწესებულება „გომელის სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტის“ ზოგადი და ბიოორგანული ქიმიის კათედრა;

– თავი ბიოორგანული ქიმიის კათედრა საგანმანათლებლო დაწესებულება „ბელორუსის სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტი“, მედიცინის მეცნიერებათა კანდიდატი, ასოცირებული პროფესორი.

საგანმანათლებლო დაწესებულება „გროდნოს სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტის“ ზოგადი და ბიოორგანული ქიმიის განყოფილება

(2001 წლის 1 იანვრით დათარიღებული ოქმი)

საგანმანათლებლო დაწესებულება „გროდნოს სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტის“ ცენტრალური სამეცნიერო-მეთოდური საბჭო.

(2001 წლის 1 იანვრით დათარიღებული ოქმი)

განყოფილება სპეციალობაში 1 ბელორუსის რესპუბლიკის უნივერსიტეტების საგანმანათლებლო და მეთოდოლოგიური ასოციაციის სამედიცინო და ფსიქოლოგიური საქმეები სამედიცინო განათლებისთვის

(2001 წლის 1 იანვრით დათარიღებული ოქმი)

გათავისუფლებაზე პასუხისმგებელი:

საგანმანათლებლო დაწესებულება „გროდნოს სახელმწიფო სამედიცინო უნივერსიტეტის“ პირველი პრორექტორი, პროფესორი, სამედიცინო მეცნიერებათა დოქტორი

განმარტებითი შენიშვნა

აკადემიური დისციპლინის შესწავლის აქტუალობა

"ბიოორგანული ქიმია"

ბიოორგანული ქიმია ფუნდამენტური საბუნებისმეტყველო დისციპლინაა. ბიოორგანული ქიმია დამოუკიდებელი მეცნიერების სახით წარმოიშვა XX საუკუნის II ნახევარში ორგანული ქიმიისა და ბიოქიმიის კვეთაზე. ბიოორგანული ქიმიის შესწავლის აქტუალობა განპირობებულია მედიცინისა და სოფლის მეურნეობის წინაშე მდგარი პრაქტიკული პრობლემებით (ვიტამინების, ჰორმონების, ანტიბიოტიკების, მცენარეთა ზრდის სტიმულატორების, ცხოველების და მწერების ქცევის რეგულატორების და სხვა მედიკამენტების მიღება), რომელთა გადაწყვეტა შეუძლებელია გამოყენების გარეშე. ბიოორგანული ქიმიის თეორიული და პრაქტიკული პოტენციალი.

ბიოორგანული ქიმია მუდმივად გამდიდრებულია ბუნებრივი ნაერთების იზოლაციისა და გაწმენდის ახალი მეთოდებით, ბუნებრივი ნაერთებისა და მათი ანალოგების სინთეზის მეთოდებით, ნაერთების სტრუქტურასა და ბიოლოგიურ აქტივობას შორის ურთიერთობის შესახებ და ა.შ.

სამედიცინო განათლების უახლესი მიდგომები, რომლებიც დაკავშირებულია სწავლებაში რეპროდუქციული სტილის დაძლევასთან, სტუდენტების შემეცნებითი და კვლევითი აქტივობის უზრუნველსაყოფად, ხსნის ახალ პერსპექტივებს როგორც ინდივიდის, ასევე გუნდის პოტენციალის რეალიზებისთვის.

აკადემიური დისციპლინის მიზანი და ამოცანები

სამიზნე:სამედიცინო განათლების სისტემაში ქიმიური კომპეტენციის დონის ფორმირება, ბიოსამედიცინო და კლინიკური დისციპლინების შემდგომი შესწავლის უზრუნველყოფა.

Დავალებები:

ორგანული მოლეკულების ქიმიური გარდაქმნების თეორიული საფუძვლების დაუფლება მათ აგებულებასთან და ბიოლოგიურ აქტივობასთან მიმართებაში;

ფორმირება: ცხოვრების პროცესების მოლეკულური საფუძვლების ცოდნა;

მედიკამენტების როლში მოქმედი ორგანული ნაერთების კლასიფიკაციაზე, სტრუქტურასა და თვისებებზე ნავიგაციის უნარების განვითარება;

ქიმიური აზროვნების ლოგიკის ფორმირება;

თვისებრივი ანალიზის მეთოდების გამოყენების უნარ-ჩვევების განვითარება
ორგანული ნაერთები;

ქიმიური ცოდნა და უნარები, რომლებიც ქიმიური კომპეტენციის საფუძველს წარმოადგენს, ხელს შეუწყობს კურსდამთავრებულის პროფესიული კომპეტენციის ჩამოყალიბებას.

მოთხოვნები აკადემიური დისციპლინის დაუფლებისთვის

მოთხოვნები დისციპლინის „ბიოორგანული ქიმიის“ შინაარსის ოსტატობის დონისთვის განისაზღვრება უმაღლესი განათლების პირველი საფეხურის საგანმანათლებლო სტანდარტით ზოგადპროფესიულ და სპეციალურ დისციპლინების ციკლში, რომელიც შემუშავებულია სტანდარტების მოთხოვნების გათვალისწინებით. კომპეტენციებზე დაფუძნებული მიდგომა, რომელიც განსაზღვრავს დისციპლინის მინიმალურ შინაარსს განზოგადებული ქიმიური ცოდნისა და უნარების სახით, რაც წარმოადგენს ბიოორგანული კომპეტენციის უნივერსიტეტის კურსდამთავრებულს:

ა) განზოგადებული ცოდნა:

- გააცნობიეროს საგნის, როგორც მეცნიერების არსი და მისი კავშირები სხვა დისციპლინებთან;

მნიშვნელობა მეტაბოლური პროცესების გაგებაში;

ორგანული მოლეკულების სტრუქტურისა და რეაქტიულობის ერთიანობის კონცეფცია;

ცოცხალ ორგანიზმებში მიმდინარე პროცესების ასახსნელად აუცილებელი ქიმიის ფუნდამენტური კანონები;

ორგანული ნაერთების ძირითადი კლასების ქიმიური თვისებები და ბიოლოგიური მნიშვნელობა.

ბ) განზოგადებული უნარები:

რეაქციის მექანიზმის პროგნოზირება ორგანული მოლეკულების სტრუქტურისა და ქიმიური ბმების გაწყვეტის მეთოდების ცოდნის საფუძველზე;

ახსენით რეაქციების მნიშვნელობა ცოცხალი სისტემების ფუნქციონირებისთვის;

გამოიყენეთ მიღებული ცოდნა ბიოქიმიის, ფარმაკოლოგიისა და სხვა დისციპლინების შესწავლისას.

აკადემიური დისციპლინის სტრუქტურა და შინაარსი

ამ პროგრამაში, დისციპლინის „ბიოორგანული ქიმიის“ შინაარსის სტრუქტურა შედგება დისციპლინის შესავალი და ორი ნაწილისგან, რომლებიც მოიცავს ორგანული მოლეკულების რეაქტიულობის ზოგად საკითხებს, აგრეთვე ჰეტერო- და მრავალფუნქციური ნაერთების თვისებებს, რომლებიც მონაწილეობენ სასიცოცხლო პროცესები. თითოეული განყოფილება დაყოფილია თემებად დალაგებულ თანმიმდევრობით, რაც უზრუნველყოფს პროგრამის მასალის ოპტიმალურ სწავლას და ათვისებას. თითოეული თემისთვის წარმოდგენილია განზოგადებული ცოდნა და უნარები, რომლებიც შეადგენენ სტუდენტების ბიოორგანული კომპეტენციის არსს. თითოეული თემის შინაარსის შესაბამისად, განისაზღვრება კომპეტენციების მოთხოვნები (განზოგადებული ცოდნისა და უნარების სისტემის სახით), რომლის ფორმირებისა და დიაგნოსტიკისთვის შესაძლებელია ტესტების შემუშავება.

სწავლების მეთოდები

სწავლების ძირითადი მეთოდები, რომლებიც ადეკვატურად აკმაყოფილებს ამ დისციპლინის შესწავლის მიზნებს, არის:

ახსნა და კონსულტაცია;

ლაბორატორიული გაკვეთილი;

პრობლემაზე დაფუძნებული სწავლის ელემენტები (მოსწავლეთა საგანმანათლებლო და კვლევითი მუშაობა);

ბიოორგანული ქიმიის შესავალი

ბიოორგანული ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურას და მათ გარდაქმნებს ბიოლოგიურ ფუნქციებთან მიმართებაში. ბიოორგანული ქიმიის შესწავლის ობიექტები. ბიოორგანული ქიმიის როლი თანამედროვე მოლეკულურ დონეზე ბიოლოგიური და სამედიცინო ცოდნის აღქმის სამეცნიერო საფუძვლის ფორმირებაში.

ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორია და მისი განვითარება დღევანდელ ეტაპზე. ორგანული ნაერთების იზომერიზმი, როგორც ორგანული ნაერთების მრავალფეროვნების საფუძველი. ორგანული ნაერთების იზომერიზმის სახეები.

ბიოსამედიცინო ანალიზისთვის მნიშვნელოვანი ორგანული ნაერთების გამოყოფისა და შესწავლის ფიზიკოქიმიური მეთოდები.

ორგანული ნაერთების IUPAC სისტემატური ნომენკლატურის ძირითადი წესები: ჩანაცვლებითი და რადიკალურ-ფუნქციური ნომენკლატურა.

ორგანული მოლეკულების სივრცითი აგებულება, მისი კავშირი ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდიზაციის ტიპთან (sp3-, sp2- და sp-ჰიბრიდიზაცია). სტერეოქიმიური ფორმულები. კონფიგურაცია და კონფორმაცია. ღია ჯაჭვების კონფორმაციები (ჩაკეტილი, დათრგუნული, დახშული). კონფორმაციების ენერგეტიკული მახასიათებლები. ნიუმენის პროექციის ფორმულები. ჯაჭვის გარკვეული მონაკვეთების სივრცითი სიახლოვე, როგორც კონფორმაციული წონასწორობის შედეგი და როგორც ხუთ და ექვსწევრიანი ციკლების უპირატესი ფორმირების ერთ-ერთი მიზეზი. ციკლური ნაერთების კონფორმაციები (ციკლოჰექსანი, ტეტრაჰიდროპირანი). სკამისა და აბაზანის კონფორმაციების ენერგეტიკული მახასიათებლები. ღერძული და ეკვატორული კავშირები. სივრცითი სტრუქტურისა და ბიოლოგიური აქტივობის კავშირი.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს სასწავლო ობიექტები და ბიოორგანული ქიმიის ძირითადი ამოცანები,

· შეძლოს ორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია ნახშირბადის ჩონჩხის აგებულებისა და ფუნქციური ჯგუფების ბუნების მიხედვით, გამოიყენოს სისტემატური ქიმიური ნომენკლატურის წესები.

· იცოდე ორგანული ნაერთების იზომერიზმის ძირითადი ტიპები, შეძლოს ნაერთის სტრუქტურული ფორმულის გამოყენებით იზომერების შესაძლო ტიპების დადგენა.

· იცოდე ნახშირბადის ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის სხვადასხვა სახეობა, ატომური ბმების სივრცითი მიმართულება, მათი ტიპი და რიცხვი ჰიბრიდიზაციის სახეობიდან გამომდინარე.

· იცოდეს ციკლური (სკამის, აბაზანის კონფორმაციები) და აციკლური (დათრგუნული, ირიბი, დაბნელებული კონფორმაციები) მოლეკულების კონფორმაციების ენერგეტიკული მახასიათებლები, შეძლოს მათი გამოსახვა ნიუმენის პროექციის ფორმულების გამოყენებით.

· იცოდეს სხვადასხვა მოლეკულაში წარმოქმნილი დაძაბულობის ტიპები (ბრუნი, კუთხოვანი, ვან დერ ვაალსი), მათი გავლენა კონფორმაციის მდგრადობაზე და მთლიანად მოლეკულაზე.

ნაწილი 1. ორგანული მოლეკულების რეაქტიულობა ატომების ურთიერთგავლენის შედეგად, ორგანული რეაქციების მექანიზმები

თემა 1. კონიუგირებული სისტემები, არომატულობა, შემცვლელების ელექტრონული ეფექტები

კონიუგირებული სისტემები და არომატულობა. უღლება (p, p- და p, p-კონიუგაცია). კონიუგირებული ღია ჯაჭვის სისტემები: 1,3-დიენები (ბუტადიენი, იზოპრენი), პოლიენები (კაროტინოიდები, ვიტამინი A). დაწყვილებული დახურული სისტემა. არომატულობა: არომატულობის კრიტერიუმი, ჰუკელის არომატის წესი. ბენზენოიდების (ბენზოლი, ნაფტალინი, ფენანთრენი) ნაერთების არომატულობა. კონიუგაციის ენერგია. კარბო- და ჰეტეროციკლური არომატული ნაერთების თერმოდინამიკური სტაბილურობის სტრუქტურა და მიზეზები. ჰეტეროციკლური (პიროლი, იმიდაზოლი, პირიდინი, პირიმიდინი, პურინი) ნაერთების არომატულობა. პიროლის და პირიდინის აზოტის ატომები, p-ჭარბი და p-დეფიციტური არომატული სისტემები.

