Bioorganik kimyo nimani o'rganadi? Bioorganik kimyo (BOK), uning tibbiyotdagi ahamiyati

Bioorganik kimyo - hayot jarayonlarida ishtirok etuvchi moddalarning tuzilishi va xossalarini ularning biologik funktsiyalarini bilish bilan bevosita bog'liq holda o'rganadigan fan.

Bioorganik kimyo - biologik ahamiyatga ega birikmalarning tuzilishi va reaktivligini o'rganadigan fan. Bioorganik kimyo fanining predmeti biopolimerlar va bioregulyatorlar hamda ularning tuzilish elementlari hisoblanadi.

Biopolimerlarga oqsillar, polisaxaridlar (uglevodlar) va nuklein kislotalar kiradi. Bu guruh shuningdek, BMC bo'lmagan lipidlarni ham o'z ichiga oladi, lekin odatda organizmdagi boshqa biopolimerlar bilan bog'liq.

Bioregulyatorlar metabolizmni kimyoviy tartibga soluvchi birikmalardir. Bularga vitaminlar, gormonlar va ko'plab sintetik birikmalar, jumladan, dorivor moddalar kiradi.

Bioorganik kimyo organik kimyoning g'oyalari va usullariga asoslanadi.

Organik kimyoning umumiy tamoyillarini bilmasdan bioorganik kimyoni o'rganish qiyin. Bioorganik kimyo biologiya, biologik kimyo va tibbiy fizika bilan chambarchas bog'liq.

Organizm sharoitida sodir bo'ladigan reaktsiyalar to'plami deyiladi metabolizm.

Metabolizm jarayonida hosil bo'lgan moddalar deyiladi - metabolitlari.

Metabolizm ikki yo'nalishga ega:

Katabolizm - bu murakkab molekulalarning oddiyroqlarga bo'linishi reaktsiyasi.

Anabolizm - energiya yordamida oddiy moddalardan murakkab molekulalarni sintez qilish jarayoni.

Biosintez atamasi IN VIVO (tanada), IN VITRO (tanadan tashqari) kimyoviy reaksiyaga nisbatan qo'llaniladi.

Antimetabolitlar mavjud - biokimyoviy reaktsiyalarda metabolitlarning raqobatchilari.

Konjugatsiya molekulalarning barqarorligini oshirish omili sifatida. Organik birikmalar molekulalarida atomlarning o'zaro ta'siri va uni uzatish usullari

Ma'ruza mazmuni:

Juftlik va uning turlari:

p, p - juftlashtirish,

r,p - konjugatsiya.

Konjugatsiya energiyasi.

Ochiq zanjirli bog'langan tizimlar.

A vitamini, karotinlar.

Radikal va ionlarda konjugatsiya.

Birlashtirilgan yopiq elektron tizimlar. Aromatiklik, aromatiklik mezonlari, geterosiklik aromatik birikmalar.

Kovalent bog'lanish: qutbsiz va qutbli.

Induktiv va mezomer effektlar. EA va ED o'rinbosar hisoblanadi.

Organik kimyoda kimyoviy bog'lanishning asosiy turi kovalent bog'lanishdir. Organik molekulalarda atomlar s va p bog'lari bilan bog'langan.

Organik birikmalar molekulalaridagi atomlar kovalent bog'lar orqali bog'langan bo'lib, ular s va p bog'lar deb ataladi.

SP 3 dagi yagona s - bog'lanish - gibridlangan holat l - uzunlik (C-C 0,154 nm), E-energiya (83 kkal/mol), qutblanish va qutblanish qobiliyati bilan tavsiflanadi. Masalan:

Qo'sh bog'lanish to'yinmagan birikmalarga xos bo'lib, ularda markaziy s-bog'dan tashqari s-bog'ga perpendikulyar qoplama ham mavjud bo'lib, u p-bog' deb ataladi).

Qo'sh bog'lanishlar lokalizatsiya qilinadi, ya'ni elektron zichligi bog'langan atomlarning faqat 2 yadrosini qamrab oladi.

Ko'pincha siz va men shug'ullanamiz konjugatsiyalangan tizimlari. Agar qo'sh bog'lar bitta bog'lar bilan almashinsa (va umumiy holatda, qo'sh bog' bilan bog'langan atom p-orbitalga ega bo'lsa, u holda qo'shni atomlarning p-orbitallari bir-birining ustiga chiqib, umumiy p-elektron tizimini tashkil qilishi mumkin). Bunday tizimlar deyiladi konjugatsiyalangan yoki delokalizatsiyalangan . Masalan: butadien-1,3

p, p - konjugat tizimlar

Butadiendagi barcha atomlar SP 2 gibridlangan holatda va bir tekislikda yotadi (Pz gibrid orbital emas). Rz - orbitallar bir-biriga parallel. Bu ularning bir-biriga mos kelishi uchun sharoit yaratadi. Pz orbitalining bir-birining ustiga chiqishi C-1 va C-2 va C-3 va C-4, shuningdek C-2 va C-3 o'rtasida sodir bo'ladi, ya'ni u delokalizatsiya qilingan kovalent bog'lanish. Bu molekuladagi bog'lanish uzunligining o'zgarishida namoyon bo'ladi. C-1 va C-2 orasidagi bog'lanish uzunligi bitta bog'lanish bilan solishtirganda ko'paytiriladi va C-2 va C-3 o'rtasida qisqartiriladi.

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

l S-N 1,147 nm l S =O 0,121 nm

r, p - juftlashtirish

P, p konjugatsiyalangan sistemaga peptid bog'lanish misol bo'la oladi.

r, p - konjugat sistemalar

C=0 qo'sh bog'lanish odatdagi uzunlik 0,121 ga nisbatan 0,124 nm gacha uzaytiriladi va C-N aloqasi oddiy holatda 0,147 nmga nisbatan qisqaradi va 0,132 nm ga aylanadi. Ya'ni elektron delokalizatsiya jarayoni bog'lar uzunliklarining tenglashishiga va molekulaning ichki energiyasini pasayishiga olib keladi. Biroq, r,p - konjugatsiya asiklik birikmalarda, faqat bitta C-C bog'lari bilan = bog'langanda emas, balki geteroatom bilan almashganda ham sodir bo'ladi:

Erkin p-orbitali bo'lgan X atomi qo'sh bog'ning yonida joylashgan bo'lishi mumkin. Ko'pincha bular O, N, S geteroatomlari va ularning p-orbitallari bo'lib, p-bog'lar bilan o'zaro ta'sir qiladi, p, p-konjugatsiyani hosil qiladi.

Masalan:

CH 2 = CH – O – CH = CH 2

Konjugatsiya nafaqat neytral molekulalarda, balki radikallar va ionlarda ham sodir bo'lishi mumkin:

Yuqoridagilarga asoslanib, ochiq tizimlarda juftlash quyidagi sharoitlarda sodir bo'ladi:

Konjugatsiyalangan tizimda ishtirok etuvchi barcha atomlar SP 2 - gibridlangan holatda.

Pz - barcha atomlarning orbitallari s-skelet tekisligiga perpendikulyar, ya'ni bir-biriga parallel.

Konjugatsiyalangan ko'p markazli tizim hosil bo'lganda, bog'lanish uzunligi tenglashadi. Bu erda "sof" bitta va ikki tomonlama aloqalar yo'q.

Konjugatsiyalangan tizimda p-elektronlarning delokalizatsiyasi energiyaning chiqishi bilan birga keladi. Tizim pastroq energiya darajasiga o'tadi, yanada barqaror, barqaror bo'ladi. Shunday qilib, butadien - 1,3 holatida konjugatsiyalangan tizimning shakllanishi 15 kJ/mol miqdorida energiyaning chiqishiga olib keladi. Aynan konjugatsiya tufayli allilik tipdagi ion radikallarining barqarorligi va ularning tabiatda tarqalishi ortadi.

Konjugatsiya zanjiri qancha uzun bo'lsa, uning hosil bo'lish energiyasi shunchalik ko'p bo'ladi.

Bu hodisa biologik muhim birikmalarda ancha keng tarqalgan. Masalan:

Tabiatda keng tarqalgan bir qator ion va molekulalarni o'z ichiga olgan bioorganik kimyo kursida molekulalar, ionlar va radikallarning termodinamik barqarorligi masalalariga doimo duch kelamiz. Masalan:

Yopiq konturli ulangan tizimlar

Xushbo'ylik. Siklik molekulalarda ma'lum sharoitlarda konjugatsiyalangan tizim paydo bo'lishi mumkin. P, p - konjugatsiyalangan tizimga misol sifatida benzolni keltirish mumkin, bu erda p - elektron buluti uglerod atomlarini qoplaydi, bunday tizim deyiladi - aromatik.

Benzolda konjugatsiya natijasida energiya ortishi 150,6 kJ/mol ni tashkil qiladi. Shuning uchun benzol 900 o S haroratgacha termal barqarordir.

Yopiq elektron halqa mavjudligi NMR yordamida isbotlangan. Agar benzol molekulasi tashqi magnit maydonga joylashtirilsa, induktiv halqali oqim paydo bo'ladi.

Shunday qilib, Gyuckel tomonidan ishlab chiqilgan aromatiklik mezoni:

molekula tsiklik tuzilishga ega;

barcha atomlar SP 2 - gibridlangan holatda;

4n + 2 elektronni o'z ichiga olgan delokalizatsiyalangan p - elektron tizimi mavjud, bu erda n - davrlar soni.

Masalan:

Bioorganik kimyoda alohida o'rinni savol egallaydi geterotsiklik birikmalarning aromatikligi.

Geteroatomlar (azot, oltingugurt, kislorod) bo'lgan tsiklik molekulalarda uglerod atomlarining p-orbitallari va geteroatom ishtirokida yagona p-elektron buluti hosil bo'ladi.

Besh a'zoli geterotsiklik birikmalar

Aromatik tizim 2 ta elektronga ega bo'lgan geteroatomning 4 ta p-orbitali C va bitta orbitalning o'zaro ta'siridan hosil bo'ladi. Oltita p elektron aromatik skelet hosil qiladi. Bunday konjuge tizim elektron ortiqcha hisoblanadi. Pirolda N atomi SP 2 gibridlangan holatda bo'ladi.

Pirol ko'plab biologik muhim moddalarning bir qismidir. To'rtta pirol halqasi porfinni hosil qiladi, aromatik tizim 26 p - elektron va yuqori konjugatsiya energiyasi (840 kJ / mol)

Porfin tuzilishi gemoglobin va xlorofillning bir qismidir

Olti a'zoli geterotsiklik birikmalar

Bu birikmalar molekulalaridagi aromatik sistema uglerod atomlarining beshta p-orbitali va azot atomining bir p-orbitalining oʻzaro taʼsiridan hosil boʻladi. Ikkita SP 2 orbitalidagi ikkita elektron halqaning uglerod atomlari bilan s - bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadi. Bir elektronli P orbitali aromatik skeletga kiradi. SP 2 - s-skelet tekisligida yolg'iz juft elektronga ega orbital yotadi.

Pirimidindagi elektron zichligi N ga siljiydi, ya'ni sistemada p - elektronlar kamaygan, u elektron yetishmaydi.

Ko'pgina geterotsiklik birikmalar bir yoki bir nechta geteroatomlarni o'z ichiga olishi mumkin

Pirol, pirimidin va purin yadrolari ko'plab biologik faol molekulalarning bir qismidir.

Organik birikmalar molekulalarida atomlarning o'zaro ta'siri va uni uzatish usullari

Yuqorida aytib o'tilganidek, organik birikmalar molekulalaridagi bog'lanishlar s va p bog'lanishlari tufayli amalga oshiriladi; elektron zichligi bog'langan atomlar o'rtasida teng taqsimlanadi, agar bu atomlar bir xil yoki elektronegativlikka yaqin bo'lsa. Bunday ulanishlar deyiladi qutbsiz.

CH 3 -CH 2 →CI qutb aloqasi

Ko'pincha organik kimyoda biz qutbli aloqalar bilan shug'ullanamiz.

Agar elektron zichligi ko'proq elektron manfiy atom tomon siljigan bo'lsa, unda bunday bog'lanish qutbli deb ataladi. Bog'lanish energiyasining qiymatlariga asoslanib, amerikalik kimyogari L. Pauling atomlarning elektron manfiyligining miqdoriy tavsifini taklif qildi. Quyida Pauling shkalasi keltirilgan.

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

Gibridlanishning turli holatlaridagi uglerod atomlari elektromanfiyligi bilan farqlanadi. Shuning uchun s - SP 3 va SP 2 gibridlangan atomlar orasidagi bog'lanish - qutbli.

Induktiv ta'sir

Elektron zichligining elektrostatik induksiya mexanizmi orqali s-bog'lar zanjiri bo'ylab uzatilishi deyiladi. induksiya orqali, effekt deyiladi induktiv va J bilan belgilanadi. J ning ta'siri, qoida tariqasida, uchta bog'lanish orqali zaiflashadi, lekin yaqin joylashgan atomlar yaqin atrofdagi dipolning ancha kuchli ta'sirini boshdan kechiradi.

Elektron zichligini s-bog' zanjiri bo'ylab o'z yo'nalishi bo'yicha siljituvchi o'rinbosarlar -J - effektini va aksincha +J effektini ko'rsatadi.

Izolyatsiya qilingan p-bog', shuningdek, ochiq yoki yopiq konjugatsiyalangan tizimning bitta p-elektron buluti EA va ED o'rnini bosuvchi moddalar ta'sirida osongina qutblanishi mumkin. Bunday hollarda induktiv effekt p-bog'lanishga o'tadi, shuning uchun Jp bilan belgilanadi.

Mezomerik effekt (konjugatsiya effekti)

Konjugatsiyalangan sistema a'zosi bo'lgan o'rinbosar ta'sirida elektron zichligining qayta taqsimlanishi deyiladi. mezomerik effekt(M-effekt).

O‘rinbosar konjugatsiyalangan sistemaning bir qismi bo‘lishi uchun u qo‘sh bog‘ga (p,p konjugatsiya) yoki yolg‘iz juft elektronga ega geteroatomga (r,p konjugatsiya) ega bo‘lishi kerak. M - effekt zaiflashmasdan birlashtirilgan tizim orqali uzatiladi.

Konjugatsiyalangan sistemada elektron zichligini kamaytiruvchi (o‘z yo‘nalishi bo‘yicha joy almashgan elektron zichligi) o‘rinbosarlar -M effektini, konjugatsiyalangan sistemada elektron zichligini oshiruvchi o‘rinbosarlar esa +M effektini namoyon qiladi.

O'rinbosarlarning elektron effektlari

Organik moddalarning reaktivligi ko'p jihatdan J va M ta'sirining tabiatiga bog'liq. Elektron effektlarning nazariy imkoniyatlarini bilish bizga ma'lum kimyoviy jarayonlarning borishini taxmin qilish imkonini beradi.

Organik birikmalarning kislota-asos xossalari Organik reaksiyalarning tasnifi.

Ma'ruza konspekti

Substrat, nukleofil, elektrofil haqida tushuncha.

Organik reaksiyalarning tasnifi.

qaytarilmas va qaytarilmas

radikal, elektrofil, nukleofil, sinxron.

mono- va bimolekulyar

almashtirish reaktsiyalari

qo'shilish reaktsiyalari

bartaraf etish reaktsiyalari

oksidlanish va qaytarilish

kislota-asos o'zaro ta'siri

Reaksiyalar regioselektiv, kimyoselektiv, stereoselektivdir.

