Bioüzvi kimya (BOC), onun tibbdə əhəmiyyəti. Tibb tələbələri üçün bioüzvi kimya Akademik fənnin məqsədi və vəzifələri

kimya- maddələrin quruluşu, xassələri, onların çevrilməsi və müşayiət olunan hadisələr haqqında elm.

Tapşırıqlar:

1. Maddənin quruluşunun öyrənilməsi, molekulların və materialların quruluşu və xassələri nəzəriyyəsinin inkişafı. Maddələrin quruluşu və müxtəlif xassələri arasında əlaqə yaratmaq və bunun əsasında maddənin reaktivliyi, kimyəvi reaksiyaların və katalitik hadisələrin kinetikası və mexanizmi haqqında nəzəriyyələr qurmaq vacibdir.

2. Müəyyən edilmiş xassələrə malik yeni maddələrin məqsədyönlü sintezinin həyata keçirilməsi. Burada artıq məlum və sənaye əhəmiyyətli birləşmələrin daha səmərəli sintezi üçün yeni reaksiyaların və katalizatorların tapılması da vacibdir.

3. Kimyanın ənənəvi vəzifəsi xüsusi əhəmiyyət kəsb etmişdir. O, həm tədqiq olunan kimyəvi obyektlərin və xassələrin sayının artması, həm də insanın təbiətə təsirinin nəticələrini müəyyən etmək və azaltmaq zərurəti ilə əlaqələndirilir.

Kimya ümumi nəzəri bir fəndir. O, tələbələrə hərəkət edən maddə növlərindən biri kimi materiya haqqında, bəzi maddələrin digər maddələrə çevrilmə yolları, mexanizmləri və üsulları haqqında müasir elmi anlayışlar vermək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Əsas kimyəvi qanunları bilmək, kimyəvi hesablama üsullarına yiyələnmək, kimyanın verdiyi imkanları onun fərdi və dar sahələrində çalışan digər mütəxəssislərin köməyi ilə dərk etmək mühəndislik və elmi fəaliyyətin müxtəlif sahələrində arzu olunan nəticənin əldə edilməsini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirir.

Kimya sənayesi ölkəmizdə mühüm sənaye sahələrindən biridir. Onun istehsal etdiyi kimyəvi birləşmələr, müxtəlif tərkiblər və materiallar hər yerdə istifadə olunur: maşınqayırma, metallurgiya, kənd təsərrüfatı, tikinti, elektrik və elektron sənaye, rabitə, nəqliyyat, kosmik texnologiya, tibb, məişət və s. müasir kimya sənayesi bunlardır: yeni birləşmələrin və materialların istehsalı və mövcud sənayenin səmərəliliyinin artırılması.

IN tibbi məktəb tələbələr ümumi, bioüzvi, bioloji kimya, eləcə də klinik biokimya fənlərini öyrənirlər. Şagirdlərin kimya elmləri kompleksi haqqında onların davamlılığı və qarşılıqlı əlaqəsi ilə bağlı bilikləri müxtəlif hadisələrin, xassələrin və qanunauyğunluqların tədqiqi və praktiki istifadəsi üçün daha geniş imkanlar, geniş imkanlar yaradır, şəxsiyyətin inkişafına töhfə verir.

Xüsusi xüsusiyyətlər tibb universitetində kimya fənləri üzrə təhsil aşağıdakılardır:

· kimyəvi və məqsədləri arasında qarşılıqlı asılılıq tibbi təhsil;

· bu kursların universallığı və fundamentallığı;

· həkim hazırlığının xarakterindən və ümumi məqsədlərindən və onun ixtisasından asılı olaraq onların məzmununun qurulmasının özəlliyi;

· kimyəvi obyektlərin vahid sistem kimi kimyəvi təşkilinin müxtəlif formalarının açıqlanması ilə mikro və makro səviyyədə öyrənilməsinin vəhdəti və onların nümayiş etdirdiyi müxtəlif funksiyalar (kimyəvi, bioloji, biokimyəvi, fizioloji və s.) təbiət, ətraf mühit və şərait;

· sintetik materialların yaradılmasında kimyanın qeyri-məhdud imkanlarına və onların tibbdə əhəmiyyətinə görə kimyəvi bilik və bacarıqların “cəmiyyət – təbiət – istehsal – insan” sistemində reallıq və təcrübə ilə, o cümlədən tibbi təcrübə ilə əlaqəsindən asılılıq. , nanokimyanın inkişafı, eləcə də ekoloji problemlərin həllində və bir çox başqa qlobal problemlər insanlıq.

1. Bədəndə metabolik proseslər və enerji arasında əlaqə

Yerdəki həyat prosesləri böyük ölçüdə günəş enerjisinin qida maddələrində - zülallarda, yağlarda, karbohidratlarda toplanması və bu maddələrin enerjinin ayrılması ilə canlı orqanizmlərdə sonrakı çevrilməsi ilə müəyyən edilir. Bədəndəki kimyəvi çevrilmələr və enerji prosesləri arasındakı əlaqənin başa düşülməsi xüsusilə sonra aydın şəkildə həyata keçirildi A.Lavuazye (1743-1794) və P.Laplasın (1749-1827) əsərləri. Onlar birbaşa kalorimetrik ölçmələrlə göstərdilər ki, həyat prosesində ayrılan enerji heyvanların nəfəs aldığı hava oksigeninin qida ilə oksidləşməsi ilə müəyyən edilir.

Maddələr və enerji mübadiləsi - canlı orqanizmlərdə baş verən maddələrin və enerjinin çevrilməsi, bədənlə maddələr arasında enerji mübadiləsi proseslərinin məcmusudur. mühit. Maddələrin və enerjinin mübadiləsi orqanizmlərin həyatının əsasını təşkil edir və canlı maddəni canlıdan cansızdan fərqləndirən ən mühüm spesifik xüsusiyyətlərindən biridir. Maddələr mübadiləsində və ya maddələr mübadiləsində ən mürəkkəb tənzimləmə ilə təmin edilir müxtəlif səviyyələrdə, bir çox ferment sistemi iştirak edir. Metabolik proses zamanı orqanizmə daxil olan maddələr toxumaların öz maddələrinə çevrilir və orqanizmdən xaric olan son məhsullara çevrilir. Bu çevrilmələr zamanı enerji sərbəst buraxılır və udulur.

XIX-XX əsrlərdəki inkişafı ilə. termodinamika - istilik və enerjinin qarşılıqlı çevrilməsi haqqında elm - biokimyəvi reaksiyalarda enerjinin çevrilməsini kəmiyyətcə hesablamaq və onların istiqamətini proqnozlaşdırmaq mümkün oldu.

Enerji mübadiləsi istilik ötürməklə və ya iş görməklə həyata keçirilə bilər. Lakin canlı orqanizmlər ətraf mühitlə tarazlıqda deyillər və buna görə də qeyri-tarazlıq açıq sistemlər adlandırmaq olar. Ancaq müəyyən bir müddət ərzində müşahidə edildikdə, bədənin kimyəvi tərkibində görünən dəyişikliklər yoxdur. Amma bu o demək deyil kimyəvi maddələr, bədəni təşkil edən, heç bir transformasiyaya məruz qalmır. Əksinə, onlar daim və kifayət qədər intensiv şəkildə yenilənirlər, çünki sabit izotopların və radionuklidlərin daha çox tərkibində hüceyrəyə daxil olan orqanizmin mürəkkəb maddələrinə daxil olma sürəti ilə mühakimə oluna bilər. sadə maddələr-sələflər.

Maddələr mübadiləsi ilə enerji mübadiləsi arasında bir şey var əsas fərq. Yer əhəmiyyətli miqdarda maddə itirmir və ya qazanmır. Biosferdə maddələr qapalı dövrədə mübadilə olunur və s. dəfələrlə istifadə olunur. Enerji mübadiləsi fərqli şəkildə həyata keçirilir. O, qapalı dövrədə dövr etmir, lakin qismən xarici məkana dağılır. Buna görə də, Yerdə həyatın davam etməsi üçün Günəşdən daimi enerji axını lazımdır. 1 il ərzində fotosintez prosesində qlobus 10 21 ətrafında udulur nəcis günəş enerjisi. Günəşin ümumi enerjisinin yalnız 0,02%-ni təşkil etsə də, bütün süni maşınların istifadə etdiyi enerjidən ölçüyəgəlməz dərəcədə çoxdur. Dövriyyədə iştirak edən maddənin miqdarı da eyni dərəcədə böyükdür.

2. Kimyəvi termodinamika kimi nəzəri əsas bioenerji. Kimyəvi termodinamikanın predmeti və üsulları

Kimyəvi termodinamika kimyəvi enerjinin başqa formalara - istilik, elektrik və s.-ə keçidlərini öyrənir, bu keçidlərin kəmiyyət qanunlarını, habelə verilmiş şəraitdə kimyəvi reaksiyaların kortəbii baş verməsinin istiqamətini və hədlərini müəyyən edir.

Termodinamik metod bir sıra ciddi anlayışlara əsaslanır: “sistem”, “sistemin vəziyyəti”, “sistemin daxili enerjisi”, “sistemin vəziyyət funksiyası”.