ატომების ურთიერთგავლენა და მისი გადაცემის მეთოდები ორგანულ მოლეკულებში. ელექტრონების დელოკალიზაცია, როგორც მოლეკულების და იონების სტაბილურობის გაზრდის ერთ-ერთი ფაქტორი, მისი ფართოდ გავრცელება ბიოლოგიურად მნიშვნელოვან მოლეკულებში (პორფინი, ჰემი, ჰემოგლობინი და სხვ.). კავშირების პოლარიზაცია. შემცვლელების (ინდუქციური და მეზომერული) ელექტრონული ეფექტები, როგორც ელექტრონის სიმკვრივის არათანაბარი განაწილებისა და მოლეკულაში რეაქციის ცენტრების გაჩენის მიზეზი. ინდუქციური და მეზომერული ეფექტები (დადებითი და უარყოფითი), მათი გრაფიკული აღნიშვნა ორგანული ნაერთების სტრუქტურულ ფორმულებში. ელექტრონის გამცემი და ელექტრონის ამომყვანი შემცვლელები.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს შეერთების ტიპები და შეძლოს ნაერთის სტრუქტურული ფორმულის მიხედვით განსაზღვროს შეერთების ტიპი.

· იცოდეს არომატულობის კრიტერიუმები, შეძლოს კარბო- და ჰეტეროციკლური მოლეკულების არომატული ნაერთების დადგენა სტრუქტურული ფორმულის გამოყენებით.

· შეძლოს ატომების ელექტრონული წვლილის შეფასება ერთი კონიუგირებული სისტემის შექმნაში, იცოდეს პირიდინის და პიროლის აზოტის ატომების ელექტრონული სტრუქტურა.

· იცოდეს შემცვლელების ელექტრონული ეფექტები, მათი წარმოშობის მიზეზები და შეძლოს მათი ეფექტის გრაფიკულად დახატვა.

· შეძლონ შემცვლელების კლასიფიკაცია, როგორც ელექტრონის შემომწირველი ან ელექტრონის ამომყვანი, მათ მიერ გამოვლენილი ინდუქციური და მეზომერული ეფექტების მიხედვით.

· შეძლოს შემცვლელების ზემოქმედების პროგნოზირება მოლეკულების რეაქტიულობაზე.

თემა 2. ნახშირწყალბადების რეაქტიულობა. რადიკალური ჩანაცვლების, ელექტროფილური დამატების და ჩანაცვლების რეაქციები

ორგანული ნაერთების რეაქტიულობის ზოგადი ნიმუშები, როგორც მათი ბიოლოგიური ფუნქციონირების ქიმიური საფუძველი. ქიმიური რეაქცია, როგორც პროცესი. ცნებები: სუბსტრატი, რეაგენტი, რეაქციის ცენტრი, გარდამავალი მდგომარეობა, რეაქციის პროდუქტი, აქტივაციის ენერგია, რეაქციის სიჩქარე, მექანიზმი.

ორგანული რეაქციების კლასიფიკაცია შედეგის მიხედვით (დამატება, ჩანაცვლება, ელიმინაცია, რედოქსი) და მექანიზმით - რადიკალური, იონური (ელექტროფილური, ნუკლეოფილური), შეთანხმებული. რეაგენტების სახეები: რადიკალური, მჟავე, ძირითადი, ელექტროფილური, ნუკლეოფილური. კოვალენტური ბმების ჰომოლიზური და ჰეტეროლიზური გაყოფა ორგანულ ნაერთებში და მიღებულ ნაწილაკებში: თავისუფალი რადიკალები, კარბოკაციონები და კარბანიონები. ამ ნაწილაკების ელექტრონული და სივრცითი სტრუქტურა და მათი შედარებითი სტაბილურობის განმსაზღვრელი ფაქტორები.

ნახშირწყალბადების რეაქტიულობა. რადიკალური ჩანაცვლების რეაქციები: ჰომოლიზური რეაქციები sp3-ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომის CH ობლიგაციებით. რადიკალური ჩანაცვლების მექანიზმი ალკანებისა და ციკლოალკანების ჰალოგენაციის რეაქციის მაგალითის გამოყენებით. ჯაჭვური პროცესების კონცეფცია. რეგიოშერჩევითობის ცნება.

თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნის გზები: ფოტოლიზი, თერმოლიზი, რედოქსული რეაქციები.

ელექტროფილური დამატების რეაქციები ( A.E.) უჯერი ნახშირწყალბადების სერიაში: ჰეტეროლიზური რეაქციები, რომლებიც მოიცავს p-ბმას sp2-ჰიბრიდულ ნახშირბადის ატომებს შორის. ჰიდრატაციის და ჰიდროჰალოგენაციის რეაქციების მექანიზმი. მჟავა კატალიზი. მარკოვნიკოვის წესი. სტატიკური და დინამიური ფაქტორების გავლენა ელექტროფილური დამატების რეაქციების რეგიოსელექტივობაზე. დიენის ნახშირწყალბადებსა და მცირე ციკლებზე ელექტროფილური დამატების რეაქციების თავისებურებები (ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი).

ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციები ( ს.ე.): ჰეტეროლიზური რეაქციები, რომლებიც მოიცავს არომატული სისტემის p-ელექტრონულ ღრუბელს. არომატული ნაერთების ჰალოგენიზაციის, ნიტრაციის, ალკილირების რეაქციების მექანიზმი: p - და ს- კომპლექსები. კატალიზატორის როლი (ლუისის მჟავა) ელექტროფილური ნაწილაკების წარმოქმნაში.

არომატულ რგოლში შემცვლელების გავლენა ნაერთების რეაქტიულობაზე ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციებში. შემცვლელების (პირველი და მეორე ტიპის ორიენტანტები) ორიენტირებული გავლენა.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს სუბსტრატის, რეაგენტის, რეაქციის ცენტრის, რეაქციის პროდუქტის, აქტივაციის ენერგიის, რეაქციის სიჩქარის, რეაქციის მექანიზმის ცნებები.

· იცოდეს რეაქციების კლასიფიკაცია სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით (საბოლოო შედეგით, ბმების გაწყვეტის მეთოდით, მექანიზმით) და რეაგენტების (რადიკალური, ელექტროფილური, ნუკლეოფილური) ტიპების მიხედვით.

· იცოდეს რეაგენტების ელექტრონული და სივრცითი სტრუქტურა და მათი ფარდობითი მდგრადობის განმსაზღვრელი ფაქტორები, შეძლოს იმავე ტიპის რეაგენტების ფარდობითი მდგრადობის შედარება.

· იცოდეს თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნის მეთოდები და რადიკალების შემცვლელი რეაქციების მექანიზმი (SR) ალკანებისა და ციკლოალაკანის ჰალოგენაციის რეაქციების მაგალითების გამოყენებით.

· შეძლოს რადიკალური ჩანაცვლების რეაქციებში შესაძლო პროდუქტების წარმოქმნის სტატისტიკური ალბათობა და პროცესის რეგიოსელექტიური წარმოშობის შესაძლებლობა.

· იცოდეს ელექტროფილური დამატების (AE) რეაქციების მექანიზმი ჰალოგენაციის, ჰიდროჰალოგენაციისა და ალკენების დატენიანების რეაქციებში, შეძლოს სუბსტრატების რეაქტიულობის ხარისხობრივად შეფასება სუბსტრატების ელექტრონულ ეფექტებზე დაყრდნობით.

· იცოდე მარკოვნიკოვის წესი და შეძლოს სტატიკური და დინამიური ფაქტორების ზემოქმედების საფუძველზე ჰიდრატაციის და ჰიდროჰალოგენიზაციის რეაქციების რეგიოსელექტურობის განსაზღვრა.

· იცოდე ელექტროფილური დამატების რეაქციების თავისებურებები კონიუგირებული დიენის ნახშირწყალბადებსა და მცირე ციკლებზე (ციკლოპროპანი, ციკლობუტანი).

· იცოდე ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციების მექანიზმი (SE) არომატული ნაერთების ჰალოგენიზაციის, ნიტრაციის, ალკილაციის, აცილირების რეაქციებში.

· შეძლოს შემცვლელების ელექტრონულ ეფექტებზე დაყრდნობით განსაზღვროს მათი გავლენა არომატული რგოლის რეაქტიულობაზე და მათი ორიენტირებადი ეფექტი.

თემა 3. ორგანული ნაერთების მჟავატუტოვანი თვისებები

ორგანული ნაერთების მჟავიანობა და ფუძეობა: ბრონსტედისა და ლუისის თეორიები. მჟავა ანიონის სტაბილურობა მჟავე თვისებების თვისებრივი მაჩვენებელია. მჟავე ან ძირითადი თვისებების ცვლილებების ზოგადი ნიმუშები მჟავე ან ფუძე ცენტრში ატომების ბუნებასთან, ამ ცენტრებში შემცვლელების ელექტრონულ ეფექტებთან დაკავშირებით. ორგანული ნაერთების მჟავე თვისებები წყალბადის შემცველი ფუნქციური ჯგუფებით (ალკოჰოლები, ფენოლები, თიოლები, კარბოქსილის მჟავები, ამინები, მოლეკულების CH-მჟავიანობა და კაბრიკული კატიონები). p-ბაზები და ნ- საფუძველი. ჰეტეროატომების შემცველი ნეიტრალური მოლეკულების ძირითადი თვისებები ელექტრონების მარტოხელა წყვილებით (ალკოჰოლები, თიოლები, სულფიდები, ამინები) და ანიონები (ჰიდროქსიდი, ალკოქსიდის იონები, ორგანული მჟავების ანიონები). აზოტის შემცველი ჰეტეროციკლების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები (პიროლი, იმიდაზოლი, პირიდინი). წყალბადის კავშირი, როგორც მჟავა-ტუტოვანი თვისებების სპეციფიკური გამოვლინება.

ჰიდროქსილის ჯგუფის შემცველი ნაერთების მჟავე თვისებების შედარებითი მახასიათებლები (მონოჰიდრული და პოლიჰიდრული სპირტები, ფენოლები, კარბოქსილის მჟავები). ალიფატური და არომატული ამინების ძირითადი თვისებების შედარებითი მახასიათებლები. შემცვლელის ელექტრონული ბუნების გავლენა ორგანული მოლეკულების მჟავა-ტუტოვან თვისებებზე.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს მჟავების და ფუძეების განმარტებები ბრონსტედის პროტოლიზური თეორიისა და ლუისის ელექტრონების თეორიის მიხედვით.

· იცოდე მჟავების და ფუძეების ბრონსტედის კლასიფიკაცია მჟავე ან ძირითადი ცენტრების ატომების ბუნებიდან გამომდინარე.

· იცოდეს მჟავების სიძლიერეზე მოქმედი ფაქტორები და მათი კონიუგატური ფუძეების მდგრადობა, შეძლოს მჟავების სიძლიერის შედარებითი შეფასება მათი შესაბამისი ანიონების მდგრადობის საფუძველზე.

· იცოდეს ბრონსტედის ფუძეების სიმტკიცეზე მოქმედი ფაქტორები, შეძლოს ამ ფაქტორების გათვალისწინებით ფუძეების სიძლიერის შედარებითი შეფასება.

· იცოდე წყალბადის ბმის წარმოქმნის მიზეზები, შეძლოს წყალბადის ბმის წარმოქმნის ინტერპრეტაცია, როგორც ნივთიერების მჟავა-ტუტოვანი თვისებების სპეციფიკური გამოვლინება.

· იცოდეს ორგანულ მოლეკულებში კეტოენოლ ტავტომერიზმის გაჩენის მიზეზები, შეძლოს მათი ახსნა ნაერთების მჟავა-ტუტოვანი თვისებების პერსპექტივიდან მათ ბიოლოგიურ აქტივობასთან დაკავშირებით.

· იცოდე და შეძლოს ისეთი ხარისხობრივი რეაქციების განხორციელება, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ განასხვავოთ პოლიჰიდრული სპირტები, ფენოლები, თიოლები.

თემა 4. ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები ტეტრაგონალურ ნახშირბადის ატომში და კონკურენტული ელიმინაციის რეაქციები

ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები sp3-ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომში: ჰეტეროლიზური რეაქციები, რომლებიც გამოწვეულია ნახშირბად-ჰეტეროატომის ბმის პოლარიზებით (ჰალოგენური წარმოებულები, სპირტები). ჯგუფები, რომლებიც ადვილად და რთულად ტოვებენ: კავშირი ჯგუფიდან გასვლის სიმარტივესა და მის სტრუქტურას შორის. გამხსნელის, ელექტრონული და სივრცითი ფაქტორების გავლენა ნაერთების რეაქტიულობაზე მონო- და ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციებში (SN1 და SN2). ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების სტერეოქიმია.

ჰალოგენის წარმოებულების ჰიდროლიზის რეაქციები. ალკოჰოლების, ფენოლების, თიოლების, სულფიდების, ამიაკის, ამინების ალკილირების რეაქციები. მჟავა კატალიზის როლი ჰიდროქსილის ჯგუფის ნუკლეოფილურ ჩანაცვლებაში. ჰალოგენის წარმოებულები, ალკოჰოლები, გოგირდის და ფოსფორის მჟავების ეთერები, როგორც ალკილატორული რეაგენტები. ალკილირების რეაქციების ბიოლოგიური როლი.

