Гродно "href =" / text / category / grodno / "rel =" bookmark "> Гродненський державний медичний університет», Кандидат хімічних наук, доцент;

Доцент кафедри загальної та біоорганічної хімії Установи освіти «Гродненський державний медичний університет», кандидат біологічних наук, доцент

рецензенти:

Кафедра загальної та біоорганічної хімії Установи освіти «Гомельський державний медичний університет»;

– зав. кафедрою біоорганічної хімії Установа освіти «Білоруський державний медичний університет», кандидат медичних наук, доцент.

Кафедрою загальної та біоорганічної хімії Установи освіти «Гродненський державний медичний університет»

(Протокол від 01.01.01 р)

Центральним науково-методичною радою Установи освіти «Гродненський державний медичний університет»

(Протокол від 01.01.01 р)

Секцією за фахом 1Медіко-психологічний справу навчально-методичного об'єднання вузів Республіки Білорусь з медичної освіти

(Протокол від 01.01.01 р)

Відповідальний за випуск:

Перший проректор Установи освіти «Гродненський державний медичний університет», професор, доктор медичних наук

Пояснювальна записка

Актуальність вивчення навчальної дисципліни

«Біоорганічна хімія»

Біоорганічна хімія - це фундаментальна природничо-наукова дисципліна. Біоорганічна хімія сформувалася як самостійна наука в 2-й половині XX століття на стику органічної хімії і біохімії. Актуальність вивчення біоорганічної хімії обумовлена ​​практичними завданнями, що стоять перед медициною і сільським господарством (отримання, вітамінів, гормонів, антибіотиків, стимуляторів росту рослин, регуляторів поведінки тварин і комах, інших лікарських засобів), рішення яких без використання теоретичного і практичного потенціалу біоорганічної хімії неможливо.

Біоорганічна хімія постійно збагачується новими методами виділення та очищення природних сполук, способами синтезу природних сполук і їх аналогів, знаннями про взаємозв'язок структури і біологічної активності сполук і т. Д.

Новітні підходи до медичної освіти, пов'язані з подоланням репродуктивного стилю в навчанні, забезпеченням пізнавальної і дослідницької активності студентів, відкривають і нові перспективи для реалізації потенціалу як особистості, так і колективу.

Мета і завдання навчальної дисципліни

мета:формування рівня хімічної компетентності в системі медичної освіти, що забезпечує подальше вивчення медико-біологічних і клінічних дисциплін.

завдання:

освоєнні студентами теоретичних основхімічних перетворень органічних молекул у взаємозв'язку з їх будовою і біологічною активністю;

Формування: знань молекулярних основ процесів життєдіяльності;

Розвитку умінь орієнтуватися в класифікації, будову і властивості органічних сполук, Які виступають в ролі лікарських засобів;

Формування логіки хімічного мислення;

Розвиток умінь використовувати методи якісного аналізу
органічних сполук;

Хімічні знання і навички, що становлять основу хімічної компетентності, сприятимуть формуванню професійної компетенції випускника.

Вимоги до освоєння навчальної дисципліни

Вимоги до рівня засвоєння змісту дисципліни «Біоорганічна хімія» визначено освітнім стандартомвищої освіти першого ступеня по циклу загальних професійних і спеціальних дисциплін, який розроблений з урахуванням вимог компетентнісного підходу, де вказано мінімум змісту з дисципліни у вигляді узагальнених хімічних знань і умінь, що складають біоорганічну компетентність випускника вузу:

а) узагальнені знання:

- розуміти сутність предмета як науки і його зв'язку з іншими дисциплінами;

Значимість в розумінні процесів метаболізму;

Концепцію єдності структури і реакційної здатностіорганічних молекул;

Фундаментальні закони хімії, необхідні для пояснення процесів, що протікають в живих організмах;

Хімічні властивості і біологічну значимість основних класів органічних сполук.

б) узагальнені вміння:

Прогнозувати механізм реакції на основі знань про будову органічних молекул і способів розриву хімічних зв'язків;

Пояснювати значення реакцій для функціонування живих систем;

Використовувати отримані знання при вивченні біохімії, фармакології та інших дисциплін.

Структура і зміст навчальної дисципліни

В даній програмі структура змісту дисципліни «біоорганічна хімія» складається з вступу в дисципліну і двох розділів, які охоплюють загальні питання реакційної здатності органічних молекул, а також властивості гетеро- і поліфункціональних з'єднань, що беруть участь в процесах життєдіяльності. Кожен розділ ділиться на теми, розташовані в послідовності, що забезпечує оптимальне вивчення і засвоєння програмного матеріалу. Для кожної теми подано узагальнені знання і вміння, що становлять суть біоорганічної компетентності студентів. У відповідності до змісту кожної теми визначено вимоги до компетенцій (у вигляді системи узагальнених знань і умінь), для формування і діагностики яких можуть бути розроблені тести.

Методи навчання

Основними методами навчання, адекватно відповідають цілям вивчення даної дисципліни, є:

Пояснення і консультація;

Лабораторне заняття;

Елементи проблемного навчання (навчально-дослідна робота студентів);

Введення в біоорганічну хімію

Біоорганічна хімія як наука, що вивчає будову органічних речовині їх перетворення у взаємозв'язку з біологічними функціями. Об'єкти вивчення біоорганічної хімії. Роль біоорганічної хімії у формуванні наукової основи для сприйняття біологічних і медичних знань на сучасному молекулярному рівні.

Теорія будови органічних сполук і її розвиток на сучасному етапі. Ізомерія органічних сполук як основа різноманіття органічних сполук. Типи ізомерії органічних сполук.

Фізико-хімічні методи виділення та дослідження органічних сполук, що мають значення для біомедичного аналізу.

Основні правила систематичної номенклатури IUPAC для органічних сполук: замісна і радикально-функціональна номенклатура.

Просторова будова органічних молекул, його зв'язок з типом гібридизації атома вуглецю (sp3-, sp2- і sp-гібридизація). Стереохимические формули. Конфігурація і конформація. Конформації відкритих ланцюгів (заслоненная, загальмована, скошена). Енергетична характеристика конформаций. Проекційні формули Ньюмена. Просторове зближення певних ділянок ланцюга як наслідок конформационного рівноваги і як одна з причин переважного освіти п'яти - і шестичленних циклів. Конформації циклічних з'єднань (циклогексан, тетрагідропіран). Енергетична характеристика конформаций крісла і ванни. Аксіальні і екваторіальні зв'язки. Зв'язок просторової будови з біологічною активністю.

Вимоги до компетентності:

· Знати об'єкти вивчення і основні завдання біоорганічної хімії,

· Вміти класифікувати органічні сполуки за будовою вуглецевого скелета і за своєю природою функціональних груп, користуватися правилами систематичної хімічної номенклатури.

· Знати основні типи ізомерії органічних сполук, вміти по структурній формулі сполуки визначати можливі типи ізомерів.

· Знати різні типи гібридизації атомних орбіталей вуглецю, просторову спрямованість зв'язків атома, їх тип і число в залежності від типу гібридизації.

· Знати енергетичні характеристики конформаций циклічних (конформації крісла, ванни) і ациклічних (загальмована, скошена, заслоненная конформації) молекул, вміти їх зображати проекційними формулами Ньюмена.

· Знати види напруг (торсіонні, кутові, ван дер Ваальсових), що виникають в різних молекулах, їх вплив на стійкість конформації і молекули в цілому.

Розділ 1. Реакційна здатність органічних молекул як результат взаємовпливу атомів, механізми протікання органічних реакцій

Тема 1. Парні системи, ароматичность, електронні ефекти заступників

Парні системи і ароматичность. Сполучення (p, p - і р, p-сполучення). Парні системи з відкритим ланцюгом: 1,3-дієни (бутадієн, ізопрен), поліени (каротиноїди, вітамін А). Парні системи з замкнутим ланцюгом. Ароматичность: критерії ароматичності, правило ароматичности Хюккеля. Ароматичность бензоідних (бензол, нафталін, фенантрен) з'єднань. Енергія сполучення. Будова і причини термодинамічної стійкості карбо - і гетероциклічних ароматичних з'єднань. Ароматичность гетероциклічних (пірол, імідазол, піридин, піримідин, пурин) з'єднань. Піррольних і піридиновий атоми азоту, p-надлишкові і p-недостатні ароматичні системи.

Взаємний вплив атомів і способи його передачі в органічних молекулах. Делокалізація електронів як один з факторів підвищення стійкості молекул і іонів, її широке розповсюдження в біологічно важливих молекулах (порфина, гем, гемоглобін і ін.). Поляризація зв'язків. Електронні ефекти заступників (індуктивний і мезомерний) як причина нерівномірного розподілу електронної щільності і виникнення реакційних центрів в молекулі. Індуктивний і мезомерний ефекти (позитивний і негативний), їх графічне позначення в структурних формулах органічних сполук. Електронодонорні і електроноакцепторні заступники.

Вимоги до компетентності:

· Знати види сполучення і вміти визначати вид сполучення по структурній формулі сполуки.

· Знати критерії ароматичності, вміти по структурній формулі визначати приналежність до ароматичних сполук карбо - і гетероциклічних молекул.

· Вміти оцінювати електронний вклад атомів в створення єдиної сполученої системи, знати електронна будова пиридинового і пиррольного атомів азоту.

· Знати електронні ефекти заступників, причини їх виникнення та вміти графічно зображати їх дію.

· Вміти відносити заступники до електронодонорності або електроноакцепторні на підставі проявляються ними індуктивного і мезомерного ефектів.

· Вміти прогнозувати вплив заступників на реакційну здатність молекул.

Тема 2. Реакційна здатність вуглеводнів. Реакції радикального заміщення, електрофільного приєднання і заміщення

Загальні закономірності реакційної здатності органічних сполук як хімічна основа їх біологічного функціонування. Хімічна реакція як процес. Поняття: субстрат, реагент, реакційний центр, перехідний стан, продукт реакції, енергія активації, швидкість реакції, механізм.

Класифікація органічних реакцій за результатом (приєднання, заміщення, елімінування, окислювально-відновні) і за механізмом - радикальні, іонні (електрофільні, нуклеофільниє), узгоджені. Типи реагентів: радикальні, кислотні, основні, електрофільні, нуклеофільниє. Гомолитически і гетеролітичною розрив ковалентного зв'язку в органічних сполуках і утворюються при цьому частки: вільні радикали, карбкатион і карбаніони. Електронна і просторова будова цих частинок і фактори, що зумовлюють їх відносну стійкість.

Реакційна здатність вуглеводнів. Реакції радикального заміщення: гомолитически реакції за участю СН-зв'язків sp3- гібридизувати атома вуглецю. Механізм радикального заміщення на прикладі реакції галогенування алканів і циклоалканов. Поняття про ланцюгових процесах. Поняття про регіоселективності.

Шляхи утворення вільних радикалів: фотоліз, термолиз, окислювально-відновні реакції.

Реакції електрофільного приєднання ( AE) В ряду ненасичених вуглеводнів: гетеролітичні реакції за участю p-зв'язку між sp2-гібридизувати атомами вуглецю. Механізм реакцій гідратації і гідрогалогенірованіе. Кислотний каталіз. Правило Марковникова. Вплив статичних і динамічних факторів на регіоселективність реакцій електрофільного приєднання. Особливості реакцій електрофільного приєднання до дієновим вуглеводнів і малим циклам (циклопропан, циклобутану).

Реакції електрофільного заміщення ( SE): Гетеролітичні реакції за участю p-електронної хмари ароматичної системи. Механізм реакцій галогенування, нітрування, алкілування ароматичних з'єднань: p - і s- комплекси. Роль каталізатора (кислоти Льюїса) в освіті електрофільної частки.

Вплив замісників в ароматичному ядрі на реакційну здатність сполук в реакціях електрофільного заміщення. Ориентирующее вплив заступників (орієнтанти I і II роду).

Вимоги до компетентності:

· Знати поняття субстрат, реагент, реакційний центр, продукт реакції, енергія активації, швидкість реакції, механізм реакції.

· Знати класифікацію реакцій за різними ознаками (за кінцевим результатом, за способом розриву зв'язків, за механізмом) і типи реагентів (радикальні, електрофільні, нуклеофільниє).

· Знати електронна будова реагентів і фактори, що зумовлюють їх відносну стійкість, вміти порівнювати відносну стійкість однотипних реагентів.

· Знати способи утворення вільних радикалів і механізм реакцій радикального заміщення (SR) на прикладах реакцій галогенування алканів і ціклоалаканов.

· Вміти визначати статистичну вірогідність утворення можливих продуктів в реакціях радикального заміщення і можливість регіоселективності протікання процесу.

· Знати механізм реакцій електрофільного приєднання (АЕ) в реакціях галогенування, гідрогалогенірованіе і гідратації алкенів, вміти якісно оцінювати реакційну здатність субстратів, виходячи з електронних ефектів замісників.