Obyekt termodinamikanı öyrənmək bir sistemdir

Eyni sistem müxtəlif dövlətlərdə ola bilər. Sistemin hər bir vəziyyəti termodinamik parametrlərin müəyyən dəyər dəsti ilə xarakterizə olunur. Termodinamik parametrlərə temperatur, təzyiq, sıxlıq, konsentrasiya və s. daxildir. Ən azı bir termodinamik parametrin dəyişməsi bütövlükdə sistemin vəziyyətinin dəyişməsinə gətirib çıxarır. Sistemin termodinamik vəziyyəti, sistemin bütün nöqtələrində termodinamik parametrlərin sabitliyi ilə xarakterizə olunursa və özbaşına (iş sərf etmədən) dəyişmirsə, tarazlıq adlanır.

Kimyəvi termodinamika sistemi iki tarazlıq vəziyyətində (son və ilkin) öyrənir və bu əsasda verilmiş şəraitdə spontan prosesin müəyyən istiqamətdə baş verməsinin mümkünlüyünü (və ya qeyri-mümkünlüyünü) müəyyən edir.

Termodinamika təhsil alır qarşılıqlı çevrilmələr müxtəlif növlər istilik və iş şəklində cisimlər arasında enerjinin ötürülməsi ilə əlaqəli enerjilər. Termodinamika termodinamikanın birinci və ikinci qanunları adlanan iki əsas qanuna əsaslanır. Tədqiqat mövzusu termodinamikada enerji və kimyəvi reaksiyalar, həll olunma, buxarlanma, kristallaşma prosesləri zamanı enerji formalarının qarşılıqlı çevrilmə qanunları.

Kimyəvi termodinamika - bölmə fiziki kimya, termodinamik üsullardan istifadə etməklə maddələrin qarşılıqlı təsir proseslərinin öyrənilməsi.
Kimyəvi termodinamikanın əsas istiqamətləri bunlardır:
Ümumilikdə termodinamik tarazlığı öyrənən klassik kimyəvi termodinamika.
Kimyəvi reaksiyalarla müşayiət olunan istilik effektlərini öyrənən termokimya.
Molekulyar quruluş haqqında fikirlərə və molekullararası qarşılıqlı təsirlərə dair məlumatlara əsaslanaraq maddənin termodinamik xassələrini modelləşdirən məhlullar nəzəriyyəsi.
Kimyəvi termodinamika kimyanın analitik kimya kimi sahələri ilə sıx bağlıdır; elektrokimya; kolloid kimya; adsorbsiya və xromatoqrafiya.
Kimyəvi termodinamikanın inkişafı eyni vaxtda iki yolla getdi: termokimyəvi və termodinamik.
Termokimyanın müstəqil bir elm kimi meydana çıxması, Sankt-Peterburq Universitetinin professoru Herman İvanoviç Hessin kimyəvi reaksiyaların istilik effektləri arasındakı əlaqəni -- Hess qanunlarını kəşf etməsi hesab edilməlidir.

3. Termodinamik sistemlər: təcrid olunmuş, qapalı, açıq, homogen, heterojen. Faza anlayışı.

Sistem- bu, ətraf mühitdən əqli və ya faktiki olaraq təcrid olunmuş qarşılıqlı təsir göstərən maddələr toplusudur (sınaq borusu, avtoklav).

Kimyəvi termodinamika bir vəziyyətdən digərinə keçidi nəzərə alır, bəziləri isə dəyişə və ya sabit qala bilər. seçimlər:

· izobarik- sabit təzyiqdə;

· izoxorik- sabit həcmdə;

· izotermik- sabit temperaturda;

· izobarik - izotermik– sabit təzyiq və temperaturda və s.

Sistemin termodinamik xassələri bir neçə ilə ifadə edilə bilər sistem vəziyyəti funksiyaları, çağırdı xarakterik funksiyalar: daxili enerjiU , entalpiya H , entropiya S , Gibbs enerjisi G , Helmholtz enerjisi F . Xarakterik funksiyaların bir xüsusiyyəti var: onlar sistemin verilmiş vəziyyətinə nail olmaq üsulundan (yolundan) asılı deyillər. Onların dəyəri sistemin parametrləri (təzyiq, temperatur və s.) ilə müəyyən edilir və maddənin miqdarından və ya kütləsindən asılıdır, buna görə də onları maddənin bir moluna aid etmək adətdir.

Enerji, maddə və məlumatların ötürülməsi üsuluna görə Nəzərdən keçirilən sistemlə ətraf mühit arasında termodinamik sistemlər təsnif edilir:

1. Qapalı (izolyasiya edilmiş) sistem- bu, xarici cisimlərlə enerji, maddə (o cümlədən radiasiya) və ya məlumat mübadiləsinin olmadığı bir sistemdir.

2. Qapalı sistem- yalnız enerji ilə mübadilənin olduğu bir sistem.

3. Adyabatik olaraq təcrid olunmuş sistem - Bu, yalnız istilik şəklində enerji mübadiləsinin olduğu bir sistemdir.

4. Açıq sistem enerji, maddə və məlumat mübadiləsini həyata keçirən sistemdir.

Sistemin təsnifatı:
1) istilik və kütlə ötürülməsi mümkündürsə: izolyasiya edilmiş, qapalı, açıq. Təcrid olunmuş sistem ətraf mühitlə nə maddə, nə də enerji mübadiləsi aparmır. Qapalı sistem ətraf mühitlə enerji mübadiləsi aparır, lakin maddə mübadiləsi etmir. Açıq sistem ətraf mühitlə həm maddə, həm də enerji mübadiləsi aparır. Konsepsiya təcrid olunmuş sistem nəzəri olaraq fiziki kimyada istifadə olunur.
2) daxili quruluşuna və xassələrinə görə: bircins və heterojen. Sistem homojen adlanır, onun içərisində sistemi xassələri və ya xüsusiyyətləri ilə fərqlənən hissələrə bölən səthlər yoxdur. kimyəvi birləşmə. Homojen sistemlərə misal olaraq turşuların, əsasların və duzların sulu məhlullarını göstərmək olar; qaz qarışıqları; fərdi təmiz maddələr. Heterojen sistemlər içərisində təbii səthlər var. Heterogen sistemlərə misal olaraq birləşmə vəziyyətinə görə fərqlənən maddələrdən ibarət sistemləri göstərmək olar: metal və turşu, qaz və bərk, bir-birində həll olunmayan iki maye.
Faza heterojen sistemin homojen hissəsidir, eyni tərkibə malik, fiziki və Kimyəvi xassələri, sistemin digər hissələrindən keçərkən sistemin xassələrinin kəskin şəkildə dəyişdiyi səthlə ayrılır. Fazalar bərk, maye və qazdır. Homojen sistem həmişə bir fazadan, heterojen bir fazadan ibarətdir. Fazaların sayına görə sistemlər bir fazalı, iki fazalı, üç fazalı və s.

5.Termodinamikanın birinci qanunu. Daxili enerji. İzobarik və izoxorik istilik effektləri .

Termodinamikanın birinci qanunu- termodinamikanın üç əsas qanunundan biri, termodinamik sistemlər üçün enerjinin saxlanması qanununu təmsil edir.

Termodinamikanın birinci qanunu 19-cu əsrin ortalarında alman alimi J. R. Mayer, ingilis fiziki J. P. Coul və alman fiziki Q. Helmholtsun əməyi nəticəsində formalaşmışdır.

Termodinamikanın birinci qanununa görə, termodinamik sistem törədə bilər yalnız daxili enerjisi və ya hər hansı xarici enerji mənbəyi hesabına işləyir .

Termodinamikanın birinci qanunu tez-tez heç bir mənbədən enerji almadan iş görən birinci növ daimi hərəkət maşınının mövcudluğunun qeyri-mümkünlüyü kimi ifadə edilir. Sabit bir temperaturda baş verən proses deyilir izotermik, sabit təzyiqdə - izobarik, sabit həcmdə - izoxorik.Əgər proses zamanı sistem xarici mühitdən elə bir şəkildə təcrid olunursa ki, ətraf mühitlə istilik mübadiləsi istisna olunur, proses adlanır. adiabatik.

Sistemin daxili enerjisi. Sistem bir vəziyyətdən digər vəziyyətə keçdikdə, onun bəzi xüsusiyyətləri, xüsusən də daxili enerji dəyişir U.

Sistemin daxili enerjisi molekulların, atomların, atom nüvələrinin və elektronların kinetik və potensial enerjilərindən ibarət olan ümumi enerjisidir. Daxili enerjiyə tərcümə, fırlanma və enerji daxildir salınım hərəkətləri, həmçinin molekullar, atomlar və atomdaxili hissəciklər arasında hərəkət edən cazibə və itələmə qüvvələrinin hesabına potensial enerji. Buraya sistemin kosmosdakı mövqeyinin potensial enerjisi və bütövlükdə sistemin hərəkətinin kinetik enerjisi daxil deyil.

Daxili enerji sistemin vəziyyətinin termodinamik funksiyasıdır. Bu o deməkdir ki, sistem nə vaxt özünü müəyyən bir vəziyyətdə tapsa, onun daxili enerjisi bu vəziyyətə xas olan müəyyən bir dəyər alır.

∆U = U 2 - U 1

burada U 1 və U 2 sistemin daxili enerjisidir V müvafiq olaraq son və ilkin vəziyyətlər.

Termodinamikanın birinci qanunu.Əgər sistem xarici mühitlə istilik enerjisini Q və mexaniki enerjini (iş) A dəyişdirirsə və eyni zamanda 1-ci vəziyyətdən 2-ci vəziyyətə keçirsə, Q və ya istilik formaları sistemi tərəfindən buraxılan və ya udulan enerjinin miqdarı. iş A bərabərdir ümumi enerji sistem bir vəziyyətdən digərinə keçid zamanı qeydə alınır.