Elektrofil qo'shilish reaktsiyalari. Morkovnikov hukmronligi, Morkovnikovning qo'shilishi.

Elektrofil almashtirish reaksiyalari: 1 va 2 turdagi orientantlar.

Organik birikmalarning kislota-asos xossalari.

Bronsted kislotalilik va asoslilik

Lyuis kislotaliligi va asosliligi

Qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar nazariyasi.

Organik reaksiyalarning tasnifi

Organik reaksiyalarni sistemalashtirish bu reaksiyalarning xilma-xilligini nisbatan kam sonli turlarga kamaytirish imkonini beradi. Organik reaktsiyalarni quyidagilarga bo'lish mumkin:

tomon: qaytarilmas va qaytarilmas

substrat va reagentdagi bog'lanishlarning o'zgarishi tabiatiga ko'ra.

Substrat- yangi aloqa hosil qilish uchun uglerod atomini ta'minlovchi molekula

Reaktiv- substratga ta'sir qiluvchi birikma.

Substrat va reagentdagi bog'lanishlarning o'zgarishi tabiatiga ko'ra reaktsiyalarni quyidagilarga bo'lish mumkin:

radikal R

elektrofil E

nukleofil N(Y)

sinxron yoki muvofiqlashtirilgan

SR reaksiyalarining mexanizmi

Boshlash

Zanjirning o'sishi

Ochiq kontur

Yakuniy NATIJA BO'YICHA TASNIFI

Reaksiyaning yakuniy natijasiga muvofiqligi:

A) almashtirish reaksiyalari

B) qo‘shilish reaksiyalari

B) bartaraf etish reaksiyalari

D) qayta guruhlash

D) oksidlanish va qaytarilish

E) kislota-asos o'zaro ta'siri

Reaksiyalar ham sodir bo'ladi:

Regioselektiv– bir nechta reaksiya markazlaridan biri orqali oqishi ma’qul.

Kimyoselektiv- tegishli funktsional guruhlardan birida imtiyozli reaktsiya.

Stereoselektiv- bir nechta stereoizomerlardan birining imtiyozli shakllanishi.

Alkenlar, alkanlar, alkadienlar, arenlar va geterosiklik birikmalarning reaktivligi

Organik birikmalarning asosini uglevodorodlar tashkil qiladi. Biz faqat biologik sharoitda va shunga mos ravishda uglevodorodlarning o'zlari bilan emas, balki uglevodorod radikallari ishtirokida amalga oshiriladigan reaktsiyalarni ko'rib chiqamiz.

Toʻyinmagan uglevodorodlarga alkenlar, alkadienlar, alkinlar, sikloalkenlar va aromatik uglevodorodlar kiradi. Ular uchun birlashtiruvchi printsip p - elektron bulutdir. Dinamik sharoitda organik birikmalar ham E+ tomonidan hujumga uchraydi

Biroq, alkinlar va arenlarning reagentlar bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyalari turli natijalarga olib keladi, chunki bu birikmalarda p - elektron bulutining tabiati har xil: mahalliylashtirilgan va delokalizatsiyalangan.

Reaksiya mexanizmlarini ko'rib chiqishni A E reaktsiyalari bilan boshlaymiz. Ma'lumki, alkenlar bilan o'zaro ta'sir qiladi

Gidratsiya reaksiyasining mexanizmi

Markovnikov qoidasiga ko'ra - umumiy formula HX assimetrik birikmalarning to'yinmagan uglevodorodlarga qo'shilishi - agar o'rnini bosuvchi ED bo'lsa, eng vodorodlangan uglerod atomiga vodorod atomi qo'shiladi. Anti-Markovnikov qo'shilishida, agar o'rnini bosuvchi EA bo'lsa, eng kam vodorodlanganga vodorod atomi qo'shiladi.

Aromatik tizimlardagi elektrofil o'rnini bosish reaktsiyalari o'ziga xos xususiyatlarga ega. Birinchi xususiyat shundaki, termodinamik jihatdan barqaror aromatik tizim bilan o'zaro ta'sir qilish uchun odatda katalizatorlar yordamida hosil bo'ladigan kuchli elektrofillar kerak.

Reaktsiya mexanizmi S E

YO'NALISH TA'SIRI
O'rinbosar

Agar aromatik halqada biron bir o'rinbosar bo'lsa, u albatta halqaning elektron zichligi taqsimotiga ta'sir qiladi. ED - o'rnini bosuvchi moddalar (1-qatorning orientantlari) CH 3, OH, OR, NH 2, NR 2 - almashtirilmagan benzolga nisbatan almashtirishni osonlashtiradi va kiruvchi guruhni orto- va para-pozitsiyaga yo'naltiradi. Agar ED o'rnini bosuvchi moddalar kuchli bo'lsa, unda katalizator kerak emas, bu reaktsiyalar 3 bosqichda davom etadi.

EA o'rnini bosuvchi moddalar (ikkinchi turdagi orientantlar) almashtirilmagan benzolga nisbatan elektrofil almashtirish reaktsiyalariga to'sqinlik qiladi. SE reaktsiyasi yanada qattiqroq sharoitlarda sodir bo'ladi; kiruvchi guruh meta-pozitsiyaga kiradi. II turdagi o'rinbosarlarga quyidagilar kiradi:

COOH, SO 3 H, CHO, galogenlar va boshqalar.

SE reaksiyalari geterosiklik uglevodorodlar uchun ham xosdir. Pirol, furan, tiofen va ularning hosilalari p-ortiqcha tizimlarga kiradi va SE reaksiyalariga juda oson kiradi. Ular oson halogenlanadi, alkillanadi, asillanadi, sulfonlanadi va nitratlanadi. Reagentlarni tanlashda ularning kuchli kislotali muhitda beqarorligini, ya'ni atsidofobikligini hisobga olish kerak.

Piridin azot atomiga ega piridin va boshqa geterotsiklik tizimlar p-yetarli bo'lmagan tizimlar bo'lib, ular SE reaktsiyalariga kirishi ancha qiyinroq va kiruvchi elektrofil azot atomiga nisbatan b-o'rinni egallaydi.

Organik birikmalarning kislotali va asosiy xossalari

Organik birikmalar reaktivligining eng muhim jihatlari organik birikmalarning kislota-ishqor xossalaridir.

Kislotalik va asoslilik shuningdek, organik birikmalarning ko'plab funktsional fizik-kimyoviy va biologik xususiyatlarini belgilovchi muhim tushunchalar. Kislota va asos katalizi eng keng tarqalgan fermentativ reaktsiyalardan biridir. Zaif kislotalar va asoslar metabolizm va uni tartibga solishda muhim rol o'ynaydigan biologik tizimlarning umumiy tarkibiy qismlaridir.

Organik kimyoda kislotalar va asoslar haqida bir qancha tushunchalar mavjud. Noorganik va organik kimyoda umumiy qabul qilingan kislotalar va asoslarning Bronsted nazariyasi. Bronstedning fikricha, kislotalar proton berishi mumkin bo'lgan moddalar, asoslar esa protonni qabul qila oladigan moddalardir.

Bronted kislotalilik

Asosan, ko'pchilik organik birikmalarni kislotalar deb hisoblash mumkin, chunki organik birikmalarda H C, N O S bilan bog'langan.

Organik kislotalar mos ravishda C - H, N - H, O - H, S-H - kislotalarga bo'linadi.

Kislotalik Ka yoki - log Ka = pKa shaklida baholanadi, pKa qancha past bo'lsa, kislota kuchliroq bo'ladi.

Organik birikmalarning kislotaliligini miqdoriy baholash barcha organik moddalar uchun aniqlanmagan. Shuning uchun turli xil kislotali joylarning kislotali xususiyatlarini sifatli baholash qobiliyatini rivojlantirish muhimdir. Buning uchun umumiy uslubiy yondashuv qo'llaniladi.

Kislota kuchi anionning barqarorligi (konjugat asos) bilan belgilanadi. Anion qanchalik barqaror bo'lsa, kislota shunchalik kuchli bo'ladi.

Anionning barqarorligi bir qator omillarning kombinatsiyasi bilan belgilanadi:

kislota markazidagi elementning elektronegativligi va qutblanishi.

aniondagi manfiy zaryadning delokalizatsiya darajasi.

kislota markazi bilan bog'liq bo'lgan radikalning tabiati.

solvatsiya effektlari (erituvchining ta'siri)

Keling, ushbu omillarning barchasining rolini ketma-ket ko'rib chiqaylik:

Elementlarning elektromanfiyligining ta'siri

Elektromanfiy element qanchalik ko'p bo'lsa, zaryad shunchalik delokalizatsiyalangan va anion qanchalik barqaror bo'lsa, kislota shunchalik kuchli bo'ladi.

C (2,5) N (3,0) O (3,5) S (2,5)

Shuning uchun CH seriyasida kislotalilik o'zgaradi< NН < ОН

SH kislotalari uchun yana bir omil ustunlik qiladi - polarizatsiya.

Oltingugurt atomi hajmi jihatidan kattaroq va bo'sh d orbitallarga ega. shuning uchun manfiy zaryad katta hajmda delokalizatsiyaga qodir, bu esa anionning barqarorligini oshiradi.

Tiollar kuchli kislotalar sifatida ishqorlar, shuningdek og'ir metallarning oksidlari va tuzlari bilan reaksiyaga kirishadi, spirtlar (zaif kislotalar) esa faqat faol metallar bilan reaksiyaga kirishadi.

Tollarning nisbatan yuqori kislotaligi tibbiyotda va dorilar kimyosida qo'llaniladi. Masalan:

As, Hg, Cr, Bi bilan zaharlanish uchun ishlatiladi, ularning ta'siri metallarni bog'lash va ularni tanadan olib tashlash bilan bog'liq. Masalan:

Kislota markazida bir xil atomga ega birikmalarning kislotaliligini baholashda aniondagi manfiy zaryadning delokalizatsiyasi hal qiluvchi omil hisoblanadi. Anionning barqarorligi konjugatsiyalangan bog'lanishlar tizimi bo'ylab manfiy zaryadni delokalizatsiya qilish imkoniyati paydo bo'lishi bilan sezilarli darajada oshadi. Spirtli ichimliklar bilan solishtirganda fenollarda kislotalikning sezilarli darajada oshishi molekula bilan solishtirganda ionlarda delokalizatsiya ehtimoli bilan izohlanadi.

Karboksilik kislotalarning yuqori kislotaliligi karboksilat anionining rezonans barqarorligi bilan bog'liq.

Zaryadning delokalizatsiyasi elektronni tortib oluvchi o'rinbosarlarning (EA) mavjudligi bilan osonlashadi, ular anionlarni barqarorlashtiradi va shu bilan kislotalikni oshiradi. Masalan, EA molekulasiga o'rinbosarni kiritish

O'rinbosar va erituvchining ta'siri

a - gidroksi kislotalar tegishli karboksilik kislotalarga qaraganda kuchliroq kislotalardir.

ED - o'rnini bosuvchi moddalar, aksincha, kislotalikni kamaytiradi. Anionning barqarorlashuviga erituvchilar ko'proq ta'sir qiladi, qoida tariqasida, zaryadsizlanish darajasi past bo'lgan kichik ionlar yaxshiroq solvatlanadi.

Solvatsiyaning ta'sirini, masalan, qatorda kuzatish mumkin:

Agar kislota markazidagi atom musbat zaryadga ega bo'lsa, bu kislotalikning oshishiga olib keladi.

Tomoshabinlarga savol: qaysi kislota - sirka yoki palmitik C 15 H 31 COOH - pastroq pKa qiymatiga ega bo'lishi kerak?

Agar kislota markazidagi atom musbat zaryadga ega bo'lsa, bu kislotalikning oshishiga olib keladi.

Elektrofil almashtirish reaksiyasida hosil bo'lgan s - kompleksning kuchli CH - kislotaligini qayd etish mumkin.

Bronsted asoslilik

Proton bilan bog'lanish uchun geteroatomda umumiy bo'lmagan elektron juftligi kerak,

yoki anionlar bo'ladi. p-asoslari mavjud va

p asoslar, bu erda asosiylik markazi

lokalizatsiyalangan p bog'ning elektronlari yoki konjugatsiyalangan tizimning p elektronlari (p komponentlar)

Baza kuchi kislotalilik bilan bir xil omillarga bog'liq, ammo ularning ta'siri aksincha. Atomning elektromanfiyligi qanchalik katta bo'lsa, u yolg'iz elektron juftligini shunchalik qattiq ushlab turadi va proton bilan bog'lanish uchun kamroq mavjud. Keyin, umuman olganda, bir xil o'rnini bosuvchi n-asoslarning kuchi ketma-ketlikda o'zgaradi:

Eng asosiy organik birikmalar aminlar va spirtlardir:

Mineral kislotalar bilan organik birikmalarning tuzlari yaxshi eriydi. Ko'pgina dorilar tuzlar shaklida qo'llaniladi.

Bir molekulada kislota-asos markazi (amfoter)

Vodorod aloqalari kislota-asos o'zaro ta'siri sifatida

Barcha a - aminokislotalar uchun kuchli kislotali va kuchli ishqoriy muhitda anionli kation shakllari ustunlik qiladi.

Zaif kislotali va asosli markazlarning mavjudligi zaif o'zaro ta'sirlarga - vodorod aloqalariga olib keladi. Masalan: past molekulyar og'irlikka ega imidazol vodorod bog'lari mavjudligi sababli yuqori qaynash nuqtasiga ega.

J.Lyuis elektron qobiqlarning tuzilishiga asoslanib, kislotalar va asoslarning umumiyroq nazariyasini taklif qildi.

Lyuis kislotasi bo'sh orbitaga ega bo'lgan atom, molekula yoki kation bo'lishi mumkin, ular bir juft elektronni bog'lanish uchun qabul qila oladi.

Lyuis kislotalarining vakillari davriy sistemaning II va III guruhlari elementlarining galogenidlari D.I. Mendeleev.

Lyuis asoslari bir juft elektronni berishga qodir atom, molekula yoki aniondir.

Lyuis asoslariga aminlar, spirtlar, efirlar, tiollar, tioefirlar va p bog'langan birikmalar kiradi.

Misol uchun, quyida keltirilgan o'zaro ta'sir Lyuis kislota-asos o'zaro ta'siri sifatida ifodalanishi mumkin

Lyuis nazariyasining muhim natijasi shundaki, har qanday organik modda kislota-asos kompleksi sifatida ifodalanishi mumkin.

Organik birikmalarda molekula ichidagi vodorod aloqalari molekulalararo bog'lanishlarga qaraganda kamroq uchraydi, lekin ular bioorganik birikmalarda ham uchraydi va ularni kislota-asos o'zaro ta'siri deb hisoblash mumkin.

"Qattiq" va "yumshoq" tushunchalari kuchli va kuchsiz kislotalar va asoslar bilan bir xil emas. Bu ikkita mustaqil xususiyatdir. LCMO ning mohiyati shundaki, qattiq kislotalar qattiq asoslar bilan, yumshoq kislotalar esa yumshoq asoslar bilan reaksiyaga kirishadi.