· Знати правило Марковникова і вміти визначати регіоселективність протікання реакцій гідратації і гідрогалогенірованіе виходячи з впливу статичного і динамічного факторів.

· Знати особливості реакцій електрофільного приєднання до зв'язаних дієновим вуглеводнів і малим циклам (циклопропан, циклобутану).

· Знати механізм реакцій електрофільного заміщення (SЕ) в реакціях галогенування, нітрування, алкілування, ацилювання ароматичних сполук.

· Вміти виходячи з електронних ефектів замісників, визначати їх вплив на реакційну здатність ароматичного ядра і їх орієнтують дію.

Тема 3. Кислотно-основні властивості органічних сполук

Кислотність і основність органічних сполук: теорії Бренстеда і Льюїса. Стабільність аниона кислоти - якісний показник кислотних властивостей. Загальні закономірності в зміні кислотних або основних властивостей у взаємозв'язку з природою атомів в кислотному або основному центрі, електронними ефектами заступників при цих центрах. Кислотні властивості органічних сполук з водородсодержащего функціональними групами (спирти, феноли, Меркаптани, карбонові кислоти, Аміни, СН-кислотність молекул і кабркатіонов). p-підстави і n-підстави. Основні властивості нейтральних молекул, що містять гетероатоми з неподіленими парами електронів (спирти, Меркаптани, сульфіди, аміни) і аніонів (гідроксід-, алкоксид-іони, аніони органічних кислот). Кислотно-основні властивості азотовмісних гетероциклів (пірол, імідазол, піридин). Воднева зв'язок як специфічний прояв кислотно-основних властивостей.

Порівняльна характеристика кислотних властивостей сполук, що містять гідроксильну групу (одноатомні та багатоатомні спирти, феноли, карбонові кислоти). Порівняльна характеристика основних властивостей аліфатичних і ароматичних амінів. Вплив електронної природи замісника на кислотно-основні властивості органічних молекул.

Вимоги до компетентності:

· Знати визначення кислот і підстав згідно Протолітична теорії Бренстеда і електронної теоріїЛьюїса.

· Знати класифікацію кислот і основ Бренстеда в залежності від природи атомів кислотного або основного центрів.

· Знати фактори, що впливають на силу кислот і стабільність пов'язаних їм підстав, вміти проводити порівняльну оцінку сили кислот виходячи з стабільності відповідних їм аніонів.

· Знати фактори, що впливають на силу основ Бренстеда, вміти проводити порівняльну оцінку сили підстав з урахуванням цих факторів.

· Знати причини виникнення водневого зв'язку, вміти трактоватьобразованіе водневого зв'язку як специфічний прояв кислотно-основних властивостей речовини.

· Знати причини виникнення кето-енольной таутомерії в органічних молекулах, вміти пояснювати їх з позиції кислотно-основних властивостей сполук у взаємозв'язку з їх біологічною активністю.

· Знати і вміти проводити якісні реакції, що дозволяють відрізняти поліспирти, феноли, Меркаптани.

Тема 4. Реакції нуклеофільного заміщення у тетрагонального атома вуглецю і конкурентні їм реакції елімінування

Реакції нуклеофільного заміщення у sp3-гібридизувати атома вуглецю: гетеролітичні реакції, обумовлені поляризацією зв'язку вуглець-гетероатом (галогенопроїзводниє, спирти). Легко і важко йдуть групи: зв'язок легкості догляду групи з її будовою. Вплив розчинника, електронних і просторових чинників на реакційну здатність сполук в реакціях моно - і бімолекулярного нуклеофільного заміщення (SN1 і SN2). Стереохімія реакцій нуклеофільного заміщення.

Реакції гідролізу галогенопроізводних. Реакції алкілування спиртів, фенолів, тіолів, сульфідів, аміаку, амінів. Роль кислотного каталізу в нуклеофільному заміщення гідроксильної групи. Галогенопроїзводниє, спирти, ефіри сірчаної та фосфорної кислот як алкілуючі реагенти. Біологічна роль реакцій алкілування.

Реакції моно - і бімолекулярного елімінування (Е1 і Е2): (дегідратація, дегідрогалогенірованіе). Підвищена СН-кислотність як причина реакцій елімінування, супроводжуючих нуклеофільне заміщення у sp3- гібридизувати атома вуглецю.

Вимоги до компетентності:

· Знати фактори, що визначають нуклеофільність реагентів, будова найважливіших нуклеофільних частинок.

· Знати загальні закономірності реакцій нуклеофільного заміщення у насиченого атома вуглецю, вплив статичного і динамічного факторів на реакційну здатність речовини в реакції нуклеофільного заміщення.

· Знати механізми моно - і бімолекулярного нуклеофільного заміщення, вміти оцінювати вплив стеричних факторів, вплив розчинників, вплив статичного і динамічного факторів на протікання реакції по одному з механізмів.

· Знати механізми моно - і бімолекулярного елімінування, причини конкуренції між реакціями нуклеофільного заміщення і елімінування.

· Знати правило Зайцева і вміти визначати головний продукт в реакціях дігідрації і дегидрогалогенирования несиметричних спиртів і галогеналканов.

Тема 5. Реакції нуклеофільного приєднання та заміщення у тригонального атома вуглецю

Реакції нуклеофільного приєднання: гетеролітичні реакції за участю p-зв'язку вуглець-кисень (альдегіди, кетони). Механізм реакцій взаємодії карбонільних сполук з нуклеофільними реагентами (водою, спиртами, тіолами, амінами). Вплив електронних і просторових чинників, роль кислотного каталізу, оборотність реакцій нуклеофільного приєднання. Напівацеталі і ацетали, їх отримання і гідроліз. Біологічна роль реакцій ацеталізаціі. Реакції альдольної приєднання. Основний каталіз. Будова енолят - іона.

Реакції нуклеофільного заміщення в ряду карбонових кислот. Електронна і просторова будова карбоксильної групи. Реакції нуклеофільного заміщення у sp2-гібридизувати атома вуглецю (карбонові кислоти і їх функціональні похідні). Ацилують агенти (галогенангідриди, ангідриди, карбонові кислоти, складні ефіри, аміди), Порівняльна характеристикаїх реакційної здатності. Реакції ацилювання - освіти ангідридів, складних ефірів, тіоефірів, амідів - і зворотні їм реакції гідролізу. Ацетилкофермент А - природний Макроергічні ацилуючий агент. Біологічна роль реакцій ацилювання. Поняття про нуклеофільному заміщення у атомів фосфору, реакції фосфорилювання.

Реакції окислення і відновлення органічних сполук. Специфіка окислювально-відновних реакцій органічних сполук. Поняття про одноелектронному перенесення, перенесення гідрид-іона і дії системи НАД + ↔ НАДН. Реакції окислення спиртів, фенолів, сульфідів, карбонільних сполук, амінів, тіол. Реакції відновлення карбонільних сполук, дисульфідів. Роль окисно-відновних реакцій в процесах життєдіяльності.

Вимоги до компетентності:

· Знати електронна будова карбонільної групи, вплив електронних та стеричних факторів на реакційну здатність оксо-групи в альдегідах і кетонах.

· Знати механізм реакцій нуклеофільного приєднання води, спиртів, амінів, тіол до альдегідів і кетонів, роль каталізатора.

· Знати механізм реакцій альдольної конденсації, фактори, що визначають участь злився в цій реакції.

· Знати механізм реакцій відновлення оксосполук гідридами металів.

· Знати реакційні центри, наявні в молекулах карбонових кислот. Вміти проводити порівняльну оцінку сили карбонових кислот в залежності від будови радикала.

· Знати електронна будова карбоксильної групи, вміти проводити порівняльну оцінку здатності атома вуглецю оксо-групи в карбонових кислотах і їх функціональних похідних (галогенангідриди, ангідриди, складні ефіри, аміди, солі) піддаватися нуклеофільної атаці.

· Знати механізм реакцій нуклефільного заміщення на прикладах реакцій ацилювання, етерифікації, гідролізу складних ефірів, ангідридів, галогенангидридов, амідів.

Тема 6. Ліпіди, класифікація, будова, властивості

Ліпіди обмилюють і неомиляемие. Нейтральні ліпіди. Природні жири як суміш триацилглицеринов. Основні природні вищі жирні кислоти, що входять до складу ліпідів: пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева, ліноленова. Арахідонова кислота. Особливості ненасичених жирних кислот, w-номенклатура.

Пероксидне окислення фрагментів ненасичених жирних кислот в клітинних мембранах. Роль пероксидного окислення ліпідів мембран в дії малих доз радіації на організм. Системи антиоксидантного захисту.

Фосфоліпіди. Фосфатидні кислоти. Фосфатіділколаміни і Фосфатидилсерин (Кефалінія), фосфатидилхоліну (лецитини) - структурні компоненти клітинних мембран. Ліпідний бішар. Сфінголіпіди, цераміди, сфінгомієліни. Гліколіпіди мозку (цереброзидів, гангліозиди).

Вимоги до компетентності:

· Знати класифікацію ліпідів, їх будова.

· Знати будову структурних компонентів омильних ліпідів - спиртів і вищих жирних кислот.

· Знати механізм реакцій освіти і гідролізу простих і складних ліпідів.

· Знати і вміти проводити якісні реакції на ненасичені жирні кислоти і масла.

· Знати класифікацію неомильних ліпідів, мати уявлення про принципи класифікації терпенів і стероїдів, їх біологічної ролі.

· Знати біологічну роль ліпідів, їх основні функції, мати уявлення про основні етапи перекисного окислення ліпідів і наслідки цього процесу для клітини.

Розділ 2. стереоізомерами органічних молекул. Поли - і гетерофункціональних сполук, що беруть участь в процесах життєдіяльності

Тема 7. стереоізомерами органічних молекул

Стереоізомерія в ряду сполук з подвійним зв'язком (p-діастереомер). Цис - і транс-ізомери ненасичених сполук. Е, Z - система позначень p-діастереомерів. Порівняльна стійкість p-діастереомерів.

Хіральні молекули. Асиметричний атом вуглецю як центр хіральності. Стереоізомерія молекул з одним центром хіральності (енантіомерів). оптична активність. Проекційні формули Фішера. Гліцериновий альдегід як конфігураційний стандарт, абсолютна і відносна конфігурація. D, L-система стереохимической номенклатури. R, S-система стереохіміеской номенклатури. Рацемічні суміші і способи їх поділу.

Стереоізомерія молекул з двома і більше центрами хіральності. Енантіомери, діастереомери, мезоформи.

Вимоги до компетентності:

· Знати причини виникнення стереоизомерии в ряду алкенів і дієнових вуглеводнів.

· Вміти за скороченою структурній формулі непредельного з'єднання визначати можливість існування p-діастереомерів, розрізняти цис - транс -ізомер, оцінювати їх порівняльну стійкість.

· Знати елементи симетрії молекул, необхідні умови для виникнення хіральності у органічної молекули.

· Знати і вміти зображати енантіомери за допомогою проекційних формул Фішера, вираховувати кількість очікуваних стереоизомеров виходячи з числа хіральних центрів в молекулі, принципи визначення абсолютної і відносної конфігурації, D -, L-систему стереохимической номенклатури.

· Знати способи поділу рацематів, основні принципи R, S-системи стереохимической номенклатури.

Тема 8. Фізіологічно активні поли - і Гетерофункціональні з'єднання аліфатичного, ароматичного і гетероциклічного рядів

Поли - і гетерофункціональних як один з характерних ознак органічних сполук, що беруть участь в процесах життєдіяльності і є родоначальниками найважливіших груп лікарських засобів. Особливості у взаємному впливі функціональних груп в залежності від їх відносного розташування.

Поліспирти: етиленгліколь, гліцерин. складні ефірибагатоатомних спиртів з неорганічними кислотами(Нітрогліцерин, фосфати гліцерину). Двохатомні феноли: гідрохінон. Окислення двоатомних фенолів. Система гідрохінон-хинон. Феноли як антиоксиданти (пастки вільних радикалів). Токофероли.

Двохосновні карбонові кислоти: щавлева, малонова, бурштинова, глутаровая, фумарова. Перетворення бурштинової кислоти в фумаровую як приклад біологічно важливою реакції дегідрування. Реакції декарбоксилювання, їх біологічна роль.

Аміноспірти: аміноетанол (коламін), холін, ацетилхолін. Роль ацетилхоліну в хімічній передачі нервового імпульсу в синапсах. Амінофеноли: дофамін, норадреналін, адреналін. Поняття про біологічну роль цих сполук і їх похідних. Нейротоксичеськоє дію 6-гідроксідофаміна і амфетамінів.

Гидрокси- і амінокислоти. Реакції циклізації: вплив різних чинників на процес утворення циклів (реалізація відповідних конформаций, розмір утворюється циклу, ентропійний фактор). Лактони. Лактами. Гідроліз лактонов і лактамов. Реакція елімінування b-гідрокси і амінокислот.