BİORQANİK KİMYA əsasən üzvi və fiziki kimya üsullarından, həmçinin fizika və riyaziyyatdan istifadə etməklə üzvi maddələrin quruluşu ilə onların bioloji funksiyaları arasındakı əlaqəni öyrənir. Bioüzvi kimya təbii birləşmələrin kimyasını tamamilə əhatə edir və biokimya ilə qismən üst-üstə düşür və molekulyar biologiya. Onun tədqiqat obyektləri bioloji əhəmiyyətli təbii birləşmələrdir - əsasən biopolimerlər (zülallar, nuklein turşuları, polisaxaridlər və qarışıq biopolimerlər) və aşağı molekulyar bioloji aktiv maddələr - vitaminlər, hormonlar, antibiotiklər, toksinlər və s., həmçinin təbii birləşmələrin sintetik analoqları, dərman preparatları, pestisidlər və s.

Bioüzvi kimya müstəqil bir sahə kimi 20-ci əsrin 2-ci yarısında təbii birləşmələrin ənənəvi kimyasına əsaslanan biokimya ilə üzvi kimyanın kəsişməsində meydana çıxdı. Onun əmələ gəlməsi L.Paulinqin (zülallarda polipeptid zəncirinin fəza quruluşunun əsas elementləri kimi α-sarmal və β-strukturunun kəşfi), A.Toddun (aydınlaşdırma) adları ilə bağlıdır. kimyəvi quruluş nukleotidlər və dinukleotidin ilk sintezi), F.Senqer (zülallarda amin turşusu ardıcıllığının təyin edilməsi və ondan insulinin ilkin strukturunun deşifrə edilməsi üçün metodun işlənməsi), V.Dü Vigneault (izolyasiya, strukturun qurulması və peptid hormonlarının kimyəvi sintezi - oksitosin və vazopressin), D. Barton və V. Preloq (konformasiya analizi), R. Vudvord (bir çox mürəkkəb təbii birləşmələrin, o cümlədən reserpin, xlorofil, B 12 vitamininin tam kimyəvi sintezi) və s.; SSRİ-də N.D.Zelinskinin, A.N.Belozerskinin, İ.N.Nəzərovun, N.A.Preobrajenskinin və başqalarının əsərləri böyük rol oynamışdır.1960-cı illərin əvvəllərində SSRİ-də bioüzvi kimya üzrə tədqiqatların təşəbbüskarı M.M.Şemyakin olmuşdur. Xüsusilə, o, ionoforların funksiyasını yerinə yetirən siklik depsipeptidlərin tədqiqi üzərində işə (sonralar geniş şəkildə inkişaf etdirildi) başladı. 1970-80-ci illərdə yerli bioüzvi kimyanın lideri Yu.A. Ovchinnikov, onun rəhbərliyi altında onlarla zülalın quruluşu, o cümlədən membran zülalları (ilk dəfə) - bakteriorhodopsin və iribuynuzlu vizual rodopsin quruldu.

Bioüzvi kimyanın əsas sahələrinə aşağıdakılar daxildir:

1. Təbii birləşmələrin ayrılması və təmizlənməsi üsullarının işlənib hazırlanması. Eyni zamanda, təmizlənmə dərəcəsinə nəzarət etmək üçün tez-tez öyrənilən maddənin spesifik bioloji funksiyasından istifadə olunur (məsələn, antibiotikin saflığı onun antimikrobiyal fəaliyyəti ilə, hormonun müəyyən bir bioloji təsirə təsiri ilə idarə olunur. proses və s.). Mürəkkəb təbii qarışıqları ayırarkən tez-tez yüksək məhsuldar maye xromatoqrafiya və elektroforez üsullarından istifadə olunur. 20-ci əsrin sonlarından başlayaraq, ayrı-ayrı komponentləri axtarmaq və təcrid etmək əvəzinə, müəyyən bir birləşmə sinfinin komponentlərinin maksimum mümkün sayı üçün bioloji nümunələrin ümumi skrininqi aparılmışdır (bax: Proteomikaya).

2. Öyrənilən maddələrin strukturunun müəyyən edilməsi. Struktur dedikdə, təkcə molekulda atomların birləşmələrinin təbiətinin və qaydasının qurulması deyil, həm də onların fəzada yerləşməsi başa düşülür. Bunun üçün müxtəlif üsullardan, ilk növbədə kimyəvi (hidroliz, oksidləşdirici parçalanma, xüsusi reagentlərlə müalicə) istifadə olunur ki, bu da ilkin maddənin strukturunun yenidən qurulduğu məlum strukturu olan daha sadə maddələr əldə etməyə imkan verir. Xüsusilə zülalların və nuklein turşularının kimyasında standart məsələlərin tez həlli üçün avtomat qurğulardan geniş istifadə olunur: amin turşusu və nukleotid tərkibinin kəmiyyətcə təyini üçün analizatorlar və zülallarda və nuklein turşularında nukleotidlərdə amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığını təyin etmək üçün sekvenserlər. Biopolimerlərin strukturunun öyrənilməsində mühüm rolu fermentlər, xüsusən də onları ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bağlarla (məsələn, qlutamik turşuda, prolin, arginin və lizin qalıqlarında peptid bağlarının parçalanması reaksiyalarını kataliz edən proteinazlar) xüsusi olaraq parçalayan fermentlər oynayır. Xüsusilə polinükleotidlərdə fosfodiester bağlarını parçalayan məhdudlaşdırıcı fermentlər). Təbii birləşmələrin strukturu haqqında məlumatlar fiziki tədqiqat metodlarından - əsasən kütləvi spektrometriyadan, nüvə maqnit rezonansından və optik spektroskopiyadan istifadə etməklə də əldə edilir. Kimyəvi və fiziki üsulların səmərəliliyinin artırılmasına təkcə təbii birləşmələrin deyil, həm də xarakterik, xüsusi olaraq təqdim edilmiş qruplar və etiketlənmiş atomlar olan törəmələrinin (məsələn, bakteriyaların böyüməsi ilə - müəyyən bir birləşmənin istehsalçıları olan mühitdə) eyni vaxtda təhlili ilə əldə edilir. bu birləşmənin prekursorları, zənginləşdirilmiş stabil və ya radioaktiv izotoplar). Mürəkkəb zülalların öyrənilməsi nəticəsində əldə edilən məlumatların etibarlılığı müvafiq genlərin strukturunun eyni vaxtda öyrənilməsi ilə əhəmiyyətli dərəcədə artır. Məkan quruluşu molekullar və onların kristal vəziyyətində olan analoqları rentgen şüalarının difraksiya analizi ilə öyrənilir. Qətnamə bəzi hallarda 0,1 nm-dən az dəyərlərə çatır. Həlllər üçün ən informativ üsul nəzəri konformasiya analizi ilə birlikdə NMR-dir. Əlavə məlumat optik spektral analiz üsulları (elektron və flüoresan spektrlər, dairəvi dikroizm spektrləri və s.) ilə təmin edilir.

3. Həm təbii birləşmələrin özlərinin, həm də onların analoqlarının sintezi. Bir çox hallarda kimyəvi və ya kimyəvi-fermentativ sintez istənilən maddəni böyük (hazırlayıcı) miqdarda əldə etməyin yeganə yoludur. Nisbətən sadə aşağı molekulyar birləşmələr üçün əks sintez əvvəllər müəyyən edilmiş strukturun düzgünlüyünün vacib meyarını yerinə yetirir. Sintez vaxtını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilən zülalların və polinükleotidlərin avtomatik sintezatorları yaradılmışdır; onların köməyi ilə tərkibində bir neçə yüz monomer vahidi olan bir sıra zülallar və polinükleotidlər sintez edilmişdir. Kimyəvi sintez- qeyri-təbii mənşəli dərman vasitələrinin alınmasının əsas üsulu. Təbii maddələrə gəldikdə, o, çox vaxt biosintezi tamamlayır və ya onunla rəqabət aparır.

4. Hərəkətin bioloji yönləndirildiyi hüceyrə və molekulyar hədəfin qurulması aktiv maddə, canlı hüceyrə və onun komponentləri ilə qarşılıqlı təsirinin kimyəvi mexanizminin aydınlaşdırılması. Molekulyar fəaliyyət mexanizmini başa düşmək, bioloji sistemlərin öyrənilməsi üçün alətlər kimi çox vaxt son dərəcə yüksək aktivliyə malik (məsələn, toksinlər) biomolekulların məhsuldar istifadəsi üçün lazımdır; əvvəlcədən müəyyən edilmiş xassələrə malik yeni, praktiki olaraq vacib maddələrin məqsədyönlü sintezi üçün əsas kimi xidmət edir. Bir sıra hallarda (məsələn, fəaliyyətə təsir edən peptidləri öyrənərkən sinir sistemi) bu yolla əldə edilən maddələr orijinal təbii prototiplə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə gücləndirilmiş aktivliyə malikdir, istənilən istiqamətdə dəyişmişdir.

Bioüzvi kimya məhlulla sıx bağlıdır praktik problemlər tibb və Kənd təsərrüfatı(vitaminlərin, hormonların, antibiotiklərin və digər dərmanların alınması, bitkilərin böyüməsi stimulyatorları, heyvanların davranış tənzimləyiciləri, o cümlədən həşəratlar), kimya, qida və mikrobioloji sənayelər. Bioüzvi kimya və gen mühəndisliyi üsullarının birləşməsi nəticəsində zülal-peptid təbiətli mürəkkəb, bioloji əhəmiyyətli maddələrin, o cümlədən insan insulini, α kimi yüksək molekullu maddələrin sənaye istehsalı problemini praktiki olaraq həll etmək mümkün olmuşdur. -, β- və γ-interferonlar və insan böyümə hormonu.