Pirsonning qattiq va yumshoq kislotalar va asoslar (HABP) printsipiga ko'ra, Lyuis kislotalari qattiq va yumshoq bo'linadi. Qattiq kislotalar kichik o'lchamli, katta musbat zaryadli, yuqori elektromanfiy va past qutblanish qobiliyatiga ega bo'lgan qabul qiluvchi atomlardir.

Yumshoq kislotalar kichik musbat zaryadga, past elektronegativlikka va yuqori qutblanishga ega bo'lgan yirik akseptor atomlardir..

LCMO ning mohiyati shundaki, qattiq kislotalar qattiq asoslar bilan, yumshoq kislotalar esa yumshoq asoslar bilan reaksiyaga kirishadi. Masalan:

Organik birikmalarning oksidlanishi va qaytarilishi

Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari hayotiy jarayonlar uchun katta ahamiyatga ega. Ularning yordami bilan organizm o'zining energiya ehtiyojlarini qondiradi, chunki organik moddalarning oksidlanishi energiyani chiqaradi.

Boshqa tomondan, bu reaktsiyalar oziq-ovqatni hujayra tarkibiy qismlariga aylantirishga xizmat qiladi. Oksidlanish reaktsiyalari organizmdan dorilarni detoksifikatsiya qilish va olib tashlashga yordam beradi.

Oksidlanish - bu bir nechta aloqa yoki yangi qutbli aloqalarni hosil qilish uchun vodorodni olib tashlash jarayoni.

Qaytarilish oksidlanishning teskari jarayonidir.

Organik substratlarning oksidlanishi osonroq kechsa, uning elektronlardan voz kechish tendentsiyasi shunchalik kuchli bo'ladi.

Oksidlanish va qaytarilishni birikmalarning ma'lum sinflari bilan bog'liq holda hisobga olish kerak.

C-H aloqalarining oksidlanishi (alkanlar va alkillar)

Alkanlar to'liq yonganda CO 2 va H 2 O hosil bo'ladi va issiqlik chiqariladi. Ularni oksidlanish va qaytarilishning boshqa usullari quyidagi sxemalar bilan ifodalanishi mumkin:

To'yingan uglevodorodlarning oksidlanishi og'ir sharoitlarda sodir bo'ladi (xrom aralashmasi issiq); yumshoq oksidlovchilar ularga ta'sir qilmaydi. Oraliq oksidlanish mahsulotlari spirtlar, aldegidlar, ketonlar va kislotalardir.

R - O - OH gidroperoksidlari yumshoq sharoitlarda, xususan, in vivo sharoitida C - H aloqalarining oksidlanishining eng muhim oraliq mahsulotidir.

Tana sharoitida C-H aloqalarining muhim oksidlanish reaktsiyasi fermentativ gidroksillanishdir.

Misol tariqasida, oziq-ovqat mahsulotlarini oksidlash orqali spirtli ichimliklarni ishlab chiqarish mumkin. Molekulyar kislorod va uning faol shakllari tufayli. in vivo amalga oshiriladi.

Vodorod periks organizmda gidroksillovchi vosita sifatida xizmat qilishi mumkin.

Ortiqcha peroksid katalaza yordamida suv va kislorodga parchalanishi kerak.

Alkenlarning oksidlanishi va qaytarilishi quyidagi o'zgarishlar bilan ifodalanishi mumkin:

Alkenlarning qisqarishi

Aromatik uglevodorodlarning oksidlanishi va qaytarilishi

Benzolni hatto og'ir sharoitlarda ham quyidagi sxema bo'yicha oksidlash juda qiyin:

Oksidlanish qobiliyati benzoldan naftalinga va undan keyin antrasenga sezilarli darajada oshadi.

ED o'rnini bosuvchi moddalar aromatik birikmalarning oksidlanishini osonlashtiradi. EA - oksidlanishga to'sqinlik qiladi. Benzolning tiklanishi.

C 6 H 6 + 3 H 2

Aromatik birikmalarning fermentativ gidroksillanishi

Spirtli ichimliklarni oksidlanishi

Uglevodorodlar bilan solishtirganda, spirtlarning oksidlanishi yumshoqroq sharoitda sodir bo'ladi

Tana sharoitida diollarning eng muhim reaktsiyasi xinon-gidrokinon tizimidagi transformatsiyadir.

Elektronlarning substratdan kislorodga o'tishi metaxondriyalarda sodir bo'ladi.

Aldegid va ketonlarning oksidlanishi va qaytarilishi

Organik birikmalarning eng oson oksidlanadigan sinflaridan biri

2H 2 C = O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH yorug'likda ayniqsa oson oqadi.

Azot o'z ichiga olgan birikmalarning oksidlanishi

Ominlar juda oson oksidlanadi, oksidlanishning yakuniy mahsuloti nitro birikmalardir

Azot o'z ichiga olgan moddalarning to'liq kamayishi aminlarning paydo bo'lishiga olib keladi.

In vivo aminlarning oksidlanishi

Tiollarning oksidlanishi va qaytarilishi

Organik birikmalarning O-B xossalarining qiyosiy tavsiflari.

Tiollar va 2 atomli fenollar eng oson oksidlanadi. Aldegidlar juda oson oksidlanadi. Spirtli ichimliklarni oksidlanishi qiyinroq, birlamchilari esa ikkilamchi va uchinchi darajalilarga qaraganda osonroq. Ketonlar oksidlanishga chidamli yoki molekulaning parchalanishi bilan oksidlanadi.

Alkinlar xona haroratida ham oson oksidlanadi.

Oksidlanishning eng qiyinlari Sp3-gibridlangan holatdagi uglerod atomlarini o'z ichiga olgan birikmalar, ya'ni molekulalarning to'yingan bo'laklari.

ED - o'rnini bosuvchi moddalar oksidlanishni osonlashtiradi

EA - oksidlanishga to'sqinlik qiladi.

Poli- va geterofunksional birikmalarning o'ziga xos xususiyatlari.

Ma'ruza konspekti

Poli- va geterofunksionallik organik birikmalarning reaktivligini oshiradigan omil sifatida.

Poli- va geterofunksional birikmalarning o'ziga xos xususiyatlari:

molekulyar tuzlarning amfoterlik hosil bo'lishi.

g, d, e – geterofunksional birikmalarning molekula ichidagi sikllanishi.

molekulalararo sikllanish (laktidlar va deketopipirozinlar)

xelyatsiya.

beta-heterofunksionalni yo'q qilish reaktsiyalari

ulanishlar.

keto-enol tautomeriyasi. Fosfoenolpiruvat, kabi

makroergik birikma.

dekarboksillanish.

stereoizomerizm

Poli- va geterofunksionallik gidroksi, aminokislota va okso kislotalarda o'ziga xos xususiyatlarning paydo bo'lishining sababi sifatida.

Molekulada bir nechta bir xil yoki turli funktsional guruhlarning mavjudligi biologik muhim organik birikmalarga xos xususiyatdir. Molekula ikki yoki undan ortiq gidroksil guruhlari, aminokislotalar yoki karboksil guruhlarni o'z ichiga olishi mumkin. Masalan:

Hayotiy faoliyatda ishtirok etadigan moddalarning muhim guruhi turli funktsional guruhlarning juft birikmasiga ega bo'lgan geterofunktsional birikmalardir. Masalan:

Alifatik birikmalarda yuqoridagi barcha funksional guruhlar EA xarakterini namoyon qiladi. Ularning bir-biriga ta'siri tufayli ularning reaktivligi o'zaro kuchayadi. Masalan, oksokislotalarda ikkita karbonil uglerod atomining har birining elektrofilligi boshqa funksional guruhning -J tomonidan kuchayadi, bu esa nukleofil reagentlarning oson hujumiga olib keladi.

I effekti 3-4 bog'lanishdan so'ng yo'qolganligi sababli, uglevodorod zanjiridagi funktsional guruhlarning joylashishining yaqinligi muhim holatdir. Geterofunksional guruhlar bir xil uglerod atomida (a - tartibga solish) yoki turli xil uglerod atomlarida, ikkala qo'shni (b joylashuv) va bir-biridan uzoqroq (g, delta, epsilon) joylarda joylashgan bo'lishi mumkin.

Har bir geterofunktsional guruh o'zining reaktivligini saqlab qoladi, aniqrog'i, geterofunktsional birikmalar "ikki" sonidagi kimyoviy reaktsiyalarga kiradi. Geterofunksional guruhlarning o'zaro joylashishi etarlicha yaqin bo'lsa, ularning har birining reaktivligi o'zaro kuchayadi.

Molekulada kislotali va asosiy guruhlarning bir vaqtning o'zida mavjudligi bilan birikma amfoterga aylanadi.

Masalan: aminokislotalar.

Geterofunksional guruhlarning o'zaro ta'siri

Gerofunktsional birikmalar molekulasida bir-biri bilan ta'sir o'tkazishga qodir bo'lgan guruhlar bo'lishi mumkin. Masalan, amfoter birikmalarda, masalan, a-aminokislotalarda ichki tuzlarning hosil bo'lishi mumkin.

Shuning uchun barcha a - aminokislotalar biopolyar ionlar shaklida bo'ladi va suvda yaxshi eriydi.

Kislota-asos o'zaro ta'siridan tashqari, boshqa turdagi kimyoviy reaktsiyalar ham mumkin bo'ladi. Misol uchun, SP 2 da S N reaktsiyasi spirt guruhi bilan o'zaro ta'sir qilish, efirlarning hosil bo'lishi, aminokislotalarga ega bo'lgan karboksil guruhi (amidlarning hosil bo'lishi) tufayli karbonil guruhidagi uglerod atomining gibrididir.

Funktsional guruhlarning nisbiy joylashishiga qarab, bu reaksiyalar bir molekula ichida (molekulyar) ham, molekulalar o'rtasida ham (molekulalararo) sodir bo'lishi mumkin.

Chunki reaksiya natijasida siklik amidlar va efirlar hosil bo'ladi. keyin hal qiluvchi omil sikllarning termodinamik barqarorligiga aylanadi. Shu munosabat bilan, yakuniy mahsulot odatda olti a'zoli yoki besh a'zoli halqalarni o'z ichiga oladi.

Molekulyar oʻzaro taʼsir besh yoki olti aʼzoli efir (amid) halqa hosil qilishi uchun geterofunksional birikma molekulada gamma yoki sigma joylashuviga ega boʻlishi kerak. Keyin sinfda

BIOORGANIK KIMYO, asosan, organik va fizik kimyo, shuningdek, fizika va matematika usullaridan foydalangan holda, organik moddalarning tuzilishi va ularning biologik funktsiyalari o'rtasidagi bog'liqlikni o'rganadi. Bioorganik kimyo tabiiy birikmalar kimyosini to'liq qamrab oladi va biokimyo va molekulyar biologiya bilan qisman mos keladi. Biologik ahamiyatga ega tabiiy birikmalar - asosan biopolimerlar (oqsillar, nuklein kislotalar, polisaxaridlar va aralash biopolimerlar) va past molekulyar biologik faol moddalar - vitaminlar, gormonlar, antibiotiklar, toksinlar va boshqalar, shuningdek, tabiiy moddalarning sintetik analoglari uni o'rganish ob'ektidir. aralashmalar, dorilar, pestitsidlar va boshqalar.

Bioorganik kimyo mustaqil soha sifatida 20-asrning 2-yarmida tabiiy birikmalarning anʼanaviy kimyosiga asoslangan biokimyo va organik kimyoning kesishmasida paydo boʻldi. Uning shakllanishi L. Pauling (oqsillardagi polipeptid zanjirining fazoviy tuzilishining asosiy elementlari sifatida a-spiral va b-tuzilmaning kashf etilishi), A. Todd (nukleotidlarning kimyoviy tuzilishini oydinlashtirish va) nomlari bilan bog'liq. dinukleotidning birinchi sintezi), F.Senger (oqsillardagi aminokislotalar ketma-ketligini aniqlash va uning yordamida insulinning birlamchi tuzilishini dekodlash usulini ishlab chiqish), V.Dyu Vigneol (izolyatsiya qilish, tuzilishi va kimyoviy sintezini o'rnatish) peptid gormonlari - oksitotsin va vazopressin), D. Barton va V. Prelog (konformatsion tahlil), R. Vudvord (ko'plab murakkab tabiiy birikmalarning to'liq kimyoviy sintezi, shu jumladan rezerpin, xlorofil, B 12 vitamini) va boshqalar; SSSRda N.D.Zelinskiy, A.N.Belozerskiy, I.N.Nazarov, N.A.Preobrajenskiy va boshqalarning asarlari katta rol oʻynadi.1960-yillarning boshlarida SSSRda bioorganik kimyo boʻyicha tadqiqotlarning tashabbuskori M.M.Shemyakin edi. Xususan, u ionoforlar funktsiyasini bajaradigan tsiklik depsipeptidlarni o'rganish bo'yicha ish boshladi (keyinchalik keng rivojlandi). 1970-80-yillarda mahalliy bioorganik kimyoning etakchisi Yu.A. Ovchinnikov, uning rahbarligi ostida o'nlab oqsillarning tuzilishi, shu jumladan membrana oqsillari (birinchi marta) - bakteriorhodopsin va qoramol vizual rodopsin tashkil etilgan.

Bioorganik kimyoning asosiy yo'nalishlariga quyidagilar kiradi:

1. Tabiiy birikmalarni ajratib olish va tozalash usullarini ishlab chiqish. Shu bilan birga, tozalash darajasini nazorat qilish uchun ko'pincha o'rganilayotgan moddaning o'ziga xos biologik funktsiyasi qo'llaniladi (masalan, antibiotikning tozaligi uning mikroblarga qarshi faolligi bilan, gormonning ma'lum biologik ta'siri bilan boshqariladi. jarayon va boshqalar). Murakkab tabiiy aralashmalarni ajratishda ko'pincha yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi va elektroforez usullari qo'llaniladi. 20-asrning oxiridan boshlab, alohida komponentlarni izlash va izolyatsiya qilish o'rniga, ma'lum bir birikmalar sinfining tarkibiy qismlarining maksimal mumkin bo'lgan soni uchun biologik namunalarning umumiy skriningi o'tkazildi (qarang Proteomika ).