მონო- და ბიმოლეკულური ელიმინაციის რეაქციები (E1 და E2): (დეჰიდრატაცია, დეჰიდროჰალოგენაცია). გაზრდილი CH მჟავიანობა, როგორც ელიმინაციის რეაქციების მიზეზი, რომელსაც თან ახლავს ნუკლეოფილური ჩანაცვლება sp3-ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომში.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს ფაქტორები, რომლებიც განსაზღვრავენ რეაგენტების ნუკლეოფილურობას და უმნიშვნელოვანესი ნუკლეოფილური ნაწილაკების აგებულებას.

· იცოდე ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციების ზოგადი კანონები გაჯერებულ ნახშირბადის ატომზე, სტატიკური და დინამიკური ფაქტორების გავლენა ნივთიერების რეაქტიულობაზე ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციაში.

· იცოდეს მონო- და ბიმოლეკულური ნუკლეოფილური ჩანაცვლების მექანიზმები, შეძლოს სტერული ფაქტორების ზემოქმედების, გამხსნელების, სტატიკური და დინამიური ფაქტორების ზემოქმედების შეფასება რეაქციის მიმდინარეობაზე ერთ-ერთი მექანიზმის მიხედვით.

· იცოდეს მონო- და ბიმოლეკულური ელიმინაციის მექანიზმები, ნუკლეოფილური ჩანაცვლებისა და ელიმინაციის რეაქციების შეჯიბრის მიზეზები.

· იცოდე ზაიცევის წესი და შეძლოს ძირითადი პროდუქტის დადგენა არასიმეტრიული სპირტებისა და ჰალოალკანების დეჰიდრატაციის და დეჰიდროჰალოგენაციის რეაქციებში.

თემა 5. ნუკლეოფილური დამატებისა და ჩანაცვლების რეაქციები ტრიგონალურ ნახშირბადის ატომში

ნუკლეოფილური დამატების რეაქციები: ჰეტეროლიზური რეაქციები ნახშირბად-ჟანგბადის p-ბმას (ალდეჰიდები, კეტონები). კარბონილის ნაერთების ურთიერთქმედების მექანიზმი ნუკლეოფილურ რეაგენტებთან (წყალი, ალკოჰოლი, თიოლები, ამინები). ელექტრონული და სივრცითი ფაქტორების გავლენა, მჟავა კატალიზის როლი, ნუკლეოფილური დამატების რეაქციების შექცევადობა. ჰემიაცეტალები და აცეტალები, მათი მომზადება და ჰიდროლიზი. აცეტალიზების რეაქციების ბიოლოგიური როლი. ალდოლის დამატების რეაქციები. ძირითადი კატალიზი. ენოლატის იონის სტრუქტურა.

ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები კარბოქსილის მჟავების სერიაში. კარბოქსილის ჯგუფის ელექტრონული და სივრცითი სტრუქტურა. ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები sp2-ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომზე (კარბოქსილის მჟავები და მათი ფუნქციური წარმოებულები). აცილებადი აგენტები (მჟავა ჰალოიდები, ანჰიდრიდები, კარბოქსილის მჟავები, ეთერები, ამიდები), მათი რეაქტიულობის შედარებითი მახასიათებლები. აცილირების რეაქციები - ანჰიდრიდების, ეთერების, თიოესტერების, ამიდების წარმოქმნა და მათი საპირისპირო ჰიდროლიზის რეაქციები. აცეტილ კოენზიმი A არის ბუნებრივი მაღალი ენერგიის აცილებადი აგენტი. აცილირების რეაქციების ბიოლოგიური როლი. ნუკლეოფილური ჩანაცვლების კონცეფცია ფოსფორის ატომებში, ფოსფორილირების რეაქციები.

ორგანული ნაერთების ჟანგვის და შემცირების რეაქციები. ორგანული ნაერთების რედოქსული რეაქციების სპეციფიკა. ერთელექტრონული გადაცემის კონცეფცია, ჰიდრიდის იონების გადაცემა და NAD+ ↔ NADH სისტემის მოქმედება. ალკოჰოლების, ფენოლების, სულფიდების, კარბონილის ნაერთების, ამინების, თიოლების დაჟანგვის რეაქციები. კარბონილის ნაერთებისა და დისულფიდების შემცირების რეაქციები. რედოქსის რეაქციების როლი ცხოვრების პროცესებში.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდე კარბონილის ჯგუფის ელექტრონული და სივრცითი აგებულება, ელექტრონული და სტერული ფაქტორების გავლენა ოქსო ჯგუფის რეაქტიულობაზე ალდეჰიდებსა და კეტონებში.

· იცოდეს ალდეჰიდებზე და კეტონებზე წყლის, სპირტების, ამინების, თიოლების ნუკლეოფილური დამატების მექანიზმი, კატალიზატორის როლი.

· იცოდეს ალდოლის კონდენსაციის რეაქციების მექანიზმი, ამ რეაქციაში ნაერთის მონაწილეობის განმსაზღვრელი ფაქტორები.

· იცოდე ოქსო ნაერთების შემცირების რეაქციების მექანიზმი ლითონის ჰიდრიდებთან.

· იცოდე კარბოქსილის მჟავას მოლეკულებში არსებული რეაქციის ცენტრები. შეძლოს კარბოქსილის მჟავების სიძლიერის შედარებითი შეფასება რადიკალის აგებულებიდან გამომდინარე.

· იცოდეს კარბოქსილის ჯგუფის ელექტრონული და სივრცითი სტრუქტურა, შეძლოს ოქსო ჯგუფის ნახშირბადის ატომის უნარის შედარებითი შეფასება კარბოქსილის მჟავებში და მათ ფუნქციურ წარმოებულებში (მჟავა ჰალოიდები, ანჰიდრიდები, ეთერები, ამიდები, მარილები) განიცდის ნუკლეოფილურ შეტევას.

· იცოდეს ნუკლეოფილური შემცვლელი რეაქციების მექანიზმი აცილირების, ესტერიფიკაციის, ეთერების, ანჰიდრიდების, მჟავა ჰალოიდების, ამიდების ჰიდროლიზის მაგალითების გამოყენებით.

თემა 6. ლიპიდები, კლასიფიკაცია, სტრუქტურა, თვისებები

ლიპიდები, საპონიფიცირებადი და არასაპონიფიცირებადი. ნეიტრალური ლიპიდები. ბუნებრივი ცხიმები ტრიაცილგლიცეროლების ნარევის სახით. ძირითადი ბუნებრივი უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავები, რომლებიც ქმნიან ლიპიდებს: პალმიტური, სტეარიული, ოლეური, ლინოლეური, ლინოლენური. არაქიდონის მჟავა. უჯერი ცხიმოვანი მჟავების თვისებები, w-ნომენკლატურა.

უჯრედის მემბრანებში უჯერი ცხიმოვანი მჟავების ფრაგმენტების პეროქსიდის დაჟანგვა. მემბრანის ლიპიდური პეროქსიდაციის როლი გამოსხივების დაბალი დოზების ზემოქმედებაში სხეულზე. ანტიოქსიდანტური დაცვის სისტემები.

ფოსფოლიპიდები. ფოსფატიდური მჟავები. ფოსფატიდილკოლამინები და ფოსფატიდილსერინები (ცეფალინები), ფოსფატიდილქოლინები (ლეციტინები) უჯრედის მემბრანების სტრუქტურული კომპონენტებია. ლიპიდური ორშრე. სფინგოლიპიდები, კერამიდები, სფინგომიელინები. თავის ტვინის გლიკოლიპიდები (ცერებროზიდები, განგლიოზიდები).

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს ლიპიდების კლასიფიკაცია და მათი აგებულება.

· იცოდე საპონიფიცირებული ლიპიდების სტრუქტურული კომპონენტების - სპირტებისა და უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავების სტრუქტურა.

· იცოდეს მარტივი და რთული ლიპიდების წარმოქმნისა და ჰიდროლიზის რეაქციების მექანიზმი.

· იცოდეს და შეძლოს ხარისხობრივი რეაქციების განხორციელება უჯერი ცხიმოვან მჟავებსა და ზეთებზე.

· იცოდე არასაპონიფიცირებადი ლიპიდების კლასიფიკაცია, ჰქონდეს წარმოდგენა ტერპენებისა და სტეროიდების კლასიფიკაციის პრინციპებზე, მათ ბიოლოგიურ როლზე.

· იცოდეს ლიპიდების ბიოლოგიური როლი, მათი ძირითადი ფუნქციები, ჰქონდეს წარმოდგენა ლიპიდების პეროქსიდაციის ძირითად ეტაპებზე და ამ პროცესის შედეგებზე უჯრედისთვის.

ნაწილი 2. ორგანული მოლეკულების სტერეოიზომერიზმი. სასიცოცხლო პროცესებში ჩართული პოლი- და ჰეტეროფუნქციური ნაერთები

თემა 7. ორგანული მოლეკულების სტერეოიზომერიზმი

სტერეოიზომერიზმი ორმაგი ბმის მქონე ნაერთების სერიაში (პ-დიასტერეომერიზმი). უჯერი ნაერთების ცის და ტრანს იზომერიზმი. E, Z – p-დიასტერეომერების სანოტო სისტემა. p-დიასტერეომერების შედარებითი სტაბილურობა.

ქირალური მოლეკულები. ასიმეტრიული ნახშირბადის ატომი, როგორც ქირალობის ცენტრი. ქირალობის ერთი ცენტრის მქონე მოლეკულების სტერეოიზომერიზმი (ენანტიომერიზმი). ოპტიკური აქტივობა. ფიშერის პროექციის ფორმულები. გლიცერალდეჰიდი, როგორც კონფიგურაციის სტანდარტი, აბსოლუტური და ფარდობითი კონფიგურაცია. D, სტერეოქიმიური ნომენკლატურის L-სისტემა. R, S-სტერეოქიმიური ნომენკლატურის სისტემა. რაკემიური ნარევები და მათი გამოყოფის მეთოდები.

ორი ან მეტი ქირალური ცენტრის მქონე მოლეკულების სტერეოიზომერიზმი. ენანტიომერები, დიასტერეომერები, მეზოფორმები.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს სტერეოიზომერიზმის გაჩენის მიზეზები ალკენებისა და დიენის ნახშირწყალბადების სერიაში.

· შეძლოს უჯერი ნაერთის შემოკლებული სტრუქტურული ფორმულის გამოყენება p-დიასტერეომერების არსებობის შესაძლებლობის დასადგენად, ცის - ტრანს იზომერების გარჩევისა და მათი შედარებითი სტაბილურობის შესაფასებლად.

· იცოდეს მოლეკულების სიმეტრიის ელემენტები, ორგანულ მოლეკულაში ქირალობის წარმოქმნის აუცილებელი პირობები.

· იცოდე და შეძლოს ენანტიომერების გამოსახვა ფიშერის პროექციის ფორმულების გამოყენებით, გამოთვალო მოსალოდნელი სტერეოიზომერების რაოდენობა მოლეკულაში ქირალური ცენტრების რაოდენობაზე, აბსოლუტური და ფარდობითი კონფიგურაციის განსაზღვრის პრინციპებზე, სტერეოქიმიური ნომენკლატურის D-, L- სისტემაზე. .

· იცოდე რაცემატების გამოყოფის მეთოდები, სტერეოქიმიური ნომენკლატურის R, S სისტემის ძირითადი პრინციპები.

თემა 8. ალიფატური, არომატული და ჰეტეროციკლური სერიის ფიზიოლოგიურად აქტიური პოლი- და ჰეტეროფუნქციური ნაერთები

პოლი- და ჰეტეროფუნქციურობა, როგორც ორგანული ნაერთების ერთ-ერთი დამახასიათებელი თვისება, რომლებიც მონაწილეობენ სასიცოცხლო პროცესებში და არიან წამლების უმნიშვნელოვანესი ჯგუფების წინაპრები. ფუნქციური ჯგუფების ურთიერთგავლენის თავისებურებები მათი ფარდობითი მდებარეობიდან გამომდინარე.

პოლიჰიდრული სპირტები: ეთილენგლიკოლი, გლიცერინი. პოლიჰიდრული სპირტების ეთერები არაორგანული მჟავებით (ნიტროგლიცერინი, გლიცეროლის ფოსფატები). დიატომიური ფენოლები: ჰიდროქინონი. დიატომიური ფენოლების დაჟანგვა. Hydroquinone-quinone სისტემა. ფენოლები, როგორც ანტიოქსიდანტები (თავისუფალი რადიკალების გამწმენდი). ტოკოფეროლები.

ორფუძიანი კარბოქსილის მჟავები: ოქსილის, მალონის, სუქცინის, გლუტარის, ფუმარინის. სუქცინის მჟავას ფუმარინის მჟავად გადაქცევა ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი დეჰიდროგენაციის რეაქციის მაგალითია. დეკარბოქსილირების რეაქციები, მათი ბიოლოგიური როლი.

ამინო სპირტები: ამინოეთანოლი (კოლამინი), ქოლინი, აცეტილქოლინი. აცეტილქოლინის როლი ნერვული იმპულსების ქიმიურ გადაცემაში სინაფსებში. ამინოფენოლები: დოფამინი, ნორეპინეფრინი, ადრენალინი. ამ ნაერთების და მათი წარმოებულების ბიოლოგიური როლის კონცეფცია. 6-ჰიდროქსიდოპამინისა და ამფეტამინის ნეიროტოქსიური ეფექტები.