Альдегидо - і кетокислот: пировиноградная, ацетоуксусная, щавелевоуксусная, a-кетоглутарова. Кислотні властивості та реакційна здатність. Реакції декарбоксилювання b-кетокислот і окисного декарбоксилювання a-кетокислот. Ацетооцтовий ефір, кето-енольна таутомерія. Представники «кетонових тіл» - b-гидроксимасляная, b-кетомасляная кислоти, ацетон, їх біологічне і діагностичне значення.

Гетерофункціональні похідні бензольного ряду як лікарські засоби. Саліцилова кислота і її похідні (ацетилсаліцилова кислота).

Пара-амінобензойна кислота і її похідні (анестезин, новокаїн). Біологічна роль п-амінобензойної кислоти. Сульфаниловая кислота і її амід (стрептоцид).

Гетероцикли з декількома гетероатомами. Піразол, імідазол, піримідин, пурин. ПИРАЗОЛОНА-5 - основа ненаркотичних анальгетиків. Барбітурова кислота і її похідні. Гідроксіпуріни (гіпоксантин, ксантин, сечова кислота), їх біологічна роль. Гетероцикли з одним гетероатомом. Пірол, індол, піридин. Біологічно важливі похідні піридину - нікотинамід, піридоксаль, похідні ізонікотинової кислоти. Нікотинамід - структурний компонент коферменту НАД +, який зумовлює його участь в ОВР.

Вимоги до компетентності:

· Вміти класифікувати гетерофункціональних сполук за складом і по їх взаємному розташуванню.

· Знати специфічні реакції аміно- та гідроксикислот з a, b, g - розташуванням функціональних груп.

· Знати реакції, що ведуть до утворення біологічно активних сполук: холіну, ацетилхоліну, адреналіну.

· Знати роль кето-енольной таутомерії в прояві біологічної активності кетокислот (піровиноградної, щавелевоуксусной, ацетоуксусной) і гетероциклічних сполук (піразолу, барбітурової кислоти, пурину).

· Знати способи окислювально-відновних перетворень органічних сполук, біологічну роль окисно-відновних реакцій в прояві біологічної активності двоатомних фенолів, нікотинаміду, освіті кетонових тел.

Тема9 . Вуглеводи, класифікація, будова, властивості, біологічна роль

Вуглеводи, їх класифікація по відношенню до гідролізу. Класифікація моносахаридів. Альдози, кетози: тріози, тетрози, пентози, гексози. Стереоізомерія моносахаридів. D - і L-ряди стереохимической номенклатури. Відкриті і циклічні форми. Формули Фішера і формули Хеуорса. Фуранози і піранози, a - і b-аномери. Цикло-оксо-таутомерія. Конформації пиранозной форм моносахаридів. Будова найбільш важливих представників пентоз (рибоза, ксилоза); гексоз (глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза); дезоксисахара (2-дезоксирибоза); аминосахаров (глюкозамін, маннозамін, галактозамин).

Хімічні властивості моносахаридів. Реакції нуклеофільного заміщення за участю аномерного центру. Про - і N-глікозиди. Гідроліз глікозидів. Фосфати моносахаридів. Окислення і відновлення моносахаридів. відновлювальні властивостіальдоз. Гліконовие, глікаровие, глікуроновие кислоти.

Олігосахариди. Дисахариди: мальтоза, целлобиоза, лактоза, сахароза. Будова, цикло-оксо-таутомерія. Гідроліз.

Полісахариди. Загальна характеристикаі класифікація полісахаридів. Гомо - і гетерополісахаріди. Гомополісахариди: крохмаль, глікоген, декстрани, целюлоза. Первинна структура, гідроліз. Поняття про вторинної структурі (крохмаль, целюлоза).

Вимоги до компетентності:

· Знати класифікацію моносахаридів (по числу атомом вуглецю, за складом функціональних груп), будова відкритих і циклічних форм (фуранози, піранози) найважливіших моносахаридів, їх ставлення D - і L - рядам стереохимической номенклатури, вміти визначати число можливих діастереомерів, відносити стереоізомери до діастереомер , епімер, аномери.

· Знати механізм реакцій ціклмізаціі моносахаридів, причини мутаротації розчинів моносахаридів.

· Знати хімічні властивості моносахаридів: окислювально-відновні реакції, реакції освіти і гідролізу О - і N-глікозидів, реакції етерифікації, фосфорилювання.

· Вміти проводити якісні реакції на діольний фрагмент і наявність відновлюють властивостей моносахаридів.

· Знати класифікацію дисахаридов і їх будову, конфігурацію аномерного атома вуглецю, що утворює глікозидний зв'язок, таутомерні перетворення дисахаридов, їх хімічні властивості, біологічну роль.

· Знати класифікацію полісахаридів (по відношенню до гідролізу, по моносахаридними складу), будова найважливіших представників гомополісахаридів, конфігурацію аномерного атома вуглецю, що утворює глікозидний зв'язок, їх фізичні іхіміческіе властивості, біологічну роль. Мати уявлення про біологічну роль гетерополісахарідов.

Тема 10.a-Амінокислоти, пептиди, білки. Будова, властивості, біологічна роль

Будова, номенклатура, класифікація a-амінокислот, що входять до складу білків і пептидів. Стереоізомерія a-амінокислот.

Біосинтетичні шляху освіти a-амінокислот з оксокислот: реакції відновного амінування і реакції переамінування. Незамінні амінокислоти.

Хімічні властивості a-амінокислот як гетерофункціональних сполук. Кислотно-основні властивості a-амінокислот. Ізоелектрична точка, методи поділу a-амінокислот. Освіта внутрішньокомплексних солей. Реакції етерифікації, ацилирования, алкілування. Взаємодія з азотистої кислотоюі формальдегідом, значення цих реакцій для аналізу амінокислот.

g-аміномасляної кислоти - гальмівний медіатор ЦНС. Антидепресивну дію L-триптофану, серотонін - як нейромедіатор сну. Медіаторні властивості гліцину, гістаміну, аспарагінової і глутамінової кислот.

Біологічно важливі реакції a-амінокислот. Реакції дезаминирования тагідроксилювання. Декарбоксилирование a-амінокислот - шлях до утворення біогенних амінів і биорегуляторов (коламін, гістамін, триптаміну, серотонін.) Пептиди. Електронна будова пептидного зв'язку. Кислотний і лужний гідроліз пептидів. встановлення амінокислотного складуза допомогою сучасних фізико-хімічних методів (методи Сенгера і Едмана). Поняття про нейропептидів.

Первинна структура білків. Частковий і повний гідроліз. Поняття про вторинної, третинної і четвертинної структурах.

Вимоги до компетентності:

· Знати будову, стереохимическую класифікацію a-амінокислот, приналежність до D - і L-стереохимическим рядах природних амінокислот, незамінні амінокислоти.

· Знати шляхи синтезу a-амінокислот in vivo і in vitro, знати кислотно-основні властивості і способи перекладу a-амінокислот в ізоелектричної стан.

· Знати хімічні властивості a-амінокислот (реакції по аміно - і карбоксильної груп), вміти проводити якісні реакції (ксантопротеиновой, з Сu (ОН) 2, нингидрином).

· Знати електронна будова пептидного зв'язку, первинну, вторинну, третинну і четвертинних структуру білків і петідов, знати способи визначення амінокислотного складу і амінокислотноїпослідовності (метод Сенгера, метод Едмана), вміти проводити біуретову реакцію на пептиди і білки.

· Знати принцип методу синтезу пептидів з використанням захисту і активації функціональних груп.

Тема 11. Нуклеотиди та нуклеїнові кислоти

Нуклеїнові підстави, що входять до складу нуклеїнових кислот. Піримідинові (урацил, тимін, цитозин) і пуринові (аденін, гуанін) підстави, їх ароматичность, таутомерні перетворення.

Нуклеозиди, реакції їх утворення. Характер зв'язку нуклеїнової основи з вуглеводним залишком; конфігурація гликозидного центру. Гідроліз нуклеозидов.

Нуклеотиди. Будова мононуклеотидів, що утворюють нуклеїнові кислоти. Номенклатура. Гідроліз нуклеотидів.

Первинна структура нуклеїнових кислот. Фосфодіефірная зв'язок. Рибонуклеїнові і дезоксирибонуклеїнової кислоти. Нуклеотидний складу РНК і ДНК. Гідроліз нуклеїнових кислот.

Поняття про вторинної структурі ДНК. Роль водневих зв'язків у формуванні вторинної структури. Комплементарність нуклеїнових підстав.

Лікарські засоби на основі модифікованих нуклеїнових підстав (5-фторурацил, 6-меркаптопурин). Принцип хімічного подоби. Зміна структури нуклеїнових кислот під дією хімічних речовин і радіації. Мутагенну дію азотної кислоти.

Нуклеозідполіфосфати (АДФ, АТФ), особливості їх будови, що дозволяють виконувати функції макроергічних з'єднань і внутрішньоклітинних биорегуляторов. Будова цАМФ - внутрішньоклітинного «посередника» гормонів.

Вимоги до компетентності:

· Знати будову піримідинових та пуринових азотистих основ, їх таутомерні перетворення.

· Знати механізм реакцій утворення N-глікозидів (нуклеозидів) та їх гідролізу, номенклатуру нуклеозидов.

· Знати принципові схожість і відмінності природних і синтетичних нуклеозидів-антибіотиків в порівнянні з нуклеозидами, входящімів складу ДНК і РНК.

· Знати реакції освіти нуклеотидів, будова мононуклеотидів, що входять до складу нуклеїнових кислот, їх номенклатуру.

· Знати будову цикло - і поліфосфатів нуклеозидов, їх біологічну роль.

· Знати нуклетідний складу ДНК і РНК, роль фосфодіефірних зв'язку в створенні первинної структури нуклеїнових кислот.

· Знати роль водневих зв'язків у формуванні вторинної структури ДНК, компліментарність азотистих основ, роль комплементарних взаємодій в здійсненні біологічної функції ДНК.

· Знати фактори, що викликають виникнення мутацій, і принцип їх дії.

інформаційна частина

Список літератури

Основна:

1. Романовський, біоорганічної хімії: навчальний посібник в 2-х частинах /. - Мінськ: БДМУ, 20с.

2. Романовський, до практикуму з біоорганічної хімії: навчальний посібник/ під редакцією. - Мінськ: БДМУ, 1999. - 132 с.

3. Тюкавкина, Н. А., Біоорганічна хімія: підручник /,. - Москва: Медицина, 1991. - 528 с.

Додаткова:

4. Овчинников, хімія: монографія /.

- Москва: Просвещение, 1987. - 815 с.

5. Потапов,: навчальний посібник /. - Москва:

Хімія, 1988. - 464 с.

6. Райлс, А. Основи органічної хімії: навчальний посібник / А. Райс, К. Сміт,

Р. Уорд. - Москва: Мир, 1989. - 352 с.

7. Тейлор, Г. Основи органічної хімії: навчальний посібник / Г. Тейлор. -

Москва: Мірс.

8. Терне, А. Сучасна органічна хімія: навчальний посібник в 2-х томах /

А. Терне. - Москва: Мир, 1981. - 1310 с.

9. Тюкавкина, до лабораторних занять з біоорганічної

хімії: навчальний посібник / [и др.]; під редакцією Н. А.

Тюкавкина. - Москва: Медицина, 1985. - 256 с.

10. Тюкавкина, Н. А., Біоорганічна хімія: Підручник для студентів

медичних інститутів /,. - Москва.

Біоорганічна хімія. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.І.

3-е изд., Перераб. і доп. - М .: 2004 - 544 с.

Основна особливість підручника - поєднання медичної спрямованості цього хімічного курсу, необхідного для студентів-медиків, з його високим, фундаментальним науковим рівнем. У підручник включено базисний матеріал по будові і реакційної здатності органічних сполук, в тому числі біополімерів, які є структурними компонентами клітини, а також основних метаболітів і низькомолекулярних біорегуляторів. У третьому виданні (2-е - 1991 г.) особливу увагу приділено з'єднанням і реакцій, які мають аналогії в живому організмі, посилений акцент на висвітлення біологічної ролі важливих класів сполук, розширено спектр сучасних відомостей екологічного та токсикологічного характеру. Для студентів вузів, які навчаються за спеціальностями 040100 Лікувальна справа, 040200 Педіатрія, 040300 Медико-профілактична справа, 040400 Стоматологія.