2. O`rganilayotgan moddalarning tuzilishini aniqlash. Tuzilish deganda nafaqat molekuladagi atomlarning tabiati va bog'lanish tartibini belgilash, balki ularning fazoviy joylashuvi ham tushuniladi. Buning uchun turli usullar qo'llaniladi, birinchi navbatda kimyoviy (gidroliz, oksidlovchi bo'linish, o'ziga xos reagentlar bilan ishlov berish), bu ma'lum tuzilishga ega bo'lgan oddiyroq moddalarni olish imkonini beradi, ulardan asl moddaning tuzilishi qayta tiklanadi. Avtomatik qurilmalar, ayniqsa oqsillar va nuklein kislotalar kimyosida standart masalalarni tez hal qilish uchun keng qo'llaniladi: aminokislotalar va nukleotidlar tarkibini miqdoriy aniqlash uchun analizatorlar va oqsillardagi aminokislotalar qoldiqlari va nuklein kislotalardagi nukleotidlar ketma-ketligini aniqlash uchun sekvenserlar. Biopolimerlarning tuzilishini o'rganishda muhim rol o'ynaydigan fermentlar, ayniqsa ularni qat'iy belgilangan bog'larda (masalan, glutamin kislotasi, prolin, arginin va lizin qoldiqlarida peptid bog'larining parchalanish reaktsiyalarini katalizlovchi proteinazlar yoki) polinukleotidlardagi fosfodiester aloqalarini maxsus ravishda ajratuvchi cheklovchi fermentlar). Tabiiy birikmalarning tuzilishi haqidagi ma'lumotlar fizik tadqiqot usullari - asosan massa spektrometriyasi, yadro magnit-rezonansi va optik spektroskopiya yordamida ham olinadi. Kimyoviy va fizik usullarning samaradorligini oshirish nafaqat tabiiy birikmalarni, balki xarakterli, maxsus kiritilgan guruhlar va etiketli atomlarni o'z ichiga olgan ularning hosilalarini bir vaqtning o'zida tahlil qilish orqali erishiladi (masalan, bakteriyalar - ma'lum bir birikma ishlab chiqaruvchilarni o'z ichiga olgan muhitda o'stirish orqali. bu birikmaning prekursorlari, boyitilgan barqaror yoki radioaktiv izotoplar). Murakkab oqsillarni o'rganish natijasida olingan ma'lumotlarning ishonchliligi mos keladigan genlarning tuzilishini bir vaqtning o'zida o'rganish bilan sezilarli darajada oshadi. Molekulalarning fazoviy tuzilishi va ularning kristall holatdagi analoglari rentgen nurlari difraksion analizi bilan o‘rganiladi. Ba'zi hollarda ruxsat 0,1 nm dan kam qiymatlarga etadi. Yechimlar uchun eng informatsion usul NMR nazariy konformatsion tahlil bilan birgalikda hisoblanadi. Qo'shimcha ma'lumotlar optik spektral tahlil usullari (elektron va lyuminestsent spektrlar, doiraviy dikroizm spektrlari va boshqalar) bilan ta'minlanadi.

3. Tabiiy birikmalarning ham, ularning analoglarining ham sintezi. Ko'p hollarda kimyoviy yoki kimyoviy-fermentativ sintez kerakli moddani katta (tayyorlovchi) miqdorda olishning yagona usuli hisoblanadi. Nisbatan oddiy past molekulyar birikmalar uchun qarshi sintez avvaldan aniqlangan strukturaning to'g'riligi uchun muhim mezon bo'lib xizmat qiladi. Oqsillar va polinukleotidlarning avtomatik sintezatorlari yaratildi, ular sintez vaqtini sezilarli darajada qisqartirishi mumkin; ularning yordami bilan bir necha yuz monomer birliklarini o'z ichiga olgan bir qator oqsillar va polinukleotidlar sintez qilindi. Kimyoviy sintez tabiiy bo'lmagan dori vositalarini olishning asosiy usuli hisoblanadi. Tabiiy moddalarga kelsak, u ko'pincha biosintezni to'ldiradi yoki raqobatlashadi.

4. Biologik faol moddaning ta'siri yo'naltirilgan hujayra va molekulyar maqsadni aniqlash, uning tirik hujayra va uning tarkibiy qismlari bilan o'zaro ta'sirining kimyoviy mexanizmini yoritib berish. Ta'sir qilishning molekulyar mexanizmini tushunish, biologik tizimlarni o'rganish uchun vosita sifatida ko'pincha juda yuqori faollikka ega (masalan, toksinlar) biomolekulalardan samarali foydalanish uchun zarurdir; u oldindan belgilangan xususiyatlarga ega yangi, amaliy jihatdan muhim moddalarni maqsadli sintez qilish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Bir qator hollarda (masalan, asab tizimining faoliyatiga ta'sir qiluvchi peptidlarni o'rganishda) shu tarzda olingan moddalar kerakli yo'nalishda o'zgargan dastlabki tabiiy prototipga nisbatan sezilarli darajada faollashgan.

Bioorganik kimyo tibbiyot va qishloq xoʻjaligida (vitaminlar, gormonlar, antibiotiklar va boshqa dori vositalari ishlab chiqarish, oʻsimliklarning oʻsish stimulyatorlari, hayvonlarning, shu jumladan, hasharotlarning xatti-harakatlarini tartibga soluvchi moddalar ishlab chiqarish), kimyo, oziq-ovqat va mikrobiologiya sanoatining amaliy masalalarini hal qilish bilan chambarchas bogʻliq. Bioorganik kimyo va gen injeneriyasi usullarini uyg'unlashtirish natijasida oqsil-peptid tabiatga ega murakkab, biologik muhim moddalarni, jumladan, inson insulini, a -, b- va g-interferonlar va inson o'sish gormoni.

Lit.: Dugas G., Penny K. Bioorganik kimyo. M., 1983; Ovchinnikov Yu.A. Bioorganik kimyo. M., 1996 yil.

Bioorganik kimyo fanining predmeti.
Organiklarning tuzilishi va izomeriyasi
ulanishlar.
Kimyoviy bog'lanish va o'zaro ta'sir
organik birikmalardagi atomlar.
Kimyoviy reaksiyalar turlari.
Poli- va geterofunksional
ulanishlar.
Asosiy darslik - Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.
Bioorganik kimyo.
Ma’ruza va o‘quv qo‘llanma matni “Bioorganik kimyo
savol-javoblar” TDU veb-saytiga qarang http://tgumed.ru
"Talabalarga yordam" yorlig'i, "Ma'ruzalar bo'yicha
o‘quv rejasidagi fanlar”. Va, albatta, VK

Bioorganik kimyo hayot jarayonlarida ishtirok etuvchi moddalarning tuzilishi va xossalarini ularning biologik bilimlari bilan bog‘liq holda o‘rganadi.

Bioorganik kimyo moddalarning tuzilishi va xossalarini o'rganadi
bilan bog'liq holda, hayotiy jarayonlarda ishtirok etish
ularning biologik funktsiyalarini bilish.
Asosiy tadqiqot ob'ektlari biologik hisoblanadi
polimerlar (biopolimerlar) va bioregulyatorlar.
Biopolimerlar
–
yuqori molekulyar og'irlik
tabiiy
barcha tirik mavjudotlarning strukturaviy asosi bo'lgan birikmalar
organizmlar va jarayonlarda ma'lum rol o'ynaydi
hayotiy faoliyat. Biopolimerlarga peptidlar va
oqsillar, polisaxaridlar (uglevodlar), nuklein kislotalar. IN
Ushbu guruhga lipidlar ham kiradi, ular o'zlari emas
yuqori molekulyar birikmalardir, lekin ichida
tana odatda boshqa biopolimerlar bilan bog'lanadi.
Bioregulyatorlar kimyoviy ta'sir ko'rsatadigan birikmalardir
metabolizmni tartibga soladi. Bularga vitaminlar,
gormonlar, ko'plab sintetik biologik faol
birikmalar, shu jumladan dorilar.

Organizmda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar to'plamiga metabolizm yoki metabolizm deyiladi. Hujayralarda hosil bo'ladigan moddalar

Organizmda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar to'plami
metabolizm yoki metabolizm deb ataladi. Moddalar
o'simlik va hayvonlarning hujayralari, to'qimalari va organlarida hosil bo'ladi
metabolizm jarayonida metabolitlar deyiladi.
Metabolizm ikki yo'nalishni o'z ichiga oladi - katabolizm va
anabolizm.
Katabolizm deganda kiruvchi moddalarning parchalanish reaksiyalari tushuniladi
tanaga ovqat bilan. Qoida tariqasida, ular organik birikmalarning oksidlanishi bilan birga keladi va ularni chiqarish bilan davom etadi
energiya.
Anabolizm - murakkab molekulalarning sintezi
oddiyroq bo'lganlar, bu esa tirik organizmning strukturaviy elementlarining shakllanishi va yangilanishiga olib keladi.
Metabolik jarayonlar fermentlar ishtirokida sodir bo'ladi,
bular. hujayralarda mavjud bo'lgan o'ziga xos oqsillar
organizm va biokimyoviy katalizator rolini o'ynaydi
jarayonlar (biokatalizatorlar).

Metabolizm

katabolizm
anabolizm
Biopolimerlarning parchalanishi
ta'kidlash bilan
energiya
Biopolimerlarning sintezi
so'rilishi bilan
energiya
Glitserin va
yog 'kislotasi

Organik birikmalar tuzilishi nazariyasining asosiy tamoyillari A.M. Butlerov

1. Molekuladagi atomlar ma'lum bir joyda joylashgan
ularning valentligiga ko'ra ketma-ketliklar.
Organik moddalardagi uglerod atomining valentligi
ulanishlar to'rtga teng.
2. Moddalarning xossalari faqat nimaga bog'liq
atomlar va ular qanday miqdorda tarkibga kiradi
molekulalar, balki ular joylashgan tartibda ham
bir-biriga bog'langan.
3. Atomlar yoki atomlar guruhini tashkil etuvchi
molekulalar bir-biriga ta'sir qiladi, sabab bo'ladi
kimyoviy faollik va reaktsiyaga bog'liq
molekulalarning qobiliyati.
4. Moddalarning xossalarini o'rganish ularni aniqlash imkonini beradi
kimyoviy tuzilishi.

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

Gomologik
qator
Bir qator strukturaviy o'xshash birikmalar mavjud
o'xshash kimyoviy xossalari, qaysi individual
qator a'zolari bir-biridan faqat miqdori bilan farqlanadi
guruhlar -CH2- homologik qator va guruh deyiladi
CH2 - homologik farq.
Har qanday homolog seriyaning a'zolari juda ko'p
Aksariyat reaksiyalar xuddi shunday davom etadi (istisno
faqat seriyaning birinchi a'zolarini tashkil qiladi). Shuning uchun, bilish
qatorning faqat bitta a'zosining kimyoviy reaktsiyalari, bu bilan mumkin
xuddi shunday deb ta'kidlashning yuqori ehtimoli bilan
o'zgarishlar turi qolgan a'zolar bilan ham sodir bo'ladi
gomologik qator.
Har qanday gomologik qatorni olish mumkin
atomlar orasidagi munosabatlarni aks ettiruvchi umumiy formula
ushbu seriyaning a'zolarida uglerod va vodorod; bu formula
gomologik qatorning umumiy formulasi deyiladi.

Organik birikmalarning uglerod skeletining tuzilishiga ko'ra tasnifi

Organik birikmalarning funktsional guruhlar mavjudligiga ko'ra tasnifi

Funktsional guruh
Sinf
Misol
halogen atomlari (F, Cl, Br, I) halogen hosilalari CH3CH2Cl (xloroetan)
gidroksil (-OH)
spirtlar (fenollar)
CH3CH2OH (etanol)
tiol yoki merkapto- (- tiollar (merkaptanlar) CH3CH2SH (etanetiol)
SN)
efir (–O–)
efirlar
CH3CH2–O–CH2CH3
(dietil
efir)
efir
karboksil-C BMT
efirlar
CH3CH2COOCH3 (metil asetat)
karboksilik kislotalar CH3COOH (sirka kislotasi)
amid –S ONN2
amidlar
karbonil (–C=O)
sulfo- (-SO3H)
amino- (-NH2)
aldegidlar va
ketonlar
sulfonik kislotalar
aminlar
nitro- (-NO2)
nitro birikmalari
kislotalar
CH3CONH2 (asetamid)
CH3CHO (etanal)
CH3COCH3 (propanon)
SN3SO3N (metansülfonik kislota)
CH3CH2NH2
(etilamin,
asosiy amin)
CH3NHCH3
(dimetilamin,
ikkilamchi amin)
CH3CH2NO2 (nitroetan)

Organik birikmalarning nomenklaturasi

Organik birikmalarning izomeriyasi

Ikki yoki undan ortiq alohida moddalar mavjud bo'lsa
bir xil miqdoriy tarkib (molekulyar formula),
lekin bir-biridan bog`lanish ketma-ketligi bilan farqlanadi
atomlar va (yoki) ularning kosmosdagi joylashuvi, keyin esa umuman
Bunday holda ular izomerlar deb ataladi.
Ushbu birikmalarning tuzilishi boshqacha bo'lganligi sababli
izomerlarning kimyoviy yoki fizik xossalari
har xil.
Izomeriya turlari: strukturaviy (tuzilma izomerlari) va
stereoizomerizm (fazoviy).
Strukturaviy izomeriya uch xil bo'lishi mumkin:
- uglerod skeletining izomeriyasi (zanjir izomerlari),
- pozitsiya izomerlari (bir nechta bog'lanish yoki funktsional
guruhlar),
- funksional guruhning izomerlari (sinflararo).
Stereoizomerizm bir necha bo'linadi
konfiguratsiya
yoqilgan
konformatsion
Va

Bu geometrik izomeriya

Samolyot polarizatsiyalangan yorug'lik

Optik faollik belgilari:
- assimetrik uglerod atomining mavjudligi;
- molekulyar simmetriya elementlarining yo'qligi

Adrenalinning enantiomerlari
oqsil
Anion
Yassi
markaz
sirt
ishg'ol qilinmagan
Yassi
Anion
sirt
markaz
band
(+) - adrenalin
(-) - adrenalin
to'liqsiz
yozishmalar
past
faoliyat
to'liq
yozishmalar
yuqori
faoliyat

Enantiomerlarning biologik faolligi

asparagin
DARVON
analjezik
NOVRAD
antitussiv dori
oyna
L-asparagin
D-asparagin
(qushqo'nmasdan)
(no'xatdan)
achchiq ta'mi
shirin ta'mi
enantiomerlar
Talidomid qurbonlari

Organik birikmalarning kislotaliligi va asosligi

Bronsted kislotalar (protik kislotalar) -
mumkin bo'lgan neytral molekulalar yoki ionlar
proton berish (proton donorlari).
Odatda Bronsted kislotalari karboksilik kislotalardir
kislotalar. Ular zaif kislotali xususiyatlarga ega
fenollar va spirtlarning gidroksil guruhlari, shuningdek tio-,
amino va imino guruhlari.
Bronsted asoslar neytral molekulalar yoki
protonni qabul qilishga qodir ionlar (akseptorlar
protonlar).
Odatda Bronsted asoslari aminlardir.
Amfolitlar - birikmalar, molekulalarda
tarkibida ham kislotali, ham
asosiy guruhlar.

Bronsted bo'yicha kislotalar va asoslar turlari

Novokain molekulasidagi asosiy markazlar

Dori vositalarining suvda eruvchan shakllarini olish uchun asosiy xususiyatlardan foydalanish

Asosiy
xususiyatlari
dorivor
dorilar
Ularning suvda eruvchan shakllarini olish uchun ishlatiladi.
Kislotalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, birikmalar bilan
ionli bog'lar - suvda yaxshi eriydigan tuzlar.
Ha, in'ektsiya uchun novokain
gidroxlorid shaklida qo'llaniladi.
eng kuchli asosiy markaz,
proton qo'shilgan

Moddalarning kislota-asos xossalari va ularning organizmga kirishi

lipid
membrana
Oshqozon pH 1
UNS
lipid
membrana
qon plazmasi
pH 7,4
UNS
OSOSN3
Oshqozon pH 1
+
OSOSN3
NH3
SOOOOSCH3
SOO-
NH2
NH2
OSOSN3
Ichak pH 7-8
qon plazmasi
pH 7,4
Ichak pH 7-8
Kislotali dorilar oshqozondan yaxshiroq so'riladi (pH 1-3),
va dorilar yoki ksenobiotik asoslarning so'rilishi faqat sodir bo'ladi
ular oshqozondan ichakka o'tgandan keyin (pH 7-8). Davomida
Bir soat ichida atsetilsalitsil kislotasining deyarli 60% kalamushlarning oshqozonidan so'riladi.
kislota va yuborilgan dozaning atigi 6% anilin. Sichqonlarning ichaklarida
Anilinning qabul qilingan dozasining 56% allaqachon so'riladi. Bunday zaif poydevor
kofein kabi (rKVH + 0,8), bir vaqtning o'zida ancha ko'proq so'riladi
daraja (36%), chunki oshqozonning yuqori kislotali muhitida ham kofein
asosan ionlashtirilmagan holatda bo'ladi.