ჰიდროქსი და ამინომჟავები. ციკლიზაციის რეაქციები: სხვადასხვა ფაქტორების გავლენა ციკლის ფორმირების პროცესზე (შესაბამისი კონფორმაციების განხორციელება, მიღებული ციკლის ზომა, ენტროპიის ფაქტორი). ლაქტონები. ლაქტამები. ლაქტონებისა და ლაქტამების ჰიდროლიზი. ბ-ჰიდროქსისა და ამინომჟავების ელიმინაციის რეაქცია.

ალდეჰიდი და კეტო მჟავები: პირუვინი, აცეტოაცეტური, ოქსალოაციური, ა-კეტოგლუტარული. მჟავა თვისებები და რეაქტიულობა. ბ-კეტო მჟავების დეკარბოქსილირების და ა-კეტო მჟავების ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების რეაქციები. აცეტოაცეტატური ესტერი, კეტო-ენოლი ტავტომერიზმი. „კეტონის სხეულების“ წარმომადგენლები არიან b-ჰიდროქსიბუტირინი, b-კეტობუტირმჟავები, აცეტონი, მათი ბიოლოგიური და დიაგნოსტიკური მნიშვნელობა.

ჰეტეროფუნქციური ბენზოლის წარმოებულები, როგორც მედიკამენტები. სალიცილის მჟავა და მისი წარმოებულები (აცეტილსალიცილის მჟავა).

პარაამინობენზოის მჟავა და მისი წარმოებულები (ანესთეზინი, ნოვოკაინი). პ-ამინობენზოის მჟავას ბიოლოგიური როლი. სულფანილის მჟავა და მისი ამიდი (სტრეპტოციდი).

ჰეტეროციკლები რამდენიმე ჰეტეროატომით. პირაზოლი, იმიდაზოლი, პირიმიდინი, პურინი. პირაზოლონი-5 არის არანარკოტიკული ანალგეტიკების საფუძველი. ბარბიტური მჟავა და მისი წარმოებულები. ჰიდროქსიპურინები (ჰიპოქსანტინი, ქსანტინი, შარდმჟავა), მათი ბიოლოგიური როლი. ჰეტეროციკლები ერთი ჰეტერატომით. პიროლი, ინდოლი, პირიდინი. ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი პირიდინის წარმოებულებია ნიკოტინამიდი, პირიდოქსალი და იზონიკოტინის მჟავის წარმოებულები. ნიკოტინამიდი არის კოენზიმის NAD+ სტრუქტურული კომპონენტი, რომელიც განსაზღვრავს მის მონაწილეობას OVR-ში.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· შეძლოს ჰეტეროფუნქციური ნაერთების კლასიფიკაცია შემადგენლობისა და მათი შეფარდებითი განლაგების მიხედვით.

· იცოდე ამინო და ჰიდროქსი მჟავების სპეციფიკური რეაქციები a, b, g - ფუნქციური ჯგუფების განლაგება.

· იცოდეს ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთების წარმოქმნამდე მიმავალი რეაქციები: ქოლინი, აცეტილქოლინი, ადრენალინი.

· იცოდეს კეტო-ენოლ ტავტომერიზმის როლი კეტომჟავების (პირუვინის მჟავა, ოქსალოძმარმჟავა, აცეტოძმარმჟავა) და ჰეტეროციკლური ნაერთების (პირაზოლი, ბარბიტური მჟავა, პურინი) ბიოლოგიური აქტივობის გამოვლინებაში.

· იცოდეს ორგანული ნაერთების რედოქს გარდაქმნების მეთოდები, რედოქსური რეაქციების ბიოლოგიური როლი დიატომური ფენოლების, ნიკოტინამიდის ბიოლოგიური აქტივობის გამოვლინებაში და კეტონური სხეულების წარმოქმნაში.

საგანი9 . ნახშირწყლები, კლასიფიკაცია, სტრუქტურა, თვისებები, ბიოლოგიური როლი

ნახშირწყლები, მათი კლასიფიკაცია ჰიდროლიზთან მიმართებაში. მონოსაქარიდების კლასიფიკაცია. ალდოზები, კეტოზები: ტრიოზები, ტეტროზები, პენტოზები, ჰექსოზები. მონოსაქარიდების სტერეოიზომერიზმი. სტერეოქიმიური ნომენკლატურის D- და L-სერიები. ღია და ციკლური ფორმები. ფიშერის ფორმულები და ჰავორტის ფორმულები. ფურანოზები და პირანოზები, a- და b-ანომერები. ციკლო-ოქსო-ტაუტომერიზმი. მონოსაქარიდების პირანოზული ფორმების კონფორმაციები. პენტოზების ყველაზე მნიშვნელოვანი წარმომადგენლების სტრუქტურა (რიბოზა, ქსილოზა); ჰექსოზები (გლუკოზა, მანოზა, გალაქტოზა, ფრუქტოზა); დეოქსიშაქარი (2-დეზოქსირიბოზა); ამინო შაქარი (გლუკოზამინი, მანოსამინი, გალაქტოზამინი).

მონოსაქარიდების ქიმიური თვისებები. ნუკლეოფილური ჩანაცვლების რეაქციები, რომლებიც მოიცავს ანომერულ ცენტრს. O - და N- გლიკოზიდები. გლიკოზიდების ჰიდროლიზი. მონოსაქარიდების ფოსფატები. მონოსაქარიდების დაჟანგვა და შემცირება. ალდოზების თვისებების შემცირება. გლიკონის, გლიკარინის, გლიკურონის მჟავები.

ოლიგოსაქარიდები. დისაქარიდები: მალტოზა, ცელობიოზა, ლაქტოზა, საქაროზა. სტრუქტურა, ციკლო-ოქსო-ტაუტომერიზმი. ჰიდროლიზი.

პოლისაქარიდები. პოლისაქარიდების ზოგადი მახასიათებლები და კლასიფიკაცია. ჰომო- და ჰეტეროპოლისაქარიდები. ჰომოპოლისაქარიდები: სახამებელი, გლიკოგენი, დექსტრანები, ცელულოზა. პირველადი სტრუქტურა, ჰიდროლიზი. მეორადი სტრუქტურის ცნება (სახამებელი, ცელულოზა).

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს მონოსაქარიდების კლასიფიკაცია (ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მიხედვით, ფუნქციური ჯგუფების შემადგენლობის მიხედვით), უმნიშვნელოვანესი მონოსაქარიდების ღია და ციკლური ფორმების სტრუქტურა (ფურანოზა, პირანოზა), მათი თანაფარდობა D - და L - სერიების. სტერეოქიმიური ნომენკლატურა, შეუძლია განსაზღვროს შესაძლო დიასტერეომერების რაოდენობა, სტერეოიზომერების კლასიფიკაცია დიასტერეომერებად, ეპიმერებად, ანომერებად.

· იცოდეს მონოსაქარიდების ციკლიზაციის რეაქციების მექანიზმი, მონოსაქარიდების ხსნარების მუტაროტაციის მიზეზები.

· იცოდეს მონოსაქარიდების ქიმიური თვისებები: რედოქსული რეაქციები, O- და N-გლიკოზიდების წარმოქმნისა და ჰიდროლიზის რეაქციები, ესტერიფიკაციის რეაქციები, ფოსფორილირება.

· შეძლოს დიოლის ფრაგმენტზე მაღალი ხარისხის რეაქციების განხორციელება და მონოსაქარიდების აღმდგენი თვისებების არსებობა.

· იცოდეს დისაქარიდების კლასიფიკაცია და მათი აგებულება, ანომერული ნახშირბადის ატომის გლიკოზიდური ბმის წარმომქმნელი კონფიგურაცია, დისაქარიდების ტავტომერული გარდაქმნები, მათი ქიმიური თვისებები, ბიოლოგიური როლი.

· იცოდეთ პოლისაქარიდების კლასიფიკაცია (ჰიდროლიზთან მიმართებაში, მონოსაქარიდების შემადგენლობის მიხედვით), ჰომოპოლისაქარიდების უმნიშვნელოვანესი წარმომადგენლების სტრუქტურა, გლიკოზიდური ბმის წარმომქმნელი ნახშირბადის ანომერული ატომის კონფიგურაცია, მათი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები და ბიოლოგიური როლი. გქონდეთ წარმოდგენა ჰეტეროპოლისაქარიდების ბიოლოგიურ როლზე.

თემა 10.ა-ამინომჟავები, პეპტიდები, ცილები. სტრუქტურა, თვისებები, ბიოლოგიური როლი

ცილების და პეპტიდების შემადგენელი ა-ამინომჟავების სტრუქტურა, ნომენკლატურა, კლასიფიკაცია. ა-ამინომჟავების სტერეოიზომერიზმი.

ოქსომჟავებისგან ა-ამინომჟავების წარმოქმნის ბიოსინთეზური გზები: რედუქციური ამინაციის რეაქციები და ტრანსამინაციის რეაქციები. აუცილებელი ამინომჟავები.

ა-ამინომჟავების, როგორც ჰეტეროფუნქციური ნაერთების ქიმიური თვისებები. ა-ამინომჟავების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები. იზოელექტრული წერტილი, ა-ამინომჟავების გამოყოფის მეთოდები. ინტრაკომპლექსური მარილების წარმოქმნა. ესტერიფიკაციის, აცილაციის, ალკილირების რეაქციები. ურთიერთქმედება აზოტის მჟავასთან და ფორმალდეჰიდთან, ამ რეაქციების მნიშვნელობა ამინომჟავების ანალიზისთვის.

გ-ამინობუტირის მჟავა არის ცენტრალური ნერვული სისტემის ინჰიბიტორული ნეიროტრანსმიტერი. L- ტრიპტოფანის ანტიდეპრესანტული ეფექტი, სეროტონინი - როგორც ძილის ნეიროტრანსმიტერი. გლიცინის, ჰისტამინის, ასპარტინის და გლუტამინის მჟავების შუამავალი თვისებები.

ა-ამინომჟავების ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი რეაქციები. დეამინირების და ჰიდროქსილაციის რეაქციები. ა-ამინომჟავების დეკარბოქსილაცია არის გზა ბიოგენური ამინების და ბიორეგულატორების (კოლამინი, ჰისტამინი, ტრიპტამინი, სეროტონინი.) პეპტიდების წარმოქმნისკენ. პეპტიდური ბმის ელექტრონული სტრუქტურა. პეპტიდების მჟავა და ტუტე ჰიდროლიზი. ამინომჟავის შემადგენლობის დადგენა თანამედროვე ფიზიკოქიმიური მეთოდებით (სანგერის და ედმანის მეთოდები). ნეიროპეპტიდების კონცეფცია.

ცილების პირველადი სტრუქტურა. ნაწილობრივი და სრული ჰიდროლიზი. მეორადი, მესამეული და მეოთხეული სტრუქტურების ცნება.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს ა-ამინომჟავების სტრუქტურა, სტერეოქიმიური კლასიფიკაცია, რომელიც მიეკუთვნება ბუნებრივი ამინომჟავების, არსებითი ამინომჟავების D- და L- სტერეოქიმიურ სერიას.

· იცოდეს ა-ამინომჟავების სინთეზის გზები in vivo და in vitro, იცოდეს ა-ამინომჟავების იზოელექტრო მდგომარეობაში გადაყვანის მჟავა-ტუტოვანი თვისებები და მეთოდები.

· იცოდეს ა-ამინომჟავების ქიმიური თვისებები (რეაქცია ამინო და კარბოქსილის ჯგუფებზე), შეძლოს ხარისხობრივი რეაქციების განხორციელება (ქსანტოპროტეინი, Cu(OH)2-ით, ნინჰიდრინი).

· იცოდეს პეპტიდური ბმის ელექტრონული სტრუქტურა, ცილებისა და პეპტიდების პირველადი, მეორადი, მესამეული და მეოთხეული სტრუქტურა, იცოდეს ამინომჟავების შემადგენლობის და ამინომჟავების თანმიმდევრობის დადგენა (სანგერის მეთოდი, ედმანის მეთოდი), შეუძლია განახორციელოს ბიურეტის რეაქცია პეპტიდებისთვის და ცილებისთვის.

· იცოდეს პეპტიდების სინთეზის მეთოდის პრინციპი ფუნქციური ჯგუფების დაცვისა და აქტივაციის გამოყენებით.

თემა 11. ნუკლეოტიდები და ნუკლეინის მჟავები

ნუკლეინის ფუძეები, რომლებიც ქმნიან ნუკლეინის მჟავებს. პირიმიდინის (ურაცილი, თიმინი, ციტოზინი) და პურინის (ადენინი, გუანინი) ფუძეები, მათი არომატულობა, ტავტომერული გარდაქმნები.

ნუკლეოზიდები, მათი წარმოქმნის რეაქციები. ნუკლეინის ფუძესა და ნახშირწყლების ნარჩენებს შორის კავშირის ბუნება; გლიკოზიდური ცენტრის კონფიგურაცია. ნუკლეოზიდების ჰიდროლიზი.

ნუკლეოტიდები. მონონუკლეოტიდების სტრუქტურა, რომლებიც ქმნიან ნუკლეინის მჟავებს. ნომენკლატურა. ნუკლეოტიდების ჰიდროლიზი.

