Elemente të kimisë bioorganike. Historia e zhvillimit të kimisë bioorganike

24.11.202227.05.2017

Përshëndetje! Shumë studentë të universiteteve mjekësore tani po studiojnë kiminë bioorganike, e njohur edhe si BOC.

Në disa universitete, kjo lëndë përfundon me një test, në të tjera - me një provim. Ndonjëherë ndodh që testi në një universitet është i krahasueshëm për nga kompleksiteti me provimin në një tjetër.

Në universitetin tim, kimia bioorganike ishte vetëm një provim gjatë sesionit veror në fund të vitit të parë. Më duhet të them se BOH është një nga ato subjekte që në fillim tmerrojnë dhe mund të frymëzojnë mendimin - "është e pamundur të kalosh". Kjo është veçanërisht e vërtetë, natyrisht, për njerëzit me një bazë të dobët të kimisë organike (dhe, çuditërisht, ka mjaft njerëz të tillë në universitetet mjekësore).

Programet për studimin e kimisë bioorganike në universitete të ndryshme mund të ndryshojnë shumë, dhe metodat e mësimdhënies edhe më shumë.

Megjithatë, kërkesat për studentët janë pothuajse të njëjta kudo. E thënë shumë thjesht, për të kaluar kiminë bioorganike në 5, duhet të dini emrat, vetitë, veçoritë strukturore dhe reaksionet tipike të një sërë substancash organike.

Mësuesi ynë, një profesor i respektuar, e prezantoi materialin sikur çdo nxënës të ishte më i miri në shkollë në kiminë organike (dhe kimia bioorganike është në thelb një kurs i komplikuar në kiminë organike të shkollës). Ai ndoshta kishte të drejtë në qasjen e tij, të gjithë duhet të ngrihen dhe të përpiqen të jenë më të mirët. Megjithatë, kjo bëri që disa studentë, të cilët nuk e kuptonin pjesërisht materialin në 2-3 klasat e para, nuk kuptonin fare gjithçka nga mesi i semestrit.

Vendosa ta shkruaj këtë material në masë të madhe sepse isha një student i tillë. Në shkollë më pëlqente shumë kimia inorganike, por gjithmonë nuk merresha me kiminë organike. Edhe kur përgatitesha për Provimin e Unifikuar të Shtetit, zgjodha strategjinë për të forcuar të gjitha njohuritë e mia për inorganikën, duke rregulluar në të njëjtën kohë vetëm bazën e organikës. Meqë ra fjala, thuajse më doli anash përsa i përket pikave hyrëse, por kjo është një histori tjetër.

Jo më kot thashë për metodologjinë e mësimdhënies, sepse edhe e jona ishte shumë e pazakontë. Menjëherë, pothuajse në klasën e parë, na treguan manualet sipas të cilave duhej të bënim testet dhe më pas provimin.

Kimia biorganike - teste dhe provim

I gjithë kursi ishte i ndarë në 4 tema kryesore, secila prej të cilave përfundoi me një mësim testues. Ne kishim tashmë pyetje për secilin nga katër testet nga çiftet e para. Ata, natyrisht, të frikësuar, por në të njëjtën kohë ata shërbyen si një lloj harte në të cilën mund të lëvizte.

Testi i parë ishte mjaft elementar. Ai iu kushtua kryesisht nomenklaturës, emrave të parëndësishëm (shtëpiake) dhe ndërkombëtare, dhe, natyrisht, klasifikimit të substancave. Gjithashtu, në një formë apo në një tjetër, u prekën shenjat e aromatizimit.

Testi i dytë pas të parës dukej shumë më i vështirë. Aty ishte e nevojshme të përshkruheshin vetitë dhe reaksionet e substancave si ketonet, aldehidet, alkoolet, acidet karboksilike. Për shembull, një nga reaksionet më tipike të aldehideve është reagimi i pasqyrës së argjendit. Një pamje mjaft e bukur. Nëse shtoni reagentin Tollens, domethënë OH, në çdo aldehid, atëherë në murin e epruvetës do të shihni një precipitat që i ngjan një pasqyre, ja si duket:

Renditja e tretë në sfondin e të dytit nuk dukej aq e frikshme. Të gjithë tashmë janë mësuar të shkruajnë reagime dhe të mësojnë përmendësh vetitë sipas klasifikimeve. Në renditjen e tretë, bëhej fjalë për komponime me dy grupe funksionale - aminofenole, aminoalkoolet, oksoacidet dhe të tjera. Çdo biletë përmbante gjithashtu të paktën një biletë me karbohidrate.

Testi i katërt në kiminë bioorganike iu kushtua pothuajse tërësisht proteinave, aminoacideve dhe lidhjeve peptide. Një theks i veçantë ishin pyetjet që kërkonin mbledhjen e ARN-së dhe ADN-së.

Nga rruga, kjo është se si duket një aminoacid - ju mund të shihni grupin amino (është me ngjyrë të verdhë në këtë foto) dhe grupin e acidit karboksilik (është jargavan). Pikërisht me substanca të kësaj klase më duhej të merresha në renditjen e katërt.

Çdo test u dorëzua në dërrasën e zezë - studenti duhet, pa nxitur, të shkruajë dhe të shpjegojë të gjitha vetitë e nevojshme në formën e reagimeve. Për shembull, nëse kaloni testin e dytë, keni vetitë e alkooleve në biletën tuaj. Mësuesi ju thotë - merrni propanol. Ju shkruani formulën për propanol dhe 4-5 reaksione tipike për të ilustruar vetitë e tij. Mund të jetë ekzotike, si komponimet që përmbajnë squfur. Një gabim edhe në indeksin e një produkti të reagimit shpesh dërgonte mësime të mëtejshme të këtij materiali deri në përpjekjen tjetër (që ishte një javë më vonë). E frikshme? I ashpër? Sigurisht!

Sidoqoftë, kjo qasje ka një efekt anësor shumë të këndshëm. Ishte e vështirë gjatë seminareve të rregullta. Shumë kaluan testet 5-6 herë. Por nga ana tjetër, provimi ishte shumë i lehtë, sepse çdo biletë përmbante 4 pyetje. Domethënë, një nga secili test tashmë i mësuar dhe i zgjidhur.

Prandaj, nuk do të përshkruaj as ndërlikimet e përgatitjes për provimin në kiminë bioorganike. Në rastin tonë, e gjithë përgatitja erdhi në mënyrën se si përgatiteshim për vetë testet. Kam kaluar me besim secilin nga katër testet - para provimit, thjesht shikoni draftet tuaja, shkruani reagimet më themelore dhe gjithçka do të rikthehet menjëherë. Fakti është se kimia organike është një shkencë shumë logjike. Ju duhet të mësoni përmendësh jo vargje të mëdha reagimesh, por vetë mekanizmat.

Po, vërej se kjo nuk funksionon me të gjitha artikujt. Anatomia e tmerrshme nuk mund të kalohet thjesht duke lexuar shënimet tuaja një ditë më parë. Një numër artikujsh të tjerë gjithashtu kanë karakteristikat e tyre. Edhe nëse kimia bioorganike mësohet ndryshe në universitetin tuaj mjekësor, mund t'ju duhet të rregulloni trajnimin tuaj dhe ta zbatoni atë pak më ndryshe se unë. Në çdo rast, fat për ju, kuptoni dhe dashuroni shkencën!

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

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

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

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

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

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

Në 1853 Ch. Gerard zhvilloi një "teori të llojeve" dhe e përdori atë për të klasifikuar përbërjet organike. Sipas Gerard-it, komponimet organike më komplekse mund të prodhohen nga katër llojet kryesore të substancave të mëposhtme: Lloji HHHH i HIDROGJENIT HHHH O lloji i UJIT H Cl lloji i KLORIDI I HIDROGJENIT HHHHH N lloji i AMMONIAT C 1857, me sugjerimin e F. A. Kekule, hidrokarburet filluan t'i atribuohen llojit të metanit HHHHHHH C 9

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

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

Fazat e zhvillimit të kimisë bioorganike Si një fushë më vete e njohurive që ndërthur parimet konceptuale dhe metodologjinë e kimisë organike nga njëra anë dhe biokimisë molekulare dhe farmakologjisë molekulare nga ana tjetër, kimia bioorganike u formua në vitet e shek. baza e zhvillimeve në kiminë e substancave natyrore dhe biopolimereve. Kimia moderne bioorganike fitoi rëndësi themelore falë veprave të V. Stein, S. Moore, F. Sanger (analiza e përbërjes së aminoacideve dhe përcaktimi i strukturës parësore të peptideve dhe proteinave), L. Pauling dhe H. Astbury (sqarim të strukturës së -helix dhe -strukturës dhe rëndësisë së tyre në zbatimin e funksioneve biologjike të molekulave proteinike), E. Chargaff (deshifrimi i veçorive të përbërjes nukleotide të acideve nukleike), J. Watson, Fr. Crick, M. Wilkins, R. Franklin (përcaktimi i modeleve të strukturës hapësinore të molekulës së ADN-së), G. Korani (sinteza kimike e gjenit) etj. 14

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

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

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

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

Nomenklatura ndërkombëtare (IUPAC). Rregullat e nomenklaturës moderne u zhvilluan në vitin 1957 në Kongresin e 19-të të Unionit Ndërkombëtar të Kimisë së Pastër dhe të Aplikuar (IUPAC). Nomenklatura radikalo-funksionale. Këta emra bazohen në emërtimin e klasës funksionale (alkool, eter, keton, etj.), të cilit i paraprijnë emrat e radikaleve hidrokarbure, p.sh.: klorur alili, eter dietil, dimetil keton, alkool propil etj. Nomenklatura zëvendësuese. rregullat e nomenklaturës. Struktura prindërore - një fragment strukturor i një molekule (shtylla kurrizore molekulare) që qëndron në themel të emrit të përbërjes, zinxhiri kryesor i karbonit i atomeve për komponimet aliciklike, për komponimet karbociklike - një cikël. 19