Organik kimyoda reaksiyalar turlari

Organik reaktsiyalar quyidagilarga ko'ra tasniflanadi
quyidagi belgilar:
1. Reaktivlarning elektron tabiatiga ko'ra.
2. Reaksiya jarayonida zarrachalar sonining o'zgarishi bilan.
3. O'ziga xos xususiyatlar asosida.
4. Elementar mexanizmlarga ko'ra
reaktsiyalar bosqichlari.

Reagentlarning elektron tabiatiga ko'ra reaktsiyalar ajralib turadi: nukleofil, elektrofil va erkin radikal

Erkin radikallar elektr neytral zarralardir
juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lish, masalan: Cl, NO2.
Erkin radikal reaksiyalar alkanlarga xosdir.
Elektrofil reagentlar kationlar yoki molekulalardir
o'z-o'zidan yoki katalizator ishtirokida
elektron juft yoki uchun ortib yaqinlik bor
molekulalarning manfiy zaryadlangan markazlari. Bularga kiradi
H+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+ kationlari va erkin molekulalar
orbitallar AlCl3, ZnCl2 va boshqalar.
Elektrofil reaktsiyalar alkenlarga, alkinlarga,
aromatik birikmalar (qo'sh bog'lanishda qo'shilish,
proton almashinuvi).
Nukleofil reagentlar anionlar yoki molekulalardir
elektron zichligi oshgan markazlarga ega. Ularga
kabi anionlar va molekulalar kiradi
HO-, RO-, Cl-, Br-, RCOO-, CN-, R-, NH3, C2H5OH va boshqalar.

O'zgartirish bo'yicha
davomida zarrachalar soni
reaksiyalar ajralib turadi
almashtirish reaktsiyalari,
qo'shilishlar,
ajratish
(yo'q qilish),
parchalanish

Reaksiyalarning ma'lum xususiyatlariga ko'ra tasnifi

Reaktivlik har doim hisobga olinadi
faqat reaktsion sherikga nisbatan.
Kimyoviy transformatsiya paytida, odatda
butun molekula ta'sir qilmaydi, lekin uning faqat bir qismi -
reaktsiya markazi.
Organik birikma o'z ichiga olishi mumkin
bir nechta teng bo'lmagan reaktsiya markazlari.
Reaksiyalar izomerik mahsulotlarga olib kelishi mumkin.
Reaktsiyaning selektivligi - sifatli
xarakterli ma'no ustunlik qiladi
dan reaksiya bir yo'nalishda boradi
bir nechta mumkin.
Regioselektivlik mavjud,
xemoselektivlik, reaksiyaning stereoselektivligi.

Organik kimyoda reaksiyalarning selektivligi

Regioselektivlik - bo'yicha imtiyozli reaktsiya
molekulaning bir nechta reaksiya markazlaridan biri.
CH3-CH2-CH3 + Br2
SN3-SNVr-SN3 + NVr
Ikkinchi izomer 1-bromopropan amalda hosil bo'lmaydi.
Kimyoselektivlik - bo'yicha imtiyozli reaktsiya
tegishli funktsional guruhlardan biri.
Stereoselektivlik - reaktsiyada imtiyozli shakllanish
bir nechta mumkin bo'lgan stereoizomerlardan biri.

Ko'p funktsiyali birikmalar o'z ichiga oladi
bir nechta bir xil funktsional guruhlar.
Geterofunksional birikmalar tarkibiga kiradi
turli xil funktsional guruhlar.
Geteropolifunksional
birikmalar ikkalasini ham o'z ichiga oladi
har xil va bir xil
funktsional guruhlar.

Poli- va geterofunksional birikmalarning xossalari

Har bir guruh poli- va geterofunktsional
birikmalar bilan bir xil reaksiyalarga kirishishi mumkin
monofunksionalda tegishli guruh
ulanishlar

Poli- va o'ziga xos xususiyatlari
heterofunksional birikmalar
Tsiklizatsiya reaktsiyalari
Xelat komplekslarining hosil bo'lishi

Antidotlar sifatida ko'p funktsiyali birikmalar
Og'ir metallarning toksik ta'siri
oqsillarning tiol guruhlarini bog'lash. Natijada, ular inhibe qilinadi
tananing hayotiy fermentlari.
Antidotlarning ta'sir qilish printsipi kuchli shakllanishdir
og'ir metallar ionlari bilan komplekslar.

Grodno" href="/text/category/grodno/" rel="bookmark">Grodno davlat tibbiyot universiteti, kimyo fanlari nomzodi, dotsent;

“Grodno davlat tibbiyot universiteti” ta’lim muassasasi “Umumiy va bioorganik kimyo” kafedrasi dotsenti, biologiya fanlari nomzodi, dotsent

Taqrizchilar:

“Gomel davlat tibbiyot universiteti” ta’lim muassasasining umumiy va bioorganik kimyo kafedrasi;

– bosh "Belarus davlat tibbiyot universiteti" ta'lim muassasasining bioorganik kimyo kafedrasi, tibbiyot fanlari nomzodi, dotsent.

"Grodno davlat tibbiyot universiteti" ta'lim muassasasining umumiy va bioorganik kimyo kafedrasi

(2001 yil 1 yanvardagi bayonnoma)

"Grodno davlat tibbiyot universiteti" ta'lim muassasasining markaziy ilmiy-uslubiy kengashi

(2001 yil 1 yanvardagi bayonnoma)

Belarusiya Respublikasi universitetlarining tibbiy ta'lim bo'yicha o'quv-uslubiy birlashmasining 1-tibbiy-psixologik ishlar ixtisosligi bo'limi

(2001 yil 1 yanvardagi bayonnoma)

Chiqarish uchun javobgar:

“Grodno davlat tibbiyot universiteti” ta’lim muassasasi birinchi prorektori, professor, tibbiyot fanlari doktori

Tushuntirish eslatmasi

O'quv fanini o'rganishning dolzarbligi

"Bioorganik kimyo"

Bioorganik kimyo fundamental tabiiy fandir. Bioorganik kimyo mustaqil fan sifatida 20-asrning 2-yarmida organik kimyo va biokimyo chorrahasida paydo boʻldi. Bioorganik kimyoni o'rganishning dolzarbligi tibbiyot va qishloq xo'jaligi oldida turgan amaliy muammolar (vitaminlar, gormonlar, antibiotiklar, o'simliklarning o'sish stimulyatorlari, hayvonlar va hasharotlar xatti-harakatlarini regulyatorlari va boshqa dori vositalarini olish) bilan bog'liq bo'lib, ularni qo'llamasdan hal qilish mumkin emas. bioorganik kimyoning nazariy va amaliy imkoniyatlari.

Bioorganik kimyo doimiy ravishda tabiiy birikmalarni ajratib olish va tozalashning yangi usullari, tabiiy birikmalar va ularning analoglarini sintez qilish usullari, birikmalarning tuzilishi va biologik faolligi o'rtasidagi bog'liqlik haqidagi bilimlar va boshqalar bilan boyitib boriladi.

O'qitishda reproduktiv uslubni bartaraf etish, talabalarning bilim va tadqiqot faolligini ta'minlash bilan bog'liq tibbiy ta'limning so'nggi yondashuvlari shaxs va jamoaning salohiyatini ro'yobga chiqarish uchun yangi istiqbollarni ochadi.

O`quv fanining maqsadi va vazifalari

Maqsad: tibbiy ta'lim tizimida kimyoviy kompetentsiya darajasini shakllantirish, biotibbiyot va klinik fanlarni keyingi o'rganishni ta'minlash.

Vazifalar:

Organik molekulalarning tuzilishi va biologik faolligi bilan bog'liq holda kimyoviy o'zgarishlarning nazariy asoslarini o'zlashtirgan talabalar;

Shakllantirish: hayot jarayonlarining molekulyar asoslarini bilish;

Dori vositalari vazifasini bajaradigan organik birikmalarning tasnifi, tuzilishi va xossalari bo'yicha harakat qilish ko'nikmalarini rivojlantirish;

Kimyoviy fikrlash mantig'ini shakllantirish;

Sifatli tahlil usullaridan foydalanish malakalarini shakllantirish
organik birikmalar;

Kimyoviy kompetentsiyaning asosini tashkil etuvchi kimyoviy bilim va ko'nikmalar bitiruvchining kasbiy kompetensiyasini shakllantirishga yordam beradi.

O'quv fanini o'zlashtirishga qo'yiladigan talablar

“Bioorganik kimyo” fanining mazmunini o‘zlashtirish darajasiga qo‘yiladigan talablar oliy ta’limning umumkasbiy va maxsus fanlar siklining birinchi bosqichidagi ta’lim standarti bilan belgilanadi, u talablarni hisobga olgan holda ishlab chiqiladi. Universitet bitiruvchisining bioorganik kompetentsiyasini tashkil etuvchi umumlashtirilgan kimyoviy bilim va ko'nikmalar shaklida fanning minimal mazmunini belgilaydigan kompetentsiyaga asoslangan yondashuv:

a) umumlashtirilgan bilimlar:

- fan sifatidagi fanning mohiyatini va uning boshqa fanlar bilan aloqalarini tushunish;

Metabolik jarayonlarni tushunishdagi ahamiyati;

Organik molekulalarning tuzilishi va reaktivligining birligi haqida tushuncha;

Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan jarayonlarni tushuntirish uchun zarur bo'lgan kimyoning asosiy qonunlari;

Organik birikmalarning asosiy sinflarining kimyoviy xossalari va biologik ahamiyati.

b) umumlashtirilgan malakalar:

Organik molekulalarning tuzilishi va kimyoviy bog`lanish usullarini bilish asosida reaksiya mexanizmini bashorat qilish;

Tirik tizimlar faoliyati uchun reaksiyalarning ahamiyatini tushuntiring;

Olingan bilimlardan biokimyo, farmakologiya va boshqa fanlarni o'rganishda foydalaning.

O‘quv fanining tuzilishi va mazmuni

Ushbu dasturda "Bioorganik kimyo" fanining mazmuni tarkibi fanga kirish va organik molekulalarning reaktivligining umumiy masalalarini, shuningdek, getero- va polifunksional birikmalarning xossalarini o'z ichiga olgan ikkita bo'limdan iborat. hayotiy jarayonlar. Har bir bo'lim dastur materialini optimal o'rganish va o'zlashtirishni ta'minlaydigan ketma-ketlikda joylashgan mavzularga bo'lingan. Har bir mavzu bo'yicha talabalarning bioorganik kompetentsiyasining mohiyatini tashkil etuvchi umumlashtirilgan bilim va ko'nikmalar taqdim etiladi. Har bir mavzu mazmuniga muvofiq, kompetentsiyalarga qo'yiladigan talablar (umumlashtirilgan bilim va ko'nikmalar tizimi shaklida) belgilanadi, ularni shakllantirish va tashxislash uchun testlar ishlab chiqilishi mumkin.

O'qitish usullari

Ushbu fanni o'rganish maqsadlariga etarli darajada javob beradigan asosiy o'qitish usullari quyidagilardir:

Tushuntirish va maslahat;

Laboratoriya darsi;

Muammoli ta'lim elementlari (talabalarning o'quv va tadqiqot ishlari);

Bioorganik kimyoga kirish

Bioorganik kimyo - organik moddalarning tuzilishi va ularning biologik funktsiyalar bilan bog'liq holda o'zgarishini o'rganadigan fan. Bioorganik kimyoning o'rganish ob'ektlari. Biologik va tibbiy bilimlarni zamonaviy molekulyar darajada idrok etishning ilmiy asoslarini shakllantirishda bioorganik kimyoning roli.

Organik birikmalarning tuzilishi nazariyasi va uning hozirgi bosqichda rivojlanishi. Organik birikmalarning izomeriyasi organik birikmalarning xilma-xilligi uchun asos sifatida. Organik birikmalarning izomeriyasi turlari.

Biomedikal tahlil uchun muhim bo'lgan organik birikmalarni ajratish va o'rganishning fizik-kimyoviy usullari.

Organik birikmalar uchun IUPAC tizimli nomenklaturasining asosiy qoidalari: almashtirish va radikal-funktsional nomenklatura.

Organik molekulalarning fazoviy tuzilishi, uning uglerod atomining duragaylanish turi (sp3-, sp2- va sp-gibridlanish) bilan bogʻliqligi. Stereokimyoviy formulalar. Konfiguratsiya va moslashtirish. Ochiq zanjirlarning konformatsiyasi (yopilgan, inhibe qilingan, egilgan). Konformatsiyalarning energiya xarakteristikalari. Nyumanning proyeksiya formulalari. Zanjirning ma'lum bo'limlarining fazoviy yaqinligi konformatsion muvozanat natijasida va besh va olti a'zoli tsikllarning ustun shakllanishining sabablaridan biri sifatida. Siklik birikmalarning konformatsiyasi (siklogeksan, tetrahidropiran). Kreslo va vanna konformatsiyasining energiya xarakteristikalari. Eksenel va ekvatorial aloqalar. Fazoviy tuzilish va biologik faollik o'rtasidagi bog'liqlik.

Vakolat talablari:

· Bioorganik kimyo fanining o‘quv ob’yektlari va asosiy vazifalarini bilish;

· Organik birikmalarni uglerod skeletining tuzilishi va funksional guruhlar tabiatiga ko‘ra tasniflay olish, tizimli kimyoviy nomenklatura qoidalaridan foydalana olish.

· Organik birikmalar izomeriyasining asosiy turlarini bilish, birikmaning tuzilish formulasidan foydalanib, mumkin bo‘lgan izomer turlarini aniqlay olish.

· Uglerod atom orbitallarining gibridlanish turlarini, atom bog‘lanishlarining fazoviy yo‘nalishini, duragaylanish turiga qarab ularning turi va sonini bilish.

· Tsiklik (stul, vanna konformatsiyasi) va asiklik (inhibe qilingan, qiya, tutilgan konformatsiyalar) molekula konformatsiyasining energiya xarakteristikalarini bilish, ularni Nyuman proyeksiya formulalari yordamida tasvirlay olish.

· Har xil molekulalarda yuzaga keladigan kuchlanish turlarini (burilish, burchak, van der-vaals), ularning konformatsiya va umuman molekula barqarorligiga ta’sirini bilish.

1-bo'lim. Atomlarning o'zaro ta'siri natijasida organik molekulalarning reaktivligi, organik reaksiyalar mexanizmlari.