ნუკლეინის მჟავების ძირითადი სტრუქტურა. ფოსფოდიესტერის ბმა. რიბონუკლეინის და დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავები. რნმ-ისა და დნმ-ის ნუკლეოტიდური შემადგენლობა. ნუკლეინის მჟავების ჰიდროლიზი.

დნმ-ის მეორადი სტრუქტურის კონცეფცია. წყალბადის ბმების როლი მეორადი სტრუქტურის ფორმირებაში. ნუკლეინის ფუძეების კომპლემენტარულობა.

მოდიფიცირებულ ნუკლეინურ ფუძეებზე დაფუძნებული მედიკამენტები (5-ფტორურაცილი, 6-მერკაპტოპურინი). ქიმიური მსგავსების პრინციპი. ნუკლეინის მჟავების სტრუქტურაში ცვლილებები ქიმიკატების და რადიაციის გავლენის ქვეშ. აზოტის მჟავას მუტაგენური ეფექტი.

ნუკლეოზიდური პოლიფოსფატები (ADP, ATP), მათი სტრუქტურის თავისებურებები, რომლებიც საშუალებას აძლევს მათ შეასრულონ მაღალი ენერგიის ნაერთების და უჯრედშიდა ბიორეგულატორების ფუნქციები. cAMP-ის სტრუქტურა, ჰორმონების უჯრედშიდა „მესენჯერი“.

კომპეტენციის მოთხოვნები:

· იცოდეს პირიმიდინისა და პურინის აზოტოვანი ფუძეების აგებულება, მათი ტავტომერული გარდაქმნები.

· იცოდეს N-გლიკოზიდების (ნუკლეოზიდების) წარმოქმნის რეაქციების მექანიზმი და მათი ჰიდროლიზი, ნუკლეოზიდების ნომენკლატურა.

· იცოდე ფუნდამენტური მსგავსება და განსხვავებები ბუნებრივ და სინთეზურ ანტიბიოტიკულ ნუკლეოზიდებს შორის იმ ნუკლეოზიდებთან შედარებით, რომლებიც ქმნიან დნმ-სა და რნმ-ს.

· იცოდე ნუკლეოტიდების წარმოქმნის რეაქციები, ნუკლეინის მჟავების შემადგენელი მონონუკლეოტიდების სტრუქტურა, მათი ნომენკლატურა.

· იცოდეს ნუკლეოზიდების ციკლო- და პოლიფოსფატების აგებულება, მათი ბიოლოგიური როლი.

· იცოდეს დნმ-ისა და რნმ-ის ნუკლეოტიდური შემადგენლობა, ფოსფოდიესტერული ბმის როლი ნუკლეინის მჟავების პირველადი სტრუქტურის შექმნაში.

· იცოდე წყალბადური ბმების როლი დნმ-ის მეორადი სტრუქტურის ფორმირებაში, აზოტოვანი ფუძეების კომპლემენტარულობა, კომპლემენტარული ურთიერთქმედების როლი დნმ-ის ბიოლოგიური ფუნქციის განხორციელებაში.

· იცოდე მუტაციების გამომწვევი ფაქტორები და მათი მოქმედების პრინციპი.

საინფორმაციო ნაწილი

ბიბლიოგრაფია

მთავარი:

1. რომანოვსკი, ბიოორგანული ქიმია: სახელმძღვანელო 2 ნაწილად /. - მინსკი: BSMU, 20с.

2. რომანოვსკი, სემინარამდე ბიოორგანული ქიმიის შესახებ: სახელმძღვანელო / რედაქტირებული. – მინსკი: BSMU, 1999. – 132გვ.

3. ტიუკავკინა, ნ.ა., ბიოორგანული ქიმია: სახელმძღვანელო / , . – მოსკოვი: მედიცინა, 1991. – 528გვ.

დამატებითი:

4. ოვჩინიკოვი, ქიმია: მონოგრაფია /.

– მოსკოვი: განათლება, 1987. – 815გვ.

5. პოტაპოვი: სახელმძღვანელო /. - მოსკოვი:

ქიმია, 1988. – 464გვ.

6. რაილსი, ა. ორგანული ქიმიის საფუძვლები: სახელმძღვანელო / ა. რაისი, კ. სმიტი,

რ უორდი. – მოსკოვი: მირი, 1989. – 352 გვ.

7. Taylor, G. Organic Chemistry Fundamentals: სახელმძღვანელო / G. Taylor. -

მოსკოვი: მირ.

8. ტერნი, ა. თანამედროვე ორგანული ქიმია: სახელმძღვანელო 2 ტომად /

ა.ტერნი. – მოსკოვი: მირი, 1981. – 1310 გვ.

9. ტიუკავკინა, ბიოორგანული ლაბორატორიული გაკვეთილებისთვის

ქიმია: სახელმძღვანელო / [ა.შ.]; რედაქტირებულია N.A.

ტიუკავკინა. – მოსკოვი: მედიცინა, 1985. – 256გვ.

10. ტიუკავკინა, ნ.ა., ბიოორგანული ქიმია: სახელმძღვანელო სტუდენტებისთვის

სამედიცინო ინსტიტუტები / , . - მოსკოვი.

ბიოორგანული ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს სასიცოცხლო პროცესებში მონაწილე ნივთიერებების სტრუქტურასა და თვისებებს მათი ბიოლოგიური ფუნქციების ცოდნასთან უშუალო კავშირში.

ბიოორგანული ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ნაერთების სტრუქტურას და რეაქტიულობას. ბიოორგანული ქიმიის საგანია ბიოპოლიმერები და ბიორეგულატორები და მათი სტრუქტურული ელემენტები.

ბიოპოლიმერები მოიცავს ცილებს, პოლისაქარიდებს (ნახშირწყლებს) და ნუკლეინის მჟავებს. ამ ჯგუფში ასევე შედის ლიპიდები, რომლებიც არ არის BMC, მაგრამ ჩვეულებრივ ასოცირდება ორგანიზმში არსებულ სხვა ბიოპოლიმერებთან.

ბიორეგულატორები არის ნაერთები, რომლებიც ქიმიურად არეგულირებენ ნივთიერებათა ცვლას. მათ შორისაა ვიტამინები, ჰორმონები და მრავალი სინთეზური ნაერთი, მათ შორის სამკურნალო ნივთიერებები.

ბიოორგანული ქიმია ეფუძნება ორგანული ქიმიის იდეებსა და მეთოდებს.

ორგანული ქიმიის ზოგადი პრინციპების ცოდნის გარეშე რთულია ბიოორგანული ქიმიის შესწავლა. ბიოორგანული ქიმია მჭიდრო კავშირშია ბიოლოგიასთან, ბიოლოგიურ ქიმიასთან და სამედიცინო ფიზიკასთან.

ორგანიზმის პირობებში მიმდინარე რეაქციების ერთობლიობას ეწოდება მეტაბოლიზმს.

ნივთიერებათა ცვლის დროს წარმოქმნილ ნივთიერებებს ეწოდება - მეტაბოლიტები.

მეტაბოლიზმს ორი მიმართულება აქვს:

კატაბოლიზმი არის რთული მოლეკულების უფრო მარტივ მოლეკულებად დაშლის რეაქცია.

ანაბოლიზმი არის ენერგიის გამოყენებით მარტივი ნივთიერებებისგან რთული მოლეკულების სინთეზის პროცესი.

ტერმინი ბიოსინთეზი გამოიყენება ქიმიურ რეაქციაზე IN VIVO (სხეულში), IN VITRO (სხეულის გარეთ)

არსებობს ანტიმეტაბოლიტები - მეტაბოლიტების კონკურენტები ბიოქიმიურ რეაქციებში.

კონიუგაცია, როგორც მოლეკულების სტაბილურობის გაზრდის ფაქტორი. ორგანული ნაერთების მოლეკულებში ატომების ურთიერთგავლენა და მისი გადაცემის მეთოდები

ლექციის მონახაზი:

დაწყვილება და მისი ტიპები:

p, p - დაწყვილება,

r,p - უღლება.

კონიუგაციის ენერგია.

ღია მიკროსქემის დაწყვილებული სისტემები.

ვიტამინი A, კაროტინი.

კონიუგაცია რადიკალებსა და იონებში.

დაწყვილებული დახურული სისტემა. არომატულობა, არომატულობის კრიტერიუმები, ჰეტეროციკლური არომატული ნაერთები.

კოვალენტური ბმა: არაპოლარული და პოლარული.

ინდუქციური და მეზომერული ეფექტები. EA და ED არის შემცვლელები.

ორგანულ ქიმიაში ქიმიური ბმების ძირითადი ტიპია კოვალენტური ბმები. ორგანულ მოლეკულებში ატომები დაკავშირებულია s და p ბმებით.

ორგანული ნაერთების მოლეკულებში ატომები დაკავშირებულია კოვალენტური ბმებით, რომლებსაც s და p ბმები ეწოდება.

ერთჯერადი s - ბმა SP 3 - ჰიბრიდულ მდგომარეობაში ხასიათდება l - სიგრძით (C-C 0,154 ნმ), E-ენერგიით (83 კკალ/მოლი), პოლარობით და პოლარიზებულობით. Მაგალითად:

ორმაგი ბმა დამახასიათებელია უჯერი ნაერთებისთვის, რომლებშიც ცენტრალური s-ბმის გარდა არის s-ბმაზე პერპენდიკულარული გადახურვაც, რომელსაც π-ბმა ეწოდება).

ორმაგი ბმები ლოკალიზებულია, ანუ ელექტრონის სიმკვრივე მოიცავს შეკრული ატომების მხოლოდ 2 ბირთვს.

ყველაზე ხშირად მე და შენ საქმე გვაქვს კონიუგირებულისისტემები. თუ ორმაგი ბმები მონაცვლეობს ერთ ობლიგაციებთან (და ზოგადად, ორმაგ კავშირთან დაკავშირებულ ატომს აქვს p-ორბიტალი, მაშინ მეზობელი ატომების p-ორბიტალები შეიძლება გადაფარონ ერთმანეთს და ქმნიან საერთო p-ელექტრონულ სისტემას). ასეთ სისტემებს ე.წ კონიუგირებული ან დელოკალიზებული . მაგალითად: ბუტადიენი-1,3

p, p - კონიუგატური სისტემები

ბუტადიენის ყველა ატომი იმყოფება SP 2 ჰიბრიდულ მდგომარეობაში და მდებარეობს იმავე სიბრტყეში (Pz არ არის ჰიბრიდული ორბიტალი). Рz – ორბიტალები ერთმანეთის პარალელურია. ეს ქმნის პირობებს მათი ურთიერთგადახურვისთვის. Pz ორბიტალის გადახურვა ხდება C-1 და C-2 და C-3 და C-4 შორის, ასევე C-2 და C-3 შორის, ანუ ხდება დელოკალიზებულიკოვალენტური ბმა. ეს აისახება მოლეკულაში ბმის სიგრძის ცვლილებებში. C-1-სა და C-2-ს შორის კავშირის სიგრძე იზრდება, ხოლო C-2-სა და C-3-ს შორის შემცირებულია ერთ კავშირთან შედარებით.

l-C -С, 154 ნმ ლ С=С 0.134 ნმ

l С-N 1.147 ნმ ლ С =O 0.121 ნმ

r, p - დაწყვილება

p, π კონიუგირებული სისტემის მაგალითია პეპტიდური ბმა.

r, p - კონიუგატური სისტემები

C=0 ორმაგი ბმა გაშლილია 0,124 ნმ-მდე 0,121 ჩვეულებრივ სიგრძესთან შედარებით, ხოლო C–N ბმა ხდება უფრო მოკლე და ხდება 0,132 ნმ 0,147 ნმ-თან შედარებით ნორმალურ შემთხვევაში. ანუ, ელექტრონების დელოკალიზაციის პროცესი იწვევს ბმის სიგრძის გათანაბრებას და მოლეკულის შიდა ენერგიის შემცირებას. თუმცა, ρ,p – კონიუგაცია ხდება აციკლურ ნაერთებში, არა მხოლოდ მონაცვლეობით = ბმების ერთჯერადი C-C ბმებით, არამედ ჰეტეროატომთან მონაცვლეობისას:

X ატომი თავისუფალი p-ორბიტალით შეიძლება მდებარეობდეს ორმაგ ბმასთან. ყველაზე ხშირად, ეს არის O, N, S ჰეტეროატომები და მათი p-ორბიტალები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ p-ბმებთან, ქმნიან p, p-კონიუგაციას.

Მაგალითად:

CH 2 = CH – O – CH = CH 2

კონიუგაცია შეიძლება მოხდეს არა მხოლოდ ნეიტრალურ მოლეკულებში, არამედ რადიკალებსა და იონებში:

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, ღია სისტემებში დაწყვილება ხდება შემდეგ პირობებში:

ყველა ატომი, რომელიც მონაწილეობს კონიუგირებულ სისტემაში, არის SP 2 - ჰიბრიდულ მდგომარეობაში.

Pz - ყველა ატომის ორბიტალი პერპენდიკულარულია s-ჩონჩხის სიბრტყეზე, ანუ ერთმანეთის პარალელურად.

როდესაც კონიუგირებული მულტიცენტრული სისტემა იქმნება, ბმის სიგრძე გათანაბრდება. აქ არ არსებობს "სუფთა" ერთჯერადი და ორმაგი ბმები.