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

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

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

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje jonike formohet midis atomeve që ndryshojnë shumë në vlerat e tyre të elektronegativitetit. Në këtë rast, elektroni i elementit më pak elektronegativ (shpesh një metal) shkon plotësisht në elementin më elektronegativ. Ky kalim i një elektroni shkakton shfaqjen e një ngarkese pozitive në një atom më pak elektronegativ dhe një negative në një atom më elektronegativ. Kështu, formohen dy jone me ngarkesë të kundërt, midis të cilëve ekziston një bashkëveprim elektrovalent. 25

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

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

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

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E PARË HIBRIDE Atomi C është në gjendje hibridizimi sp 3, formon katër lidhje σ, formon katër orbitale hibride, të cilat ndodhen në formën e lidhjes σ tetraedron (këndi i valencës). 31

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

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

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

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

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

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

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

efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 42 Ekzistojnë dy lloje të efektit mesomerik - efekti mezomerik pozitiv (+M) dhe efekti mezomer negativ (-M). Një efekt mesomerik pozitiv shfaqet nga zëvendësuesit që dhurojnë p-elektrone në sistemin e konjuguar. Këto përfshijnë: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (halogjene) dhe zëvendësues të tjerë që kanë një ngarkesë negative ose një çift elektronesh të pandarë. Efekti negativ mesomerik është tipik për zëvendësuesit që largojnë densitetin e elektroneve nga sistemi i konjuguar. Këto përfshijnë zëvendësues që kanë lidhje të shumta ndërmjet atomeve me elektronegativitet të ndryshëm: - N0 2 ; -SO3H; >C=O; - COOH dhe të tjerët. Efekti mezomerik paraqitet grafikisht me një shigjetë të përkulur që tregon drejtimin e zhvendosjes së elektroneve.Në ndryshim nga efekti induktiv, efekti mezomerik nuk shuhet. Ai transmetohet plotësisht përmes sistemit, pavarësisht nga gjatësia e zinxhirit të ndërfaqes. C=O; - COOH dhe të tjerët. Efekti mezomerik paraqitet grafikisht me një shigjetë të përkulur që tregon drejtimin e zhvendosjes së elektroneve.Në ndryshim nga efekti induktiv, efekti mezomerik nuk shuhet. Ai transmetohet plotësisht përmes sistemit, pavarësisht nga gjatësia e zinxhirit të ndërfaqes.">

Llojet e reaksioneve kimike 43 Një reaksion kimik mund të konsiderohet si një ndërveprim ndërmjet një reaktanti dhe një substrati. Në varësi të mënyrës së thyerjes dhe formimit të lidhjes kimike në molekula, reaksionet organike ndahen në: a) homolitike b) heterolitike c) molekulare Reaksionet homolitike ose radikale të lira shkaktohen nga thyerja e lidhjes homolitike, kur çdo atom i mbetet një elektron, që është, radikalët janë formuar . Thyerja homolitike ndodh në temperatura të larta, në veprimin e një kuantike të lehtë ose në katalizë.

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

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

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

, antibiotikë, feromone, substanca sinjalizuese, substanca biologjikisht aktive me origjinë bimore, si dhe rregullatorë sintetikë të proceseve biologjike (barna, pesticide, etj.). Si shkencë e pavarur, ajo u formua në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të në kryqëzimin e biokimisë dhe kimisë organike dhe lidhet me problemet praktike të industrisë së mjekësisë, bujqësisë, kimike, ushqimore dhe mikrobiologjike.

Metodat

Arsenali kryesor është metodat e kimisë organike; një sërë metodash fizike, fiziko-kimike, matematikore dhe biologjike janë të përfshira në zgjidhjen e problemeve strukturore dhe funksionale.

Objektet e studimit

Biopolimere të tipit të përzier
substanca sinjalizuese natyrore
Substancat biologjikisht aktive me origjinë bimore
Rregullatorë sintetikë (drogë, pesticide, etj.).

Burimet

Ovchinnikov Yu. A.. - M .: Arsimi, 1987. - 815 f.
Bender M., Bergeron R., Komiyama M.
Dugas G., Penny K. Kimia biorganike. - M.: Mir, 1983.
Tyukavkina N. A., Baukov Yu. I.

Shiko gjithashtu

Shkruani një përmbledhje për artikullin "Kimia bioorganike"

Një fragment që karakterizon Kiminë Bioorganike

- Ma chere, il y a un temps pour tout, [E dashur, ka kohë për gjithçka,] - tha kontesha duke u shtirur si e rreptë. "Ti e prish atë gjatë gjithë kohës, Elie," i shtoi ajo burrit të saj.
- Bonjour, ma chere, je vous felicite, [Përshëndetje, e dashura ime, të përgëzoj,] - tha i ftuari. - Quelle delicuse foshnjë! [Çfarë fëmijë i mrekullueshëm!] shtoi ajo, duke iu kthyer nënës së saj.
Një vajzë me sy të errët, me gojë të madhe, të shëmtuar por të gjallë, me shpatullat e saj të hapura si fëmijë, të cilat, duke u tkurrur, lëviznin në korsazh nga një vrapim i shpejtë, me kaçurrelat e saj të zeza të kthyera mbrapa, krahët e hollë të zhveshur dhe këmbët e vogla në pantallona dantelle dhe këpucë të hapura, ishte në atë moshë të ëmbël kur vajza nuk është më fëmijë, dhe fëmija nuk është ende vajzë. Duke u larguar nga babai i saj, ajo vrapoi drejt nënës së saj dhe, duke mos i kushtuar vëmendje vërejtjes së saj të ashpër, fshehu fytyrën e saj të skuqur në dantellën e mantilës së nënës së saj dhe qeshi. Ajo po qeshte me diçka, duke folur befas për kukullën që kishte nxjerrë nga poshtë fundi.
“Shih?… Kukull… Mimi… Shih.
Dhe Natasha nuk mund të fliste më (gjithçka i dukej qesharake). Ajo ra mbi nënën e saj dhe shpërtheu duke qeshur aq fort dhe kumbues sa të gjithë, madje edhe i ftuari kryesor, qeshën kundër dëshirës së saj.
- Epo, shko, shko me fanatikun tënd! - tha nëna, duke e shtyrë vajzën e saj me tallje me inat. "Kjo është më e vogla ime," iu drejtua ajo mysafirit.
Natasha, duke e shkëputur për një çast fytyrën nga shalli i dantellës së nënës së saj, e pa nga poshtë mes lotëve të qeshur dhe përsëri fshehu fytyrën.
I ftuari, i detyruar të admironte skenën familjare, e konsideroi të nevojshme të merrte pjesë në të.
"Më thuaj, e dashur," tha ajo, duke iu kthyer Natashës, "si e ke këtë Mimi? Vajza, apo jo?
Natasha nuk i pëlqeu toni i përuljes ndaj bisedës fëminore me të cilën i ftuari iu drejtua asaj. Ajo nuk u përgjigj dhe e pa me seriozitet të ftuarin.
Ndërkohë, i gjithë ky brez i ri: Boris - një oficer, djali i princeshës Anna Mikhailovna, Nikolai - një student, djali i madh i kontit, Sonya - mbesa pesëmbëdhjetë vjeçare e kontit dhe Petrusha e vogël - më e reja djali, të gjithë u vendosën në dhomën e ndenjes dhe, me sa duket, u përpoqën të ruanin brenda kufijve të mirësjelljes, animacionin dhe harenë që ende frymonte në çdo veçori. Dukej qartë se atje, në dhomat e pasme, nga kishin ardhur të gjithë me vrap me shpejtësi, ata bënin biseda më gazmore se këtu për thashethemet e qytetit, motin dhe komtesën Apraksine. [për konteshën Apraksina.] Herë pas here i hidhnin sytë njëri-tjetrit dhe mezi e përmbaheshin të mos qeshnin.

Grodno" href="/text/category/grodno/" rel="bookmark">Universiteti Shtetëror i Mjekësisë Grodno", Kandidat i Shkencave Kimike, Profesor i Asociuar;

Profesor i Asociuar i Departamentit të Kimisë së Përgjithshme dhe Bioorganike të Institucionit Arsimor "Universiteti Shtetëror Mjekësor Grodno", Kandidat i Shkencave Biologjike, Profesor i Asociuar

Rishikuesit:

Departamenti i Kimisë së Përgjithshme dhe Bioorganike të Institucionit Arsimor “Gomel State Medical University”;

– kokë Departamenti i Kimisë Bioorganike, Institucioni Arsimor "Universiteti Mjekësor Shtetëror Bjellorusian", Kandidat i Shkencave Mjekësore, Profesor i Asociuar.

Departamenti i Kimisë së Përgjithshme dhe Bioorganike Institucioni Arsimor "Universiteti Shtetëror Mjekësor Grodno"

(procesverbal i datës 01.01.01)

Këshilli Qendror Shkencor dhe Metodologjik i Institucionit Arsimor "Universiteti Shtetëror Mjekësor Grodno"

(procesverbal i datës 01.01.01)

Seksioni mbi specialitetin 1 Biznesi mjekësor dhe psikologjik i shoqatës arsimore dhe metodologjike të universiteteve të Republikës së Bjellorusisë për edukimin mjekësor

(procesverbal i datës 01.01.01)

Përgjegjësi i lëshimit:

Zëvendës Rektori i Parë i Institucionit Arsimor "Universiteti Shtetëror Mjekësor Grodno", Profesor, Doktor i Shkencave Mjekësore

Shënim shpjegues

Rëndësia e studimit të disiplinës akademike

"Kimi Bioorganike"

Kimia bioorganike është një disiplinë themelore e shkencës natyrore. Kimia bioorganike u formua si një shkencë e pavarur në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të në kryqëzimin e kimisë organike dhe biokimisë. Rëndësia e studimit të kimisë bioorganike është për shkak të problemeve praktike me të cilat përballet mjekësia dhe bujqësia (marrja e vitaminave, hormoneve, antibiotikëve, stimuluesve të rritjes së bimëve, rregullatorëve të sjelljes së kafshëve dhe insekteve dhe ilaçe të tjera), zgjidhja e të cilave është e pamundur pa përdorim. të potencialit teorik dhe praktik të kimisë bioorganike.