Mavzu 1. Konjugatsiyalangan tizimlar, aromatiklik, o'rinbosarlarning elektron effektlari

Konjugatsiyalangan tizimlar va aromatiklik. Konjugatsiya (p, p- va p, p-konjugatsiya). Konjugatsiyalangan ochiq zanjirli tizimlar: 1,3-dienlar (butadien, izopren), polienlar (karotinoidlar, A vitamini). Birlashtirilgan yopiq elektron tizimlar. Aromatiklik: aromatiklik mezonlari, Gyukkelning aromatiklik qoidasi. Benzenoid (benzol, naftalin, fenantren) birikmalarining aromatikligi. Konjugatsiya energiyasi. Karbo- va geterosiklik aromatik birikmalarning tuzilishi va termodinamik barqarorligi sabablari. Geterotsiklik (pirol, imidazol, piridin, pirimidin, purin) birikmalarining aromatikligi. Pirol va piridin azot atomlari, p-ortiqcha va p-kamiy aromatik tizimlar.

Atomlarning o'zaro ta'siri va uning organik molekulalarda o'tish usullari. Elektronlarning delokalizatsiyasi molekulalar va ionlarning barqarorligini oshiruvchi omillardan biri sifatida uning biologik muhim molekulalarda (porfin, gem, gemoglobin va boshqalar) keng tarqalganligi. Ulanishlarning polarizatsiyasi. Elektron zichligining notekis taqsimlanishi va molekulada reaktsiya markazlarining paydo bo'lishining sababi sifatida o'rinbosarlarning elektron ta'siri (induktiv va mezomer). Induktiv va mezomer effektlar (ijobiy va manfiy), organik birikmalarning struktura formulalarida ularning grafik belgilanishi. Elektron beruvchi va elektron tortib oluvchi o'rinbosarlar.

Vakolat talablari:

· Konjugatsiya turlarini bilish va birikmaning tuzilish formulasidan kelib chiqib, kelishik turini aniqlay olish.

· Aromatiklik mezonlarini bilish, tuzilish formulasi yordamida karbo- va geterotsiklik molekulalarning aromatik birikmalarini aniqlay olish.

· Yagona konjugatsiyalangan sistemani yaratishda atomlarning elektron hissasini baholay olish, piridin va pirrol azot atomlarining elektron tuzilishini bilish.

· O'rinbosarlarning elektron effektlarini, ularning paydo bo'lish sabablarini bilish va ularning ta'sirini grafik tarzda tasvirlay olish.

· O‘rinbosarlarni ko‘rsatadigan induktiv va mezomer effektlari asosida elektron beruvchi yoki elektron tortib oluvchi deb tasniflay olish.

· O'rinbosarlarning molekulalarning reaktivligiga ta'sirini oldindan aytib bera olish.

Mavzu 2. Uglevodorodlarning reaktivligi. Radikal almashtirish, elektrofil qo'shilish va almashtirish reaktsiyalari

Organik birikmalarning reaktivligining umumiy qonuniyatlari ularning biologik faoliyatining kimyoviy asosi sifatida. Kimyoviy reaksiya jarayon sifatida. Tushunchalar: substrat, reagent, reaksiya markazi, o‘tish holati, reaksiya mahsuloti, aktivlanish energiyasi, reaksiya tezligi, mexanizm.

Organik reaksiyalarni natija (qo'shish, almashtirish, yo'q qilish, redoks) va mexanizmi bo'yicha tasnifi - radikal, ion (elektrofil, nukleofil), kelishilgan. Reaktivlar turlari: radikal, kislotali, asosli, elektrofil, nukleofil. Organik birikmalar va hosil bo'lgan zarrachalardagi kovalent bog'larning gomolitik va geterolitik ajralishi: erkin radikallar, karbokatsiyalar va karbanionlar. Bu zarrachalarning elektron va fazoviy tuzilishi va ularning nisbiy barqarorligini belgilovchi omillar.

Uglevodorodlarning reaktivligi. Radikal almashtirish reaktsiyalari: sp3-gibridlangan uglerod atomining CH-bog'lari ishtirokidagi gomolitik reaktsiyalar. Alkanlar va sikloalkanlarning galogenlanish reaktsiyasi misolida radikal almashtirish mexanizmi. Zanjirli jarayonlar haqida tushuncha. Regioselektivlik tushunchasi.

Erkin radikallarning hosil bo'lish yo'llari: fotoliz, termoliz, oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari.

Elektrofil qo'shilish reaktsiyalari ( A.E.) toʻyinmagan uglevodorodlar qatorida: sp2-gibridlangan uglerod atomlari orasidagi p-bogʻlar ishtirokidagi geterolitik reaksiyalar. Gidratsiya va gidrogalogenlanish reaksiyalarining mexanizmi. Kislota katalizi. Markovnikov qoidasi. Elektrofil qo'shilish reaktsiyalarining regioselektivligiga statik va dinamik omillarning ta'siri. Dien uglevodorodlari va kichik sikllarga (siklopropan, siklobutan) elektrofil qo'shilish reaktsiyalarining xususiyatlari.

Elektrofil almashtirish reaktsiyalari ( S.E.): aromatik tizimning p-elektron buluti ishtirokidagi geterolitik reaksiyalar. Aromatik birikmalarning galogenlanish, nitrlanish, alkillanish reaksiyalari mexanizmi: p - va s- komplekslar. Elektrofil zarracha hosil bo'lishida katalizatorning (Lyuis kislotasi) roli.

Aromatik halqadagi o'rinbosarlarning elektrofil o'rnini bosish reaktsiyalarida birikmalarning reaktivligiga ta'siri. O'rinbosarlarning yo'naltiruvchi ta'siri (birinchi va ikkinchi turdagi orientantlar).

Vakolat talablari:

· Substrat, reagent, reaksiya markazi, reaksiya mahsuloti, aktivlanish energiyasi, reaksiya tezligi, reaksiya mexanizmi tushunchalarini bilish.

· Reaksiyalarning turli mezonlar bo‘yicha tasnifini (yakuniy natija bo‘yicha, bog‘lanishning uzilish usuli, mexanizmi bo‘yicha) va reaktivlar turlarini (radikal, elektrofil, nukleofil) bilish.

· Reagentlarning elektron va fazoviy tuzilishini va ularning nisbiy barqarorligini belgilovchi omillarni bilish, bir xil turdagi reagentlarning nisbiy barqarorligini taqqoslay olish.

· Alkanlar va sikloalakanlarning galogenlanish reaksiyalari misollaridan foydalanib, erkin radikallarning hosil bo‘lish usullarini va radikal o‘rinbosarlik reaksiyalari (SR) mexanizmini bilish.

· Radikal almashtirish reaksiyalarida yuzaga kelishi mumkin bo‘lgan mahsulotlarning hosil bo‘lishining statistik ehtimolligini va jarayonning regioselektiv yuzaga kelish imkoniyatlarini aniqlay olish.

· Alkenlarni galogenlash, gidrogalogenlash va gidratlanish reaksiyalarida elektrofil qo‘shilish (AE) reaksiyalarining mexanizmini bilish, o‘rinbosarlarning elektron ta’siri asosida substratlarning reaktivligini sifat jihatidan baholay olish.

· Markovnikov qoidasini bilish va statik va dinamik omillar ta’siri asosida gidratlanish va gidrogalogenlanish reaksiyalarining regioselektivligini aniqlay olish.

· Konjugatsiyalangan dien uglevodorodlariga elektrofil qo‘shilish reaksiyalari va kichik sikllarning (siklopropan, siklobutan) xususiyatlarini bilish.

· Aromatik birikmalarning galogenlanish, nitrlanish, alkillanish, atsillanish reaksiyalarida elektrofil o`rinbosar reaksiyalarining (SE) mexanizmini bilish.

· O'rinbosarlarning elektron ta'siridan kelib chiqib, ularning aromatik halqaning reaktivligiga ta'siri va yo'naltiruvchi ta'sirini aniqlay olish.

Mavzu 3. Organik birikmalarning kislota-asos xossalari

Organik birikmalarning kislotaligi va asosligi: Bronsted va Lyuis nazariyalari. Kislota anionining barqarorligi kislotali xususiyatlarning sifat ko'rsatkichidir. Kislotali yoki asosli markazdagi atomlarning tabiati bilan bog'liq holda kislotali yoki asosli xususiyatlarning o'zgarishining umumiy qonuniyatlari, bu markazlardagi o'rinbosarlarning elektron ta'siri. Vodorod o'z ichiga olgan funktsional guruhlar (spirtlar, fenollar, tiollar, karboksilik kislotalar, aminlar, molekulalarning CH-kislotaligi va kabrik kationlar) bo'lgan organik birikmalarning kislotali xususiyatlari. p-asoslari va n- asoslar. Yagona juft elektronlar (spirtlar, tiollar, sulfidlar, aminlar) va anionlar (gidroksid, alkoksid ionlari, organik kislotalarning anionlari) bo'lgan geteroatomlarni o'z ichiga olgan neytral molekulalarning asosiy xususiyatlari. Azot saqlovchi geterosikllarning kislota-asosli xossalari (pirol, imidazol, piridin). Vodorod bog'lanishi kislota-asos xususiyatlarining o'ziga xos ko'rinishi sifatida.

Tarkibida gidroksil guruhi (bir atomli va ko‘p atomli spirtlar, fenollar, karboksilik kislotalar) bo‘lgan birikmalarning kislotalik xossalarining qiyosiy tavsifi. Alifatik va aromatik aminlarning asosiy xossalarining qiyosiy tavsifi. Organik molekulalarning kislota-ishqor xossalariga o'rinbosar elektron tabiatining ta'siri.

Vakolat talablari:

· Bronstedning protolitik nazariyasi va Lyuisning elektron nazariyasiga ko'ra kislotalar va asoslarning ta'riflarini bilish.

· kislotali yoki asosli markazlar atomlarining tabiatiga qarab kislotalar va asoslarning Bronsted tasnifini bilish.

· Kislotalarning mustahkamligiga va ularning konjugat asoslarining barqarorligiga ta’sir etuvchi omillarni bilish, ularga mos keladigan anionlarning barqarorligi asosida kislotalarning kuchini qiyosiy baholay olish.

· Bronsted asoslarining mustahkamligiga ta’sir etuvchi omillarni bilish, shu omillarni hisobga olgan holda asoslar mustahkamligini qiyosiy baholay olish.

· Vodorod bog`ining paydo bo`lish sabablarini bilish, vodorod bog`ining hosil bo`lishini moddaning kislota-ishqor xossalarining o`ziga xos ko`rinishi sifatida izohlay bilish.

· Organik molekulalarda keto-enol tautomeriyasining paydo bo'lish sabablarini bilish, ularni biologik faolligi bilan bog'liq holda birikmalarning kislota-ishqor xossalari nuqtai nazaridan tushuntira olish.

· Ko‘p atomli spirtlar, fenollar, tiollarni farqlash imkonini beruvchi sifatli reaksiyalarni bilish va amalga oshira olish.

4-mavzu. Tetragonal uglerod atomida nukleofil almashinish reaksiyalari va raqobatbardosh eliminatsiya reaksiyalari

Sp3-gibridlangan uglerod atomida nukleofil almashtirish reaktsiyalari: uglerod-geteroatom bog'ining qutblanishi natijasida yuzaga keladigan geterolitik reaktsiyalar (galogen hosilalari, spirtlar). Oson va qiyin chiqib ketadigan guruhlar: guruhdan chiqish qulayligi va uning tuzilishi o'rtasidagi bog'liqlik. Mono- va bimolekulyar nukleofil almashinish (SN1 va SN2) reaktsiyalarida erituvchi, elektron va fazoviy omillarning birikmalarning reaktivligiga ta'siri. Nukleofil almashtirish reaksiyalarining stereokimyosi.

Galogen hosilalarining gidrolizlanish reaksiyalari. Spirtlar, fenollar, tiollar, sulfidlar, ammiak, aminlarning alkillanish reaksiyalari. Gidroksil guruhining nukleofil o'rnini bosishida kislota katalizining roli. Galogen hosilalari, spirtlar, sulfat va fosfor kislotalarining efirlari alkillashtiruvchi reagentlar sifatida. Alkillanish reaksiyalarining biologik roli.

Mono- va bimolekulyar eliminatsiya reaktsiyalari (E1 va E2): (degidratatsiya, dehidrogalogenatsiya). sp3-gibridlangan uglerod atomida nukleofil almashtirish bilan birga olib boriladigan eliminatsiya reaktsiyalarining sababi sifatida CH kislotasining ortishi.

Vakolat talablari:

· Reagentlarning nukleofilligini belgilovchi omillarni va eng muhim nukleofil zarrachalarning tuzilishini bilish.

· Toʻyingan uglerod atomida nukleofil almashinish reaksiyalarining umumiy qonuniyatlarini, nukleofil almashinish reaksiyasida moddaning reaktivligiga statik va dinamik omillarning taʼsirini bilish.

· Mono- va bimolekulyar nukleofil almashinish mexanizmlarini bilish, sterik omillar ta’sirini, erituvchilar ta’sirini, statik va dinamik omillarning reaksiya borishiga ta’sirini mexanizmlardan biriga ko‘ra baholay olish.

· Mono- va bimolekulyar eliminatsiya mexanizmlarini, nukleofil o'rinbosarlik va eliminatsiya reaksiyalari o'rtasidagi raqobat sabablarini bilish.

· Zaytsev qoidasini bilish va nosimmetrik spirtlar va galolalkanlarning suvsizlanish va degidrogalogenlanish reaksiyalarida asosiy mahsulotni aniqlay olish.

Mavzu 5. Trigonal uglerod atomida nukleofil qo'shilish va almashinish reaksiyalari

Nukleofil qo'shilish reaktsiyalari: uglerod-kislorod p-bog'i (aldegidlar, ketonlar) ishtirokidagi geterolitik reaktsiyalar. Karbonil birikmalarning nukleofil reagentlar (suv, spirtlar, tiollar, aminlar) bilan o'zaro ta'sir qilish reaksiyalarining mexanizmi. Elektron va fazoviy omillarning ta'siri, kislotali katalizning roli, nukleofil qo'shilish reaksiyalarining qaytarilishi. Gemiatsetallar va atsetallar, ularning olinishi va gidrolizlanishi. Asetallanish reaksiyalarining biologik roli. Aldol qo'shilishi reaktsiyalari. Asosiy kataliz. Enolat ionining tuzilishi.

Karboksilik kislotalar qatoridagi nukleofil almashtirish reaksiyalari. Karboksil guruhining elektron va fazoviy tuzilishi. sp2-gibridlangan uglerod atomida nukleofil almashtirish reaktsiyalari (karboksilik kislotalar va ularning funktsional hosilalari). Asillovchi moddalar (galogen kislotalar, angidridlar, karboksilik kislotalar, efirlar, amidlar), ularning reaksiyaga kirishish qobiliyatining qiyosiy tavsifi. Asillanish reaksiyalari - angidridlar, efirlar, tioesterlar, amidlar hosil bo'lishi va ularning teskari gidroliz reaktsiyalari. Asetil koenzim A tabiiy yuqori energiyali asillashtiruvchi vositadir. Asillanish reaksiyalarining biologik roli. Fosfor atomlarida nukleofil almashinish haqida tushuncha, fosforlanish reaksiyalari.