კონიუგირებულ სისტემაში p-ელექტრონების დელოკალიზაციას თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. სისტემა გადადის უფრო დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე, ხდება უფრო სტაბილური, უფრო სტაბილური. ამრიგად, კონიუგირებული სისტემის ფორმირება ბუტადიენის შემთხვევაში - 1,3 იწვევს ენერგიის გამოყოფას 15 კჯ/მოლში. სწორედ კონიუგაციის გამო იზრდება ალილის ტიპის იონური რადიკალების სტაბილურობა და მათი გავრცელება ბუნებაში.

რაც უფრო გრძელია კონიუგაციის ჯაჭვი, მით უფრო დიდია მისი წარმოქმნის ენერგიის განთავისუფლება.

ეს ფენომენი საკმაოდ გავრცელებულია ბიოლოგიურად მნიშვნელოვან ნაერთებში. Მაგალითად:

ჩვენ მუდმივად შევხვდებით მოლეკულების, იონების და რადიკალების თერმოდინამიკური მდგრადობის საკითხებს ბიოორგანული ქიმიის მსვლელობისას, რომელიც მოიცავს მთელ რიგ იონებსა და მოლეკულებს, რომლებიც ბუნებაშია გავრცელებული. Მაგალითად:

დახურული მარყუჟის დაწყვილებული სისტემები

არომატულობა. ციკლურ მოლეკულებში, გარკვეულ პირობებში, შეიძლება წარმოიშვას კონიუგირებული სისტემა. p, p - კონიუგირებული სისტემის მაგალითია ბენზოლი, სადაც p - ელექტრონული ღრუბელი ფარავს ნახშირბადის ატომებს, ასეთ სისტემას ეწოდება - არომატული.

ბენზოლში კონიუგაციის შედეგად ენერგიის მომატება არის 150,6 კჯ/მოლი. ამრიგად, ბენზოლი თერმულად სტაბილურია 900 o C ტემპერატურამდე.

დახურული ელექტრონული რგოლის არსებობა დადასტურდა NMR-ის გამოყენებით. თუ ბენზოლის მოლეკულა მოთავსებულია გარე მაგნიტურ ველში, წარმოიქმნება ინდუქციური რგოლის დენი.

ამრიგად, ჰუკელის მიერ ჩამოყალიბებული არომატულობის კრიტერიუმია:

მოლეკულას აქვს ციკლური სტრუქტურა;

ყველა ატომი იმყოფება SP 2 – ჰიბრიდულ მდგომარეობაში;

არსებობს დელოკალიზებული p - ელექტრონული სისტემა, რომელიც შეიცავს 4n + 2 ელექტრონს, სადაც n არის ციკლების რაოდენობა.

Მაგალითად:

ბიოორგანულ ქიმიაში განსაკუთრებული ადგილი უკავია კითხვას ჰეტეროციკლური ნაერთების არომატულობა.

ჰეტეროატომების შემცველ ციკლურ მოლეკულებში (აზოტი, გოგირდი, ჟანგბადი) წარმოიქმნება ერთი p-ელექტრონული ღრუბელი ნახშირბადის ატომების p-ორბიტალებისა და ჰეტეროატომის მონაწილეობით.

ხუთწევრიანი ჰეტეროციკლური ნაერთები

არომატული სისტემა იქმნება 4 p-ორბიტალი C და ჰეტეროატომის ერთი ორბიტალის ურთიერთქმედებით, რომელიც შეიცავს 2 ელექტრონს. ექვსი p ელექტრონი ქმნის არომატულ ჩონჩხს. ასეთი კონიუგირებული სისტემა ელექტრონულად ზედმეტია. პიროლში N ატომი SP 2 ჰიბრიდულ მდგომარეობაშია.

პიროლი მრავალი ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ნივთიერების ნაწილია. ოთხი პიროლის რგოლი ქმნის პორფინს, არომატულ სისტემას 26 p - ელექტრონით და მაღალი კონიუგაციის ენერგიით (840 კჯ/მოლი)

პორფინის სტრუქტურა ჰემოგლობინისა და ქლოროფილის ნაწილია

ექვსწევრიანი ჰეტეროციკლური ნაერთები

ამ ნაერთების მოლეკულებში არომატული სისტემა იქმნება ნახშირბადის ატომების ხუთი p-ორბიტალისა და აზოტის ატომის ერთი p-ორბიტალის ურთიერთქმედებით. ორი ელექტრონი ორ SP 2 ორბიტალში მონაწილეობს s - ბმების წარმოქმნაში რგოლის ნახშირბადის ატომებთან. P ორბიტალი ერთი ელექტრონით შედის არომატულ ჩონჩხში. SP 2 - ორბიტალი, რომელსაც აქვს მარტოხელა წყვილი ელექტრონები, მდებარეობს s-ჩონჩხის სიბრტყეში.

პირიმიდინში ელექტრონის სიმკვრივე გადაინაცვლებს N-ისკენ, ანუ სისტემა ამოიწურება p - ელექტრონებით, არის ელექტრონის დეფიციტი.

ბევრი ჰეტეროციკლური ნაერთი შეიძლება შეიცავდეს ერთ ან მეტ ჰეტეროატომს

პიროლის, პირიმიდინისა და პურინის ბირთვები მრავალი ბიოლოგიურად აქტიური მოლეკულის ნაწილია.

ორგანული ნაერთების მოლეკულებში ატომების ურთიერთგავლენა და მისი გადაცემის მეთოდები

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ორგანული ნაერთების მოლეკულებში ბმები წარმოიქმნება s და p ბმების გამო; ელექტრონების სიმკვრივე თანაბრად ნაწილდება შეკრულ ატომებს შორის მხოლოდ მაშინ, როდესაც ეს ატომები ერთნაირია ან ახლოსაა ელექტრონეგატიურობით. ასეთ კავშირებს ე.წ არაპოლარული.

CH 3 -CH 2 →CI პოლარული ბმა

ორგანულ ქიმიაში უფრო ხშირად საქმე გვაქვს პოლარულ ბმებთან.

თუ ელექტრონის სიმკვრივე გადაინაცვლებს უფრო ელექტროუარყოფითი ატომისკენ, მაშინ ასეთ კავშირს პოლარული ეწოდება. ბმის ენერგიის მნიშვნელობებზე დაყრდნობით, ამერიკელმა ქიმიკოსმა ლ. პაულინგმა შემოგვთავაზა ატომების ელექტრონეგატიურობის რაოდენობრივი მახასიათებელი. ქვემოთ მოცემულია პაულინგის მასშტაბი.

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

ნახშირბადის ატომები ჰიბრიდიზაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში განსხვავდებიან ელექტრონეგატიურობით. ამრიგად, s - კავშირი SP 3 და SP 2 ჰიბრიდულ ატომებს შორის - არის პოლარული.

ინდუქციური ეფექტი

ელექტრონის სიმკვრივის გადაცემას ელექტროსტატიკური ინდუქციის მექანიზმით s-ბმათა ჯაჭვის გასწვრივ ე.წ. ინდუქციით, ეფექტი ე.წ ინდუქციურიდა აღინიშნება J-ით. J-ის ეფექტი, როგორც წესი, სუსტდება სამი ბმის მეშვეობით, მაგრამ მჭიდროდ განლაგებული ატომები განიცდიან ახლომდებარე დიპოლის საკმაოდ ძლიერ გავლენას.

შემცვლელები, რომლებიც ცვლიან ელექტრონის სიმკვრივეს s-ბმა ჯაჭვის გასწვრივ მათი მიმართულებით, აჩვენებენ -J - ეფექტს და პირიქით +J ეფექტს.

იზოლირებული p-ბმა, ისევე როგორც ღია ან დახურული კონიუგირებული სისტემის ერთი p-ელექტრონული ღრუბელი, ადვილად შეიძლება პოლარიზდეს EA და ED შემცვლელების გავლენით. ამ შემთხვევებში, ინდუქციური ეფექტი გადადის p-კავშირზე, ამიტომ აღინიშნება Jp.

მეზომერული ეფექტი (კონიუგაციის ეფექტი)

ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილება კონიუგირებულ სისტემაში შემცვლელის გავლენის ქვეშ, რომელიც არის ამ კონიუგირებული სისტემის წევრი, ე.წ. მეზომერული ეფექტი(M-ეფექტი).

იმისათვის, რომ შემცვლელი იყოს კონიუგირებული სისტემის ნაწილი, მას უნდა ჰქონდეს ორმაგი ბმა (p,p კონიუგაცია) ან ჰეტეროატომი ელექტრონების მარტოხელა წყვილით (r,p კონიუგაცია). M - ეფექტი გადაიცემა დაწყვილებული სისტემის მეშვეობით შესუსტების გარეშე.

შემცვლელები, რომლებიც ამცირებენ ელექტრონის სიმკვრივეს კონიუგირებულ სისტემაში (გადაადგილებული ელექტრონის სიმკვრივე მისი მიმართულებით) ავლენენ -M ეფექტს, ხოლო შემცვლელები, რომლებიც ზრდიან ელექტრონის სიმკვრივეს კონიუგირებულ სისტემაში, აჩვენებენ +M ეფექტს.

შემცვლელების ელექტრონული ეფექტები

ორგანული ნივთიერებების რეაქტიულობა დიდწილად დამოკიდებულია J და M ეფექტების ბუნებაზე. ელექტრონული ეფექტების თეორიული შესაძლებლობების ცოდნა საშუალებას გვაძლევს ვიწინასწარმეტყველოთ გარკვეული ქიმიური პროცესების მიმდინარეობა.

ორგანული ნაერთების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები ორგანული რეაქციების კლასიფიკაცია.

ლექციის მონახაზი

სუბსტრატის, ნუკლეოფილის, ელექტროფილის ცნება.

ორგანული რეაქციების კლასიფიკაცია.

შექცევადი და შეუქცევადი

რადიკალური, ელექტროფილური, ნუკლეოფილური, სინქრონული.

მონო და ბიმოლეკულური

ჩანაცვლების რეაქციები

დამატების რეაქციები

ელიმინაციის რეაქციები

დაჟანგვა და შემცირება

მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედება

რეაქციები არის რეგიოსელექტიური, ქიმიოსელექტიური, სტერეოსელექტიური.

ელექტროფილური დანამატის რეაქციები. მორკოვნიკოვის მმართველობა, ანტი-მორკოვნიკოვის შეერთება.

ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციები: 1-ლი და მე-2 ტიპის ორიენტანტები.

ორგანული ნაერთების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები.

ბრონსტედის მჟავიანობა და ფუძეობა

ლუისის მჟავიანობა და ფუძე

მყარი და რბილი მჟავებისა და ფუძეების თეორია.

ორგანული რეაქციების კლასიფიკაცია

ორგანული რეაქციების სისტემატიზაცია შესაძლებელს ხდის ამ რეაქციების მრავალფეროვნების შემცირებას ტიპების შედარებით მცირე რაოდენობამდე. ორგანული რეაქციები შეიძლება დაიყოს:

მიმართ: შექცევადი და შეუქცევადი

სუბსტრატსა და რეაგენტში ბმების ცვლილებების ბუნებით.

სუბსტრატი- მოლეკულა, რომელიც უზრუნველყოფს ნახშირბადის ატომს ახალი ბმის შესაქმნელად

Რეაგენტი- სუბსტრატზე მოქმედი ნაერთი.

რეაქციები, რომლებიც დაფუძნებულია სუბსტრატსა და რეაგენტში ობლიგაციების ცვლილების ბუნების მიხედვით, შეიძლება დაიყოს:

რადიკალი რ

ელექტროფილური ე

ნუკლეოფილური N(Y)

სინქრონული ან კოორდინირებული

SR რეაქციების მექანიზმი

ინიცირება

ჯაჭვის ზრდა

Გახსნილი წრე

კლასიფიკაცია საბოლოო შედეგის მიხედვით

რეაქციის საბოლოო შედეგთან შესაბამისობაა:

ა) ჩანაცვლებითი რეაქციები

ბ) დამატების რეაქციები

ბ) ელიმინაციის რეაქციები

დ) გადაჯგუფებები

დ) დაჟანგვა და შემცირება

ე) მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედება

ასევე ხდება რეაქციები:

რეგიონალური სელექციური- სასურველია მიედინება რამდენიმე რეაქციის ცენტრიდან ერთ-ერთში.

ქიმიოსელექტიური- შეღავათიანი რეაქცია ერთ-ერთი დაკავშირებული ფუნქციური ჯგუფისთვის.

სტერეოსელექტიური- რამდენიმე სტერეოიზომერიდან ერთ-ერთის შეღავათიანი ფორმირება.

ალკენების, ალკანების, ალკადიენების, არენების და ჰეტეროციკლური ნაერთების რეაქტიულობა

ორგანული ნაერთების საფუძველია ნახშირწყალბადები. ჩვენ განვიხილავთ მხოლოდ იმ რეაქციებს, რომლებიც განხორციელდა ბიოლოგიურ პირობებში და, შესაბამისად, არა თავად ნახშირწყალბადებთან, არამედ ნახშირწყალბადის რადიკალების მონაწილეობით.