формат: pdf

Розмір: 15 Мб

Дивитися, скачати:drive.google

ЗМІСТ
Передмова ...................... 7
Введення ......................... 9
частина I
ОСНОВИ БУДОВИ І РЕАКЦІЙНОЇ ЗДАТНОСТІ органічних сполук
Глава 1. Загальна характеристика органічних сполук 16
1.1. Класифікація. "................ 16
1.2. .Номенклатура ... ............ 20
1.2.1. Замісна номенклатура ........... 23
1.2.2. Радикально-функціональна номенклатура ........ 28
Глава 2. Хімічний зв'язок і взаємний вплив атомів в органічних
з'єднаннях .................. 29
2.1. Електронна будова елементів-органогенов ...... 29
2.1.1. Атомні орбіталі ................ 29
2.1.2. Гібридизація орбіталей ............. 30
2.2. Ковалентні зв'язки ............... 33
2.2.1. а- і л-Зв'язки .................. 34
2.2.2. Донорно-акцепторні зв'язки ............ 38
2.2.3. Водневі зв'язки ............... 39
2.3. Сполучення і ароматичность ............ 40
2.3.1. Системи з відкритим ланцюгом сполучення ..., ..... 41
2.3.2. Системи з замкнутої ланцюгом сполучення ........ 45
2.3.3. Електронні ефекти .............. 49
Глава 3. Основи будови органічних сполук ....... 51
3.1. Хімічна будова і структурна ізомерія ...... 52
3.2. Просторова будова і стереоізомерія ...... 54
3.2.1. Конфігурація ................. 55
3.2.2. Конформація ................. 57
3.2.3. Елементи симетрії молекул ............ 68
3.2.4. Еіантіомерія ............... 72
3.2.5. Діастереомер ................
3.2.6. Рацемати .................. 80
3.3. Енантіотопія, діастереотопія. . ......... 82
Глава 4 Загальна характеристика реакцій органічних сполук 88
4.1. Поняття про механізм реакції ..... 88
3
11.2. Первинна структура пептидів і білків ........ 344
11.2.1. Склад і амінокислотна послідовність ...... 345
11.2.2. Будова і синтез пептидів ............ 351
11.3. Просторова будова поліпептидів і білків .... 361
Глава 12. Вуглеводи .................... 377
12.1. Моносахариди ................. 378
12.1.1. Будова і стереоізомерія ............. 378
12.1.2. Таутомерія ............... ". 388
12.1.3. Конформації ................. 389
12.1.4. Похідні моносахаридів ............ 391
12.1.5. Хімічні властивості ............... 395
12.2. Дисахариди .................. 407
12.3. Полісахариди ................. 413
12.3.1. Гомополісахариди ............... 414
12.3.2. Гетерополісахариди ............... 420
Глава 13. Нуклеотиди і нуклеїнові кислоти .......... 431
13.1. Нуклеозиди і нуклеотиди ............. 431
13.2. Структура нуклеїнових кислот ........... 441
13.3 Нуклеозідполіфосфати. Нікотінамнднуклеотіди ..... 448
Глава 14. Ліпіди і низькомолекулярні біорегулятори ...... 457
14.1. Обмилюють ліпіди ............... 458
14.1.1. Вищі жирні кислоти - структурні компоненти омив-ваних ліпідів 458
14.1.2. Прості ліпіди ................ 461
14.1.3. Складні ліпіди ................ 462
14.1.4. Деякі властивості омильних ліпідів та їх структурних компонентів 467
14.2. Неомиляемие ліпіди 472
14.2.1. Терпени .......... ...... 473
14.2.2. низькомолекулярні біорегулятори ліпідної природи. . . 477
14.2.3. Стероїди ................... 483
14.2.4. Біосинтез терпенів і стероїдів ........... 492
Глава 15. Методи дослідження органічних сполук ...... 495
15.1. Хроматографія ................. 496
15.2. Аналіз органічних сполук. . ........ 500
15.3. Спектральні методи ............... 501
15.3.1. Електронна спектроскопія ............. 501
15.3.2. Інфрачервона спектроскопія ............ 504
15.3.3. спектроскопія ядерного магнітного резонансу...... 506
15.3.4. Електронний парамагнітний резонанс ......... 509
15.3.5. Мас-спектрометрія ............... 510

Передмова
Протягом багатовікової історії розвитку природознавства встановився тісний взаємозв'язок між- медициною і хімією. Те, що відбувається в даний час глибоке взаємопроникнення цих наук призводить до появи нових наукових напрямків, що вивчають молекулярну природу окремих фізіологічних процесів, молекулярні основи патогенезу хвороб, молекулярні аспекти фармакології і т. П. Необхідність пізнання процесів життєдіяльності на молекулярному рівні з'ясовна, «бо жива клітина - справжнє царство великих і малих молекул, безперервно взаємодіючих, що виникають і зникають »*.
Біоорганічна хімія вивчає біологічно значущі речовини і може служити «молекулярним інструментом» при різнобічному дослідженні компонентів клітини.
Біоорганічна хімія відіграє важливу роль у розвитку сучасних галузей медицини і є невід'ємною частиною природничої освіти лікаря.
Прогрес медичної науки і поліпшення охорони здоров'я пов'язані з глибокою фундаментальною підготовкою фахівців. Актуальність такого підходу багато в чому визначається перетворенням медицини в крупну галузь соціальної сфери, в поле зору якої знаходяться проблеми екології, токсикології, біотехнології і т. Д.
Зважаючи на відсутність в навчальних планах медичних вузів загального курсуорганічної хімії в цьому підручнику відводиться певне місце основам органічної хімії, необхідним для засвоєння біоорганічної хімії. При підготовці третього видання (2-е - 1992 г.) матеріал підручника перероблений і ще більш наближений до завдань сприйняття медичних знань. Розширено коло з'єднань і реакцій, що мають аналогії в живих організмах. Більшу увагу приділено відомостями екологічного та токсикологічного характеру. Деякого скорочення зазнали елементи суто хімічного характеру, що не мають принципового значення для медичної освіти, зокрема, способи отримання органічних сполук, властивості ряду окремих представників і т. П. Разом з тим розширені розділи, що включають матеріал про взаємозв'язок між структурою органічних речовин і їх біологічним дією як молекулярної основи дії лікарських засобів. Покращена структура підручника, в окремі рубрики винесено хімічний матеріал, який має спеціальне медико-біологічне значення.
Автори висловлюють щиру подяку професорам С. Е. Зурабяну, І. Ю. Белавине, І. А. Селіванової, а також усім колегам за корисні порадиі допомогу в підготовці рукопису до перевидання.

План 1. Предмет і значення біоорганічної хімії 2. Класифікація і номенклатура органічних сполук 3. Способи зображення органічних молекул 4. Хімічний зв'язок в біоорганічних молекулах 5. Електронні ефекти. Взаємний вплив атомів в молекулі 6. Класифікація хімічних реакцій і реагентів 7. Поняття про механізми хімічних реакцій 2

Предмет біоорганічної хімії 3 Біоорганічна хімія самостійний розділ хімічної науки, що вивчає будову, властивості і біологічні функції хімічних сполукорганічного походження, які беруть участь в обміні речовин живих організмів.

Обєктами вивчення біоорганічної хімії є низькомолекулярні біомолекули і біополімери (білки, нуклеїнові кислоти і полісахариди), Біор-регулятора (ферменти, гормони, вітаміни та інші), природні та синтетичні фізіологічно активні сполуки, в тому числі лікарські засоби і речовини з токсичною дією. Біомолекули - биоорганические з'єднання, які входять до складу живих організмів і спеціалізовані для утворення клітинних структур і участі в біохімічних реакціях, складають основу обміну речовин (метаболізм) і фізіологічних функційживих клітин і багатоклітинних організмівв цілому. 4 Класифікація біоорганічних сполук

Обмін речовин - сукупність хімічних реакцій, які протікають в організмі (in vivo). Обмін речовин називають також метаболізмом. Метаболізм може відбуватися в двох напрямках - анаболізм і катаболізм. Анаболізму - це синтез в організмі складних речовинз порівняно простих. Він протікає з витратою енергії (ендотермічний процес). Катаболізм - навпаки, розпад складних органічних сполук на більш прості. Проходить він з виділенням енергії (екзотермічний процес). Метаболічної процеси проходять за участю ферментів. Ф е р м е н т и виконують в організмі роль біологічних каталізаторів. Без ферментів біохімічні процеси або зовсім не протікали б, або протікали б дуже повільно і організм не зміг би підтримувати життя. 5

Біоелементи. До складу біоорганічних сполук, крім атомів вуглецю (С), які складають основу будь-якої органічної молекули, входять також водень (Н), кисень (О), азот (N), фосфор (Р) і сірка (S). Ці біоелементи (органогени) сконцентровані в живих організмах в кількості, що понад 200 разів перевищує їх вміст в об'єктах неживої природи. Зазначені елементи становлять понад 99% елементного складу біомолекул. 6

Біоорганічна хімія виникла з надр органічної хімії і базується на її ідеях і методах. В історії розвитку для органічної хімії відведені такі етапи: емпіричний, аналітичний, структурний і сучасний. Період від першого знайомства людини з органічними речовинами до кінця XVІІІ століття вважається емпіричним. Основний підсумок цього періоду - люди усвідомили значення елементного аналізу і встановлення атомних і молекулярних мас. Теорія віталізму - життєвої сили (Берцеліус). До 60-х років XІX століття тривав аналітичний період. Він ознаменувався тим, що з кінця першої чверті XІX століття були зроблені ряд перспективних відкриттів, які завдали нищівного удару по вітаїстичною теорії. Першим в цьому ряду був учень Берцеліуса, німецький хімік Велер. Він здійснив ряд відкриттів в 1824 р - синтез щавлевої кислоти з диціану: (CN) 2 ноос - СООН р. - синтез сечовини з амонію цианата: NH 4 CNO NH 2 - C - NH 2 Про 8

У 1853 Ш. Жерар розробив «теорію типів» і і користувався її для класифікації органічних сполук. Згідно Жерару, складніші органічні сполуки можуть бути зроблені від наступних основних чотирьох типівречовин: НННН тип водню НННН O тип ВОДИ Н Cl тип хлористого водню ННHННH N тип АМІАКУ З 1857 по пропозицією Ф. А. Кекуле вуглеводні стали відносити до типу метану ННHНННHН З 9

Основні положення теорії будови органічних сполук (1861) 1) атоми в молекулах з'єднані один з одним хімічними зв'язками відповідно до їх валентністю; 2) атоми в молекулах органічних речовин з'єднуються між собою в певній послідовності, що обумовлює хімічну будову(Структуру) молекули; 3) властивості органічних сполук залежать не тільки від числа і природи входять до їх складу атомів, але і від хімічної будови молекул; 4) в органічних молекулах існує взаємодія між атомами, як пов'язаними один з одним, так і непов'язаними; 5) хімічну будову речовини можна визначити в результаті вивчення його хімічних перетворень і, навпаки, за будовою речовини можна характеризувати його властивості. 10

Основні положення теорії будови органічних сполук (1861) структурна формулаце зображення послідовності зв'язку атомів в молекулі. Брутто-формула - СН4 Про або CH 3 OH Структурна формула Спрощені формули будови іноді називають раціональними молекулярна формула- формула органічної сполуки, яка вказує на кількість атомів кожного елемента в молекулі. Наприклад: З 5 Н 12 - пентан, С 6 Н 6 - бензин і т.д. 11

Етапи розвитку біоорганічної хімії Як окрема галузь знань, яка поєднує концептуальні засади та методологію органічної хімії з одного боку і молекулярної біохімії і молекулярної фармакології з іншого боку, біоорганічна хімія сформувалася в роках ХХ століття на підставі розробок хімії природних речовин і біополімерів. Фундаментальне значення сучасна біоорганічна хімія придбала завдяки роботам В. Стейна, С. Мура, Ф. Сенгера (аналіз амінокислотного складу і визначення первинної структури пептидів і білків), Л. Полінга і Х. Астбері (з'ясування будови -Спіралі і -Структури і їх значення в реалізації біологічних функційбілкових молекул), Е. Чаргаффа (розшифрування особливостей нуклеотидного складу нуклеїнових кислот), Дж. Уотсона, Фр. Крику, М. Уїлкинса, Р. Франкліна (встановлення закономірностей просторової структури молекули ДНК), Г. Корани (хімічний синтез гена) і т.д. 14

Класифікація органічних сполук за будовою вуглецевого скелета і природі функціональної групи Величезне число органічних сполук спонукало хіміків провести їх класифікацію. В основу класифікації органічних сполук покладені два класифікаційних ознаки: 1. Будова карбонового скелета 2. Природа функціональних груп Класифікація за способом будови карбонового скелета: 1. Ациклічні (алкани, алкени, алкіни, алкадіени); 2. Циклічні 2.1. Карбоциклічні (алициклические і ароматичні) 2.2. Гетероциклічні 15 Ациклические з'єднання називають ще алифатическими. До них належать речовини з незамкненою вуглецевої ланцюгом. Ациклічні сполуки ділять на насичені (або граничні) З n H 2n + 2 (алкани, парафіни) і ненасичені (ненасичені). До останніх відносять алкени З n H 2n, Алкіни З n H 2n -2, алкадіени З n H 2n -2.