Lit.: Dugas G., Penny K. Bioorganic chemistry. M., 1983; Ovchinnikov Yu.A. Bioüzvi kimya. M., 1996.

“ … O qədər heyrətamiz hadisələr oldu ki,

İndi ona heç nə mümkün görünmürdü ”

L.Kerroll "Alisa möcüzələr ölkəsində"

Bioüzvi kimya iki elm arasında sərhəddə inkişaf etdi: kimya və biologiya. Hazırda onlara tibb və farmakologiya da qoşulub. Bütün bu dörd elm istifadə edir müasir üsullar fiziki tədqiqat, riyazi analiz və kompüter modelləşdirmə.

1807-ci ildə C.Ya. Berzelius canlı təbiətdə çox rast gəlinən zeytun yağı və ya şəkər kimi maddələrin adlandırılmasını təklif etdi üzvi.

Bu vaxta qədər bir çox təbii birləşmələr artıq məlum idi, sonralar karbohidratlar, zülallar, lipidlər və alkaloidlər kimi təyin olunmağa başladılar.

1812-ci ildə rus kimyaçısı K.S. Kirchhoff nişastanı turşu ilə qızdıraraq şəkərə çevirdi, sonradan qlükoza adlandı.

1820-ci ildə fransız kimyaçısı A. Brakonno, zülalı jelatinlə müalicə edərək, sonralar birləşmələr sinfinə aid olan qlisin maddəsini əldə etdi. Berzelius adlı amin turşuları.

Üzvi kimyanın doğum tarixini 1828-ci ildə nəşr olunmuş əsər hesab etmək olar F. Velera, ilk olaraq təbii mənşəli maddəni sintez edən – karbamid- qeyri-üzvi birləşmə ammonium siyanatdan.

1825-ci ildə fizik Faraday London şəhərini işıqlandırmaq üçün istifadə edilən qazdan ayrılan benzol. Benzolun olması London lampalarının dumanlı alovunu izah edə bilər.

1842-ci ildə N.N. Zinin sintezini həyata keçirir z anilin,

1845-ci ildə A.V. F.Wöhlerin tələbəsi Kolbe sirkə turşusunu - şübhəsiz ki, təbii üzvi birləşməni - başlanğıc elementlərdən (karbon, hidrogen, oksigen) sintez etdi.

1854-cü ildə P. M. Bertlot stearin turşusu ilə qızdırılan qliserin və yağlardan təcrid olunmuş təbii birləşmə ilə eyni olduğu ortaya çıxan tristearin əldə edildi. Daha P.M. Berthelot təbii yağlardan təcrid olunmayan digər turşuları götürdü və təbii yağlara çox oxşar birləşmələr aldı. Bununla fransız kimyaçısı sübut etdi ki, təkcə təbii birləşmələrin analoqlarını deyil, həm də əldə etmək mümkündür. oxşar və eyni zamanda təbii olanlardan fərqli yenilərini yaratmaq.

19-cu əsrin ikinci yarısında üzvi kimyada bir çox böyük nailiyyətlər təbii maddələrin sintezi və öyrənilməsi ilə bağlıdır.

1861-ci ildə alman kimyaçısı Fridrix Avqust Kekule fon Stradonitz (elmi ədəbiyyatda həmişə sadəcə Kekule adlanır) bir dərslik nəşr etdi və burada üzvi kimyanı karbon kimyası kimi təyin etdi.

1861-1864-cü illərdə. Rus kimyaçısı A.M. Butlerov üzvi birləşmələrin strukturunun vahid nəzəriyyəsini yaratdı ki, bu da bütün mövcud nailiyyətləri vahid birləşməyə köçürməyə imkan verdi. elmi əsas və üzvi kimya elminin inkişafına yol açdı.

Eyni dövrdə D.İ.Mendeleyev. kəşf edən və formalaşdıran alim kimi bütün dünyada tanınır dövri qanun elementlərin xassələrindəki dəyişikliklər, “Üzvi kimya” dərsliyi nəşr edilmişdir. Bizim ixtiyarımızda onun 2-ci nəşri var (düzəliş edilmiş və genişləndirilmiş, “Public Benefit” Tərəfdaşlığının nəşri, Sankt-Peterburq, 1863. 535 s.)

Böyük alim öz kitabında üzvi birləşmələrlə həyati proseslər arasındakı əlaqəni aydın şəkildə müəyyən etmişdir: “Orqanizmlərin süni şəkildə istehsal etdiyi bir çox prosesləri və maddələri bədəndən kənarda çoxalda bilərik. Beləliklə, heyvanlarda qana udulan oksigenin təsiri ilə məhv olan zülal maddələri ammonium duzlarına, sidik cövhəri, selikli şəkər, benzoy turşusu və adətən sidiklə xaric olan digər maddələrə çevrilir... Ayrı-ayrılıqda götürdükdə hər bir həyati hadisə deyil. bəzi xüsusi qüvvələrin nəticəsi , lakin tərəfindən edilir ümumi qanunlar təbiət" O dövrdə bioüzvi kimya və biokimya kimi hələ ortaya çıxmamışdı

müstəqil istiqamətlər, əvvəlcə birləşdilər fizioloji kimya, lakin tədricən bütün nailiyyətlər əsasında iki müstəqil elmə çevrildilər.

Bioüzvi kimyanı öyrənən elmüzvi maddələrin quruluşu ilə onların bioloji funksiyaları arasında əlaqə, əsasən üzvi, analitik, fiziki kimya, həmçinin riyaziyyat və fizika metodlarından istifadə etməklə

Bu fənnin əsas fərqləndirici xüsusiyyəti maddələrin bioloji aktivliyinin onların kimyəvi quruluşunun təhlili ilə əlaqədar öyrənilməsidir.

Bioüzvi kimyanın öyrənilməsi obyektləri: bioloji əhəmiyyətli təbii biopolimerlər - zülallar, nuklein turşuları, lipidlər, aşağı molekullu maddələr - vitaminlər, hormonlar, siqnal molekulları, metabolitlər - enerji və plastik maddələr mübadiləsində iştirak edən maddələr, sintetik preparatlar.

Bioüzvi kimyanın əsas vəzifələrinə aşağıdakılar daxildir:

1. Dərmanın (məsələn, onun fəaliyyət dərəcəsinə görə hormonun) keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün tibbi üsullardan istifadə etməklə təbii birləşmələrin təcrid edilməsi və təmizlənməsi üsullarının işlənib hazırlanması;

2. Təbii birləşmənin quruluşunun təyini. Kimyanın bütün üsullarından istifadə olunur: molekulyar çəkinin təyini, hidroliz, funksional qrupların təhlili, optik tədqiqat üsulları;

3. Təbii birləşmələrin sintezi üsullarının işlənib hazırlanması;

4. Bioloji təsirin strukturdan asılılığının öyrənilməsi;

5. Bioloji fəaliyyətin təbiətinin, müxtəlif hüceyrə strukturları ilə və ya onun komponentləri ilə qarşılıqlı təsirinin molekulyar mexanizmlərinin aydınlaşdırılması.

Onilliklər ərzində bioüzvi kimyanın inkişafı rus alimlərinin adları ilə bağlıdır: D.I.Mendeleeva, A.M. Butlerov, N.N.Zinin, N.D.Zelinski A.N.Belozerski N.A.Preobrajenski M.M.Şemyakin, Yu.A. Ovçinnikova.

Xaricdə bioüzvi kimyanın baniləri bir çox böyük kəşflər etmiş alimlərdir: zülalların ikinci dərəcəli strukturunun strukturu (L.Paulinq), xlorofilin tam sintezi, vitamin B 12 (R.Vudvord), fermentlərdən istifadə edilməsi. mürəkkəb üzvi maddələrin sintezi. o cümlədən gen (Q. Quran) və s

Yekaterinburqda Uralsda 1928-1980-ci illərdə bioüzvi kimya sahəsində. UPİ-nin üzvi kimya kafedrasının müdiri vəzifəsində çalışmış, ölkəmizdə dərman vasitələrinin axtarışı və sintezi elmi istiqamətinin yaradıcılarından biri kimi tanınan akademik İ.Ya.Postovski və bir sıra dərman vasitələrinin (sulfanilamidlər, antitümör, antiradiasiya, vərəm əleyhinə).Tədqiqatlarını akademiklər O.N.Çupaxin, V.N.-nin rəhbərliyi altında çalışan tələbələr davam etdirirlər. Çaruşin USTU-UPI-da və adına Üzvi Sintez İnstitutunda. VƏ MƏN. Postovski Rusiya Akademiyası Sci.

Bioorqanik kimya tibbin vəzifələri ilə sıx bağlıdır və biokimya, farmakologiya, patofiziologiya və gigiyenanın öyrənilməsi və başa düşülməsi üçün zəruridir. Hamısı elmi dil bioüzvi kimya, qəbul edilən qeydlər və istifadə olunan üsullar məktəbdə oxuduğunuz üzvi kimyadan heç bir fərqi yoxdur

Bioüzvi kimya həyat proseslərində iştirak edən maddələrin quruluşunu və xassələrini onların bioloji funksiyalarını bilməklə bilavasitə əlaqədə öyrənən elmdir.

Bioüzvi kimya bioloji əhəmiyyətli birləşmələrin quruluşunu və reaktivliyini öyrənən elmdir. Bioüzvi kimyanın predmeti biopolimerlər və biotənzimləyicilər və onların struktur elementləridir.