Kimia bioorganike pasurohet vazhdimisht me metoda të reja për izolimin dhe pastrimin e përbërjeve natyrore, metoda për sintezën e përbërjeve natyrore dhe analoge të tyre, njohuri për marrëdhëniet midis strukturës dhe aktivitetit biologjik të përbërjeve, etj.

Qasjet më të fundit të edukimit mjekësor, lidhur me tejkalimin e stilit riprodhues në mësimdhënie, sigurimin e veprimtarisë njohëse dhe kërkimore të studentëve, hapin perspektiva të reja për realizimin e potencialit si të individit ashtu edhe të ekipit.

Qëllimi dhe objektivat e disiplinës

Synimi: formimi i nivelit të kompetencës kimike në sistemin e edukimit mjekësor, i cili siguron studimin e mëvonshëm të disiplinave biomjekësore dhe klinike.

Detyrat:

Përvetësimi nga studentët e bazave teorike të shndërrimeve kimike të molekulave organike në lidhje me strukturën dhe aktivitetin e tyre biologjik;

Formimi: njohja e bazës molekulare të proceseve jetësore;

Zhvillimi i aftësive për të lundruar në klasifikimin, strukturën dhe vetitë e përbërjeve organike që veprojnë si ilaçe;

Formimi i logjikës së të menduarit kimik;

Zhvillimi i aftësive për të përdorur metodat e analizës cilësore
komponimet organike;

Njohuritë dhe aftësitë kimike, të cilat përbëjnë bazën e kompetencës kimike, do të kontribuojnë në formimin e kompetencës profesionale të të diplomuarit.

Kërkesat për zotërimin e disiplinës akademike

Kërkesat për nivelin e zotërimit të përmbajtjes së disiplinës "Kimi biorganike" përcaktohen nga standardi arsimor i arsimit të lartë të fazës së parë në ciklin e disiplinave të përgjithshme profesionale dhe të veçanta, i cili zhvillohet duke marrë parasysh kërkesat e kompetencës. -qasje e bazuar, e cila tregon përmbajtjen minimale për disiplinën në formën e njohurive dhe aftësive kimike të përgjithësuara që përbëjnë kompetencën bioorganike të diplomuar në universitet:

a) njohuri të përgjithësuara:

- të kuptojë thelbin e lëndës si shkencë dhe marrëdhëniet e saj me disiplinat e tjera;

Rëndësia në kuptimin e proceseve metabolike;

Koncepti i unitetit të strukturës dhe reaktivitetit të molekulave organike;

Ligjet themelore të kimisë të nevojshme për të shpjeguar proceset që ndodhin në organizmat e gjallë;

Vetitë kimike dhe rëndësia biologjike e klasave kryesore të përbërjeve organike.

b) aftësitë e përgjithësuara:

Parashikimi i mekanizmit të reaksionit bazuar në njohuritë për strukturën e molekulave organike dhe metodat e prishjes së lidhjeve kimike;

Të shpjegojë rëndësinë e reaksioneve për funksionimin e sistemeve të gjalla;

Përdorni njohuritë e marra në studimin e biokimisë, farmakologjisë dhe disiplinave të tjera.

Struktura dhe përmbajtja e disiplinës akademike

Në këtë program, struktura e përmbajtjes së disiplinës "kimia bioorganike" përbëhet nga një hyrje në disiplinë dhe dy seksione që mbulojnë çështje të përgjithshme të reaktivitetit të molekulave organike, si dhe vetitë e përbërjeve hetero- dhe polifunksionale të përfshira në proceset e jetës. Çdo seksion është i ndarë në tema të renditura në një sekuencë që siguron studimin dhe asimilimin optimal të materialit programor. Për çdo temë paraqiten njohuri dhe aftësi të përgjithësuara që përbëjnë thelbin e kompetencës bioorganike të nxënësve. Në përputhje me përmbajtjen e secilës temë, përcaktohen kërkesat për kompetenca (në formën e një sistemi njohurish dhe aftësish të përgjithësuara), për formimin dhe diagnostikimin e të cilave mund të zhvillohen teste.

Metodat e mësimdhënies

Metodat kryesore të mësimdhënies që përmbushin në mënyrë adekuate objektivat e studimit të kësaj disipline janë:

Shpjegimi dhe konsultimi;

Mësimi laboratorik;

Elementet e të nxënit të bazuar në problem (puna edukative dhe kërkimore e studentëve);

Hyrje në kiminë bioorganike

Kimia bioorganike si shkencë që studion strukturën e substancave organike dhe shndërrimet e tyre në lidhje me funksionet biologjike. Objektet e studimit të kimisë bioorganike. Roli i kimisë bioorganike në formimin e një baze shkencore për perceptimin e njohurive biologjike dhe mjekësore në nivelin molekular modern.

Teoria e strukturës së përbërjeve organike dhe zhvillimi i saj në fazën aktuale. Izomerizmi i përbërjeve organike si bazë për diversitetin e përbërjeve organike. Llojet e izomerizmit të përbërjeve organike.

Metodat fiziko-kimike për izolimin dhe studimin e përbërjeve organike që janë të rëndësishme për analizat biomjekësore.

Rregullat bazë të nomenklaturës sistematike IUPAC për përbërjet organike: nomenklatura zëvendësuese dhe radikale-funksionale.

Struktura hapësinore e molekulave organike, marrëdhënia e saj me llojin e hibridizimit të atomit të karbonit (hibridizimi sp3-, sp2- dhe sp). formulat stereokimike. konfigurimi dhe konformimi. Konformacionet e zinxhirëve të hapur (të mbrojtur, të penguar, të pjerrët). Karakteristikat energjetike të konformacioneve. Formulat e projeksionit të Newman-it. Konvergjenca hapësinore e seksioneve të caktuara të zinxhirit si rezultat i ekuilibrit konformativ dhe si një nga arsyet e formimit mbizotërues të unazave pesë dhe gjashtë anëtarësh. Konformacionet e komponimeve ciklike (cikloheksan, tetrahidropiran). Karakteristikat energjetike të konformacioneve të karriges dhe banjës. Lidhjet boshtore dhe ekuatoriale. Marrëdhënia e strukturës hapësinore me aktivitetin biologjik.

Kërkesat e kompetencës:

Të njohë objektet e studimit dhe detyrat kryesore të kimisë bioorganike,

· Të jetë i aftë të klasifikojë përbërjet organike sipas strukturës së skeletit të karbonit dhe natyrës së grupeve funksionale, të përdorë rregullat e nomenklaturës kimike sistematike.

· Të njohë llojet kryesore të izomerizmit të përbërjeve organike, të dijë të përcaktojë llojet e mundshme të izomerëve me formulën strukturore të përbërjes.

· Të njohë llojet e ndryshme të hibridizimit të orbitaleve atomike të karbonit, orientimin hapësinor të lidhjeve të atomit, llojin dhe numrin e tyre në varësi të llojit të hibridizimit.

· Të njohë karakteristikat energjetike të konformacioneve të molekulave ciklike (konformacionet e karriges, banjës) dhe aciklike (konformacionet e frenuara, të anuar, të eklipsuara), të jetë në gjendje t'i përfaqësojë ato duke përdorur formulat e projeksionit të Newman-it.

· Të njohë llojet e sforcimeve (përdredhje, këndore, van der Waals) që lindin në molekula të ndryshme, ndikimin e tyre në qëndrueshmërinë e konformacionit dhe të molekulës në tërësi.

Seksioni 1. Reaktiviteti i molekulave organike si rezultat i ndikimit të ndërsjellë të atomeve, mekanizmave të reaksioneve organike

Tema 1. Sistemet e konjuguara, aromaticiteti, efektet elektronike te zevendesuesve

Sisteme të konjuguara dhe aromatik. Konjugimi (p, p - dhe p, p-konjugim). Sistemet e zinxhirit të hapur të konjuguar: 1,3-dienet (butadien, izopren), polienet (karotenoidet, vitamina A). Sistemet e konjuguara me një qark të mbyllur. Aromaticiteti: kriteret e aromatikitetit, rregulli i aromatizmit të Hükelit. Aromaticiteti i komponimeve benzoide (benzen, naftalinë, fenantren). Energjia e konjugimit. Struktura dhe shkaqet e stabilitetit termodinamik të përbërjeve aromatike karbo- dhe heterociklike. Aromaticiteti i komponimeve heterociklike (pirrol, imidazol, piridinë, pirimidinë, purinë). Atomet e azotit të pirolit dhe piridinës, sistemet aromatike me p-tepricë dhe me mungesë p.

Ndikimi i ndërsjellë i atomeve dhe metodat e transmetimit të tij në molekulat organike. Delokalizimi i elektroneve si një nga faktorët për rritjen e qëndrueshmërisë së molekulave dhe joneve, përhapja e tij në molekula biologjikisht të rëndësishme (porfina, hem, hemoglobina etj.). Polarizimi i lidhjeve. Efektet elektronike të zëvendësuesve (induktivë dhe mezomerikë) si arsye për shpërndarjen e pabarabartë të densitetit të elektroneve dhe shfaqjen e qendrave të reaksionit në molekulë. Efektet induktive dhe mezomerike (pozitive dhe negative), emërtimi i tyre grafik në formulat strukturore të përbërjeve organike. Dhuruesit e elektroneve dhe zëvendësuesit e marrësit të elektroneve.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë llojet e konjugimit dhe të dijë të përcaktojë llojin e konjugimit me formulën strukturore të lidhjes.

· Të njohë kriteret e aromatikitetit, të jetë në gjendje të përcaktojë me formulën strukturore përkatësinë e përbërjeve aromatike të molekulave karbo- dhe heterociklike.

· Të jetë në gjendje të vlerësojë kontributin elektronik të atomeve në krijimin e një sistemi të vetëm të konjuguar, të njohë strukturën elektronike të atomeve të azotit të piridinës dhe pirolit.