Organik birikmalarning oksidlanish va qaytarilish reaksiyalari. Organik birikmalarning oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining o'ziga xosligi. Bir elektronli o'tish tushunchasi, gidrid ionlari almashinuvi va NAD+ ↔ NADH tizimining ta'siri. Spirtlar, fenollar, sulfidlar, karbonil birikmalar, aminlar, tiollarning oksidlanish reaksiyalari. Karbonil birikmalari va disulfidlarning qaytarilish reaksiyalari. Hayotiy jarayonlarda oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining roli.

Vakolat talablari:

· Karbonil guruhining elektron va fazoviy tuzilishini, aldegid va ketonlarda oksoguruhning reaktivligiga elektron va sterik omillarning ta’sirini bilish.

· Aldegid va ketonlarga suv, spirt, amin, tiollarning nukleofil qo‘shilish reaksiyalarining mexanizmini, katalizator rolini bilish.

· Aldol kondensatsiya reaksiyalarining mexanizmini, bu reaksiyada birikmaning ishtirokini belgilovchi omillarni bilish.

· Okso birikmalarning metall gidridlari bilan qaytarilish reaksiyalarining mexanizmini bilish.

· Karboksilik kislota molekulalaridagi reaksiya markazlarini bilish. Radikal tuzilishiga qarab karboksilik kislotalarning kuchini qiyosiy baholay olish.

· Karboksil guruhining elektron va fazoviy tuzilishini bilish, karboksilik kislotalar va ularning funksional hosilalari (kislota galogenidlari, angidridlar, efirlar, amidlar, tuzlar) tarkibidagi oksoguruh uglerod atomining qobiliyatini qiyosiy baholay olish. nukleofil hujumga uchraydi.

· Efirlar, angidridlar, galoid kislotalar, amidlarning asillanish, esterlanish, gidrolizlanishiga misollar yordamida nukleofil almashinish reaksiyalarining mexanizmini bilish.

Mavzu 6. Lipidlar, tasnifi, tuzilishi, xossalari

Sovunlanadigan va sabunlanmaydigan lipidlar. Neytral lipidlar. Triatsilgliserinlar aralashmasi sifatida tabiiy yog'lar. Lipidlarni tashkil etuvchi asosiy tabiiy yuqori yog'li kislotalar: palmitik, stearik, oleyk, linoleik, linolenik. Araxidon kislotasi. To'yinmagan yog'li kislotalarning xususiyatlari, w-nomenklaturasi.

Hujayra membranalarida to'yinmagan yog 'kislotalari bo'laklarining peroksid oksidlanishi. Kam dozali nurlanishning organizmga ta'sirida membrana lipid peroksidatsiyasining roli. Antioksidantlarni himoya qilish tizimlari.

Fosfolipidlar. Fosfatid kislotalar. Fosfatidilkolaminlar va fosfatidilserinlar (sefalinlar), fosfatidilxolinlar (lesitinlar) hujayra membranalarining tarkibiy qismlaridir. Ikki qavatli lipid. Sfingolipidlar, keramidlar, sfingomielinlar. Miya glikolipidlari (serebrozidlar, gangliozidlar).

Vakolat talablari:

· Lipidlarning tasnifini va ularning tuzilishini bilish.

· Sabunlangan lipidlarning struktur komponentlari - spirtlar va yuqori yog'li kislotalarning tuzilishini bilish.

· Oddiy va murakkab lipidlarning hosil bo‘lish va gidrolizlanish reaksiyalari mexanizmini bilish.

· To‘yinmagan yog‘ kislotalari va yog‘larga sifatli reaksiyalarni bilish va amalga oshirishni bilish.

· Sabunlanmaydigan lipidlar tasnifini bilish, terpenlar va steroidlarni tasniflash tamoyillari, ularning biologik roli haqida tasavvurga ega bo‘lish.

· Lipidlarning biologik rolini, ularning asosiy funktsiyalarini bilish, lipid peroksidlanishning asosiy bosqichlari va bu jarayonning hujayra uchun oqibatlari haqida tasavvurga ega bo'lish.

2-bo'lim. Organik molekulalarning stereoizomeriyasi. Hayotiy jarayonlarda ishtirok etadigan poli- va geterofunksional birikmalar

Mavzu 7. Organik molekulalarning stereoizomeriyasi

Qo'sh bog'li birikmalar seriyasida stereoizomeriya (p-diastereomerizm). To'yinmagan birikmalarning sis va trans izomeriyasi. E, Z - p-diastereomerlar uchun belgi tizimi. P-diastereomerlarning qiyosiy barqarorligi.

Xiral molekulalar. Asimmetrik uglerod atomi chirallik markazi sifatida. Bir xirallik markaziga ega bo'lgan molekulalarning stereoizomeriyasi (enantiomerizm). Optik faoliyat. Fisher proyeksiya formulalari. Glitseraldegid konfiguratsiya standarti, mutlaq va nisbiy konfiguratsiya sifatida. D, L-stereokimyoviy nomenklatura tizimi. Stereokimyoviy nomenklaturaning R, S-tizimi. Rasemik aralashmalar va ularni ajratish usullari.

Ikki yoki undan ortiq chiral markazli molekulalarning stereoizomeriyasi. Enantiomerlar, diastereomerlar, mezoformlar.

Vakolat talablari:

· Alkenlar va dien uglevodorodlari qatorida stereoizomeriyaning paydo bo'lish sabablarini bilish.

· P-diastereomerlarning mavjudligini aniqlash, cis - trans izomerlarini farqlash va ularning qiyosiy barqarorligini baholashda to'yinmagan birikmaning qisqartirilgan tuzilish formulasidan foydalana olish.

· Molekulalarning simmetriya elementlarini, organik molekulada xirallikning paydo bo'lishi uchun zarur shart-sharoitlarni bilish.

· Fisher proyeksiyasi formulalari yordamida enantiomerlarni bilish va tasvirlay olish, molekuladagi xiral markazlar soniga qarab kutilayotgan stereoizomerlar sonini hisoblash, mutlaq va nisbiy konfiguratsiyani aniqlash tamoyillari, stereokimyoviy nomenklaturaning D-, L-sistemasi. .

· Rasematlarni ajratish usullarini, stereokimyoviy nomenklaturaning R, S-tizimining asosiy tamoyillarini bilish.

8-mavzu. Alifatik, aromatik va geterosiklik qator fiziologik faol poli- va geterofunksional birikmalar.

Poli- va geterofunksionallik hayotiy jarayonlarda ishtirok etuvchi va dori vositalarining eng muhim guruhlarining ajdodlari bo'lgan organik birikmalarning o'ziga xos xususiyatlaridan biri sifatida. Funktsional guruhlarning nisbiy joylashishiga qarab o'zaro ta'sir qilishning o'ziga xos xususiyatlari.

Ko'p atomli spirtlar: etilen glikol, glitserin. Noorganik kislotalar (nitrogliserin, glitserin fosfatlar) bilan ko'p atomli spirtlarning efirlari. Ikki atomli fenollar: gidroxinon. Ikki atomli fenollarning oksidlanishi. Gidrokinon-xinon tizimi. Fenollar antioksidantlar sifatida (erkin radikallarni tozalash). Tokoferollar.

Ikki asosli karboksilik kislotalar: oksalat, malonik, süksinik, glutarik, fumarik. Süksin kislotasining fumarik kislotaga aylanishi biologik muhim dehidrogenatsiya reaktsiyasiga misol bo'la oladi. Dekarboksillanish reaksiyalari, ularning biologik roli.

Aminospirtlar: aminoetanol (kolamin), xolin, atsetilxolin. Sinapslarda nerv impulslarining kimyoviy uzatilishida atsetilxolinning roli. Aminofenollar: dopamin, norepinefrin, adrenalin. Bu birikmalar va ularning hosilalarining biologik roli haqida tushuncha. 6-gidroksidopamin va amfetaminlarning neyrotoksik ta'siri.

Gidroksi va aminokislotalar. Tsiklizatsiya reaktsiyalari: sikl hosil bo'lish jarayoniga turli omillarning ta'siri (tegishli konformatsiyalarning amalga oshirilishi, hosil bo'lgan tsiklning hajmi, entropiya omili). Laktonlar. Laktamlar. Laktonlar va laktamlarning gidrolizi. b-gidroksi va aminokislotalarni yo'q qilish reaktsiyasi.

Aldegid va keto kislotalar: piruvik, asetoasetik, oksaloasetik, a-ketoglutarik. Kislota xossalari va reaktivligi. b-keto kislotalarning dekarboksillanishi va a-keto kislotalarning oksidlovchi dekarboksillanishi reaksiyalari. Asetoasetik efir, keto-enol tautomeriyasi. "Keton jismlari" ning vakillari b-gidroksibutirik, b-ketobutirik kislotalar, aseton, ularning biologik va diagnostik ahamiyati.

Dori sifatida geterofunktsional benzol hosilalari. Salitsil kislotasi va uning hosilalari (atsetilsalitsil kislotasi).

Para-aminobenzoy kislotasi va uning hosilalari (anestezin, novokain). P-aminobenzoy kislotaning biologik roli. Sulfanilik kislota va uning amidi (streptotsid).

Bir nechta geteroatomli geterosikllar. Pirazol, imidazol, pirimidin, purin. Pirazolon-5 giyohvand bo'lmagan analjeziklarning asosidir. Barbiturik kislota va uning hosilalari. Gidroksipurinlar (gipoksantin, ksantin, siydik kislotasi), ularning biologik ahamiyati. Bitta geteroatomli geterosikllar. Pirol, indol, piridin. Biologik ahamiyatga ega piridin hosilalari nikotinamid, piridoksal va izonikotinik kislota hosilalaridir. Nikotinamid NAD + koenzimining tarkibiy qismi bo'lib, uning OVRdagi ishtirokini belgilaydi.

Vakolat talablari:

· Geterofunksional birikmalarni tarkibi va nisbiy joylashuviga ko‘ra tasniflay olish.

· Amino va gidroksi kislotalarning a, b, g - funksional guruhlarning joylashishi bilan xos reaksiyalarini bilish.

· Biologik faol birikmalar: xolin, atsetilxolin, adrenalin hosil bo‘lishiga olib keladigan reaksiyalarni bilish.

· Keto-enol tautomeriyasining ketokislotalar (piruvik kislota, oksalosirka kislota, atsetosirka kislota) va geterosiklik birikmalar (pirazol, barbiturik kislota, purin) biologik faolligining namoyon bo'lishidagi rolini bilish.

· Organik birikmalarning oksidlanish-qaytarilish-qaytarilish usullarini, ikki atomli fenollar, nikotinamidlarning biologik faolligi namoyon bo`lishida, keton tanachalar hosil bo`lishida oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining biologik rolini bilish.

Mavzu9 . Uglevodlar, tasnifi, tuzilishi, xossalari, biologik roli

Uglevodlar, ularning gidrolizga nisbatan tasnifi. Monosaxaridlarning tasnifi. Aldozlar, ketozlar: triozlar, tetrozlar, pentozlar, geksozlar. Monosaxaridlarning stereoizomeriyasi. D- va L-seriyali stereokimyoviy nomenklatura. Ochiq va tsiklik shakllar. Fisher formulalari va Xovort formulalari. Furanozlar va piranozlar, a- va b-anomerlar. Siklo-okso-tautomerizm. Monosaxaridlarning piranoz shakllarining konformatsiyasi. Pentozalarning eng muhim vakillarining tuzilishi (riboza, ksiloza); geksozalar (glyukoza, mannoz, galaktoza, fruktoza); deoksisgarlar (2-deoksiriboza); aminokislotalar (glyukozamin, mannozamin, galaktozamin).

Monosaxaridlarning kimyoviy xossalari. Anomerik markaz ishtirokidagi nukleofil almashtirish reaksiyalari. O - va N - glikozidlar. Glikozidlarning gidrolizi. Monosaxaridlarning fosfatlari. Monosaxaridlarning oksidlanishi va qaytarilishi. Aldozalarning kamaytiruvchi xossalari. Glikonik, glikarik, glikuronik kislotalar.

Oligosakkaridlar. Disaxaridlar: maltoza, sellobioza, laktoza, saxaroza. Tuzilishi, siklo-okso-tautomerizm. Gidroliz.

Polisaxaridlar. Polisaxaridlarning umumiy xarakteristikasi va tasnifi. Gomo- va geteropolisaxaridlar. Gomopolisaxaridlar: kraxmal, glikogen, dekstran, tsellyuloza. Birlamchi tuzilishi, gidrolizlanishi. Ikkilamchi tuzilish (kraxmal, tsellyuloza) haqida tushuncha.

Vakolat talablari:

· Monosaxaridlarning tasnifini (uglerod atomlari soniga, funksional guruhlarning tarkibiga ko‘ra), eng muhim monosaxaridlarning ochiq va siklik shakllarining (furanoza, piranoza) tuzilishini, ularning D - va L - qatorlar nisbatini bilish. stereokimyoviy nomenklatura, mumkin bo'lgan diastereomerlar sonini aniqlay olish, stereoizomerlarni diastereomerlar, epimerlar, anomerlar deb tasniflash.

· Monosaxaridlarning sikllanish reaksiyalari mexanizmini, monosaxarid eritmalarining mutarotlanish sabablarini bilish.

· Monosaxaridlarning kimyoviy xossalarini bilish: oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari, O - va N-glikozidlarning hosil bo‘lish va gidrolizlanishi, esterlanish reaksiyalari, fosforlanish reaksiyalari.

· Diol fragmenti va monosaxaridlarning qaytaruvchi xossalari mavjudligi bo'yicha yuqori sifatli reaksiyalarni amalga oshira olish.

· Disaxaridlarning tasnifi va tuzilishini, glikozid bog’ hosil qiluvchi anomerik uglerod atomining konfiguratsiyasini, disaxaridlarning tautomer o’zgarishlarini, kimyoviy xossalarini, biologik rolini bilish.

· Polisaxaridlarning tasnifini (gidrolizga nisbatan, monosaxarid tarkibiga ko’ra), gomopolisaxaridlarning eng muhim vakillarining tuzilishini, glikozid bog’ hosil qiluvchi anomerik uglerod atomining konfiguratsiyasini, ularning fizik-kimyoviy xossalarini, biologik rolini bilish. Geteropolisaxaridlarning biologik roli haqida tasavvurga ega bo'ling.

10-mavzu.a-aminokislotalar, peptidlar, oqsillar. Tuzilishi, xossalari, biologik roli

Oqsil va peptidlarni tashkil etuvchi a-aminokislotalarning tuzilishi, nomenklaturasi, tasnifi. A-aminokislotalarning stereoizomeriyasi.

Oksokislotalardan a-aminokislotalar hosil bo'lishining biosintetik yo'llari: qaytaruvchi aminatsiya reaktsiyalari va transaminatsiya reaktsiyalari. Muhim aminokislotalar.

Geterofunksional birikmalar sifatida a-aminokislotalarning kimyoviy xossalari. A-aminokislotalarning kislota-asos xossalari. Izoelektrik nuqta, a-aminokislotalarni ajratish usullari. Kompleks ichidagi tuzlarning hosil bo'lishi. Esterifikatsiya, atsillanish, alkillanish reaksiyalari. Azot kislotasi va formaldegid bilan o'zaro ta'siri, aminokislotalarni tahlil qilish uchun bu reaktsiyalarning ahamiyati.

g-aminobutirik kislota markaziy asab tizimining inhibitiv neyrotransmitteridir. L-triptofanning antidepressant ta'siri, serotonin - uyqu neyrotransmitteri sifatida. Glitsin, gistamin, aspartik va glutamik kislotalarning vositachi xususiyatlari.