Biopolimerlərə zülallar, polisaxaridlər (karbohidratlar) və nuklein turşuları daxildir. Bu qrupa həmçinin BMC olmayan, lakin adətən orqanizmin digər biopolimerləri ilə əlaqəli olan lipidlər də daxildir.

Biotənzimləyicilər maddələr mübadiləsini kimyəvi cəhətdən tənzimləyən birləşmələrdir. Bunlara vitaminlər, hormonlar və bir çox sintetik birləşmələr, o cümlədən dərman maddələri daxildir.

Bioüzvi kimya üzvi kimyanın ideya və metodlarına əsaslanır.

Bilik olmadan ümumi nümunələrüzvi kimya, bioüzvi kimya öyrənmək çətindir. Bioüzvi kimya biologiya ilə sıx bağlıdır, bioloji kimya, tibbi fizika.

Orqanizm şəraitində baş verən reaksiyaların məcmusuna deyilir maddələr mübadiləsi.

Maddələr mübadiləsi zamanı əmələ gələn maddələr deyilir - metabolitlər.

Metabolizmanın iki istiqaməti var:

Katabolizm mürəkkəb molekulların daha sadə molekullara parçalanması reaksiyasıdır.

Anabolizm enerjidən istifadə edərək daha sadə maddələrdən mürəkkəb molekulların sintezi prosesidir.

Biosintez termini tətbiq olunur kimyəvi reaksiya IN VIVO (bədəndə), IN VITRO (bədən xaricində)

Antimetabolitlər var - biokimyəvi reaksiyalarda metabolitlərin rəqibləri.

Konjuqasiya molekulların sabitliyini artıran amil kimi. Üzvi birləşmələrin molekullarında atomların qarşılıqlı təsiri və onun ötürülmə üsulları

Mühazirənin xülasəsi:

Cütləşmə və onun növləri:

p, p - cütləşmə,

r,p - konyuqasiya.

Konjugasiya enerjisi.

Açıq dövrə bağlı sistemlər.

A vitamini, karotinlər.

Radikallarda və ionlarda konyuqasiya.

Birləşdirilmiş qapalı dövrə sistemləri. Aromatiklik, aromatiklik meyarları, heterosiklik aromatik birləşmələr.

Kovalent bağ: qeyri-qütblü və qütblü.

İnduktiv və mezomer effektlər. EA və ED əvəzedicilərdir.

Üzvi kimyada kimyəvi bağların əsas növü kovalent bağlardır. Üzvi molekullarda atomlar s və p bağları ilə bağlanır.

Üzvi birləşmələrin molekullarındakı atomlar kovalent bağlarla bağlanır, bunlara s və p bağları deyilir.

SP 3-də tək s - bağ - hibridləşdirilmiş vəziyyət l - uzunluq (C-C 0,154 nm), E-enerji (83 kkal/mol), polarite və qütbləşmə qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur. Misal üçün:

Doymamış birləşmələr üçün ikiqat rabitə xarakterikdir, burada mərkəzi s-bağla yanaşı, s-ratiqinə perpendikulyar üst-üstə düşmə də mövcuddur ki, bu da π-bağ adlanır).

İkiqat bağlar lokallaşdırılmışdır, yəni elektron sıxlığı bağlanmış atomların yalnız 2 nüvəsini əhatə edir.

Çox vaxt siz və mən məşğul olacağıq birləşmiş sistemləri. Əgər qoşa bağlar tək bağlarla növbələşirsə (və ümumi halda, qoşa rabitə ilə birləşən atomun p-orbitalı olur, onda qonşu atomların p-orbitalları bir-biri ilə üst-üstə düşərək ümumi p-elektron sistemi yarada bilər). Belə sistemlər adlanır konjuge və ya delokalizasiya . Məsələn: butadien-1,3

p, p - konjugat sistemlər

Butadiendəki bütün atomlar SP 2 hibridləşdirilmiş vəziyyətdədir və eyni müstəvidə yerləşir (Pz hibrid orbital deyil). Рz – orbitallar bir-birinə paraleldir. Bu, onların qarşılıqlı üst-üstə düşməsinə şərait yaradır. Pz orbitalının üst-üstə düşməsi C-1 və C-2 və C-3 və C-4 arasında, eləcə də C-2 və C-3 arasında baş verir, yəni delokalizasiya olunub kovalent bağ. Bu, molekuldakı bağ uzunluğundakı dəyişikliklərdə əks olunur. C-1 və C-2 arasındakı bağın uzunluğu tək bir əlaqə ilə müqayisədə artır və C-2 ilə C-3 arasındakı əlaqə qısalır.

l-C -С, 154 nm l С=С 0,134 nm

l С-N 1,147 nm l С =O 0,121 nm

r, p - cütləşmə

Bir p, π birləşmiş sistemə bir nümunə peptid bağıdır.

r, p - konjugat sistemlər

C=0 qoşa bağ adi 0,121 uzunluqla müqayisədə 0,124 nm-ə qədər uzadılır və C-N bağı adi halda 0,147 nm ilə müqayisədə qısalır və 0,132 nm olur. Yəni elektronların delokalizasiyası prosesi rabitə uzunluqlarının bərabərləşməsinə və molekulun daxili enerjisinin azalmasına gətirib çıxarır. Bununla belə, ρ,p – konyuqasiya asiklik birləşmələrdə tək C-C bağları ilə alternativ = əlaqə olduqda deyil, həm də heteroatomla alternativ olduqda baş verir:

Sərbəst p-orbitalı olan X atomu qoşa bağın yaxınlığında yerləşə bilər. Çox vaxt bunlar O, N, S heteroatomları və onların p-orbitalları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan, p, p-konjuqasiya əmələ gətirir.

Misal üçün:

CH 2 = CH – O – CH = CH 2

Konjugasiya təkcə neytral molekullarda deyil, həm də radikallarda və ionlarda baş verə bilər:

Yuxarıda göstərilənlərə əsasən, açıq sistemlərdə cütləşmə aşağıdakı şərtlərdə baş verir:

Birləşdirilmiş sistemdə iştirak edən bütün atomlar SP 2 - hibridləşdirilmiş vəziyyətdədir.

Pz – bütün atomların orbitalları s-skelet müstəvisinə perpendikulyar, yəni bir-birinə paraleldir.

Birləşdirilmiş çoxmərkəzli sistem yarandıqda, bağ uzunluqları bərabərləşir. Burada "təmiz" tək və ikiqat istiqrazlar yoxdur.

Birləşdirilmiş sistemdə p-elektronların delokalizasiyası enerjinin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Sistem daha aşağı enerji səviyyəsinə keçir, daha sabit, daha sabit olur. Beləliklə, butadien - 1,3 vəziyyətində birləşmiş sistemin formalaşması 15 kJ/mol miqdarında enerjinin ayrılmasına səbəb olur. Məhz konyuqasiya ilə əlaqədardır ki, allilik tipli ion radikallarının dayanıqlığı və onların təbiətdə yayılması artır.

Konjugasiya zənciri nə qədər uzun olsa, onun əmələ gəlməsinin enerjisi bir o qədər çox olar.

Bu hadisə bioloji əhəmiyyətli birləşmələrdə kifayət qədər geniş yayılmışdır. Misal üçün:

Təbiətdə geniş yayılmış bir sıra ion və molekulları özündə birləşdirən bioüzvi kimya kursunda molekulların, ionların və radikalların termodinamik sabitliyi məsələlərinə daim rast gələcəyik. Misal üçün:

Qapalı dövrəli birləşdirilmiş sistemlər

Aromatiklik. Siklik molekullarda, müəyyən şərtlər altında birləşmiş sistem yarana bilər. P, p - birləşmiş sistemin nümunəsi benzoldur, burada p - elektron buludu karbon atomlarını əhatə edir, belə bir sistem deyilir - aromatik.

Benzolda konyuqasiya nəticəsində enerji qazancı 150,6 kJ/mol təşkil edir. Buna görə də, benzol 900 o C temperatura qədər termal dayanıqlıdır.

NMR istifadə edərək qapalı elektron halqanın mövcudluğu sübut edilmişdir. Bir benzol molekulu xarici maqnit sahəsinə yerləşdirilirsə, induktiv halqa cərəyanı meydana gəlir.

Beləliklə, Hückel tərəfindən tərtib edilən aromatiklik meyarı:

molekulun siklik quruluşu var;

bütün atomlar SP 2 - hibridləşdirilmiş vəziyyətdədir;

delokalizasiya p var - elektron sistem, tərkibində 4n + 2 elektron var, burada n dövrlərin sayıdır.

Misal üçün:

Bioüzvi kimyada sual xüsusi yer tutur heterosiklik birləşmələrin aromatikliyi.

Heteroatomları (azot, kükürd, oksigen) olan siklik molekullarda karbon atomlarının p-orbitallarının və bir heteroatomun iştirakı ilə tək p-elektron buludu əmələ gəlir.

Beş üzvlü heterosiklik birləşmələr

Aromatik sistem 4 p-orbital C və 2 elektrona malik heteroatomun bir orbitalının qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gəlir. Aromatik skeleti altı p elektron təşkil edir. Belə birləşdirilmiş sistem elektron olaraq lazımsızdır. Pirolda N atomu SP 2 hibridləşdirilmiş vəziyyətdədir.

Pirol bir çox bioloji əhəmiyyətli maddələrin bir hissəsidir. Dörd pirol halqası 26 p - elektron və yüksək konyuqasiya enerjisi (840 kJ/mol) olan aromatik sistem olan porfin əmələ gətirir.