· Të njohë efektet elektronike të zëvendësuesve, shkaqet e tyre dhe të jetë në gjendje të përshkruajë grafikisht veprimin e tyre.

· Të jetë në gjendje të klasifikojë zëvendësuesit si zëvendësues elektron-dhurues ose elektron-tërheqës në bazë të efekteve të tyre induktive dhe mezomerike.

· Të jetë në gjendje të parashikojë efektin e zëvendësuesve në reaktivitetin e molekulave.

Tema 2. Reaktiviteti i hidrokarbureve. Reaksionet e zevendesimit radikal, shtimi dhe zevendesimi elektrofilik

Modelet e përgjithshme të reaktivitetit të përbërjeve organike si bazë kimike për funksionimin e tyre biologjik. Reaksioni kimik si proces. Konceptet: substrat, reagjent, qendër reaksioni, gjendja e tranzicionit, produkt reaksioni, energjia e aktivizimit, shpejtësia e reagimit, mekanizmi.

Klasifikimi i reaksioneve organike sipas rezultatit (shtimi, zëvendësimi, eliminimi, redoks) dhe sipas mekanizmit - radikal, jonik (elektrofilik, nukleofilik), konsistent. Llojet e reagentëve: radikal, acid, bazik, elektrofil, nukleofilik. Ndarja homolitike dhe heterolitike e lidhjeve kovalente në përbërjet organike dhe grimcat që rezultojnë: radikalet e lira, karbokacionet dhe karbanionet. Struktura elektronike dhe hapësinore e këtyre grimcave dhe faktorët që përcaktojnë qëndrueshmërinë relative të tyre.

Reaktiviteti i hidrokarbureve. Reaksionet e zëvendësimit radikal: reaksione homolitike që përfshijnë lidhjet CH të atomit të karbonit të hibridizuar sp3. Mekanizmi i zëvendësimit radikal në shembullin e reaksionit të halogjenimit të alkaneve dhe cikloalkaneve. Koncepti i proceseve zinxhir. Koncepti i regioselektive.

Mënyrat e formimit të radikaleve të lira: fotoliza, termoliza, reaksionet redoks.

Reaksionet e shtimit elektrofil ( AE) në serinë e hidrokarbureve të pangopura: reaksione heterolitike që përfshijnë lidhjet p midis atomeve të karbonit të hibridizuar sp2. Mekanizmi i reaksioneve të hidratimit dhe hidrohalogjenizimit. kataliza acide. Rregulli i Markovnikov. Ndikimi i faktorëve statikë dhe dinamikë në regioselektivitetin e reaksioneve të shtimit elektrofil. Veçoritë e reaksioneve të shtimit elektrofilik ndaj hidrokarbureve diene dhe cikleve të vogla (ciklopropani, ciklobutani).

Reaksionet e zevendesimit elektrofilik ( SE): reaksionet heterolitike që përfshijnë renë p-elektronike të sistemit aromatik. Mekanizmi i reaksioneve të halogjenimit, nitrimit, alkilimit të përbërjeve aromatike: p - dhe s- komplekset. Roli i katalizatorit (acidi Lewis) në formimin e një grimce elektrofile.

Ndikimi i zëvendësuesve në bërthamën aromatike në reaktivitetin e komponimeve në reaksionet e zëvendësimit elektrofilik. Ndikimi orientues i zëvendësuesve (orientantët e llojit I dhe II).

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë konceptet substrat, reagjent, qendër reaksioni, produkt reaksioni, energji aktivizimi, shpejtësi reagimi, mekanizëm reaksioni.

· Të njohë klasifikimin e reaksioneve sipas kritereve të ndryshme (sipas rezultatit përfundimtar, me metodën e thyerjes së lidhjeve, sipas mekanizmit) dhe llojet e reagentëve (radikalë, elektrofilë, nukleofile).

· Të njohë strukturën elektronike dhe hapësinore të reagentëve dhe faktorët që përcaktojnë qëndrueshmërinë relative të tyre, të jetë në gjendje të krahasojë qëndrueshmërinë relative të reagentëve të ngjashëm.

· Të njohë mënyrat e formimit të radikaleve të lira dhe mekanizmin e reaksioneve të zëvendësimit të radikaleve (SR) në shembujt e reaksioneve të halogjenizimit të alkaneve dhe cikloalakaneve.

· Të jetë në gjendje të përcaktojë probabilitetin statistikor të formimit të produkteve të mundshme në reaksionet e zëvendësimit radikal dhe mundësinë e një procesi regioselektive.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të shtimit elektrofil (AE) në reaksionet e halogjenimit, hidrohalogjenizimit dhe hidratimit të alkeneve, të jetë në gjendje të vlerësojë cilësisht reaktivitetin e substrateve në bazë të efekteve elektronike të zëvendësuesve.

· Të njohë rregullën e Markovnikovit dhe të jetë në gjendje të përcaktojë regioselektivitetin e reaksioneve të hidratimit dhe hidrohalogjenizimit bazuar në ndikimin e faktorëve statikë dhe dinamikë.

· Të njohë veçoritë e reaksioneve të shtimit elektrofil te hidrokarburet e dienit të konjuguar dhe me cikle të vogla (ciklopropani, ciklobutani).

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të zëvendësimit elektrofilik (SE) në reaksionet e halogjenimit, nitrimit, alkilimit, acilimit të përbërjeve aromatike.

· Të jetë në gjendje, bazuar në efektet elektronike të zëvendësuesve, të përcaktojë ndikimin e tyre në reaktivitetin e bërthamës aromatike dhe veprimin e tyre orientues.

Tema 3. Vetitë acido-bazike të përbërjeve organike

Aciditeti dhe bazueshmëria e përbërjeve organike: teoritë e Bronsted dhe Lewis. Stabiliteti i një anioni acid është një tregues cilësor i vetive acidike. Modele të përgjithshme në ndryshimin e vetive acidike ose bazike në lidhje me natyrën e atomeve në qendrën acidike ose bazike, efektet elektronike të zëvendësuesve në këto qendra. Vetitë e acidit të përbërjeve organike me grupe funksionale që përmbajnë hidrogjen (alkoolet, fenolet, tiolet, acidet karboksilike, aminet, aciditeti i CH i molekulave dhe kabrifikimit). p-bazat dhe n- bazat. Vetitë kryesore të molekulave neutrale që përmbajnë heteroatome me çifte të vetme elektronesh (alkoolet, tiolet, sulfide, aminet) dhe anionet (hidroksid, jone alkoksidi, anione të acideve organike). Vetitë acido-bazike të heterocikleve që përmbajnë azot (pirroli, imidazoli, piridina). Lidhja hidrogjenore si një manifestim specifik i vetive acido-bazike.

Karakteristikat krahasuese të vetive acide të përbërjeve që përmbajnë një grup hidroksil (alkoolet monohidrike dhe polihidrike, fenole, acide karboksilike). Karakteristikat krahasuese të vetive kryesore të amineve alifatike dhe aromatike. Ndikimi i natyrës elektronike të një zëvendësuesi në vetitë acido-bazike të molekulave organike.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë përkufizimet e acideve dhe bazave sipas teorisë protolitike të Bronstedit dhe teorisë së elektroneve të Luisit.

· Të njohë klasifikimin Bronsted të acideve dhe bazave në varësi të natyrës së atomeve të qendrave acidike ose bazike.

· Të njohë faktorët që ndikojnë në forcën e acideve dhe qëndrueshmërinë e bazave të tyre të konjuguara, të jetë në gjendje të bëjë një vlerësim krahasues të forcës së acideve bazuar në qëndrueshmërinë e anioneve përkatëse të tyre.

· Të njohë faktorët që ndikojnë në forcën e bazave të Bronstedit, të jetë në gjendje të bëjë një vlerësim krahasues të forcës së bazave, duke marrë parasysh këta faktorë.

· Të njohë shkaqet e lidhjes hidrogjenore, të jetë në gjendje të interpretojë formimin e një lidhjeje hidrogjenore si një manifestim specifik i vetive acido-bazike të një lënde.

· Të njohë shkaqet e tautomerizmit të keto-enolit në molekulat organike, të jetë në gjendje t'i shpjegojë ato nga pikëpamja e vetive acido-bazike të përbërjeve në lidhje me aktivitetin e tyre biologjik.

· Të njohë dhe të jetë në gjendje të kryejë reaksione cilësore që lejojnë të dallojnë alkoolet polihidrike, fenolet, tiolet.

Tema 4. Reaksionet e zëvendësimit nukleofilik në atomin tetragonal të karbonit dhe reaksionet e eliminimit konkurrues

Reaksionet e zëvendësimit nukleofilik në atomin e karbonit të hibridizuar sp3: reaksione heterolitike për shkak të polarizimit të lidhjes karbon-heteroatom (derivatet halogjene, alkoolet). Largimi i lehtë dhe i vështirë nga grupet: lidhja midis lehtësisë së largimit nga një grup dhe strukturës së tij. Ndikimi i faktorëve tretës, elektronikë dhe hapësinorë në reaktivitetin e përbërjeve në reaksionet e zëvendësimit nukleofilik mono- dhe bimolekular (SN1 dhe SN2). Stereokimia e reaksioneve të zëvendësimit nukleofilik.

Reaksionet e hidrolizës së derivateve të halogjenit. Reaksionet e alkilimit të alkooleve, fenoleve, tioleve, sulfideve, amoniakut, amineve. Roli i katalizës së acidit në zëvendësimin nukleofilik të grupit hidroksil. Derivatet halogjene, alkoolet, esteret e acideve sulfurik dhe fosforik si agjentë alkilues. Roli biologjik i reaksioneve të alkilimit.

Reaksionet e eliminimit mono dhe bimolekular (E1 dhe E2): (dehidrim, dehidrohalogjenim). Rritja e aciditetit të CH si një shkak i reaksioneve të eliminimit që shoqërojnë zëvendësimin nukleofilik në atomin e karbonit të hibridizuar sp3.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë faktorët që përcaktojnë nukleofilitetin e reagentëve, strukturën e grimcave më të rëndësishme nukleofile.