16 Циклічні сполуки в складі своїх молекул містять кільця (цикли). Якщо до складу циклів входять лише атоми вуглецю, то такі сполуки називають карбоциклічними. У свою чергу карбоциклические з'єднання поділяють на алициклические і ароматичні. До аліциклічні вуглеводні (Циклоалкани) відносять циклопропан і його гомологи - циклобутану, циклопентан, циклогексан і так далі. Якщо ж в циклічну систему крім вуглеводнів входять і інші елементи, то такі сполуки відносять до гетероциклическим.

Класифікація за природою функціональної групи Функціональна група - це атом або група певним чином пов'язаних атомів, наявність яких в молекулі органічної речовини визначає характерні властивостіі його приналежність до того чи іншого класу сполук. За кількістю і однорідності функціональних груп органічні сполуки ділять на моно-, полі- і Гетерофункціональні. Речовини з однієї функціональної групою називають монофунк-нальних, з декількома однаковими функціональними групами поліфункціональними. Сполуки, що містять кілька різних функціональних груп гетеро функціональними. Важливо, що з'єднання одного класу об'єднані в гомологічні ряди. Відповідний ряд це ряд органічних сполук з однаковими функціональними групами і однотипним будовою, кожен представник гомологічного ряду відрізняється від попереднього на постійну одиницю (СН 2), яку називають гомологической різницею. Члени гомологічного ряду називають гомологами. 17

Номенклатурні системи в органічній хімії - тривіальна, раціональна і міжнародна (IUPAC) Хімічна номенклатура сукупність назв індивідуальних хімічних речовин, їх груп і класів, а також правила складання їх названій.Хіміческая номенклатура сукупність назв індивідуальних хімічних речовин, їх груп і класів, а також правила складання їх назв. Тривіальна (історична) номенклатура пов'язана з процесом отримання речовин (пирогаллол - продукт піролізу галової кислоти), джерела походження, з якого отримували (мурашина кислота) і т.д. Тривіальні назви сполук широко застосовують в хімії природних і гетероциклічних сполук (цитраль, гераніол, тіофен, пірол, хінолін, і ін.). Тривіальна (історична) номенклатура пов'язана з процесом отримання речовин (пирогаллол - продукт піролізу галової кислоти), джерела походження, з якого отримували (мурашина кислота) і т.д. Тривіальні назви сполук широко застосовують в хімії природних і гетероциклічних сполук (цитраль, гераніол, тіофен, пірол, хінолін, і ін.). В основі раціональної номенклатури використовується принцип поділу органічних сполук на гомологічні ряди. Всі речовини в певному гомологическом ряду розглядаються як похідні найпростішого представника даного ряду - першого або іноді другого. Зокрема, у алканів - метану, у алкенов - етилену і т.д. У основі раціональної номенклатури використовується принцип поділу органічних сполук на гомологічні ряди. Всі речовини в певному гомологическом ряду розглядаються як похідні найпростішого представника даного ряду - першого або іноді другого. Зокрема, у алканів - метану, у алкенов - етилену і т.д. 18

Міжнародна номенклатура (IUPAC). Правила сучасної номенклатури були розроблені в 1957 році на ХІХ конгресі Міжнародного союзу теоретичної і прикладної хімії (International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC). Радикально-функціональна номенклатура. В основі цих назв лежить назва функціонального класу (спирт, ефір, кетон і ін.), Якому передують назви вуглеводневих радикалів, наприклад: алілхлорід, діетиловий ефір, диметилкетон, пропіловий спирт і т.д. Замісна номенклатура. Правила номенклатури. Родоначального структура - структурний фрагмент молекули (молекулярний остов), що лежить в основі назви з'єднання, головна вуглецевий ланцюг атомів для аліциклічних з'єднань, для карбоцікліческіх - цикл. 19

Хімічна зв'язок в органічних молекулах хімічний зв'язок - явище взаємодії зовнішніх електронних оболонок (валентних електронів атомів) і ядер атомів, яка обумовлює існування молекули або кристала як цілого. Як правило атом, приймаючи, віддаючи електрон або утворюючи загальну електронну пару, прагне придбати конфігурацію зовнішньої електронної оболонки аналогічну інертних газів. Для органічних сполук характерні наступні типи хімічних зв'язків: - іонна зв'язок - ковалентний зв'язок-донорно - акцепторная зв'язок -водородная зв'язок Також існують деякі інші типи хімічного зв'язку (металева, одноелектронні, двухелектронная трехцентровая), проте в органічних сполуках вони практично не зустрічаються. 20

Типи зв'язків в органічних сполуках Найхарактернішою для органічних сполук є ковалентний зв'язок. Ковалентний зв'язок - це взаємодія атомів, яке реалізується за допомогою утворення спільної електронної пари. Даний тип зв'язку утворюється між атомами, які мають порівнянні значення електронегативності. Електронегативність - властивість атома, що показує здатність відтягувати до себе електрони від інших атомів. Ковалентний зв'язок може бути полярної або неполярний. Неполярная ковалентний зв'язок виникає між атомами з однаковим значенням електронегативності

Типи зв'язків в органічних сполуках Ковалентная полярна зв'язок утворюється між атомами, які мають різні значення електронегативності. В даному випадку пов'язані атоми набувають часткові заряди δ + δ + δ-δ- Особливим підтипом ковалентного зв'язку є донорно- акцепторная зв'язок. Як і в попередніх прикладах даний тип взаємодії обумовлений наявністю загальної електронної пари, проте остання надається одним з атомів утворюють зв'язок (донором) і приймається іншим атомом (акцептором) 24

Типи зв'язків в органічних сполуках іонна зв'язокутворюється між атомами, які сильно відрізняються за значеннями електронегативності. В даному випадку електрон менш електронегативного елемента (найчастіше це метал) повністю переходить до більш електронегативного елементу. Даний перехід електрона зумовлює появу позитивного заряду у менш електронегативного атома і негативного у більш електронегативного. Таким чином, утворюється два іона з протилежним зарядом, між якими існує електровалентное взаємодія. 25

Типи зв'язків в органічних сполуках Воднева зв'язок є електростатичним взаємодією між атомом водню, який пов'язаний сільнополярних зв'язком, і електронними парами кисню, фтору, азоту, сірки і хлору. Даний тип взаємодії є досить слабкою взаємодією. Воднева зв'язок може бути міжмолекулярної і внутрімолекулярної. Межмолекулярная воднева зв'язок (взаємодія між двома молекулами етилового спирту) внутрішньомолекулярного водневого зв'язок в саліцилову альдегіди 26

Хімічна зв'язок в органічних молекулах Сучасна теорія хімічного зв'язку грунтується на квантово-механічної моделі молекули як системи, що складається з електронів і атомних ядер. Наріжним поняттям квантово-механічної теорії є атомна орбіталь. Атомна орбіталь - частина простору, в якому ймовірність знаходження електронів є максимальною. Зв'язок, таким чином, може бути розглянута як взаємодія ( «перекривання») орбіталей, які несуть по одному електрону з протилежними спинами. 27

Гібридизація атомних орбіталей Згідно квантово-механічної теорії, кількість освічених атомом ковалентних зв'язків визначається кількістю одноелектронних атомних орбіталей (кількістю неспарених електронів). У атома вуглецю в основному стані всього два неспарених електрона, проте можливий перехід електрона з 2s на 2 рz обумовлює можливість утворення чотирьох ковалентних зв'язків. Стан атома вуглецю, при якому він має чотири неспарених електрона називається «порушених». Незважаючи на те, що орбіталі вуглецю є нерівноцінними, відомо, що можливе утворення чотирьох еквівалентних зв'язків внаслідок гібридизації атомних орбіталей. Гібридизація - явище, при якому з декількох різних за формою і близьких по енергії орбіталей утворюється така ж кількість однакових за формою і кількістю орбіталей. 28

Гібридні стану атома вуглецю в органічних молекулах першого гібридного СТАН Атом С знаходиться в стані sp 3-гібридизації, утворює чотири σ-зв'язку, формує чотири гібридні орбіталі, які розташовуються в формі тетраедра (валентний кут) σ-зв'язок 31

Гібридні стану атома вуглецю в органічних молекулах ДРУГЕ гібридних СТАН Атом С знаходиться в стані sp 2-гібридизації, утворює три σ- зв'язку, формує три гібридні орбіталі, які розташовуються в формі плоского трикутника (валентний кут 120) σ-зв'язку π-зв'язок 32

Гібридні стану атома вуглецю в органічних молекулах ТРЕТЄ гібридних СТАН Атом С знаходиться в стані sp-гібридизації, утворює дві σ- зв'язку, формує дві гібридні орбіталі, які розташовуються в лінію (валентний кут 180) σ-зв'язку π-зв'язку 33

Характеристики хімічних зв'язків Шкала Полінг: F-4,0; O - 3,5; Cl - 3,0; N - 3,0; Br - 2,8; S - 2,5; C-2,5; H-2,1. різниця 1,7

Характеристики хімічних зв'язків Поляризуемость зв'язку - зміщення електронної густини під дією зовнішніх чинників. Поляризуемость зв'язку - ступінь рухливості електронів. Зі збільшенням атомного радіусу зростає здатність до поляризації електронів. Тому здатність до поляризації зв'язку Карбон - галоген збільшується в такий спосіб: C-F

Електронні ефекти. Взаємний вплив атомів в молекулі 39 За сучасними теоретичними уявленнями, реакційна здатність органічних молекул зумовлена ​​зсувом і рухливістю електронних хмар, які утворюють ковалентний зв'язок. У органічної хімії розрізняють два типи зсувів електронів: а) електронні зміщення, що відбуваються в системі -зв'язків, б) електронні зміщення, що передаються системою -зв'язків. У першому випадку має місце так званий індуктивний ефект, у другому - мезомерний. Індуктивний ефект - перерозподіл електронної щільності (поляризація), що виникає в результаті різниці електронегативності між атомами молекули в системі -зв'язків. Через незначну здатність до поляризації -зв'язків індуктивний ефект швидко згасає і через 3-4 зв'язку він майже не проявляється.

Електронні ефекти. Взаємний вплив атомів в молекулі 40 Поняття про индуктивном ефекті було введено К. Інгольд, їм же були введені позначення: -I-ефект в разі зниження заступником електронної щільності + I-ефект в разі підвищення заступником електронної щільності Позитивний індуктивний ефект проявляють алкільні радикали (СН 3, С 2 Н 5 - і т.д.). Всі інші заступники, пов'язані з атомом вуглецю, проявляють негативний індуктивний ефект.

Електронні ефекти. Взаємний вплив атомів в молекулі 41 мезомерного ефектом називають перерозподіл електронної щільності уздовж пов'язаною системи. До зв'язаних систем належать молекули органічних сполук, в яких чергуються подвійні і одинарні зв'язку або коли поруч з подвійним зв'язком розміщений атом, що має на р-орбіталі неподеленную пару електронів. У першому випадку має місце, - сполучення, а в другому - р, -сопряженіе. Парні системи бувають з відкритою і замкнутим ланцюгом сполучення. Прикладом таких сполук є 1,3-бутадієн і бензин. У молекулах цих сполук атоми вуглецю знаходяться в стані sp 2-гібридизації і за рахунок негібридних p-орбіталей утворюють-зв'язку, які взаємно перекриваються між собою і формують єдине електронне хмара, тобто має місце сполучення.

Електронні ефекти. Взаємний вплив атомів в молекулі 42 Існує два види мезомерного ефекту - позитивний мезомерний ефект (+ М) і негативний мезомерний ефект (-М). Позитивний мезомерний ефект проявляють заступники, які надають p-електрони в пов'язану систему. До таких відносять: -O, -S -NН 2, ОН, -OR, Hal (галогени) та інші заступники, які мають негативний заряд або неподеленную пару електронів. Негативний мезомерний ефект характерний для заступників відтягують на себе -електронну щільність з пов'язаною системи. До таких відносять заступники, які мають кратні зв'язки між атомами з різною електронегативність: - N0 2; -SO 3 Н; > С = О; -СООН і інші. Мезомерний ефект графічно відбивається зігнутою стрілкою, яка показує напрямок зсуву електронів На відміну від індукційного ефекту, мезомерний ефект не згасає. Він передається повністю по системі, незалежно від довжини ланцюга сполучення. С = О; -СООН і інші. Мезомерний ефект графічно відбивається зігнутою стрілкою, яка показує напрямок зсуву електронів На відміну від індукційного ефекту, мезомерний ефект не згасає. Він передається повністю по системі, незалежно від довжини ланцюга сполучення. ">

Типи хімічних реакцій 43 Хімічну реакцію можна розглядати як взаємодію реагенту і субстрату. Залежно від способу розриву і утворення хімічного зв'язку в молекулах, органічні реакції ділять на: а) гомолитически б) гетеролітичні в) молекулярні гомолитически або вільно-радикальні реакції обумовлені гомолитически розривом зв'язку, коли у кожного атома залишається по одному електрону, тобто утворюються радикали . Гомолитически розрив проис- ходить при високих температурах, Дії кванта світла або каталізі.