Porfin quruluşu hemoglobin və xlorofilin bir hissəsidir

Altı üzvlü heterosiklik birləşmələr

Bu birləşmələrin molekullarında aromatik sistem karbon atomlarının beş p-orbitalının və azot atomunun bir p-orbitalının qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gəlir. İki SP 2 orbitalında iki elektron halqanın karbon atomları ilə s - bağlarının meydana gəlməsində iştirak edir. Bir elektronlu P orbitalı aromatik skeletə daxildir. SP 2 – tək elektron cütü olan orbital s-skelet müstəvisində yerləşir.

Pirimidində elektron sıxlığı N-ə doğru sürüşür, yəni sistemdə p - elektronları tükənir, elektron çatışmazlığı var.

Bir çox heterosiklik birləşmələr bir və ya daha çox heteroatom ehtiva edə bilər

Pirol, pirimidin və purin nüvələri bir çox bioloji aktiv molekulların bir hissəsidir.

Üzvi birləşmələrin molekullarında atomların qarşılıqlı təsiri və onun ötürülmə üsulları

Artıq qeyd edildiyi kimi, üzvi birləşmələrin molekullarındakı bağlar s və p bağları hesabına həyata keçirilir; elektron sıxlığı yalnız bu atomlar eyni və ya elektronmənfilik baxımından yaxın olduqda, bağlanmış atomlar arasında bərabər paylanır. Belə əlaqələr deyilir qeyri-qütblü.

CH 3 -CH 2 →CI qütb bağı

Daha çox üzvi kimyada qütb bağları ilə məşğul oluruq.

Elektron sıxlığı daha çox elektronmənfi atoma doğru sürüşsə, belə bir əlaqə qütb adlanır. Bağ enerjisinin qiymətlərinə əsaslanaraq, amerikalı kimyaçı L. Pauling atomların elektronmənfiliyinin kəmiyyət xarakteristikasını təklif etdi. Aşağıda Pauling şkalası verilmişdir.

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

Müxtəlif hibridləşmə vəziyyətlərində olan karbon atomları elektromənfiliyə görə fərqlənir. Buna görə də, s - SP 3 və SP 2 hibridləşdirilmiş atomları arasındakı əlaqə - qütbdür.

İnduktiv təsir

Elektrostatik induksiya mexanizmi vasitəsilə elektron sıxlığının s-bağ zənciri boyunca ötürülməsinə deyilir. induksiya ilə, təsir adlanır induktiv və J ilə işarələnir. J-nin təsiri, bir qayda olaraq, üç bağ vasitəsilə zəifləyir, lakin yaxın yerləşmiş atomlar yaxınlıqdakı dipolun kifayət qədər güclü təsirini yaşayır.

Elektron sıxlığını s rabitə zənciri boyunca öz istiqamətinə dəyişdirən əvəzedicilər -J – effekti və əksinə +J effekti nümayiş etdirirlər.

İzolyasiya olunmuş p-rabitəsi, eləcə də açıq və ya qapalı konyuqasiya edilmiş sistemin tək p-elektron buludu EA və ED əvəzedicilərinin təsiri altında asanlıqla qütbləşə bilər. Bu hallarda, induktiv təsir p-əlaqəsinə köçürülür, buna görə də Jp ilə işarələnir.

Mezomerik effekt (konjugasiya effekti)

Bu birləşmiş sistemin üzvü olan bir əvəzedicinin təsiri altında birləşmiş sistemdə elektron sıxlığının yenidən paylanması adlanır. mezomerik effekt(M-effekti).

Əvəzedicinin birləşmiş sistemin bir hissəsi olması üçün onun ya qoşa rabitəsi (p,p konyuqasiyası) və ya tək elektron cütü olan heteroatom (r,p konyuqasiyası) olmalıdır. M – təsir zəifləmədən birləşdirilmiş sistem vasitəsilə ötürülür.

Birləşmiş sistemdə elektron sıxlığını aşağı salan əvəzedicilər (istiqamətində yerdəyişmiş elektron sıxlığı) -M effekti, birləşmiş sistemdə elektron sıxlığını artıran əvəzedicilər isə +M effekti nümayiş etdirirlər.

Əvəzedicilərin elektron effektləri

Üzvi maddələrin reaktivliyi əsasən J və M təsirlərinin təbiətindən asılıdır. Elektron effektlərin nəzəri imkanlarını bilmək müəyyən kimyəvi proseslərin gedişatını proqnozlaşdırmağa imkan verir.

Üzvi birləşmələrin turşu-əsas xassələri Üzvi reaksiyaların təsnifatı.

Mühazirənin xülasəsi

Substrat, nukleofil, elektrofil anlayışı.

Üzvi reaksiyaların təsnifatı.

dönməz və dönməzdir

radikal, elektrofil, nukleofil, sinxron.

mono və bimolekulyar

əvəzetmə reaksiyaları

əlavə reaksiyalar

aradan qaldırılması reaksiyaları

oksidləşmə və reduksiya

turşu-əsas qarşılıqlı təsirləri

Reaksiyalar regioselektiv, kimyoselektiv, stereoselektivdir.

Elektrofilik əlavə reaksiyaları. Morkovnikovun hakimiyyəti, anti-Morkovnikovun qoşulması.

Elektrofilik əvəzetmə reaksiyaları: 1-ci və 2-ci növ orientantlar.

Üzvi birləşmələrin turşu-əsas xassələri.

Bronsted turşuluq və əsaslıq

Lyuisin turşuluğu və əsaslığı

Sərt və yumşaq turşular və əsaslar nəzəriyyəsi.

Üzvi reaksiyaların təsnifatı

Üzvi reaksiyaların sistemləşdirilməsi bu reaksiyaların müxtəlifliyini nisbətən kiçik səviyyəyə endirməyə imkan verir böyük rəqəm növləri. Üzvi reaksiyalar təsnif edilə bilər:

doğru: dönməz və dönməzdir

substratda və reagentdə bağların dəyişməsinin xarakteri ilə.

Substrat– yeni bir bağ yaratmaq üçün bir karbon atomunu təmin edən bir molekul

Reagent- substratda fəaliyyət göstərən birləşmə.

Substrat və reagentdəki bağların dəyişməsinin təbiətinə görə reaksiyalar aşağıdakılara bölünə bilər:

radikal R

elektrofilik E

nukleofil N(Y)

sinxron və ya əlaqələndirilmişdir

SR reaksiyalarının mexanizmi

Təşəbbüs

Zəncir böyüməsi

Açıq dövrə

YEKUN NƏTİCƏLƏRƏ GÖRƏ TƏSNİFAT

Reaksiyanın yekun nəticəsi ilə uyğunluq:

A) əvəzetmə reaksiyaları

B) əlavə reaksiyalar

B) eliminasiya reaksiyaları

D) yenidən qruplaşmalar

D) oksidləşmə və reduksiya

E) turşu-qələvi qarşılıqlı təsirləri

Reaksiyalar da baş verir:

Regioselektiv– tercihen bir neçə reaksiya mərkəzlərindən birindən axan.

Kimyaselektiv– əlaqəli funksional qruplardan biri üçün üstünlük reaksiyası.

Stereoselektiv– bir neçə stereoizomerdən birinin üstünlük təşkil etməsi.

Alkenlərin, alkanların, alkadienlərin, arenlərin və heterosiklik birləşmələrin reaktivliyi

Üzvi birləşmələrin əsasını karbohidrogenlər təşkil edir. Biz yalnız bioloji şəraitdə və müvafiq olaraq karbohidrogenlərin özləri ilə deyil, karbohidrogen radikallarının iştirakı ilə aparılan reaksiyaları nəzərdən keçirəcəyik.

Doymamış karbohidrogenlərə alkenlər, alkadienlər, alkinlər, sikloalkenlər və aromatik karbohidrogenlər. Onlar üçün birləşdirici prinsip π - elektron buluddur. Dinamik şəraitdə üzvi birləşmələr də E+ tərəfindən hücuma məruz qalır

Bununla belə, alkinlər və arenlər üçün reagentlərlə qarşılıqlı təsir reaksiyaları fərqli nəticələrə gətirib çıxarır, çünki bu birləşmələrdə π - elektron buludunun təbiəti fərqlidir: lokallaşdırılmış və lokallaşdırılmışdır.

Biz reaksiya mexanizmlərini nəzərdən keçirməyə A E reaksiyaları ilə başlayacağıq. Bildiyimiz kimi, alkenlər qarşılıqlı təsir göstərir

Nəmlənmə reaksiyasının mexanizmi

Markovnikov qaydasına görə - ümumi formul HX olan birləşmələrin asimmetrik strukturunun doymamış karbohidrogenlərə əlavə edilməsi - əvəzedici ED olarsa, ən çox hidrogenləşdirilmiş karbon atomuna hidrogen atomu əlavə edilir. Anti-Markovnikov əlavəsində, əgər əvəzedici EA olarsa, ən az hidrogenləşdirilmiş birinə hidrogen atomu əlavə edilir.

Aromatik sistemlərdə elektrofilik əvəzetmə reaksiyaları öz xüsusiyyətlərinə malikdir. Birinci xüsusiyyət ondan ibarətdir ki, termodinamik cəhətdən sabit aromatik sistemlə qarşılıqlı əlaqə adətən katalizatorlardan istifadə etməklə əmələ gələn güclü elektrofillər tələb edir.