უჯერი ნახშირწყალბადები მოიცავს ალკენებს, ალკადიენებს, ალკინებს, ციკლოალკენებს და არომატულ ნახშირწყალბადებს. მათთვის გამაერთიანებელი პრინციპია π - ელექტრონული ღრუბელი. დინამიურ პირობებში, ორგანულ ნაერთებს ასევე ემუქრება E+

ამასთან, ალკინებისა და არენების ურთიერთქმედების რეაქციები რეაგენტებთან იწვევს განსხვავებულ შედეგებს, რადგან ამ ნაერთებში π - ელექტრონული ღრუბლის ბუნება განსხვავებულია: ლოკალიზებული და დელოკალიზებული.

რეაქციის მექანიზმების განხილვას დავიწყებთ A E რეაქციებით. როგორც ვიცით, ალკენები ურთიერთქმედებენ

ჰიდრატაციის რეაქციის მექანიზმი

მარკოვნიკოვის წესით - ასიმეტრიული ნაერთების უჯერი ნახშირწყალბადების დამატება HX ზოგადი ფორმულით - წყალბადის ატომი ემატება ყველაზე წყალბადირებულ ნახშირბადის ატომს, თუ შემცვლელი არის ED. ანტი-მარკოვნიკოვის დამატებით, წყალბადის ატომს ემატება ყველაზე ნაკლებად ჰიდროგენიზირებული, თუ შემცვლელი არის EA.

არომატულ სისტემებში ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციებს აქვს საკუთარი მახასიათებლები. პირველი თვისება ის არის, რომ თერმოდინამიკურად სტაბილურ არომატულ სისტემასთან ურთიერთქმედება მოითხოვს ძლიერ ელექტროფილებს, რომლებიც, როგორც წესი, წარმოიქმნება კატალიზატორების გამოყენებით.

რეაქციის მექანიზმი S E

ორიენტირებადი გავლენა
მოადგილე

თუ არომატულ რგოლში არის რაიმე შემცვლელი, მაშინ ის აუცილებლად მოქმედებს ბეჭდის ელექტრონული სიმკვრივის განაწილებაზე. ED - შემცვლელები (1 რიგის ორიენტანტები) CH 3, OH, OR, NH 2, NR 2 - აადვილებს ჩანაცვლებას შეუცვლელ ბენზოლთან შედარებით და მიმართავს შემომავალ ჯგუფს ორთო- და პარა-პოზიციისკენ. თუ ED შემცვლელები ძლიერია, მაშინ კატალიზატორი არ არის საჭირო; ეს რეაქციები მიმდინარეობს 3 ეტაპად.

EA შემცვლელები (მეორე ტიპის ორიენტანტები) აფერხებენ ელექტროფილურ ჩანაცვლების რეაქციებს შეუცვლელ ბენზოლთან შედარებით. SE რეაქცია ხდება უფრო მკაცრ პირობებში; შემომავალი ჯგუფი შედის მეტა პოზიციაში. II ტიპის შემცვლელები მოიცავს:

COOH, SO 3 H, CHO, ჰალოგენები და ა.შ.

SE რეაქციები ასევე დამახასიათებელია ჰეტეროციკლური ნახშირწყალბადებისთვის. პიროლი, ფურანი, თიოფენი და მათი წარმოებულები მიეკუთვნება π-ჭარბ სისტემებს და საკმაოდ ადვილად შედიან SE რეაქციებში. ისინი ადვილად ჰალოგენირდება, ალკილირებული, აცილირებული, სულფონირებული და ნიტრატირდება. რეაგენტების არჩევისას აუცილებელია გავითვალისწინოთ მათი არასტაბილურობა ძლიერ მჟავე გარემოში, ანუ აციდოფობიურობა.

პირიდინი და სხვა ჰეტეროციკლური სისტემები პირიდინის აზოტის ატომით არის π-არასაკმარისი სისტემები, ისინი გაცილებით რთულია SE რეაქციებში შესვლა, ხოლო შემომავალი ელექტროფილი იკავებს β- პოზიციას აზოტის ატომთან შედარებით.

ორგანული ნაერთების მჟავე და ძირითადი თვისებები

ორგანული ნაერთების რეაქტიულობის ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტებია ორგანული ნაერთების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები.

მჟავიანობა და ბაზისურობაასევე მნიშვნელოვანი ცნებები, რომლებიც განსაზღვრავს ორგანული ნაერთების მრავალ ფუნქციურ ფიზიკურ-ქიმიურ და ბიოლოგიურ თვისებებს. მჟავა და ბაზის კატალიზი ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ფერმენტული რეაქციაა. სუსტი მჟავები და ფუძეები ბიოლოგიური სისტემების საერთო კომპონენტებია, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მეტაბოლიზმსა და მის რეგულირებაში.

ორგანულ ქიმიაში მჟავებისა და ფუძეების რამდენიმე კონცეფცია არსებობს. ბრონსტედი მჟავებისა და ფუძეების თეორია, ზოგადად მიღებული არაორგანულ და ორგანულ ქიმიაში. ბრონსტედის აზრით, მჟავები არის ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ პროტონის შემოწირულობა, ხოლო ფუძეები არის ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ პროტონის მიღება.

ბრონსირებული მჟავიანობა

პრინციპში, ორგანული ნაერთების უმეტესობა შეიძლება ჩაითვალოს მჟავებად, რადგან ორგანულ ნაერთებში H უკავშირდება C, N O S-ს.

ორგანული მჟავები შესაბამისად იყოფა C – H, N – H, O – H, S-H – მჟავებად.

მჟავიანობა ფასდება Ka-ს სახით ან - log Ka = pKa, რაც უფრო დაბალია pKa, მით უფრო ძლიერია მჟავა.

ორგანული ნაერთების მჟავიანობის რაოდენობრივი შეფასება არ არის დადგენილი ყველა ორგანული ნივთიერებისთვის. აქედან გამომდინარე, მნიშვნელოვანია სხვადასხვა მჟავა უბნების მჟავე თვისებების ხარისხობრივი შეფასების უნარის გამომუშავება. ამ მიზნით გამოიყენება ზოგადი მეთოდოლოგიური მიდგომა.

მჟავის სიძლიერე განისაზღვრება ანიონის (კონიუგატური ფუძის) სტაბილურობით. რაც უფრო სტაბილურია ანიონი, მით უფრო ძლიერია მჟავა.

ანიონის სტაბილურობა განისაზღვრება მთელი რიგი ფაქტორების კომბინაციით:

ელემენტის ელექტრონეგატიურობა და პოლარიზება მჟავას ცენტრში.

ანიონში უარყოფითი მუხტის დელოკალიზაციის ხარისხი.

რადიკალი ასოცირდება მჟავას ცენტრთან.

ხსნარის ეფექტი (გამხსნელის გავლენა)

განვიხილოთ ყველა ამ ფაქტორის როლი თანმიმდევრულად:

ელემენტების ელექტროუარყოფითობის ეფექტი

რაც უფრო ელექტროუარყოფითია ელემენტი, მით უფრო დელოკალიზებულია მუხტი და რაც უფრო სტაბილურია ანიონი, მით უფრო ძლიერია მჟავა.

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

ამიტომ, მჟავიანობა იცვლება CH სერიაში< NН < ОН

SH მჟავებისთვის ჭარბობს კიდევ ერთი ფაქტორი - პოლარიზება.

გოგირდის ატომი უფრო დიდი ზომისაა და აქვს ცარიელი d ორბიტალები. ამრიგად, უარყოფით მუხტს შეუძლია დიდი მოცულობის დელოკალიზაცია, რაც იწვევს ანიონის უფრო სტაბილურობას.

თიოლები, როგორც უფრო ძლიერი მჟავები, რეაგირებენ ტუტეებთან, ასევე მძიმე ლითონების ოქსიდებთან და მარილებთან, ხოლო ალკოჰოლებს (სუსტ მჟავებს) შეუძლიათ მხოლოდ აქტიურ მეტალებთან.

ტოლების შედარებით მაღალი მჟავიანობა გამოიყენება მედიცინაში და წამლების ქიმიაში. Მაგალითად:

გამოიყენება As, Hg, Cr, Bi-ით მოწამვლისას, რომელთა მოქმედება განპირობებულია ლითონების შებოჭვით და მათი ორგანიზმიდან ამოღებით. Მაგალითად:

მჟავის ცენტრში ერთი და იგივე ატომის მქონე ნაერთების მჟავიანობის შეფასებისას განმსაზღვრელი ფაქტორია ანიონში უარყოფითი მუხტის დელოკალიზაცია. ანიონის სტაბილურობა მნიშვნელოვნად იზრდება კონიუგირებული ბმების სისტემის გასწვრივ უარყოფითი მუხტის დელოკალიზაციის შესაძლებლობის გაჩენით. ფენოლებში მჟავიანობის მნიშვნელოვანი მატება, სპირტებთან შედარებით, აიხსნება მოლეკულასთან შედარებით იონებში დელოკალიზაციის შესაძლებლობით.

კარბოქსილის მჟავების მაღალი მჟავიანობა განპირობებულია კარბოქსილატური ანიონის რეზონანსული სტაბილურობით.

მუხტის დელოკალიზაციას ხელს უწყობს ელექტრონის გამომყვანი შემცვლელების (EA) არსებობა, ისინი ასტაბილურებენ ანიონებს, რითაც ზრდის მჟავიანობას. მაგალითად, შემცვლელის შეყვანა EA მოლეკულაში

შემცვლელის და გამხსნელის ეფექტი

a - ჰიდროქსი მჟავები უფრო ძლიერი მჟავებია, ვიდრე შესაბამისი კარბოქსილის მჟავები.

ED - შემცვლელები, პირიქით, ამცირებს მჟავიანობას. ანიონის სტაბილიზაციაზე უფრო დიდ გავლენას ახდენენ გამხსნელები; როგორც წესი, მცირე იონები მუხტის დელოკალიზაციის დაბალი ხარისხით უკეთესად იხსნება.

გადაწყვეტის ეფექტი შეიძლება ნახოთ, მაგალითად, სერიაში:

თუ ატომი მჟავას ცენტრში ატარებს დადებით მუხტს, ეს იწვევს მჟავიანობის გაზრდას.

კითხვა აუდიტორიას: რომელ მჟავას - ძმარმჟავას თუ პალმიტურ C 15 H 31 COOH - უნდა ჰქონდეს pKa უფრო დაბალი მნიშვნელობა?

თუ ატომი მჟავას ცენტრში ატარებს დადებით მუხტს, ეს იწვევს მჟავიანობის გაზრდას.

შეიძლება აღინიშნოს ძლიერი CH - ელექტროფილური ჩანაცვლების რეაქციაში წარმოქმნილი σ - კომპლექსის მჟავიანობა.

ბრონსტედის საბაზისო

პროტონთან კავშირის შესაქმნელად საჭიროა ჰეტეროატომზე გაზიარებული ელექტრონული წყვილი,

ან იყოს ანიონები. არსებობს p-ბაზები და

π ფუძეები, სადაც არის ბაზისურობის ცენტრი

ლოკალიზებული π ბმის ელექტრონები ან კონიუგირებული სისტემის π ელექტრონები (π კომპონენტები)

ფუძის სიძლიერე დამოკიდებულია იმავე ფაქტორებზე, როგორც მჟავიანობა, მაგრამ მათი გავლენა საპირისპიროა. რაც უფრო დიდია ატომის ელექტრონეგატიურობა, მით უფრო მჭიდროდ იკავებს მას ელექტრონების მარტოხელა წყვილი და ნაკლებად ხელმისაწვდომია პროტონთან დასაკავშირებლად. შემდეგ, ზოგადად, n-ბაზების სიძლიერე იგივე შემცვლელი იცვლება სერიაში:

ყველაზე ძირითადი ორგანული ნაერთებია ამინები და ალკოჰოლები:

ორგანული ნაერთების მარილები მინერალური მჟავებით ძალიან ხსნადია. ბევრი მედიკამენტი გამოიყენება მარილების სახით.

მჟავა-ტუტოვანი ცენტრი ერთ მოლეკულაში (ამფოტერული)

წყალბადის ბმები, როგორც მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედება

ყველა α - ამინომჟავისთვის ჭარბობს კათიონური ფორმები ძლიერ მჟავე და ანიონური ძლიერ ტუტე გარემოში.

სუსტი მჟავე და ძირითადი ცენტრების არსებობა იწვევს სუსტ ურთიერთქმედებას - წყალბადის ბმებს. მაგალითად: იმიდაზოლს, დაბალი მოლეკულური მასით, აქვს მაღალი დუღილის წერტილი წყალბადის ბმების არსებობის გამო.

ჯ.ლუისმა შემოგვთავაზა მჟავებისა და ფუძეების უფრო ზოგადი თეორია, რომელიც ეფუძნება ელექტრონული გარსების სტრუქტურას.

ლუისის მჟავა შეიძლება იყოს ატომი, მოლეკულა ან კატიონი, რომელსაც აქვს ცარიელი ორბიტალი, რომელსაც შეუძლია მიიღოს წყვილი ელექტრონები ბმის შესაქმნელად.

ლუისის მჟავების წარმომადგენლები არიან პერიოდული სისტემის II და III ჯგუფების ელემენტების ჰალოიდები D.I. მენდელეევი.

ლუისის ფუძეები არის ატომი, მოლეკულა ან ანიონი, რომელსაც შეუძლია ელექტრონის წყვილის დონაცია.