· Të njohë modelet e përgjithshme të reaksioneve të zëvendësimit nukleofilik në një atom karboni të ngopur, ndikimin e faktorëve statikë dhe dinamikë në reaktivitetin e një substance në një reaksion zëvendësimi nukleofilik.

· Të njohë mekanizmat e zëvendësimit nukleofilik mono- dhe bimolekular, të jetë në gjendje të vlerësojë ndikimin e faktorëve sterikë, ndikimin e tretësve, ndikimin e faktorëve statikë dhe dinamikë në reaksion nga një prej mekanizmave.

· Të njohë mekanizmat e eliminimit mono- dhe bimolekular, arsyet e konkurrencës ndërmjet reaksioneve të zëvendësimit dhe eliminimit nukleofilik.

· Të njohë rregullin e Zaitsevit dhe të jetë në gjendje të përcaktojë produktin kryesor në reaksionet e dehidrimit dhe dehidrohalogjenizimit të alkooleve dhe haloalkaneve josimetrike.

Tema 5. Reaksionet e shtimit dhe zevendesimit nukleofilik ne atomin trigonal te karbonit

Reaksionet e shtimit nukleofilik: reaksione heterolitike që përfshijnë lidhjen p karbon-oksigjen (aldehidet, ketonet). Mekanizmi i reaksioneve të ndërveprimit të komponimeve karbonil me reagentët nukleofile (ujë, alkoole, tiol, amine). Ndikimi i faktorëve elektronikë dhe hapësinorë, roli i katalizimit acid, kthyeshmëria e reaksioneve të shtimit nukleofilik. Hemiacetalet dhe acetalet, përgatitja dhe hidroliza e tyre. Roli biologjik i reaksioneve të acetalizimit. Reaksionet e shtimit të aldolit. kataliza kryesore. Struktura e jonit enolate.

Reaksionet e zëvendësimit nukleofilik në serinë e acideve karboksilike. Struktura elektronike dhe hapësinore e grupit karboksil. Reaksionet e zëvendësimit nukleofilik në atomin e karbonit të hibridizuar sp2 (acidet karboksilike dhe derivatet e tyre funksionale). Agjentët acilues (halidet e acidit, anhidridet, acidet karboksilike, esteret, amidet), karakteristikat krahasuese të reaktivitetit të tyre. Reaksionet e acilimit - formimi i anhidrideve, estereve, tioetereve, amideve - dhe reaksionet e tyre të hidrolizës së kundërt. Acetil koenzima A është një agjent natyral acilues makroergjik. Roli biologjik i reaksioneve të acilimit. Koncepti i zëvendësimit nukleofilik në atomet e fosforit, reaksionet e fosforilimit.

Reaksionet e oksidimit dhe reduktimit të përbërjeve organike. Specifikimi i reaksioneve redoks të përbërjeve organike. Koncepti i transferimit me një elektron, transferimi i joneve hidride dhe veprimi i sistemit NAD + ↔ NADH. Reaksionet e oksidimit të alkooleve, fenoleve, sulfideve, komponimeve karbonil, amineve, tioleve. Reaksionet e rikuperimit të komponimeve karbonil, disulfide. Roli i reaksioneve redoks në proceset jetësore.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë strukturën elektronike dhe hapësinore të grupit karbonil, ndikimin e faktorëve elektronikë dhe sterikë në reaktivitetin e grupit okso në aldehide dhe ketone.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të shtimit nukleofilik të ujit, alkooleve, amineve, tioleve në aldehide dhe ketone, rolin e katalizatorit.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të kondensimit të aldolit, faktorët që përcaktojnë pjesëmarrjen e përbërjes në këtë reaksion.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të reduktimit të përbërjeve okso me hidridet e metaleve.

· Të njohë qendrat e reagimit të disponueshme në molekulat e acideve karboksilike. Të jetë në gjendje të kryejë një vlerësim krahasues të forcës së acideve karboksilike në varësi të strukturës së radikalit.

· Të njohë strukturën elektronike dhe hapësinore të grupit karboksilik, të jetë në gjendje të bëjë një vlerësim krahasues të aftësisë së atomit të karbonit të grupit okso në acidet karboksilike dhe derivateve të tyre funksionale (halidet e acideve, anhidridet, esteret, amidet, kripërat) i nënshtrohen sulmit nukleofilik.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të zëvendësimit nukleofilik duke përdorur shembuj të acilimit, esterifikimit, hidrolizës së estereve, anhidrideve, halogjeneve acide, amideve.

Tema 6. Lipidet, klasifikimi, struktura, vetitë

Lipidet janë të saponifikueshme dhe të pasaponifikueshme. lipide neutrale. Yndyrnat natyrale si një përzierje e triacilgliceroleve. Acidet yndyrore më të larta natyrore që përbëjnë lipidet janë: palmitik, stearik, oleik, linoleik, linolenik. Acidi arakidonik. Veçoritë e acideve yndyrore të pangopura, nomenklatura w.

Oksidimi me peroksid i fragmenteve të acideve yndyrore të pangopura në membranat qelizore. Roli i peroksidimit të lipideve të membranave në veprimin e dozave të ulëta të rrezatimit në trup. Sistemet e mbrojtjes antioksidante.

Fosfolipidet. Acidet fosfatike. Fosfatidilkolaminat dhe fosfatidilserinat (cefalinat), fosfatidilkolinat (lecitinat) janë përbërës strukturorë të membranave qelizore. shtresa e dyfishtë lipidike. Sfingolipide, ceramide, sfingomielinë. Glikolipidet e trurit (cerebrozidet, gangliozidet).

Kërkesat e kompetencës:

Të njohë klasifikimin e lipideve, strukturën e tyre.

· Të njohë strukturën e përbërësve strukturorë të lipideve të saponifikueshme - alkooleve dhe acideve yndyrore më të larta.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të formimit dhe të hidrolizës së lipideve të thjeshta dhe komplekse.

· Të njohë dhe të jetë në gjendje të kryejë reaksione cilësore ndaj acideve yndyrore dhe vajrave të pangopura.

· Të njohë klasifikimin e lipideve të pasaponifikueshme, të ketë një ide mbi parimet e klasifikimit të terpeneve dhe steroideve, rolin e tyre biologjik.

· Të njohë rolin biologjik të lipideve, funksionet e tyre kryesore, të ketë një ide për fazat kryesore të peroksidimit të lipideve dhe pasojat e këtij procesi për qelizën.

Seksioni 2. Stereoizomerizmi i molekulave organike. Komponimet poli- dhe heterofunksionale të përfshira në proceset jetësore

Tema 7. Stereoizomerizmi i molekulave organike

Stereoizomerizmi në një sërë përbërjesh me një lidhje të dyfishtë (p-diastereomerizëm). Cis - dhe trans-izomerizmi i komponimeve të pangopura. E, Z janë shënimi për p-diastereomeret. Stabiliteti krahasues i p-diastereomerëve.

molekulat kirale. Atomi asimetrik i karbonit si qendër e kiralitetit. Stereoizomerizmi i molekulave me një qendër kiraliteti (enantiomerizëm). aktivitet optik. Formulat e projeksionit të Fisher. Gliceraldehidi si një standard konfigurimi, konfigurim absolut dhe relativ. D, L-sistemi i nomenklaturës stereokimike. R, S-sistemi i nomenklaturës stereokimike. Përzierjet racemike dhe metodat e ndarjes së tyre.

Stereoizomerizmi i molekulave me dy ose më shumë qendra kiraliteti. Enantiomeret, diastereomeret, mezoformat.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë shkaqet e stereoizomerizmit në serinë e alkeneve dhe hidrokarbureve diene.

· Të jetë në gjendje të përcaktojë mundësinë e ekzistencës së p-diastereomerëve me formulën e shkurtuar strukturore të një përbërjeje të pangopur, të dallojë cis-trans-izomerët, të vlerësojë qëndrueshmërinë e tyre krahasuese.

· Të njohë elementet e simetrisë së molekulave, kushtet e nevojshme për shfaqjen e kiralitetit në një molekulë organike.

· Të dijë dhe të jetë në gjendje të përshkruajë enantiomeret duke përdorur formulat e projeksionit Fisher, të llogarisë numrin e stereoizomerëve të pritur bazuar në numrin e qendrave kirale në një molekulë, parimet për përcaktimin e konfigurimit absolut dhe relativ, D - , L-sistemi i nomenklaturës stereokimike.

· Të njohë mënyrat e ndarjes së racemateve, parimet bazë të sistemit R, S të nomenklaturës stereokimike.

Tema 8. Përbërjet fiziologjikisht aktive poli- dhe heterofunksionale të serive alifatike, aromatike dhe heterociklike

Poli- dhe heterofunksionaliteti si një nga tiparet karakteristike të përbërjeve organike të përfshira në procese jetësore dhe të qenë themeluesit e grupeve më të rëndësishme të barnave. Veçoritë në ndikimin e ndërsjellë të grupeve funksionale në varësi të vendndodhjes së tyre relative.

Alkoolet polihidrike: etilen glikol, glicerinë. Esteret e alkooleve polihidrike me acide inorganike (nitroglicerina, glicerolfosfatet). Fenolet dihidrike: hidrokinon. Oksidimi i fenoleve diatomike. Sistemi hidrokinon-kinon. Fenolet si antioksidantë (pastrues të radikalëve të lirë). Tokoferolet.

Acidet karboksilike dybazike: oksalik, malonik, succinic, glutaric, fumaric. Shndërrimi i acidit succinic në acid fumarik si një shembull i një reaksioni biologjikisht të rëndësishëm dehidrogjenimi. Reaksionet e dekarboksilimit, roli i tyre biologjik.

Aminoalkoolet: aminoetanol (kolaminë), kolinë, acetilkolinë. Roli i acetilkolinës në transmetimin kimik të impulseve nervore në sinapse. Aminofenolet: dopamine, norepinefrinë, epinefrinë. Koncepti i rolit biologjik të këtyre përbërjeve dhe derivateve të tyre. Efektet neurotoksike të 6-hidroksidopaminës dhe amfetaminave.