Гетеролітичні або іонні реакції протікають таким чином, що пара сполучних електронів залишається близько одного з атомів і утворюються іони. Частка з електронної парою називається нуклеофі- льно і має негативний заряд (-). Частка без електронної пари називається електрофі- льно і має позитивний заряд (+). 44 Типи хімічних реакцій

Механізм хімічної реакції 45 Механізмом реакції називають сукупність елементарних (простих) стадій, з яких складається дана реакція. Механізм реакції найчастіше включає такі стадії: активація реагенту з утворенням електрофени, нуклеофіла або вільного радикала. Для активації реагенту потрібен, як правило, каталізатор. У другій стадії відбувається взаємодія активованого реагенту з субстратом. При цьому утворюються проміжні частки (інтермедіати). До останніх належать -комплекси, -комплекси (карбокатіони), карбаніони, нові вільні радикали. На кінцевій стадії проходить приєднання або відщеплення до (від) освіченій в другій стадії інтермедіатами якийсь частки з формуванням кінцевого продукту реакції. Якщо реагент при активації генерує нуклеофил, то це - нуклеофільниє реакції. Їх позначають буквою N - (в індексі). У разі, коли реагент генерує електрофіл, реакції належать до електрофільним (Е). Аналогічно можна сказати і про вільнорадикальних реакціях (R).

Нуклеофіли - реагенти, які мають негативний заряд або збагачений електронної щільністю атом: 1) аніони: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - і інші аніони; 2) нейтральні молекули з неподіленими парами електронів: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH і інші; 3) молекули з надлишковою електронної щільністю (мають - зв'язку). Електрофіли - реагенти, які мають позитивний заряд або збіднений електронної щільністю атом: 1) катіони: Н + (протон), НSO 3 + (іон гідрогенсульфонія), NO 2 + (іон нитрония), NO (іон нітрозонія) та інші катіони; 2) нейтральні молекули, які мають вакантну орбіталь: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (кислоти Льюїса), SO 3; 3) молекули з збідненого електронної щільністю на атомі. 46

49

50

51

52

Біоорганічна хімія - наука, що вивчає будову і властивості речовин, що беруть участь в процесах життєдіяльності, в безпосередньому зв'язку з пізнанням їх біологічних функцій.

Біоорганічна хімія наука вивчає будову і реакційну здатність біологічно значущих сполук. Предметом біоорганічної хімії є біополімери і біорегулятори та їх структурні елементи.

До биополимерам відносяться білки, полісахариди (вуглеводи) і нуклеїнові кислоти. У цю групу також включають ліпіди, які не є ВМС, але в організмі зазвичай пов'язані з іншими биополимерами.

Біорегулятори - це з'єднання, які хімічно регулюють обмін речовин. До них відносяться вітаміни, гормони, багато синтетичні сполуки, в тому числі лікарські речовини.

Біоорганічна хімія базується на ідеях і методах органічної хімії.

Без знання загальних закономірностей органічної хімії, складно вивчення біоорганічної хімії. Біоорганічна хімія тісно пов'язана з біологією, біологічної хімією, медичної фізикою.

Сукупність реакцій, що протікають в умовах організму, називається метаболізмом.

Речовини, що утворюються в процесі метаболізму, називаються - метаболітами.

Метаболізм має два напрямки:

Катаболізм - реакції розпаду складних молекул на простіші.

Анаболізму - це процес синтезу складних молекул з більш простих речовинз витратою енергії.

Термін біосинтез застосовується по відношенню до хімічної реакції IN VIVO (в організмі), IN VITRO (поза організмом)

Існують антиметаболіти - конкуренти метаболітів в біохімічних реакціях.

Сполучення, як фактор підвищення стабільності молекул. Взаємний вплив атомів в молекулах органічних сполук і способи її передачі

План лекції:

Створення пари та його види:

p, p - сполучення,

r, p - сполучення.

Енергія сполучення.

Парні системи з відкритим ланцюгом.

Вітамін А, каротини.

Сполучення в радикалах і іони.

Парні системи з замкнутим ланцюгом. Ароматичность, критерії ароматичності, гетероциклічні ароматичні сполуки.

Ковалентний зв'язок: неполярная і полярна.

Індуктивний і мезомерний ефекти. ЕА і ЕД - заступники.

Основним типом хімічних зв'язків в органічної хімії є ковалентні зв'язки. В органічних молекулах атоми з'єднані s і p - зв'язками.

Атоми в молекулах органічних сполуках з'єднані ковалентними зв'язками, які називаються s і p - зв'язками.

Одинарна s - зв'язок в SP 3 - гібрідізоваться стані характеризується l - довжиною (С-С 0,154 нм) Е-енергією (83 ккал / моль), полярністю і поляризуемостью. наприклад:

Подвійний зв'язок характерна ненасичених сполук, в яких, крім центровий s - зв'язку, є ще перекривання перпендикулярний s - зв'язку яка називається π-зв'язком).

Подвійні зв'язку бувають локалізованими, тобто електронна щільність охоплює тільки 2 ядра пов'язують атомів.

Найчастіше ми з вами будемо мати справу з сполученимисистемами. Якщо ж подвійні зв'язку чергуються з одинарними зв'язками (а в загальному випадку у атома з'єднаного з подвійним зв'язком, є р-орбіталь, то р-орбіталі сусідніх атомів можуть перекриватися один з одним, утворюючи загальну p - електронну систему). Такі системи називаються сполученими або делокалізованних . Наприклад: бутадієн-1,3

p, p - пов'язані системи

Всі атоми в бутадієном знаходяться в SP 2 - гібридизувати стані і лежать в одній площині (Рz - НЕ гібрид орбіталі). Рz - орбіталі паралельні один одному. Це створює умови їх взаємного перекривання. Перекриття Рz орбіталі відбувається між С-1 і С-2 і С-3 і С-4, а також між С-2 і С-3, тобто виникає делокалізованнихковалентний зв'язок. Це знаходить відображення в зміні довжин зв'язків в молекулі. Довжина зв'язку між С-1 і С-2 збільшена, а між С-2 і С-3 вкорочена, у порівнянні з одинарним зв'язком.

l-C -З, 154 нм l З = С 0,134 нм

l З-N 1,147 нм l З = O 0,121 нм

r, p - сполучення

Прикладом р, π пов'язаною системи може служити пептидний зв'язок.

r, p - пов'язані системи

Подвійний зв'язок С = 0 подовжується до 0,124 нм проти звичайної довжини 0,121, а зв'язок С - N стає коротшим і стає рівною 0,132 нм в порівнянні з 0,147 нм в звичайному випадку. Тобто процес делокалізації електронів призводить до вирівнювання довжин зв'язків і зниження внутрішньої енергії молекули. Однак ρ, p - сполучення виникає в ациклічних сполуках, не тільки коли чергується = зв'язку з одинарними С- С зв'язками, а ще при чергуванні з гетероатомом:

Поруч з подвійним зв'язком може перебувати атом Х, що має вільну р- орбіталь. Найчастіше це гетероатоми О, N, S і їх р-орбіталі, взаємодіють з p - зв'язками, утворюючи р, p - сполучення.

наприклад:

СН 2 = СН - О - СН = СН 2

Сполучення може здійснюватися не тільки в нейтральних молекулах, але і в радикалах і іони:

Виходячи з вище викладеного, в відкритих системахсполучення виникає при наступних умовах:

Всі атоми, які беруть участь в сполученої системі, знаходяться в SP 2 - гібрідізоваться стані.

Рz - орбіталі всіх атомів перпендикулярні площині s - скелета, тобто паралельні один одному.

При утворенні сполученої многоцентровой системи відбувається вирівнювання довжин зв'язків. Тут немає «чистих» одинарних і подвійних зв'язків.

Делокалізація p-електронів в сполученої системі супроводжується виділенням енергії. Система переходить на більш низький енергетичний рівень, стає більш стійкою, більш стабільною. Так, освіта пов'язаною системи в разі бутадієну - 1,3 призводить до викиду енергії в кількості 15 кДж / моль. Саме за рахунок сполучення підвищується стійкість радикалів іонів аллільного типу і їх поширеність в природі.

Чим довше ланцюг сполучення, тим більше викид енергії її освіти.

Це явище досить широко поширене в біологічно важливих з'єднаннях. наприклад:

З питаннями термодинамічної стійкості молекул, іонів, радикалів ми будемо постійно зустрічатися в курсі біоорганічної хімії, до яких відносяться ряд іонів і молекул широко поширених в природі. наприклад:

Парні системи з замкнутим ланцюгом

Ароматичность. У циклічних молекулах при певних умовах може виникати сполучена система. Прикладом p, p - пов'язаною системи є бензол, де p - електронне хмара охоплює атоми вуглецю, така система називається - ароматичної.

Виграш енергії за рахунок сполучення в бензолі становить 150,6 кДж / моль. Тому бензол стійкий термічно до температури 900 оС

Наявність замкнутого електронного кільця доведено за допомогою ЯМР. Якщо молекулу бензолу помістити в зовнішнє магнітне поле, виникає індуктивний кільцевої струм.

Таким чином, критерієм ароматичності, сформульованим Хюккель є:

молекула має циклічний будова;

всі атоми знаходяться в SP 2 - гібрідізоваться стані;

існує делокалізіванная p - електронна система, що містить 4n + 2 електронів, де n - число циклів.

наприклад:

Особливе місце в біоорганічної хімії займає питання ароматичности гетероциклічних сполук.

У циклічних молекулах, що містять гетероатоми (азот, сірка, кисень) єдине p - електронне хмара, утворюється за участю р - орбіталей атомів вуглецю і гетероатома.

П'ятичленні гетероциклічні сполуки

Ароматична система утворюється при взаємодії 4-х р-орбіталей С і однієї орбіталі гетероатома, на якому знаходиться 2 електрони. Шість p - електронів утворюють ароматичний скелет. Така сполучена система є електронно надлишкової. У піролі атом N знаходиться в SP 2 гібридизувати стані.

Пірол входить до складу багатьох біологічно важливих речовин. Чотири піррольних кільця утворюють порфина - ароматичну систему з 26 p - електронами і високою енергієюсполучення (840 кДж / моль)

Порфіновая структура входить до складу гемоглобіну і хлорофілу

Шестичленні гетероциклічні сполуки

Ароматична система в молекулах цих сполук утворюється при взаємодії п'яти р-орбіталей атомів вуглецю і одного р-орбіталі атома азоту. Два електрона на двох SP 2 - орбіталі бере участь в утворенні s - зв'язків з атомами вуглецю кільця. Р-орбіталь з одним електроном входить в ароматичний скелет. SP 2 - орбіталь з неподіленої парою електронів лежить в площині s - скелета.

Електронна щільність в піримідиніл зміщена до N, тобто система збіднена p - електронами, вона електронно дефіцитна.

Багато гетероциклічні сполуки можуть містити один і більше гетероатомів

Ядра пиррола, пиримидина, пурину входять до складу багатьох біологічно активних молекул.

Взаємний вплив атомів в молекулах органічних сполук і способи його передачі

Як уже зазначалося, зв'язку в молекулах органічних сполук здійснюються за рахунок s і p зв'язків, електронна щільність рівномірно розподілена між пов'язаними атомами тільки тоді, коли ці атоми однакові або близькі по електронегативності. Такі зв'язки називаються неполярними.

CH 3 -CH 2 → CI полярна зв'язок

Найчастіше в органічній хімії маємо справу з полярними зв'язками.

Якщо електронна щільність смішила в сторону більш електронегативного атома, то такий зв'язок називається - полярної. Грунтуючись на значеннях енергії зв'язків, американський хімік Л. Полінга запропонував кількісну характеристику електронегативності атомів. Нижче представлена ​​шкала Полінга.

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

Атоми вуглецю в різному стані гібридизації розрізняються по електронегативності. Тому s - зв'язок між SP 3 і SP 2 гібрідізоваться атомами - полярна

індуктивний ефект

Передача електронної щільності за механізмом електростатичного індукції по ланцюгу s - зв'язків називається індукцією, Ефект називається індуктивнимі позначається J. Дія J, як правило, згасає через три зв'язку, проте близько розташовані атоми відчувають досить сильний вплив знаходиться поруч диполя.

Заступники, що зміщують електронну щільність по ланцюгу s - зв'язків в свою сторону, проявляють -J - ефект, а навпаки + J ефект.

Ізольована p - зв'язок, а також єдине p - електронне хмара відкритої або замкнутої пов'язаною системи здатна легко поляризуватися під впливом ЕА і ЕД заступників. У цих випадках індуктивний ефект передається на p - зв'язок, тому позначає Jp.

Мезомерний ефект (ефект сполучення)

Перерозподіл електронної щільності в зв'язаній системі під впливом заступника, який є учасником цієї пов'язаною системи, називається мезомерним ефектом(М-ефект).