A-aminokislotalarning biologik muhim reaksiyalari. Dezaminlanish va gidroksillanish reaksiyalari. A-aminokislotalarning dekarboksillanishi biogen aminlar va bioregulyatorlar (kolamin, gistamin, triptamin, serotonin.) Peptidlar hosil bo'lish yo'lidir. Peptid bog'lanishning elektron tuzilishi. Peptidlarning kislotali va ishqoriy gidrolizi. Zamonaviy fizik-kimyoviy usullardan foydalangan holda aminokislotalar tarkibini o'rnatish (Sanger va Edman usullari). Neyropeptidlar haqida tushuncha.

Oqsillarning birlamchi tuzilishi. Qisman va to'liq gidroliz. Ikkilamchi, uchlamchi va to'rtlamchi tuzilmalar haqida tushuncha.

Vakolat talablari:

· Tabiiy aminokislotalar, muhim aminokislotalarning D- va L-stereokimyoviy qatoriga kiruvchi a-aminokislotalarning tuzilishi, stereokimyoviy tasnifini bilish.

· a-aminokislotalarning in vivo va in vitro sintez usullarini bilish, kislota-ishqor xossalarini va a-aminokislotalarni izoelektrik holatga aylantirish usullarini bilish.

· a-aminokislotalarning kimyoviy xossalarini bilish (aminokislota va karboksil guruhlarga ta'sir qilish), sifat reaksiyalarini (ksantoprotein, Cu(OH)2, ningidrin bilan) amalga oshira olish.

· Peptid bog'lanishning elektron tuzilishini, oqsil va peptidlarning birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va to'rtlamchi tuzilishini bilish, aminokislotalar tarkibi va aminokislotalar ketma-ketligini aniqlashni bilish (Senjer usuli, Edman usuli), tadqiqot ishlarini bajara olish. peptidlar va oqsillar uchun biuret reaktsiyasi.

· Funksional guruhlarni himoya qilish va faollashtirishdan foydalangan holda peptid sintezi usulining printsipini bilish.

Mavzu 11. Nukleotidlar va nuklein kislotalar

Nuklein kislotalarni tashkil etuvchi nuklein asoslar. Pirimidin (urasil, timin, sitozin) va purin (adenin, guanin) asoslari, ularning aromatikligi, tautomer o'zgarishlari.

Nukleozidlar, ularning hosil bo'lish reaksiyalari. Nuklein asos va uglevod qoldig'i orasidagi bog'lanish xarakteri; glikozid markazining konfiguratsiyasi. Nukleozidlarning gidrolizi.

Nukleotidlar. Nuklein kislotalarni hosil qiluvchi mononukleotidlarning tuzilishi. Nomenklatura. Nukleotidlarning gidrolizi.

Nuklein kislotalarning birlamchi tuzilishi. Fosfodiester aloqasi. Ribonuklein va deoksiribonuklein kislotalar. RNK va DNKning nukleotid tarkibi. Nuklein kislotalarning gidrolizi.

DNKning ikkilamchi tuzilishi haqida tushuncha. Ikkilamchi strukturaning hosil bo'lishida vodorod bog'larining roli. Nuklein asoslarning komplementarligi.

Modifikatsiyalangan nuklein asoslarga asoslangan dorilar (5-ftorouratsil, 6-merkaptopurin). Kimyoviy o'xshashlik printsipi. Kimyoviy moddalar va nurlanish ta'sirida nuklein kislotalar tuzilishining o'zgarishi. Azot kislotasining mutagen ta'siri.

Nukleozid polifosfatlar (ADP, ATP), ularning strukturasining yuqori energiyali birikmalar va hujayra ichidagi bioregulyatorlar funktsiyalarini bajarishga imkon beruvchi xususiyatlari. Gormonlarning hujayra ichidagi "xabarchisi" bo'lgan cAMPning tuzilishi.

Vakolat talablari:

· Pirimidin va purinli azotli asoslarning tuzilishini, ularning tautomer o‘zgarishini bilish.

· N-glikozidlar (nukleozidlar) hosil boʻlish reaksiyalarining mexanizmini va ularning gidrolizlanishini, nukleozidlar nomenklaturasini bilish.

· DNK va RNKni tashkil etuvchi nukleozidlar bilan solishtirganda tabiiy va sintetik antibiotik nukleozidlari o'rtasidagi asosiy o'xshashlik va farqlarni bilish.

· Nukleotidlar hosil bo'lish reaksiyalarini, nuklein kislotalarni tashkil etuvchi mononukleotidlarning tuzilishini, ularning nomlanishini bilish.

· Nukleozidlarning siklo- va polifosfatlarining tuzilishini, biologik rolini bilish.

· DNK va RNKning nukleotid tarkibini, nuklein kislotalarning birlamchi strukturasini yaratishda fosfodiester bog'lanish rolini bilish.

· DNKning ikkilamchi strukturasini hosil qilishda vodorod bog‘larining rolini, azotli asoslarning komplementarligini, DNKning biologik funksiyasini amalga oshirishda komplementar o‘zaro ta’sirlarning rolini bilish.

· Mutatsiyani keltirib chiqaruvchi omillar va ularning harakat tamoyilini bilish.

Axborot qismi

Adabiyotlar ro'yxati

Asosiy:

1. Romanovskiy, bioorganik kimyo: 2 qismdan iborat darslik /. - Minsk: BSMU, 20s.

2. Romanovskiy, bioorganik kimyo bo'yicha seminarga: darslik / tahrirlangan. – Minsk: BSMU, 1999. – 132 b.

3. Tyukavkina, N. A., Bioorganik kimyo: darslik / , . - Moskva: Tibbiyot, 1991. - 528 p.

Qo'shimcha:

4. Ovchinnikov, kimyo: monografiya /.

- Moskva: Ta'lim, 1987. - 815 p.

5. Potapov: darslik /. - Moskva:

Kimyo, 1988. – 464 b.

6. Riles, A. Organik kimyo asoslari: darslik / A. Rays, K. Smit,

R. Uord. – Moskva: Mir, 1989. – 352 b.

7. Teylor, G. Organik kimyo asoslari: darslik / G. Teylor. -

Moskva: Mirs.

8. Terney, A. Zamonaviy organik kimyo: 2 jildlik darslik /

A. Terney. – Moskva: Mir, 1981. – 1310 b.

9. Tyukavkina, bioorganik bo'yicha laboratoriya mashg'ulotlari uchun

kimyo: darslik / [va boshqalar]; N.A tomonidan tahrirlangan.

Tyukavkina. - Moskva: Tibbiyot, 1985. - 256 p.

10. Tyukavkina, N. A., Bioorganik kimyo: Talabalar uchun darslik.

tibbiyot institutlari / , . - Moskva.

“ … Juda ko'p ajoyib voqealar bo'lgan,

Endi unga hech narsa mumkin emasdek tuyuldi ”

L.Kerroll "Alisa ajoyibotlar mamlakatida"

Bioorganik kimyo ikki fan: kimyo va biologiya chegarasida rivojlangan. Hozirgi vaqtda ularga tibbiyot va farmakologiya qo'shildi. Bu to‘rtta fanning barchasida fizik tadqiqot, matematik tahlil va kompyuter modellashtirishning zamonaviy usullaridan foydalaniladi.

1807 yilda J.Ya. Berzelius tirik tabiatda keng tarqalgan zaytun moyi yoki shakar kabi moddalarni chaqirish kerakligini taklif qildi organik.

Bu vaqtga kelib, ko'plab tabiiy birikmalar allaqachon ma'lum bo'lgan, keyinchalik ular uglevodlar, oqsillar, lipidlar va alkaloidlar sifatida aniqlana boshlagan.

1812 yilda rus kimyogari K.S. Kirchhoff kraxmalni kislota bilan qizdirib shakarga aylantirdi, keyinchalik glyukoza deb ataladi.

1820 yilda frantsuz kimyogari A. Brakonno, oqsilni jelatin bilan davolash orqali u keyinchalik birikmalar sinfiga kiruvchi glitsin moddasini oldi. Berzelius nomli aminokislotalar.

Organik kimyoning tug'ilgan kunini 1828 yilda nashr etilgan asar deb hisoblash mumkin F. Velera, birinchi bo'lib tabiiy kelib chiqadigan moddani sintez qilgan – karbamid- ammoniy siyanat noorganik birikmasidan.

1825 yilda fizik Faraday London shahrini yoritish uchun ishlatilgan gazdan ajratilgan benzol. Benzolning mavjudligi London lampalarining tutunli alangasini tushuntirishi mumkin.

1842 yilda N.N. Zinin sintez amalga oshirildi z anilin,

1845 yilda A.V. F.Vollerning shogirdi Kolbe boshlang'ich elementlardan (uglerod, vodorod, kislorod) sirka kislotasi - shubhasiz, tabiiy organik birikmani sintez qildi.

1854 yilda P. M. Bertlot stearin kislotasi bilan qizdirilgan glitserin va yog'lardan ajratilgan tabiiy birikma bilan bir xil bo'lgan tristearin olingan. Keyinchalik P.M. Berthelot tabiiy yog'lardan ajratilmagan boshqa kislotalarni oldi va tabiiy yog'larga juda o'xshash birikmalar oldi. Bu bilan frantsuz kimyogari nafaqat tabiiy birikmalarning analoglarini, balki ularni ham olish mumkinligini isbotladi. o'xshash va ayni paytda tabiiydan farq qiladigan yangilarini yaratish.

19-asrning ikkinchi yarmida organik kimyoning koʻpgina yirik yutuqlari tabiiy moddalarni sintez qilish va oʻrganish bilan bogʻliq.

1861 yilda nemis kimyogari Fridrix Avgust Kekule fon Stradonitz (ilmiy adabiyotlarda doimo oddiygina Kekule deb ataladi) darslik nashr etdi, unda u organik kimyoni uglerod kimyosi deb ta'riflagan.

1861-1864 yillarda. Rus kimyogari A.M. Butlerov organik birikmalar tuzilishining yagona nazariyasini yaratdi, bu barcha mavjud yutuqlarni yagona ilmiy asosga o'tkazish imkonini berdi va organik kimyo fanining rivojlanishiga yo'l ochdi.

Xuddi shu davrda D.I.Mendeleyev. elementlar xossalari oʻzgarishining davriy qonunini kashf etgan va shakllantirgan olim sifatida butun dunyoga mashhur boʻlib, “Organik kimyo” darsligini nashr ettirdi. Bizning ixtiyorimizda uning 2-nashri mavjud (tuzatilgan va kengaytirilgan, "Jamoat manfaati" hamkorligi nashri, Sankt-Peterburg, 1863. 535 bet.)

Buyuk olim o‘z kitobida organik birikmalar va hayotiy jarayonlar o‘rtasidagi bog‘liqlikni aniq belgilab bergan: "Biz organizmlar tomonidan ishlab chiqarilgan ko'plab jarayonlar va moddalarni sun'iy ravishda, tanadan tashqarida ko'paytirishimiz mumkin. Shunday qilib, qonga singib ketgan kislorod ta'sirida hayvonlarda yo'q bo'lgan oqsil moddalari ammoniy tuzlari, karbamid, shilimshiq shakar, benzoy kislotasi va odatda siydik bilan ajralib chiqadigan boshqa moddalarga aylanadi... Alohida olganda, har bir hayotiy hodisa emas. ba'zi bir maxsus kuchning natijasi, lekin tabiatning umumiy qonunlariga muvofiq sodir bo'ladi" O'sha paytda bioorganik kimyo va biokimyo hali paydo bo'lmagan edi

mustaqil yo'nalishlar, dastlab ular birlashtirildi fiziologik kimyo, lekin asta-sekin ular barcha yutuqlar asosida ikkita mustaqil fanga aylandi.

Bioorganik kimyoni o'rganuvchi fan asosan organik, analitik, fizik kimyo, shuningdek, matematika va fizika usullaridan foydalangan holda organik moddalarning tuzilishi va ularning biologik funktsiyalari o'rtasidagi bog'liqlik

Ushbu fanning asosiy farqlovchi xususiyati moddalarning biologik faolligini ularning kimyoviy tuzilishini tahlil qilish bilan bog'liq holda o'rganishdir.

Bioorganik kimyoning o'rganish ob'ektlari: biologik muhim tabiiy biopolimerlar - oqsillar, nuklein kislotalar, lipidlar, past molekulyar og'irlikdagi moddalar - vitaminlar, gormonlar, signal molekulalari, metabolitlar - energiya va plastmassa almashinuvida ishtirok etadigan moddalar, sintetik preparatlar.

Bioorganik kimyoning asosiy vazifalari quyidagilardan iborat:

1. Dori vositalarining (masalan, gormonning faollik darajasiga qarab) sifatini baholashda tibbiy usullardan foydalangan holda tabiiy birikmalarni ajratib olish va tozalash usullarini ishlab chiqish;

2. Tabiiy birikmaning tuzilishini aniqlash. Kimyoning barcha usullari qo'llaniladi: molekulyar og'irlikni aniqlash, gidroliz, funktsional guruhlarni tahlil qilish, optik tadqiqot usullari;

3. Tabiiy birikmalarni sintez qilish usullarini ishlab chiqish;

4. Biologik ta'sirning tuzilishga bog'liqligini o'rganish;

5. Biologik faollik mohiyatini, turli hujayra tuzilmalari yoki uning tarkibiy qismlari bilan o'zaro ta'sirining molekulyar mexanizmlarini oydinlashtirish.

O'nlab yillar davomida bioorganik kimyoning rivojlanishi rus olimlarining nomlari bilan bog'liq: D.I.Mendeleeva, A.M. Butlerov, N.N.Zinin, N.D.Zelinskiy A.N.Belozerskiy N.A.Preobrazhenskiy M.M.Shemyakin, Yu.A. Ovchinnikova.

Xorijda bioorganik kimyoning asoschilari ko‘plab yirik kashfiyotlar qilgan olimlardir: oqsillarning ikkilamchi strukturasining tuzilishi (L.Pauling), xlorofillning to‘liq sintezi, vitamin B 12 (R.Vudvord), fermentlardan foydalanish. murakkab organik moddalar sintezi. shu jumladan gen (G. Qur'on) va boshqalar

Yekaterinburgdagi Uralsda 1928 yildan 1980 yilgacha bioorganik kimyo sohasida. UPI organik kimyo kafedrasi mudiri, akademik I.Ya.Postovskiy bo‘lib ishlagan, mamlakatimizda dori vositalarini izlash va sintez qilish ilmiy yo‘nalishi asoschilaridan biri va bir qator dori vositalari (sulfanilamidlar, tumorga qarshi, nurlanishga qarshi, silga qarshi).Izlanishlarini akademiklar O.N.Chupaxin, V.N. Charushin USTU-UPI va nomidagi Organik sintez institutida. VA MEN. Postovskiy nomidagi Rossiya Fanlar akademiyasi.

Bioorganik kimyo tibbiyotning vazifalari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, biokimyo, farmakologiya, patofiziologiya va gigienani o'rganish va tushunish uchun zarurdir. Bioorganik kimyoning barcha ilmiy tili, qabul qilingan belgilar va qo'llaniladigan usullar siz maktabda o'qigan organik kimyodan farq qilmaydi.