Hidroksi dhe aminoacide. Reaksionet e ciklizimit: ndikimi i faktorëve të ndryshëm në procesin e formimit të ciklit (zbatimi i konformacioneve përkatëse, madhësia e ciklit që rezulton, faktori i entropisë). Laktonet. laktamet. Hidroliza e laktoneve dhe laktamave. Reaksioni i eliminimit të b-hidroksi dhe aminoacideve.

Aldegido - dhe acidet keto: piruvik, acetoacetik, oksaloacetik, a-ketoglutarik. Vetitë e acidit dhe reaktiviteti. Reaksionet e dekarboksilimit të b-keto acideve dhe dekarboksilimit oksidativ të acideve a-keto. Ester acetoacetik, tautomerizëm keto-enol. Përfaqësuesit e "trupave keton" - acidet b-hidroksibutirike, b-ketobutirike, acetoni, rëndësia e tyre biologjike dhe diagnostike.

Derivatet heterofunksionale të serisë së benzenit si barna. Acidi salicilik dhe derivatet e tij (acidi acetilsalicilik).

Acidi para-aminobenzoik dhe derivatet e tij (anestezina, novokaina). Roli biologjik i acidit p-aminobenzoik. Acidi sulfanilik dhe amidi i tij (streptocidi).

Heterociklet me disa heteroatome. Pirazoli, imidazoli, pirimidina, purina. Pyrazolone-5 është baza e analgjezikëve jo-narkotikë. Acidi barbiturik dhe derivatet e tij. Hidroksipurinat (hipoksantina, ksantina, acidi urik), roli i tyre biologjik. Heterociklet me një heteroatom. Pirrol, indol, piridinë. Derivatet e piridinës biologjikisht të rëndësishme janë derivatet e nikotinamidit, piridoksalit, acidit izonikotinik. Nikotinamidi është një përbërës strukturor i koenzimës NAD+, i cili përcakton pjesëmarrjen e tij në OVR.

Kërkesat e kompetencës:

· Të jetë në gjendje të klasifikojë përbërjet heterofunksionale sipas përbërjes dhe renditjes së tyre reciproke.

· Të njohë reaksionet specifike të aminoacideve dhe hidroksideve me a, b, g - renditja e grupeve funksionale.

· Të njohë reaksionet që çojnë në formimin e përbërjeve biologjikisht aktive: kolinë, acetilkolinë, adrenalinë.

· Të njohë rolin e tautomerizmit të keto-enolit në manifestimin e aktivitetit biologjik të ketoacideve (piruvik, oksaloacetik, acetoacetik) dhe komponimeve heterociklike (pirazoli, acidi barbiturik, purina).

· Të njohë metodat e shndërrimeve redoks të përbërjeve organike, rolin biologjik të reaksioneve redoks në shfaqjen e aktivitetit biologjik të fenoleve diatomike, nikotinamidit, formimin e trupave ketonikë.

Subjekti9 . Karbohidratet, klasifikimi, struktura, vetitë, roli biologjik

Karbohidratet, klasifikimi i tyre në lidhje me hidrolizën. Klasifikimi i monosakarideve. Aldoza, ketoza: trioza, tetroza, pentoza, heksoze. Stereoizomerizmi i monosakarideve. D - dhe L-seritë e nomenklaturës stereokimike. Forma të hapura dhe ciklike. Formulat e Fisher dhe formulat Haworth. Furanozat dhe piranozat, a - dhe b-anomeret. Ciklo-okso-tautomerizmi. Konformacionet e formave piranozë të monosakarideve. Struktura e përfaqësuesve më të rëndësishëm të pentozave (ribozë, ksilozë); heksoze (glukoza, manoza, galaktoza, fruktoza); deoksi sheqerna (2-deoksiribozë); amino sheqernat (glucosamine, mannosamine, galaktosamine).

Vetitë kimike të monosakarideve. Reaksionet e zëvendësimit nukleofilik që përfshijnë një qendër anomerike. O- dhe N-glikozide. hidroliza e glikozideve. Fosfatet e monosakarideve. Oksidimi dhe reduktimi i monosakarideve. Reduktimi i vetive të aldozave. Acidet glikonik, glikarik, glikuronik.

Oligosakaridet. Disakaridet: maltoza, celobioza, laktoza, saharoza. Struktura, ciklo-okso-tautomerizmi. Hidroliza.

Polisakaridet. Karakteristikat e përgjithshme dhe klasifikimi i polisaharideve. Homo- dhe heteropolisakaridet. Homopolisakaridet: niseshte, glikogjen, dektrans, celulozë. Struktura primare, hidroliza. Koncepti i strukturës dytësore (niseshte, celulozë).

Kërkesat e kompetencës:

Të njohë klasifikimin e monosakarideve (sipas numrit të atomeve të karbonit, përbërjes së grupeve funksionale), strukturën e formave të hapura dhe ciklike (furanozë, piranozë) të monosakarideve më të rëndësishme, raportin e tyre të serive D dhe L të stereokimike. nomenklatura, të jetë në gjendje të përcaktojë numrin e diastereomerëve të mundshëm, referoj stereoizomerët te diastereomerët, epimerët, anomerët.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të ciklizimit të monosakarideve, shkaqet e mutarotimit të tretësirave të monosakarideve.

· Të njohë vetitë kimike të monosakarideve: reaksionet redoks, reaksionet e formimit dhe hidrolizës së O- dhe N-glikozideve, reaksionet e esterifikimit, fosforilimi.

· Të jetë në gjendje të kryejë reaksione cilësore në fragmentin e diolit dhe praninë e vetive reduktuese të monosakarideve.

· Të njohë klasifikimin e disakarideve dhe strukturën e tyre, konfigurimin e një atomi karboni anomerik që krijon një lidhje glikozidike, shndërrimet tautomere të disakarideve, vetitë e tyre kimike, rolin biologjik.

· Të njohë klasifikimin e polisaharideve (në lidhje me hidrolizën, sipas përbërjes së monosakarideve), strukturën e përfaqësuesve më të rëndësishëm të homopolisaharideve, konfigurimin e atomit anomerik të karbonit që formon një lidhje glikozidike, vetitë e tyre fizike dhe kimike dhe rolin biologjik. . Të kenë një kuptim të rolit biologjik të heteropolisakarideve.

Tema 10.a- Aminoacidet, peptidet, proteinat. Struktura, vetitë, roli biologjik

Struktura, nomenklatura, klasifikimi i a-aminoacideve që përbëjnë proteinat dhe peptidet. Stereoizomerizmi i a-aminoacideve.

Rrugët biosintetike për formimin e a-aminoacideve nga acidet okso: reaksionet e aminimit reduktues dhe transaminimit. Aminoacidet esenciale.

Vetitë kimike të a-aminoacideve si komponime heterofunksionale. Vetitë acido-bazike të a-aminoacideve. Pika izoelektrike, metoda për ndarjen e a-aminoacideve. Formimi i kripërave intrakomplekse. Reaksionet e esterifikimit, acilimit, alkilimit. Ndërveprimi me acidin azotik dhe formaldehidin, rëndësia e këtyre reaksioneve për analizën e aminoacideve.

G-Acidi aminobutirik është një neurotransmetues frenues i SNQ. Veprimi antidepresiv i L-triptofanit, serotoninës si një neurotransmetues i gjumit. Vetitë ndërmjetëse të glicinës, histaminës, acideve aspartike dhe glutamike.

Reaksionet biologjikisht të rëndësishme të a-aminoacideve. Reaksionet e deaminimit dhe hidroksilimit. Dekarboksilimi i a-aminoacideve - rruga për formimin e amineve biogjene dhe bioregulatorëve (kolaminë, histamine, triptaminë, serotonin.) Peptidet. Struktura elektronike e lidhjes peptide. Hidroliza acide dhe alkaline e peptideve. Krijimi i përbërjes së aminoacideve duke përdorur metoda moderne fizike dhe kimike (metodat Sanger dhe Edman). Koncepti i neuropeptideve.

Struktura primare e proteinave. Hidroliza e pjesshme dhe e plotë. Koncepti i strukturave dytësore, terciare dhe kuaternare.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë strukturën, klasifikimin stereokimik të a-aminoacideve, që i përkasin serisë D- dhe L-stereokimike të aminoacideve natyrore, aminoacide esenciale.

· Të njohë mënyrat e sintezës së a-aminoacideve in vivo dhe in vitro, të njohë vetitë acido-bazike dhe metodat e kalimit të a-aminoacideve në gjendje izoelektrike.

· Të njohë vetitë kimike të a-aminoacideve (reaksionet në grupet amino - dhe karboksile), të jetë në gjendje të kryejë reaksione cilësore (ksantoproteina, me Сu (OH) 2, ninhidrinë).

Të njohë strukturën elektronike të lidhjes peptide, strukturën parësore, dytësore, terciare dhe kuaternare të proteinave dhe peptideve, të dijë të përcaktojë përbërjen e aminoacideve dhe sekuencën e aminoacideve (metoda Sanger, metoda Edman), të jetë në gjendje të kryejë biuretën. reagimi për peptidet dhe proteinat.

· Të njohë parimin e metodës së sintezës së peptideve duke përdorur mbrojtjen dhe aktivizimin e grupeve funksionale.

Tema 11. Nukleotidet dhe acidet nukleike

Bazat nukleike që përbëjnë acidet nukleike. Bazat pirimidine (uracil, timinë, citozinë) dhe purine (adeninë, guaninë), aromatizmi i tyre, shndërrimet tautomerike.

Nukleozidet, reaksionet e formimit të tyre. Natyra e lidhjes së bazës nukleike me mbetjen e karbohidrateve; konfigurimi i qendres glikozidike. Hidroliza e nukleozideve.

Nukleotidet. Struktura e mononukleotideve që formojnë acide nukleike. Nomenklatura. Hidroliza e nukleotideve.