Для того, щоб заступник сам входив в пов'язану систему, він повинен мати або подвійну зв'язок (p, p -сопряженіе), або гетероатомом з неподіленої парою електронів (r, p - сполучення). М - ефект передається по сполученої системі без загасання.

Заступники, що знижують електронну щільність в сполученої системі (зміщена електронна щільність в свою сторону) виявляють -М-ефект, а заступники, які підвищують електронну щільність в сполученої системі виявляють + М-ефект.

Електронні ефекти заступників

Реакційна здатність органічних речовин в значній мірі залежить від характеру дії J і M ефектів. Знання теоретичних можливостей дії електронних ефектів дозволяє передбачити хід тих чи інших хімічних процесів.

Кислотно-основні властивості органічних сполук Класифікація органічних реакцій.

план лекції

Поняття субстрату, нуклеофіла, електрофени.

Класифікація органічних реакцій.

оборотні та необоротні

радикальні, електрофільні, нуклеофільниє, синхронні.

моно- і бімолекулярні

реакції заміщення

реакції приєднання

реакції елімінування

окислення і відновлення

кислотно-основні взаємодії

Реакції регіоселективності, хемоселектівние, стереоселективного.

Реакції електрофільного приєднання. Правило Морковнікова, антіморковніковское приєднання.

Реакції електрофільного заміщення: орієнтанти 1-го і 2-го роду.

Кислотно-основні властивості органічних сполук.

кислотність і основність по Бренстеда

кислотність і основність по Льюїсу

Теорія жорстких і м'яких кислить і підстав.

Класифікація органічних реакцій

Систематизація органічних реакцій дозволяє звести різноманіття цих реакцій до порівняно не великій кількості типів. органічні реакціїможна класифікувати:

у напрямку: оборотні та необоротні

за характером зміни зв'язків в субстраті і реагенте.

субстрат- молекула, яка надає атом вуглецю для утворення нової зв'язку

реагент- чинне на субстрат з'єднання.

Реакції за характером зміни зв'язків в субстраті і реагенте можна розділити на:

радикальні R

електрофільні Е

нуклеофільниє N (Y)

синхронні або узгоджені

Механізм реакцій SR

Ініціювання

зростання ланцюга

обрив ланцюга

Класифікація за кінцевим результатом

Відповідність з кінцевим результатом реакції бувають:

А) реакції заміщення

Б) реакції приєднання

В) реакції елімінування

Г) перегрупування

Д) окислення і відновлення

Е) кислотно-основні взаємодії

Реакції також бувають:

регіоселективності- переважно протікають по одному з декількох реакційних центрів.

Хемоселектівние- переважне протікання реакції по одній з родинних функціональних груп.

стереоселективного- переважне освіту одного з декількох стереоізомерів.

Реакційна здатність алкенів, алканів, алкадиенов, аренов і гетероциклічних сполук

Основу органічних сполук складають вуглеводні. Ми будемо розглядати лише ті реакції, які здійснюються в біологічних умовах і відповідно не з самими вуглеводнями, а за участю вуглеводневих радикалів.

До ненасиченим вуглеводням ми відносимо алкени, алкадіени, Алкіни, циклоалкени і ароматичні вуглеводні. Об'єднуючий початок для них π - електронне хмара. У динамічних умовах також органічні сполуки схильні піддаватися атаці Е +

Однак, реакції взаємодії для алкинов і аренів з реагенамі призводить до різних результатів, так як, в цих з'єднаннях різна природа π - електронного хмари: локалізована і делокалізіванная.

Розгляд механізмів реакцій почнемо з реакцій А Е. Як нам відомо, алкени взаємодіють з

Механізм реакції гідратації

За правилом Марковникова - приєднання до ненасичених вуглеводнівнесиметричного будови сполук із загальною формулою НХ - атом водню приєднується до найбільш гідрогенізірованому атому вуглецю, якщо заступник ЕД. При антімарковніковском приєднання атом водню приєднується до найменш гідрогенізовані, якщо заступник ЕА.

Реакції електрофільного заміщення в ароматичних системах мають свої особливості. Перша особливість полягає в тому, що для взаємодії з термодинамічно стійкою ароматичної системою потрібні сильні електрофіли, які, як правило, генеруються за допомогою каталізаторів.

Механізм реакції S E

орієнтується ВПЛИВ
ЗАСТУПНИКІВ

Якщо в ароматичному ядрі знаходиться будь-якої заступник, то він обов'язково впливає на розподіл електронної щільності кільця. ЕД - заступники (орієнтанти 1-го ряду) СН 3, ОН, ОR, NН 2, NR 2 - полегшують заміщення в порівнянні з не зміщенням бензолом і направляють входить групу в орто- і пара-положення. Якщо ЕД заступники сильні, то не потрібно каталізатор ці реакції протікають в 3 стадії.

ЕА - заступники (орієнтанти II-го роду) ускладнюють реакції електрофільного заміщення в порівнянні з не зміщенням бензолом. Реакції SЕ йде в більш жорстких умовах, що входить група вступає в мета становище. До заступникам II роду відносяться:

СООН, SО 3 Н, СНТ, галогени і ін.

Реакції SЕ характерні також для гетероциклічних вуглеводнів. Пірол, фуран, тіофен і їх похідні відносяться до π- надлишковим системам і досить легко вступає в реакції SЕ. Вони легко галогеніруются, алкілуючі, ацилуючий, сульфируют, нітріруются. При виборі реагентів необхідно враховувати їх не стабільність в сильнокислотную середовищі тобто ацідофобних.

Піридин та інші гетероциклічні системи з піридинове атомом азоту, є π-не достатніми системами, вони набагато важче вступають в реакції SЕ, при цьому входить електрофіл займає β-положення по відношенню до атома азоту.

Кислотні і основні властивості органічних сполук

Найважливішими аспектами реакційної здатності органічних сполук є кислотно-основні властивості органічних сполук.

Кислотність і основністьтакож важливі поняття, що визначають багато функціональні фізико-хімічні та біологічні властивості органічних сполук. Кислотний і основний каталіз є однією з найбільш поширених ферментативних реакцій. Слабкі кислоти і підстави - звичайні компоненти біологічних систем, які відіграють важливу роль в метаболізмі і його регуляції.

У органічної хімії існує кілька концепцій кислот і підстав. Загальноприйнята в неорганічної та органічної хімії теорія кислот і основ Бренстеда. Згідно Бренстед, кислоти представляють речовини, здатні віддати протон, а підстави - речовини, здатні приєднати протон.

Кислотність по Бренстеда

В принципі, більшість органічних сполук можна розглядати як кислоти, оскільки в органічних сполуках Н пов'язаний з С, N O S

Органічні кислоти відповідно діляться на З - Н, N - Н, О - Н, S-Н - кислоти.

Кислотність оцінюється в вигляді Ка або - lg Ка = рКа, чим менше рКа, тим сильніше кислота.

Кількісна оцінка кислотності органічних сполук визначена далеко не у всіх органічних речовин. Тому важливо виробити вміння проводити якісну оцінку кислотних властивостей різних кислотних центрів. Для цього використовують загальний методичний підхід.

Сила кислоти визначається стабільністю аниона (сполученого підстави). Чим стабільніша аніон, тим сильніше кислота.

Стабільність аниона визначається сукупністю ряду факторів:

електронегативні і поляризуемостью елемента в кислотному центрі.

ступенем делокализации негативного заряду в аніоні.

характером пов'язаного з кислотним центром радикала.

сольватаціоннимі ефектами (вплив розчинника)

Розглянемо послідовно роль всіх цих факторів:

Вплив електронегативності елементів

Чим більше електроотріцателен елемент, тим більше делокалізованних заряд і тим стабільніше аніон, тим сильніше кислота.

С (2,5) N (3,0) О (3.5) S (2,5)

Тому кислотність змінюється в ряду СН< NН < ОН

Для SH - кислот переважає інший фактор - поляризованість.

Атом сірки більше за розміром і має вакантні d - орбіталі. отже, негативний заряд здатний делокалізованних у великому обсязі, що призводить до більшої стабільності аниона.

Меркаптани, як більш сильні кислоти, реагують з лугами, а також з оксидами і солями важких металів, тоді, як спирти (слабкі кислоти) здатні реагувати тільки з активними металами

Відносно висока кислотність толова використовується в медицині, в хімії лікарських засобів. наприклад:

Застосовують при отруєннях As, Hg, Cr, Bi, дія яких обумовлений зв'язуванням металів і виведенням їх з організму. наприклад:

При оцінці кислотності сполук з однаковим атомом в кислотному центрі визначальним фактором є делокализация негативного заряду в аніоні. Стабільність аниона значно підвищується з появою можливості делокалізації негативного заряду по системі сполучених зв'язків. Значне збільшення кислотності в фенолах, в порівнянні зі спиртами пояснюється можливістю делокализации в іонах в порівнянні з молекулою.

Висока кислотність карбонових кислот обумовлена ​​резонансної стабільністю карбоксилат аниона

Делокалізація заряду сприяє наявність електроноакцепторних заступників (ЕА) вони стабілізують аніони, тим самим збільшують кислотність. Наприклад, введення в молекулу ЕА заступника

Вплив заступника і розчинника

a - оксикислоти сильніші кислоти, ніж відповідні карбонові кислоти.

ЕД - заступники навпаки знижують кислотність. Розчинники надають більший вплив на стабілізацію аниона, як правило краще сольватіруются невеликі іони з низьким ступенем делокализации заряду.

Вплив сольватации можна простежити наприклад в ряду:

Якщо атом в кислотному центрі несе позитивний заряд це призводить до посилення кислотних властивостей.

Питання до аудиторії: яка кислота - оцтова або пальмітинова С 15 Н 31 СООН - повинна мати менше значення рКа?

Якщо атом в кислотному центрі несе позитивних заряд, це призводить до посилення кислотних властивостей.

Можна відзначити сильну СН - кислотність σ - комплексу, що утворюється в реакції електрофільного заміщення.

Основность по Бренстеда

Для того, щоб утворити зв'язок з протоном, необхідно не поділена електронна пару у гетероатома,

або бути аніонами. Існують п-підстави і

π-підстави, де центром основності є

електрони локалізованої π-зв'язку або π-електрони пов'язаною системи (π-компоненти)

Сила підстави залежить від тих же факторів, що і кислотність, але вплив їх протилежно. Чим більше електронний торгівельний атома, тим міцніше він утримує неподеленную пару електронів, і тим менш доступна вона для зв'язку з протоном. Тоді в цілому сила n-основ з однаковим заступником змінюється в ряду:

Найбільшу основність з органічних сполук проявляють аміни і спирти:

Солі органічних сполук з мінеральними кислотами добре розчиняються. Багато лікарські засоби використовують у вигляді солей.

Кислотно-основний центр в одній молекулі (амфотерность)

Водневі зв'язки як кислотно-основна взаємодія

Для всіх α - амінокислот є переважання катіонних форм в сильнокислому і аніонних в сільнощелочних середовищах.

Наявність слабких кислотних і основних центрів призводить до слабких взаємодій - водневим зв'язкам. Наприклад: імідазол при невеликій молекулярній масі має високу температуру кипіння за рахунок наявності водневих зв'язків.

Дж. Льюїсом запропонована більш загальна теорія кислот і підстав, що визначається на будові електронних оболонок.

Кислотами по Льюїсу можуть бути атом, молекула або катіон, що володіють вакантної орбиталью, здатне приймати пару електронів з утворенням зв'язку.

Представниками кислот Льюїса служать галогеніди елементів II і III груп періодичної системи Д.І. Менделєєва.

Підстави Льюїса атом, молекула або аніон здатний надавати пару електронів.

До підстав Льюїса відносяться аміни, спирти, прості ефіри, Меркаптани, тіоефіри і містять π-зв'язку з'єднання.

Наприклад, наведене нижче взаємодія можна уявити як взаємодію кислот і підстав Льюїса

Важливим наслідок теорії Льюїса є те, що будь-яка органічна речовина можна уявити як кислотно-основний комплекс.

В органічних сполуках внутрішньо-молекулярні водневі зв'язки виникають значно рідше, ніж міжмолекулярні, але також мають місце в біоорганічних сполуках і їх можна розглядати як кислотно-основні взаємодії.

Поняття «жорсткі» і «м'які» не тотожні сильним і слабким кислот і основ. Це незалежні дві характеристики. Суть ЖКМО полягає в тому, що жорсткі кислоти реагують з жорсткими підставами і м'які кислоти реагують з м'якими підставами.

Відповідно до принципу жорстких і м'яких кислот і основ (ЖМКО) Пірсона кислоти Льюїса діляться на жорсткі і м'які. Жорсткі кислоти-акцепторні атоми з малим розміром, великим позитивним зарядом, великий електронегативні і низькою поляризуемостью.

М'які кислоти-акцепторні атоми великого розміру з малим позитивним зарядом, з невеликою електронегативні і високою поляризуемостью.