ლუისის ფუძეები მოიცავს ამინებს, ალკოჰოლებს, ეთერებს, თიოლებს, თიოეთერებს და π ობლიგაციების შემცველ ნაერთებს.

მაგალითად, ქვემოთ მოცემული ურთიერთქმედება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ლუისის მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედება

ლუისის თეორიის მნიშვნელოვანი შედეგია ის, რომ ნებისმიერი ორგანული ნივთიერება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მჟავა-ტუტოვანი კომპლექსის სახით.

ორგანულ ნაერთებში ინტრამოლეკულური წყალბადის ბმები წარმოიქმნება ბევრად უფრო იშვიათად, ვიდრე ინტერმოლეკულური, მაგრამ ისინი ასევე გვხვდება ბიოორგანულ ნაერთებში და შეიძლება ჩაითვალოს მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედების სახით.

"მყარი" და "რბილი" ცნებები არ არის იდენტური ძლიერი და სუსტი მჟავებისა და ფუძეების. ეს ორი დამოუკიდებელი მახასიათებელია. LCMO-ს არსი მდგომარეობს იმაში, რომ მყარი მჟავები რეაგირებენ მყარ ფუძეებთან და რბილი მჟავები რბილ ფუძეებთან.

პირსონის მყარი და რბილი მჟავებისა და ფუძეების პრინციპის მიხედვით (HABP), ლუისის მჟავები იყოფა მძიმე და რბილად. მყარი მჟავები არის მიმღები ატომები მცირე ზომით, დიდი დადებითი მუხტით, მაღალი ელექტრონეგატიურობით და დაბალი პოლარიზებადობით.

რბილი მჟავები არის დიდი მიმღები ატომები მცირე დადებითი მუხტით, დაბალი ელექტრონეგატიურობით და მაღალი პოლარიზებულობით.

LCMO-ს არსი მდგომარეობს იმაში, რომ მყარი მჟავები რეაგირებენ მყარ ფუძეებთან და რბილი მჟავები რბილ ფუძეებთან. Მაგალითად:

ორგანული ნაერთების დაჟანგვა და შემცირება

რედოქს რეაქციებს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს სასიცოცხლო პროცესებისთვის. მათი დახმარებით ორგანიზმი აკმაყოფილებს მის ენერგეტიკულ მოთხოვნილებებს, ვინაიდან ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის შედეგად გამოიყოფა ენერგია.

მეორეს მხრივ, ეს რეაქციები ემსახურება საკვების უჯრედულ კომპონენტებად გადაქცევას. ჟანგვის რეაქციები ხელს უწყობს დეტოქსიკაციას და ორგანიზმიდან წამლების გამოდევნას.

ოქსიდაცია არის წყალბადის ამოღების პროცესი მრავალჯერადი ბმის ან ახალი უფრო პოლარული ბმების შესაქმნელად.

შემცირება არის ჟანგვის საპირისპირო პროცესი.

ორგანული სუბსტრატების დაჟანგვა უფრო ადვილად მიმდინარეობს, მით უფრო ძლიერია მისი ტენდენცია ელექტრონების დათმობისკენ.

დაჟანგვა და შემცირება უნდა იყოს გათვალისწინებული ნაერთების სპეციფიკურ კლასებთან მიმართებაში.

C–H ბმების დაჟანგვა (ალკანები და ალკილები)

როდესაც ალკანები მთლიანად იწვის, CO 2 და H 2 O წარმოიქმნება და სითბო გამოიყოფა. მათი დაჟანგვისა და შემცირების სხვა გზები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი სქემებით:

გაჯერებული ნახშირწყალბადების დაჟანგვა ხდება მძიმე პირობებში (ქრომის ნარევი ცხელია); რბილი ოქსიდიზატორები არ მოქმედებს მათზე. შუალედური დაჟანგვის პროდუქტებია ალკოჰოლები, ალდეჰიდები, კეტონები და მჟავები.

ჰიდროპეროქსიდები R – O – OH არის C – H ობლიგაციების დაჟანგვის ყველაზე მნიშვნელოვანი შუალედური პროდუქტები რბილ პირობებში, განსაკუთრებით in vivo.

C-H ბმების მნიშვნელოვანი დაჟანგვის რეაქცია სხეულის პირობებში არის ფერმენტული ჰიდროქსილაცია.

ამის მაგალითი იქნება ალკოჰოლის წარმოება საკვების დაჟანგვის გზით. მოლეკულური ჟანგბადის და მისი აქტიური ფორმების გამო. განხორციელდა in vivo.

წყალბადის ზეჟანგი შეიძლება იყოს ჰიდროქსილატორული აგენტი ორგანიზმში.

ჭარბი პეროქსიდი კატალაზას საშუალებით უნდა დაიშალა წყალში და ჟანგბადში.

ალკენების დაჟანგვა და შემცირება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი გარდაქმნებით:

ალკენის შემცირება

არომატული ნახშირწყალბადების დაჟანგვა და შემცირება

ბენზოლი უკიდურესად ძნელად იჟანგება მძიმე პირობებშიც კი შემდეგი სქემის მიხედვით:

ჟანგვის უნარი საგრძნობლად იზრდება ბენზოლიდან ნაფთალინამდე და შემდგომ ანტრაცენამდე.

ED შემცვლელები ხელს უწყობენ არომატული ნაერთების დაჟანგვას. EA - აფერხებს დაჟანგვას. ბენზოლის აღდგენა.

C 6 H 6 + 3 H 2

არომატული ნაერთების ფერმენტული ჰიდროქსილაცია

სპირტების დაჟანგვა

ნახშირწყალბადებთან შედარებით, ალკოჰოლების დაჟანგვა ხდება უფრო რბილ პირობებში

დიოლების ყველაზე მნიშვნელოვანი რეაქცია სხეულის პირობებში არის ტრანსფორმაცია ქინონ-ჰიდროქინონის სისტემაში

ელექტრონების გადატანა სუბსტრატიდან ჟანგბადში ხდება მეტაქონდრიაში.

ალდეჰიდების და კეტონების დაჟანგვა და შემცირება

ორგანული ნაერთების ერთ-ერთი ყველაზე ადვილად დაჟანგული კლასი

2H 2 C = O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH განსაკუთრებით ადვილად მიედინება შუქზე

აზოტის შემცველი ნაერთების დაჟანგვა

ამინები საკმაოდ ადვილად იჟანგება; დაჟანგვის საბოლოო პროდუქტებია ნიტრო ნაერთები

აზოტის შემცველი ნივთიერებების ამომწურავი შემცირება იწვევს ამინების წარმოქმნას.

ამინების დაჟანგვა in vivo

თიოლების დაჟანგვა და შემცირება

ორგანული ნაერთების O-B თვისებების შედარებითი მახასიათებლები.

თიოლები და 2-ატომური ფენოლები ყველაზე ადვილად იჟანგება. ალდეჰიდები საკმაოდ ადვილად იჟანგება. ალკოჰოლები უფრო რთულად იჟანგება, ხოლო პირველადი უფრო ადვილია, ვიდრე მეორადი და მესამეული. კეტონები მდგრადია დაჟანგვის მიმართ ან იჟანგება მოლეკულის დაშლით.

ალკინები ადვილად იჟანგება ოთახის ტემპერატურაზეც კი.

ყველაზე რთული დაჟანგვა არის ნაერთები, რომლებიც შეიცავს ნახშირბადის ატომებს Sp3-ჰიბრიდულ მდგომარეობაში, ანუ მოლეკულების გაჯერებული ფრაგმენტები.

ED - შემცვლელები ხელს უწყობენ დაჟანგვას

EA - აფერხებს დაჟანგვას.

პოლი- და ჰეტეროფუნქციური ნაერთების სპეციფიკური თვისებები.

ლექციის მონახაზი

პოლი- და ჰეტეროფუნქციურობა, როგორც ორგანული ნაერთების რეაქტიულობის გამაძლიერებელი ფაქტორი.

პოლი- და ჰეტეროფუნქციური ნაერთების სპეციფიკური თვისებები:

ამფოტერიულობის წარმოქმნა ინტრამოლეკულური მარილები.

γ, δ, ε – ჰეტეროფუნქციური ნაერთების ინტრამოლეკულური ციკლიზაცია.

ინტერმოლეკულური ციკლიზაცია (ლაქტიდები და დეკეტოპიპიროზინები)

ჩელაცია.

ბეტა-ჰეტეროფუნქციური ელიმინაციის რეაქციები

კავშირები.

კეტო-ენოლი ტავტომერიზმი. ფოსფენოლპირუვატი, როგორც

მაკროერგიული ნაერთი.

დეკარბოქსილაცია.

სტერეოიზომერიზმი

პოლი- და ჰეტეროფუნქციურობა, როგორც ჰიდროქსი, ამინო და ოქსო მჟავებში სპეციფიკური თვისებების გამოჩენის მიზეზი.

მოლეკულაში რამდენიმე იდენტური ან განსხვავებული ფუნქციური ჯგუფის არსებობა ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ორგანული ნაერთების დამახასიათებელი თვისებაა. მოლეკულა შეიძლება შეიცავდეს ორ ან მეტ ჰიდროქსილის ჯგუფს, ამინო ჯგუფს ან კარბოქსილის ჯგუფს. Მაგალითად:

სასიცოცხლო აქტივობაში ჩართული ნივთიერებების მნიშვნელოვანი ჯგუფია ჰეტეროფუნქციური ნაერთები, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ფუნქციური ჯგუფების წყვილი კომბინაცია. Მაგალითად:

ალიფატურ ნაერთებში ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ფუნქციური ჯგუფი ავლენს EA ხასიათს. ერთმანეთზე გავლენის გამო, მათი რეაქტიულობა ორმხრივად ძლიერდება. მაგალითად, ოქსომჟავებში, კარბონილის ნახშირბადის ატომებიდან თითოეულის ელექტროფილურობა გაძლიერებულია მეორე ფუნქციური ჯგუფის -J-ით, რაც იწვევს ნუკლეოფილური რეაგენტების უფრო ადვილად შეტევას.

ვინაიდან I ეფექტი ქრება 3-4 ბმის შემდეგ, მნიშვნელოვანი გარემოებაა ნახშირწყალბადების ჯაჭვში ფუნქციური ჯგუფების მდებარეობის სიახლოვე. ჰეტეროფუნქციური ჯგუფები შეიძლება განთავსდეს ნახშირბადის ერთსა და იმავე ატომზე (α - განლაგება), ან ნახშირბადის სხვადასხვა ატომზე, როგორც მეზობელ (β განლაგება) და უფრო შორს (γ, დელტა, ეპსილონი) ადგილებზე.

თითოეული ჰეტეროფუნქციური ჯგუფი ინარჩუნებს საკუთარ რეაქტიულობას; უფრო ზუსტად, ჰეტეროფუნქციური ნაერთები შედის ქიმიურ რეაქციებში "ორმაგ" რაოდენობაში. როდესაც ჰეტეროფუნქციური ჯგუფების ურთიერთგანლაგება საკმარისად მჭიდროა, თითოეული მათგანის რეაქტიულობა ორმხრივად იზრდება.

მოლეკულაში მჟავე და ძირითადი ჯგუფების ერთდროული არსებობით ნაერთი ხდება ამფოტერიული.

მაგალითად: ამინომჟავები.

ჰეტეროფუნქციური ჯგუფების ურთიერთქმედება

გეროფუნქციური ნაერთების მოლეკულა შეიძლება შეიცავდეს ჯგუფებს, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთთან ურთიერთქმედება. მაგალითად, ამფოტერულ ნაერთებში, როგორიცაა α-ამინომჟავები, შესაძლებელია შიდა მარილების წარმოქმნა.

ამრიგად, ყველა α - ამინომჟავა წარმოიქმნება ბიოპოლარული იონების სახით და წყალში ძალიან ხსნადია.

მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედების გარდა, შესაძლებელია სხვა სახის ქიმიური რეაქციებიც. მაგალითად, რეაქცია S N SP 2-ზე არის ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდი კარბონილის ჯგუფში ალკოჰოლის ჯგუფთან ურთიერთქმედების გამო, ეთერების წარმოქმნით, კარბოქსილის ჯგუფი ამინოჯგუფთან (ამიდების წარმოქმნა).

ფუნქციური ჯგუფების შედარებითი განლაგებიდან გამომდინარე, ეს რეაქციები შეიძლება მოხდეს როგორც ერთი მოლეკულის შიგნით (ინტრამოლეკულური), ასევე მოლეკულებს შორის (ინტერმოლეკულური).

ვინაიდან რეაქცია იწვევს ციკლური ამიდების და ეთერების წარმოქმნას. მაშინ განმსაზღვრელი ფაქტორი ხდება ციკლების თერმოდინამიკური სტაბილურობა. ამასთან დაკავშირებით, საბოლოო პროდუქტი ჩვეულებრივ შეიცავს ექვსწევრიან ან ხუთწევრიან რგოლებს.

იმისათვის, რომ ინტრამოლეკულურმა ურთიერთქმედებამ შექმნას ხუთ ან ექვსწევრიანი ესტერის (ამიდური) რგოლი, ჰეტეროფუნქციურ ნაერთს მოლეკულაში უნდა ჰქონდეს გამა ან სიგმა განლაგება. მერე კლასში