Struktura primare e acideve nukleike. Lidhja fosfodiesterike. Acidet ribonukleike dhe deoksiribonukleike. Përbërja nukleotide e ARN dhe ADN. Hidroliza e acideve nukleike.

Koncepti i strukturës dytësore të ADN-së. Roli i lidhjeve hidrogjenore në formimin e strukturës dytësore. Komplementariteti i bazave nukleike.

Barna të bazuara në baza nukleike të modifikuara (5-fluorouracil, 6-mercaptopurine). Parimi i ngjashmërisë kimike. Ndryshimet në strukturën e acideve nukleike nën ndikimin e kimikateve dhe rrezatimit. Veprimi mutagjen i acidit azotik.

Polifosfatet nukleozide (ADP, ATP), veçoritë e strukturës së tyre, duke i lejuar ata të kryejnë funksionet e komponimeve makroergjike dhe bioregulatorëve ndërqelizor. Struktura e cAMP - një "ndërmjetës" ndërqelizor i hormoneve.

Kërkesat e kompetencës:

· Të njohë strukturën e bazave azotike pirimidine dhe purinike, shndërrimet e tyre tautomere.

· Të njohë mekanizmin e reaksioneve të formimit të N-glikozideve (nukleozideve) dhe hidrolizën e tyre, nomenklaturën e nukleozideve.

· Të njohë ngjashmëritë dhe dallimet themelore ndërmjet nukleozideve-antibiotikëve natyralë dhe sintetikë në krahasim me nukleozidet që janë pjesë e ADN-së dhe ARN-së.

· Të njohë reaksionet e formimit të nukleotideve, strukturën e mononukleotideve që përbëjnë acidet nukleike, nomenklaturën e tyre.

· Të njohë strukturën e ciklo- dhe polifosfateve nukleozide, rolin e tyre biologjik.

· Të njohë përbërjen nukleotide të ADN-së dhe ARN-së, rolin e lidhjes fosfodiesterike në krijimin e strukturës parësore të acideve nukleike.

· Të njohë rolin e lidhjeve hidrogjenore në formimin e strukturës dytësore të ADN-së, komplementaritetin e bazave azotike, rolin e ndërveprimeve plotësuese në funksionin biologjik të ADN-së.

Njihni faktorët që shkaktojnë mutacione dhe parimin e veprimit të tyre.

Pjesa e informacionit

Bibliografi

Kryesor:

1. Romanovsky, kimia bioorganike: një libër shkollor në 2 pjesë /. - Minsk: BSMU, 20s.

2. Romanovsky, në punëtorinë për kiminë bioorganike: tekst shkollor / redaktuar. - Minsk: BSMU, 1999. - 132 f.

3. Tyukavkina, N. A., Kimia bioorganike: tekst shkollor /,. - Moskë: Mjekësi, 1991. - 528 f.

Shtesë:

4. Ovchinnikov, kimia: monografi / .

- Moskë: Arsimi, 1987. - 815 f.

5. Potapov,: tekst shkollor /. - Moskë:

Kimi, 1988. - 464 f.

6. Riles, A. Bazat e kimisë organike: tekst shkollor / A. Rice, K. Smith,

R. Ward. - Moskë: Mir, 1989. - 352 f.

7. Taylor, G. Bazat e kimisë organike: tekst shkollor / G. Taylor. -

Moskë: Zotërinj.

8. Terney, A. Kimia organike moderne: tekst shkollor në 2 vëllime /

A. Terney. - Moskë: Mir, 1981. - 1310 f.

9. Tyukavkina, për studime laboratorike mbi bioorganike

kimia: tekst shkollor / [dhe të tjera]; redaktuar nga N. A.

Tyukavkina. - Moskë: Mjekësi, 1985. - 256 f.

10. Tyukavkina, N. A., Kimia bioorganike: Një libër shkollor për studentët

institutet mjekësore / , . - Moskë.

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

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

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

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

Kimia bioorganike bazohet në idetë dhe metodat e kimisë organike.

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

Tërësia e reaksioneve që ndodhin në një organizëm quhet metabolizmin.

Substancat e formuara në procesin e metabolizmit quhen - metabolitëve.

Metabolizmi ka dy drejtime:

Katabolizmi është zbërthimi i molekulave komplekse në ato më të thjeshta.

Anabolizmi është procesi i sintetizimit të molekulave komplekse nga substanca më të thjeshta me shpenzimin e energjisë.

Termi biosintezë përdoret në lidhje me reaksionin kimik IN VIVO (në trup), IN VITRO (jashtë trupit)

Ekzistojnë antimetabolitë - konkurrentë të metabolitëve në reaksionet biokimike.

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

Plani i leksionit:

Konjugimi dhe llojet e tij:

p, p - konjugim,

r,p - konjugim.

Energjia e konjugimit.

Sistemet e qarkut të hapur të konjuguar.

Vitamina A, karotenet.

Konjugimi në radikale dhe jone.

Sistemet e konjuguara me një qark të mbyllur. Aromaticiteti, kriteret e aromaticitetit, komponimet aromatike heterociklike.

Lidhja kovalente: jopolare dhe polare.

Efektet induktive dhe mezomerike. EA dhe ED janë zëvendësues.

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

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

Një lidhje e vetme s - në gjendje të hibridizuar SP 3 karakterizohet nga l - gjatësi (С-С 0,154 nm) E-energji (83 kcal / mol), polaritet dhe polarizueshmëri. Për shembull:

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

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

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

p, p - sistemet e konjuguara

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

l-C -C, 154 nm l C=C 0,134 nm

l С-N 1,147 nm l С \u003d O 0,121 nm

r, p - konjugim

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

r, p - sistemet e konjuguara

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

Pranë lidhjes së dyfishtë, mund të ketë një atom X që ka një orbitale p të lirë. Më shpesh, këto janë heteroatome O, N, S dhe orbitalet e tyre p, ndërveprojnë me lidhjet p, duke formuar p, p-konjugim.

Për shembull:

CH 2 \u003d CH - O - CH \u003d CH 2

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

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

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

Pz - orbitalet e të gjithë atomeve janë pingul me rrafshin e skeletit s, domethënë ato janë paralele me njëra-tjetrën.

Kur formohet një sistem shumëqendror i konjuguar, gjatësitë e lidhjeve janë të lidhura. Nuk ka lidhje "të pastra" të vetme dhe të dyfishta.

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

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

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

Ne do të takohemi vazhdimisht me pyetjet e stabilitetit termodinamik të molekulave, joneve, radikalëve në rrjedhën e kimisë bioorganike, të cilat përfshijnë një numër jonesh dhe molekulash të shpërndara gjerësisht në natyrë. Për shembull:

Sistemet e qarkut të mbyllur të konjuguar

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

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

Prania e një unaze elektronike të mbyllur është vërtetuar duke përdorur NMR. Nëse një molekulë benzeni vendoset në një fushë magnetike të jashtme, lind një rrymë unazore induktive.

Kështu, kriteri i aromatizmit i formuluar nga Hückel është:

molekula ka një strukturë ciklike;

të gjithë atomet janë në gjendje të hibridizuar SP 2;

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

Për shembull:

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

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

Komponimet heterociklike me pesë anëtarë

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

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

Struktura e porfinës është pjesë e hemoglobinës dhe klorofilit

Komponime heterociklike me gjashtë anëtarë

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

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

Shumë komponime heterociklike mund të përmbajnë një ose më shumë heteroatome.

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

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

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

CH 3 -CH 2 → lidhje polare CI

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

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

Na Li H S C J Br Cl N O F

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

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

Efekti induktiv

Transferimi i densitetit të elektroneve me mekanizmin e induksionit elektrostatik përgjatë një zinxhiri lidhjesh s quhet me induksion, efekti quhet induktive dhe shënohet me J. Veprimi i J, si rregull, prishet pas tre lidhjeve, megjithatë, atomet e vendosura ngushtë përjetojnë një ndikim mjaft të fortë të një dipoli afër.

Zëvendësuesit që zhvendosin densitetin e elektronit përgjatë vargut të lidhjeve s - në drejtimin e tyre, tregojnë efekt -J - dhe anasjelltas efekt +J.

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

Efekti mezomerik (efekti i konjugimit)

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

Në mënyrë që një zëvendësues të hyjë vetë në një sistem të konjuguar, ai duhet të ketë ose një lidhje të dyfishtë (p, p - konjugim) ose një heteroatom me një palë të vetme elektronesh (r, p - konjugim). M - efekti transmetohet përmes sistemit të konjuguar pa dobësim.

Zëvendësuesit që ulin densitetin e elektroneve në sistemin e konjuguar (dendësia e elektroneve të zhvendosura në drejtimin e tyre) shfaqin efektin -M dhe zëvendësuesit që rrisin densitetin e elektronit në sistemin e konjuguar shfaqin efektin +M.

Efektet elektronike të zëvendësuesve

Reaktiviteti i substancave organike varet kryesisht nga natyra e efekteve J dhe M. Njohja e mundësive teorike të veprimit të efekteve elektronike bën të mundur parashikimin e rrjedhës së disa proceseve kimike.

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

Plani i leksionit

Koncepti i substratit, nukleofili, elektrofili.

Klasifikimi i reaksioneve organike.

e kthyeshme dhe e pakthyeshme

radikal, elektrofil, nukleofilik, sinkron.

mono- dhe bimolekulare

reaksionet e zëvendësimit

reaksionet e shtimit

reaksionet e eliminimit

oksidimi dhe reduktimi

ndërveprimet acid-bazë

Reaksionet janë regioselektive, kimioselektive, stereoselektive.

Reaksionet e shtimit elektrofilik. Rregulli i Morkovnikovit, shtimi anti-Morkovnikov.

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

Vetitë acido-bazike të përbërjeve organike.

aciditeti dhe baziciteti sipas Bronsted

Aciditeti dhe baziteti i Lewis

Teoria e acideve dhe bazave të forta dhe të buta.

Klasifikimi i reaksioneve organike

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

drejt: e kthyeshme dhe e pakthyeshme

nga natyra e ndryshimit të lidhjeve në substrat dhe reagent.

substrate- një molekulë që siguron një atom karboni për të formuar një lidhje të re

Reagent- Komponim me veprim substrati.