Reaksiya mexanizmi S E

ORİENTİYƏ TƏSİRİ
MÜAVİT

Aromatik halqada hər hansı bir əvəzedici varsa, bu, mütləq halqanın elektron sıxlığının paylanmasına təsir göstərir. ED - əvəzedicilər (1-ci cərgənin orientantları) CH 3, OH, OR, NH 2, NR 2 - əvəz edilməmiş benzolla müqayisədə əvəzetməni asanlaşdırır və daxil olan qrupu orto- və para-vəzifəyə yönəldir. ED əvəzediciləri güclüdürsə, katalizator tələb olunmur, bu reaksiyalar 3 mərhələdə gedir.

EA əvəzediciləri (ikinci növ orientantlar) əvəz olunmamış benzolla müqayisədə elektrofilik əvəzetmə reaksiyalarına mane olur. SE reaksiyası daha sərt şərtlərdə baş verir; gələn qrup meta mövqeyə daxil olur. II növ əvəzedicilərə aşağıdakılar daxildir:

COOH, SO 3 H, CHO, halogenlər və s.

SE reaksiyaları heterosiklik karbohidrogenlər üçün də xarakterikdir. Pirol, furan, tiofen və onların törəmələri π-artıq sistemlərə aiddir və kifayət qədər asanlıqla SE reaksiyalarına daxil olurlar. Onlar asanlıqla halogenləşir, alkilləşir, asilləşir, sulfonlaşdırılır və nitratlanır. Reagentləri seçərkən onların güclü asidik mühitdə qeyri-sabitliyini, yəni asidofobikliyini nəzərə almaq lazımdır.

Piridin və bir piridin azot atomu olan digər heterosiklik sistemlər π-qeyri-kafi sistemlərdir, SE reaksiyalarına daxil olmaq daha çətindir və daxil olan elektrofil azot atomuna nisbətən β-mövqeyini tutur.

Üzvi birləşmələrin turşu və əsas xassələri

Ən vacib aspektlər reaktivliküzvi birləşmələr üzvi birləşmələrin turşu-əsas xassələridir.

Turşuluq və əsaslıq Həmçinin mühüm anlayışlar, üzvi birləşmələrin bir çox funksional fiziki-kimyəvi və bioloji xassələrini müəyyən edən. Turşu və əsas katalizləri ən çox yayılmış fermentativ reaksiyalardan biridir. Zəif turşular və əsaslar maddələr mübadiləsində və onun tənzimlənməsində mühüm rol oynayan bioloji sistemlərin ümumi komponentləridir.

Üzvi kimyada turşular və əsaslar haqqında bir neçə anlayış var. Qeyri-üzvi və üzvi kimyada ümumiyyətlə qəbul edilən turşular və əsasların Bronsted nəzəriyyəsi. Bronsted görə, turşular proton verə bilən maddələrdir, əsaslar isə protonu qəbul edə bilən maddələrdir.

Bronsted turşuluq

Prinsipcə, əksər üzvi birləşmələr turşular hesab edilə bilər, çünki üzvi birləşmələrdə H C, N O S ilə bağlanır.

Üzvi turşular müvafiq olaraq C – H, N – H, O – H, S-H – turşulara bölünür.

Turşuluq Ka və ya - log Ka = pKa şəklində qiymətləndirilir, pKa nə qədər aşağı olarsa, turşu daha güclüdür.

Bütün üzvi maddələr üçün üzvi birləşmələrin turşuluğunun kəmiyyət qiymətləndirilməsi müəyyən edilməmişdir. Buna görə də, müxtəlif turşu sahələrinin turşu xüsusiyyətlərinin keyfiyyətcə qiymətləndirilməsini aparmaq bacarığını inkişaf etdirmək vacibdir. Bu məqsədlə ümumi metodoloji yanaşmadan istifadə olunur.

Turşunun gücü anionun sabitliyi ilə müəyyən edilir (konjugat əsas). Anion nə qədər sabitdirsə, turşu da bir o qədər güclüdür.

Anionun sabitliyi bir sıra amillərin birləşməsi ilə müəyyən edilir:

turşu mərkəzində elementin elektronmənfiliyi və qütbləşmə qabiliyyəti.

anionda mənfi yükün delokalizasiya dərəcəsi.

turşu mərkəzi ilə əlaqəli radikalın təbiəti.

həlledici effektlər (həlledicinin təsiri)

Bütün bu amillərin rolunu ardıcıl olaraq nəzərdən keçirək:

Elementlərin elektronmənfiliyinin təsiri

Element nə qədər çox elektronmənfi olarsa, yük bir o qədər delokalizasiya olunarsa və anion nə qədər sabit olarsa, turşu bir o qədər güclüdür.

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

Buna görə də CH seriyasında turşuluq dəyişir< NН < ОН

SH turşuları üçün başqa bir amil üstünlük təşkil edir - polarizasiya.

Kükürd atomunun ölçüsü daha böyükdür və boş d orbitallarına malikdir. buna görə də mənfi yük böyük həcmdə delokalizasiyaya qadirdir, nəticədə anion daha çox dayanıqlı olur.

Tiollar, daha güclü turşular kimi, qələvilərlə, həmçinin ağır metalların oksidləri və duzları ilə reaksiya verir, spirtlər (zəif turşular) isə yalnız aktiv metallarla reaksiya verə bilər.

Tolların nisbətən yüksək turşuluğu tibbdə və dərmanların kimyasında istifadə olunur. Misal üçün:

As, Hg, Cr, Bi ilə zəhərlənmə üçün istifadə olunur, təsiri metalların bağlanması və bədəndən çıxarılması ilə əlaqədardır. Misal üçün:

Turşu mərkəzində eyni atoma malik birləşmələrin turşuluğunu qiymətləndirərkən müəyyənedici amil aniondakı mənfi yükün delokalizasiyasıdır. Birləşdirilmiş bağlar sistemi boyunca mənfi yükün delokalizasiyası ehtimalının ortaya çıxması ilə anionun sabitliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır. Alkoqollarla müqayisədə fenollarda turşuluğun əhəmiyyətli dərəcədə artması, molekulla müqayisədə ionlarda delokalizasiyanın mümkünlüyü ilə izah olunur.

Karboksilik turşuların yüksək turşuluğu karboksilat anionunun rezonans sabitliyinə bağlıdır.

Yükün delokalizasiyası elektron çəkən əvəzedicilərin (EA) olması ilə asanlaşdırılır, onlar anionları sabitləşdirir və bununla da turşuluğu artırır. Məsələn, bir əvəzedicinin EA molekuluna daxil edilməsi

Əvəzedici və həlledicinin təsiri

a - hidroksid turşuları müvafiq karboksilik turşulardan daha güclü turşulardır.

ED - əvəzedicilər, əksinə, turşuluğu azaldır. Həlledicilər anionun sabitləşməsinə daha çox təsir göstərir, bir qayda olaraq, yükün delokalizasiyası aşağı olan kiçik ionlar daha yaxşı həll olunur.

Solvasiyanın təsirini, məsələn, silsilədə izləmək olar:

Bir turşu mərkəzindəki bir atom müsbət yük daşıyırsa, bu, turşuluğun artmasına səbəb olur.

Tamaşaçılara sual: hansı turşu - sirkə və ya palmitik C 15 H 31 COOH - daha aşağı pKa dəyərinə malik olmalıdır?

Turşu mərkəzindəki atom müsbət yük daşıyırsa, bu, turşuluğun artmasına səbəb olur.

Elektrofilik əvəzetmə reaksiyasında əmələ gələn σ - kompleksinin güclü CH - turşuluğunu qeyd etmək olar.

Bronsted əsaslılıq

Protonla əlaqə yaratmaq üçün heteroatomda paylaşılmamış elektron cütü lazımdır.

ya da anion ola bilər. p-əsasları var və

π əsaslar, burada əsaslıq mərkəzidir

lokallaşdırılmış π bağının elektronları və ya birləşmiş sistemin π elektronları (π komponentləri)

Baza gücü turşuluqla eyni amillərdən asılıdır, lakin onların təsiri əksinədir. Bir atomun elektronmənfiliyi nə qədər böyükdürsə, o, tək elektron cütünü bir o qədər sıx saxlayır və protonla bağlanmaq üçün o qədər azdır. Sonra, ümumiyyətlə, eyni əvəzedici ilə n-əsasların gücü seriyada dəyişir:

Ən əsas üzvi birləşmələr aminlər və spirtlərdir:

Mineral turşularla üzvi birləşmələrin duzları yüksək dərəcədə həll olur. Bir çox dərmanlar duz şəklində istifadə olunur.

Bir molekulda turşu-əsas mərkəzi (amfoter)

Hidrogen bağları turşu-əsas qarşılıqlı əlaqəsi kimi

Bütün α - amin turşuları üçün güclü asidik və güclü qələvi mühitlərdə anionik formalarda üstünlük təşkil edir.

Zəif asidik və əsas mərkəzlərin olması zəif qarşılıqlı təsirlərə - hidrogen bağlarına səbəb olur. Məsələn: aşağı molekulyar çəkiyə malik imidazol, hidrogen bağlarının olması səbəbindən yüksək qaynama nöqtəsinə malikdir.

C.Lyuis elektron qabıqların quruluşuna əsaslanaraq turşuların və əsasların daha ümumi nəzəriyyəsini irəli sürdü.

Lyuis turşusu bir əlaqə yaratmaq üçün bir cüt elektron qəbul edə bilən boş bir orbital olan bir atom, molekul və ya kation ola bilər.

Lyuis turşularının nümayəndələri dövri sistemin II və III qrup elementlərinin halogenidləri D.I. Mendeleyev.