Суть ЖКМО полягає в тому, що жорсткі кислоти реагують з жорсткими підставами і м'які кислоти реагують з м'якими підставами. наприклад:

Окислення і відновлення органічних сполук

Окислювально-відновні реакції займають найважливіше значення для процесів життєдіяльності. З їх допомогою організм задовольняє свої енергетичні потреби, оскільки при окисленні органічних речовин відбувається вивільнення енергії.

З іншого боку ці реакції служать для перетворення їжі в компоненти клітини. Реакції окислення сприяють детоксикації і виведення лікарських засобів з організму.

Окислення - процес видалення водню з утворенням кратному зв'язку або нових більш полярних зв'язків

Відновлення - процес зворотний окислення.

Окислення органічних субстратів протікає тим легше, чим сильніше його тенденція до віддачі електронів.

Окислення і відновлення необхідно розглядати по відношенню до певних класів сполук.

Окислення С - Н зв'язків (алканів і алкілів)

При повному згорянні алканів утворюється СО 2 і Н 2 О при цьому виділяється тепло. Інші шляхи їх окислення і відновлення можна представити наступними схемами:

Окислення насичених вуглеводнів протікає в жорстких умовах (хромова суміш гаряча) м'якші окислювачі не діють на них. Проміжними продуктами окислення є спирти, альдегіди, кетони, кислоти.

Гідропероксид R - О - ОН найважливіші проміжні продукти окислення С - Н зв'язків в м'яких умовах, зокрема in vivo

Важливою реакцією окислення С - Н зв'язків в умовах організму є ферментативне гидроксилирование.

Прикладом може бути отримання спиртів при окисленні їжі. За рахунок молекулярного кисню і його активних форм. здійснюється в in vivo.

Перекис водню може служити в організмі гідроксилюється агентом.

Надлишок перекису повинен розкладатися за допомогою каталази на воду і кисень.

Окислення і відновлення алкенов можна представити наступними перетвореннями:

відновлення алкенов

Окислення і відновлення ароматичних вуглеводнів

Бензол надзвичайно важко окислюється навіть в жорстких умовах за схемою:

Здатність до окислення помітно збільшується від бензолу до нафталіну і далі до антраценом.

ЕД- заступники полегшують окислення ароматичних сполук. ЕА - ускладнюють окислення. Відновлення бензолу.

З 6 Н 6 + 3Н 2

Ферментативне гидроксилирование ароматичних з'єднань

окислення спиртів

У порівнянні з вуглеводнями, окислення спиртів здійснюється в більш м'яких умовах

Найважливішою реакцією діолів в умовах організму є перетворення в системі хинон-гідрохінон

Перенесення електронів від субстрату до кисню здійснюється в метахондрій.

Окислення і відновлення альдегідів і кетонів

Один з найбільш легко окислюється класів органічних сполук

2Н 2 С = О + Н 2 О СН 3 ОН + НСООН особливо легко протікає на світлі

Окислення азотовмісних сполук

Аміни окислюються досить легко кінцевими продуктами окислення є нитросоединения

Вичерпне відновлення азотвмісних речовин призводить до утворення амінів.

Окислення амінів в in vivo

Окислення і відновлення тиолов

Порівняльна характеристика О-В властивостей органічних сполук.

Найбільш легко окислюються Меркаптани і 2-х-атомні феноли. Досить легко окислюються альдегіди. Найважче окислюються спирти, причому первинні легше, ніж вторинні, третинні. Кетони стійкі до окислення або окислюються з розщепленням молекули.

Алкіни окислюються легко навіть при кімнатній температурі.

Найбільш важко окислюються сполуки, що містять атоми вуглецю в sр3-гібрідізірованом стані, тобто насичені фрагменти молекул.

ЕД - заступники полегшують окислення

ЕА - ускладнюють окислення.

Специфічні властивості полі- і гетерофункціональних сполук.

план лекції

Полі-і гетерофункціональних, як фактор підвищує реакційну здатність органічних сполук.

Специфічні властивості полі- і гетерофункціональних сполук:

амфотерность освіту внутрішньо молекулярних солей.

внутримолекулярная циклизация γ, δ, ε - гетерофункціональних сполук.

межмолекулярная циклизация (лактид і декетопіпірозіни)

хелатообразованіе.

реакції елімінування бета - гетерофункціональних

з'єднань.

таутомерія кето-енольна. Фосфоенолпіруват, як

макроергічних з'єднання.

декарбоксилирование.

стереоізомерія

Полі-і гетерофункціональних, як причина появи специфічних властивостей у гидрокси-, амино- і оксокислот.

Наявність в молекулі кількох однакових або різних функціональних груп становить характерну рису біологічно важливих органічних сполук. У молекулі може бути дві і більше гідроксильних груп, аминогрупп, карбоксильних груп. наприклад:

Важливу групу речовин учасників життєдіяльності складають Гетерофункціональні сполуки, що мають попарне поєднання різних функціональних груп. наприклад:

У аліфатичних сполуках всі наведені функціональні групи виявляють ЕА характер. За рахунок впливу друг на друга у них взаємно посилюється реакційна здатність. Наприклад, в оксокислот електрофільне посилюється кожного з двох карбонільних атомів вуглецю під впливом -J інший функціональної групи, що веде до більш легкому сприйняттю атаки нуклеофільними реагентами.

Оскільки I ефект згасає через 3-4 зв'язку, то важливою обставиною є близькість розташування функціональних груп в вуглеводневого ланцюга. Гетерофункціональні групи можуть знаходиться у одного і того ж атома вуглецю (α - розташування), або у різних атомів вуглецю як сусідніх (β розташування), так і більш віддалених одна від одної (γ, дельта, епсилон) розташування.

Кожна гетерофункціональних група зберігає власну реакційну здатність, точніше гетерофункціональних сполук вступають як би в «подвійне» число хімічних реакцій. При достатньому близькому взаємне розташування гетерофункціональних груп відбувається взаємне посилення реакційної здатності кожної з них.

При одночасному присутності в молекулі кислотною і основний груп, з'єднання стають амфотерним.

Наприклад: амінокислоти.

Взаємодія гетерофункціональних груп

У молекулі герофункціональних з'єднань можуть містяться групи, здатні до взаємодії один з одним. Наприклад, в амфотерних сполуках, як в α- амінокислотах, можливе утворення внутрішніх солей.

З цього все α - амінокислоти зустрічаються у вигляді біополярной іонів і добре розчинні у воді.

Крім кислотно-основних взаємодій стають можливі і інші види хімічних реакцій. Наприклад, реакції S N у SP 2 гібрид атома вуглецю в карбонільної групи за рахунок взаємодії із спиртовою групою утворення складних ефірів, карбоксильної групи з аминогруппой (освіта амідів).

Залежно від взаємного розташування функціональних груп ці реакції можуть протікати як усередині однієї молекули (внутрішньо-молекулярні), так і між молекулами (міжмолекулярні).

Оскільки в результаті реакції утворюється циклічні аміди, складні ефіри. то визначальним фактором стає термодинамічна стійкість циклів. У зв'язку з цим кінцевий продукт, як правило, містить шестичленна або пятічленний цикли.

Щоб при внутрішньо-молекулярні взаємодії утворився в п'яти або шестичленна складноефірний (амідний) цикл, гетерофункціональних з'єднання повинно мати в молекулі гамма або сигма розташування. Тоді в кл

Вітання! Багато студентів медичних вузів зараз розбирають біоорганічну хімію, вона ж - БОХ.

У деяких вузах цей предмет закінчується заліком, в деяких - іспитом. Іноді буває, що залік в одному вузі порівняємо за складністю з іспитом в іншому.

У моєму університеті біоорганічна хімія здавалася якраз іспитом під час літньої сесії в самий кінець першого курсу. Треба сказати, що БОХ відноситься до тих предметів, які спочатку жахають і можуть вселяти думку - «це здати неможливо». Особливо це звичайно стосується людей зі слабкою базою органічної хімії (а таких в медичних університетах, як не дивно, досить багато).

Програми вивчення біоорганічної хімії в різних університетах можуть дуже сильно відрізнятися, а методики викладання - ще сильніше.

Однак вимоги до студентів скрізь приблизно однакові. Якщо максимально спростити, то щоб здати біоорганічну хімію на 5, ви повинні знати назви, властивості, особливості будови і типові реакції ряду органічних речовин.

Наш викладач, шановний професор, подавав матеріал так, ніби-то кожен студент був найкращим в школі з органічної хімії (а біоорганічна хімія по суті являє собою ускладнений курс шкільної органічної хімії). Напевно, він мав рацію в своєму підході, всі повинні тягнутися вгору і намагатися бути кращими. Однак це призвело до того, що деякі студенти, які на перших 2-3 парах не розуміли матеріал частково, ближче до середини семестру взагалі перестали розуміти все.

Я вирішив написати цей матеріал здебільшого через те, що я як раз і був таким студентом. У школі я дуже любив неорганічну хімію, а ось з органікою у мене завжди не складалося. Я навіть коли готувався до ЄДІ, вибрав стратегію посилення всіх своїх знання по неорганікою, в той же час закріплюючи тільки базу органіки. Мені до речі це трохи не вийшло боком в плані вступних балів, але це інша історія.

Я не дарма сказав про методику викладання, тому що у нас вона була теж дуже незвичайна. Нам відразу ж, мало не на першій парі, продемонстрували методички, за якими ми повинні були здавати заліки і потім іспит.

Біоорганічна хімія - заліки і іспит

Весь курс у нас ділився на 4 великих теми, кожна з яких закінчувалася залікових заняттям. Питання до кожного з чотирьох заліків у нас вже були з перших пар. Вони, звичайно ж, лякали, проте в той же час вони служили своєрідною картою, по якій слід рухатися.

Перший залік був зовсім елементарний. Він був присвячений, в основному, номенклатурі, тривіальним (побутовим) і міжнародним назвам, і, звичайно ж, класифікації речовин. Також в тому чи іншому вигляді порушувалися ознаки ароматичності.

Другий залік після першого здавався значно складнішим. Там необхідно було розписувати властивості і реакції таких речовин, як кетони, альдегіди, спирти, карбонові кислоти. Наприклад, одна з типових реакцій альдегідів - це реакція срібного дзеркала. Досить гарне видовище. Якщо до якогось альдегіду ви додасте реактив Толленса, тобто ОН, то на стінці пробірки ви побачите осад, що нагадує дзеркало, ось як це виглядає:

Третій залік на тлі другого не здавався таким грізним. Всі вже звикли писати реакції і запам'ятовувати властивості по класифікацій. У третьому заліку йшлося про з'єднання з двома функціональними групами - амінофеноли, аміноспірти, оксокислоти і іншими. Також в кожному квитку був мінімум один квиток про вуглеводи.

Четвертий залік по біоорганічної хімії був майже цілком і повністю присвячений білкам, амінокислот і пептидних зв'язків. Особливою родзинкою були питання, на яких було потрібно зібрати РНК і ДНК.

До речі, як раз ось так виглядає амінокислота - ви можете побачити аміногрупу (вона підфарбована жовтим на цьому малюнку) і групу карбоксильної кислоти (вона бузкова). Саме з речовинами цього класу доводилося мати справу в четвертому заліку.

Кожен залік здавався біля дошки - студент повинен без підказок розписати і пояснити всі необхідні властивості у вигляді реакцій. Наприклад, якщо ви здаєте другий залік, у вас у квитку властивості спиртів. Вам викладач говорить - візьми пропанол. Ви пишете формулу пропанола і 4-5 типових реакцій, щоб проілюструвати його властивості. Могла бути і екзотика, начебто сірковмісних сполук. Помилка навіть в індексі одного продукту реакції часто відправляла далі вчити цей матеріал до наступної спроби (яка була через тиждень). Страшно? Суворо? Звісно!

Однак у такого підходу є дуже приємний побічний ефект. Під час регулярних семінарських занять доводилося тяжко. Багато здавали заліки по 5-6 разів. Але зате на іспиті було дуже легко, адже кожен квиток містив 4 питання. Саме, по одному з кожного вже вчиненого і вирішене заліку.

Тому я навіть не буду розписувати тонкощі підготовки до іспиту з біоорганічної хімії. У нашому випадку вся підготовка зводилася до того, як ми готувалися до самих заліків. Впевнено здав кожен з чотирьох заліків - перед іспитом просто переглянь свої ж чернетки, розпиши ще найосновніші реакції і відразу все відновиться. Справа в тому, що органічна хімія - це дуже логічна наука. Запам'ятовувати треба не величезні рядки реакцій, а самі механізми.

Так, зазначу, що це працює далеко не з усіма предметами. Грізну анатомію не вийде здати, просто почитавши свої записи напередодні. Ряд інших предметів також має свої особливості. Навіть якщо у вашому медичному університеті біоорганічна хімія викладається якось інакше, можливо, вам потрібно буде скоригувати вашу підготовку і здійснювати її трохи не так, як робив я. У будь-якому випадку, удачі вам, розумійте і любите науку!