Sipas natyrës së ndryshimit të lidhjeve në substrat dhe reagent, reaksionet mund të ndahen në:

radikal R

elektrofil E

N(Y) nukleofile

sinkron ose të koordinuar

Mekanizmi i reaksioneve SR

Inicimi

rritje zinxhir

thyerja e zinxhirit

KLASIFIKIMI SIPAS REZULTATEVE FUNDIT

Korrespondenca me rezultatin përfundimtar të reagimit janë:

A) reaksionet e zëvendësimit

B) reaksionet e shtimit

B) reaksionet e eliminimit

D) rirregullimet

D) oksidimi dhe reduktimi

E) ndërveprimet acido-bazike

Reagimet janë gjithashtu:

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

Kimioselektive- ecuria e preferuar e reaksionit sipas njërit prej grupeve funksionale të lidhura.

stereo selektive- formimi i preferuar i një prej disa stereoizomerëve.

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

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

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

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

Shqyrtimi i mekanizmave të reaksionit do të fillojë me reaksionet A E. Siç e dimë, alkenet bashkëveprojnë me

Mekanizmi i Reaksionit të Hidratimit

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

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

Mekanizmi i reagimit S E

NDIKIMI ORIENTUES
Zëvendës

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

EA - zëvendësuesit (agjentët orientues të llojit të dytë) pengojnë reaksionet e zëvendësimit elektrofilik në krahasim me benzenin e pazëvendësuar. Reagimi SE vazhdon në kushte më të rënda, grupi në hyrje hyn në pozicionin meta. Zëvendësuesit e tipit II përfshijnë:

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

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

Piridina dhe sistemet e tjera heterociklike me një atom të azotit të piridinës janë sisteme π-jo të mjaftueshme, ato janë shumë më të vështira për t'u futur në reaksionet SЕ, ndërsa elektrofili hyrës zë pozicionin β në lidhje me atomin e azotit.

Vetitë acide dhe themelore të përbërjeve organike

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

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

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

Aciditeti sipas Bronsted

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

Acidet organike ndahen përkatësisht në acide C - H, N - H, O - H, S-H -.

Aciditeti vlerësohet si Ka ose - lg Ka = pKa, sa më i vogël pKa, aq më i fortë është acidi.

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

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

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

elektronegativiteti dhe polarizimi i elementit në qendrën e acidit.

shkalla e delokalizimit të ngarkesës negative në anion.

natyra e radikalit të lidhur me qendrën e acidit.

efektet e zgjidhjes (efekti tretës)

Le të shqyrtojmë rolin e të gjithë këtyre faktorëve me radhë:

Ndikimi i elektronegativitetit të elementeve

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

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

Prandaj, aciditeti ndryshon në serinë CH< NН < ОН

Për acidet SH, mbizotëron një faktor tjetër - polarizimi.

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

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

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

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

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

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

Delokalizimi i ngarkesës kontribuon në praninë e zëvendësuesve që tërheqin elektron (EA), ata stabilizojnë anionet, duke rritur kështu aciditetin. Për shembull, futja e një zëvendësuesi në molekulën EA

Ndikimi i zëvendësuesit dhe tretësit

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

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

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

Nëse një atom në qendrën e acidit mbart një ngarkesë pozitive, kjo çon në një rritje të vetive acide.

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

Nëse një atom në një qendër acidike mbart një ngarkesë pozitive, kjo çon në një rritje të vetive acidike.

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

Basiciteti sipas Bronsted

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

ose të jenë anione. Ka p-baza dhe

π-bazat, ku është qendra e bazueshmërisë

elektronet e një lidhjeje π të lokalizuar ose π-elektrone të një sistemi të konjuguar (p-komponentët)

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

Midis përbërjeve organike, aminet dhe alkoolet shfaqin bazueshmërinë më të lartë:

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

Qendër acido-bazike në një molekulë (amfoterike)

Lidhjet hidrogjenore si një ndërveprim acid-bazë

Për të gjitha aminoacidet α është mbizotërimi i formave kationike në format fort acidike dhe anionike në mjedise fort alkaline.

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

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

Acidet Lewis mund të jenë një atom, molekulë ose kation që ka një orbital të zbrazët të aftë për të pranuar një palë elektrone për të formuar një lidhje.

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

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

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

Për shembull, ndërveprimi i mëposhtëm mund të përfaqësohet si bashkëveprimi i acideve dhe bazave Lewis

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

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

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

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

Acidet e buta - atome pranuese me madhësi të madhe me një ngarkesë të vogël pozitive, me elektronegativitet të ulët dhe polarizueshmëri të lartë.

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

Oksidimi dhe reduktimi i përbërjeve organike

Reaksionet redoks janë të një rëndësie të madhe për proceset jetësore. Me ndihmën e tyre, trupi plotëson nevojat e tij për energji, pasi kur substancat organike oksidohen, lirohet energji.

Nga ana tjetër, këto reaksione shërbejnë për të kthyer ushqimin në përbërës të qelizës. Reaksionet e oksidimit nxisin detoksifikimin dhe nxjerrjen e barnave nga trupi.

Oksidimi - procesi i heqjes së hidrogjenit me formimin e një lidhjeje të shumëfishtë ose lidhjeve të reja më polare

Rimëkëmbja është procesi i kundërt i oksidimit.

Oksidimi i substrateve organike zhvillohet sa më lehtë, aq më e fortë është tendenca e tij për të dhuruar elektrone.

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

Oksidimi i lidhjeve C - H (alkane dhe alkile)

Me djegien e plotë të alkaneve, formohen CO 2 dhe H 2 O, ndërsa nxehtësia lirohet. Mënyra të tjera të oksidimit dhe reduktimit të tyre mund të përfaqësohen nga skemat e mëposhtme:

Oksidimi i hidrokarbureve të ngopura zhvillohet në kushte të vështira (përzierja e kromit është e nxehtë); agjentët oksidues më të butë nuk veprojnë mbi to. Produktet e ndërmjetme të oksidimit janë alkoolet, aldehidet, ketonet, acidet.

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

Hidroksilimi enzimatik është një reaksion i rëndësishëm oksidimi i lidhjeve C-H në trup.

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

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

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

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

Rikuperimi i alkeneve

Oksidimi dhe reduktimi i hidrokarbureve aromatike

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

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

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

C 6 H 6 + 3H 2

Hidroksilimi enzimatik i përbërjeve aromatike

Oksidimi i alkoolit

Krahasuar me hidrokarburet, alkoolet oksidohen në kushte më të buta.

Reagimi më i rëndësishëm i dioleve në trup është transformimi në sistemin kinon-hidrokinon

Transferimi i elektroneve nga substrati në oksigjen kryhet në metakondri.

Oksidimi dhe reduktimi i aldehideve dhe ketoneve

Një nga klasat më të lehta të përbërjeve organike që oksidohet

2H 2 C \u003d O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH rrjedh veçanërisht lehtë në dritë

Oksidimi i përbërjeve që përmbajnë azot

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

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

Oksidimi i aminës in vivo

Oksidimi dhe reduktimi i tioleve

Karakteristikat krahasuese të vetive O-B të përbërjeve organike.

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

Alkinet oksidohen lehtësisht edhe në temperaturën e dhomës.

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

ED - zëvendësuesit lehtësojnë oksidimin

EA - pengojnë oksidimin.

Vetitë specifike të komponimeve poli- dhe heterofunksionale.

Plani i leksionit

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

Vetitë specifike të komponimeve poli- dhe heterofunksionale:

formimi amfoterik i kripërave intramolekulare.

ciklizim intramolekular i komponimeve heterofunksionale γ, δ, ε.

Ciklizim ndërmolekular (laktide dhe deketopipirozina)

kelimi.

reaksionet e eliminimit të beta-heterofunksionale

lidhjet.

tautomerizmi keto-enol. Fosfoenolpiruvat, si

komponim makroergjik.

dekarboksilimi.

stereoizomerizmi

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

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

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

Në përbërjet alifatike, të gjitha grupet funksionale të mësipërme shfaqin një karakter EA. Për shkak të ndikimit mbi njëri-tjetrin, reaktiviteti i tyre rritet reciprokisht. Për shembull, në acidet okso, elektrofiliteti rritet nga secili prej dy karboneve karbonil nën ndikimin e -J të grupit tjetër funksional, gjë që çon në një perceptim më të lehtë të sulmit nga reagentët nukleofilë.

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

Çdo grup heterofunksional ruan reaktivitetin e vet, më saktë, komponimet heterofunksionale hyjnë, si të thuash, në një numër "të dyfishtë" të reaksioneve kimike. Me një rregullim mjaft të ngushtë të ndërsjellë të grupeve heterofunksionale, ndodh një rritje e ndërsjellë e reaktivitetit të secilit prej tyre.

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

Për shembull: aminoacide.

Ndërveprimi i grupeve heterofunksionale

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

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

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

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

Meqenëse reaksioni prodhon amide ciklike, estere. atëherë stabiliteti termodinamik i cikleve bëhet faktor përcaktues. Në këtë drejtim, produkti përfundimtar, si rregull, përmban cikle me gjashtë anëtarë ose pesë anëtarë.

Në mënyrë që të formohet një cikël ester (amid) me pesë ose gjashtë anëtarë gjatë ndërveprimit intramolekular, një përbërës heterofunksional duhet të ketë një rregullim gama ose sigma në molekulë. Pastaj në klasë

Kimia biorganike - teste dhe provim

Metodat

Objektet e studimit

Burimet

Shiko gjithashtu

Shkruani një përmbledhje për artikullin "Kimia bioorganike"

Një fragment që karakterizon Kiminë Bioorganike

Shënim shpjegues

Rëndësia e studimit të disiplinës akademike

Pjesa e informacionit

Bibliografi

Funksionet e organeleve qelizore

Algoritmi për të shkruar një ese mbi studimet sociale

Çernobili në kujtimet e dëshmitarëve okularë Tregime të frikshme të Çernobilit