Lyuis əsasları bir cüt elektron verə bilən atom, molekul və ya aniondur.

Lyuis əsaslarına aminlər, spirtlər, efirlər, tiollar, tioefirlər və tərkibində π bağı olan birləşmələr daxildir.

Məsələn, aşağıdakı qarşılıqlı təsir Lyuis turşu-qələvi qarşılıqlı təsiri kimi təqdim edilə bilər

Lyuisin nəzəriyyəsinin mühüm nəticəsi ondan ibarətdir ki, istənilən üzvi maddə turşu-əsas kompleksi kimi təqdim edilə bilər.

Üzvi birləşmələrdə molekuldaxili hidrogen bağları molekullararası olanlara nisbətən daha az baş verir, lakin onlar bioüzvi birləşmələrdə də baş verir və turşu-qələvi qarşılıqlı təsir kimi qəbul edilə bilər.

“Sərt” və “yumşaq” anlayışları güclü və zəif turşu və əsaslarla eyni deyil. Bunlar iki müstəqil xüsusiyyətdir. LCMO-nun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, sərt turşular sərt əsaslarla, yumşaq turşular isə yumşaq əsaslarla reaksiya verir.

Pirsonun sərt və yumşaq turşular və əsaslar prinsipinə (HABP) görə, Lyuis turşuları bərk və yumşaq bölünür. Sərt turşular kiçik ölçülü, böyük müsbət yüklü, yüksək elektromənfiliyi və aşağı qütbləşmə qabiliyyəti olan qəbuledici atomlardır.

Yumşaq turşular kiçik müsbət yüklü, aşağı elektronmənfiliyi və yüksək qütbləşmə qabiliyyəti olan böyük qəbuledici atomlardır..

LCMO-nun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, sərt turşular sərt əsaslarla, yumşaq turşular isə yumşaq əsaslarla reaksiya verir. Misal üçün:

Üzvi birləşmələrin oksidləşməsi və reduksiyası

Redoks reaksiyaları həyat prosesləri üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Onların köməyi ilə bədən enerji ehtiyaclarını ödəyir, çünki üzvi maddələrin oksidləşməsi enerjini buraxır.

Digər tərəfdən, bu reaksiyalar qidanın hüceyrə komponentlərinə çevrilməsinə xidmət edir. Oksidləşmə reaksiyaları detoksifikasiyanı və dərmanların bədəndən çıxarılmasını təşviq edir.

Oksidləşmə, çoxlu bağ və ya yeni daha çox qütb bağları yaratmaq üçün hidrogenin çıxarılması prosesidir.

Reduksiya oksidləşmənin əks prosesidir.

Üzvi substratların oksidləşməsi daha asan gedirsə, elektronlardan imtina etmək meyli bir o qədər güclüdür.

Oksidləşmə və reduksiya birləşmələrin xüsusi siniflərinə münasibətdə nəzərə alınmalıdır.

C-H bağlarının oksidləşməsi (alkanlar və alkillər)

Alkanlar tamamilə yandıqda CO 2 və H 2 O əmələ gəlir və istilik ayrılır. Onların oksidləşməsinin və reduksiyasının digər yolları aşağıdakı sxemlərlə təmsil oluna bilər:

Doymuş karbohidrogenlərin oksidləşməsi sərt şəraitdə baş verir (xrom qarışığı isti olur), daha yumşaq oksidləşdiricilər onlara təsir göstərmir. Aralıq oksidləşmə məhsulları spirtlər, aldehidlər, ketonlar və turşulardır.

R – O – OH hidroperoksidləri mülayim şəraitdə, xüsusən də in vivo şəraitdə C – H bağlarının oksidləşməsinin ən mühüm aralıq məhsullarıdır.

Bədən şəraitində C-H bağlarının mühüm oksidləşmə reaksiyası fermentativ hidroksilləşmədir.

Məsələn, qidaların oksidləşməsi ilə spirtlərin istehsalı ola bilər. Molekulyar oksigen və onun aktiv formalarına görə. in vivo həyata keçirilir.

Hidrogen peroksid bədəndə hidroksilator kimi xidmət edə bilər.

Həddindən artıq peroksid katalaza ilə suya və oksigenə parçalanmalıdır.

Alkenlərin oksidləşməsi və reduksiyası aşağıdakı çevrilmələrlə təmsil oluna bilər:

Alkenlərin azalması

Aromatik karbohidrogenlərin oksidləşməsi və reduksiyası

Aşağıdakı sxemə görə, sərt şəraitdə belə benzolun oksidləşməsi olduqca çətindir:

Oksidləşmə qabiliyyəti benzoldan naftaline və daha sonra antrasenə qədər nəzərəçarpacaq dərəcədə artır.

ED əvəzediciləri aromatik birləşmələrin oksidləşməsini asanlaşdırır. EA - oksidləşməni maneə törədir. Benzolun bərpası.

C 6 H 6 + 3 H 2

Aromatik birləşmələrin fermentativ hidroksilasiyası

Spirtlərin oksidləşməsi

Karbohidrogenlərlə müqayisədə spirtlərin oksidləşməsi daha yumşaq şəraitdə baş verir

Bədən şəraitində diolların ən mühüm reaksiyası xinon-hidrokinon sistemindəki transformasiyadır.

Elektronların substratdan oksigenə keçməsi metaxondriyada baş verir.

Aldehidlərin və ketonların oksidləşməsi və reduksiyası

Üzvi birləşmələrin ən asan oksidləşən siniflərindən biridir

2H 2 C = O + H 2 O CH 3 OH + HCOOH xüsusilə işıqda asanlıqla axır.

Azot tərkibli birləşmələrin oksidləşməsi

Aminlər olduqca asanlıqla oksidləşirlər, oksidləşmənin son məhsulları nitro birləşmələridir

Azot tərkibli maddələrin hərtərəfli azalması aminlərin əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Aminlərin in vivo oksidləşməsi

Tiolların oksidləşməsi və reduksiyası

Üzvi birləşmələrin O-B xassələrinin müqayisəli xarakteristikası.

Tiollar və 2 atomlu fenollar ən asan oksidləşirlər. Aldehidlər olduqca asanlıqla oksidləşirlər. Alkoqolların oksidləşməsi daha çətindir və birincililər ikincili və üçüncü dərəcəli olanlardan daha asandır. Ketonlar oksidləşməyə davamlıdır və ya molekulun parçalanması ilə oksidləşir.

Alkinlər otaq temperaturunda belə asanlıqla oksidləşirlər.

Oksidləşmənin ən çətinləri Sp3-hibridləşdirilmiş vəziyyətdə karbon atomları olan birləşmələr, yəni molekulların doymuş fraqmentləridir.

ED – əvəzedicilər oksidləşməni asanlaşdırır

EA - oksidləşməni maneə törədir.

Poli- və heterofunksional birləşmələrin spesifik xassələri.

Mühazirənin xülasəsi

Üzvi birləşmələrin reaktivliyini artıran amil kimi poli- və heterofunksionallıq.

Poli- və heterofunksional birləşmələrin spesifik xüsusiyyətləri:

molekuldaxili duzların amfoterlik əmələ gəlməsi.

γ, δ, ε – heterofunksional birləşmələrin molekuldaxili siklləşməsi.

molekullararası siklizasiya (laktidlər və deketopipirozinlər)

şelasiya.

beta-heterofunksionalın aradan qaldırılması reaksiyaları

əlaqələri.

keto-enol tautomerizmi. Fosfoenolpiruvat, kimi

makroergik birləşmə.

dekarboksilləşmə.

stereoizomerizm

Hidroksi, amin və oksoturşularda spesifik xassələrin yaranmasının səbəbi kimi poli- və heterofunksionallıq.

Molekulda bir neçə eyni və ya müxtəlif funksional qrupun olması bioloji əhəmiyyətli üzvi birləşmələrin xarakterik xüsusiyyətidir. Bir molekulda iki və ya daha çox hidroksil qrupu, amin qrupları və ya karboksil qrupları ola bilər. Misal üçün:

Həyati fəaliyyətdə iştirak edən maddələrin mühüm qrupu müxtəlif funksional qrupların cüt birləşməsinə malik olan heterofunksional birləşmələrdir. Misal üçün:

Alifatik birləşmələrdə yuxarıda göstərilən bütün funksional qruplar EA xarakterini nümayiş etdirir. Onların bir-birinə təsirinə görə onların reaktivliyi qarşılıqlı şəkildə artır. Məsələn, oksoturşularda iki karbonil karbon atomunun hər birinin elektrofilikliyi digər funksional qrupun -J ilə gücləndirilir, bu da nukleofil reagentlərin daha asan hücumuna səbəb olur.

I effekti 3-4 bağdan sonra söndüyü üçün vacib bir vəziyyət karbohidrogen zəncirində funksional qrupların yerləşməsinin yaxınlığıdır. Heterofunksional qruplar eyni karbon atomunda (α - düzülmə) və ya həm qonşu (β düzülüşü), həm də bir-birindən daha uzaq (γ, delta, epsilon) yerləşdiyi müxtəlif karbon atomlarında yerləşə bilər.

Hər bir heterofunksional qrup öz reaktivliyini saxlayır, daha doğrusu, heterofunksional birləşmələr “ikiqat” sayda kimyəvi reaksiyaya girirlər. Heterofunksional qrupların qarşılıqlı düzülüşü kifayət qədər yaxın olduqda, onların hər birinin reaktivliyi qarşılıqlı şəkildə artır.

Molekulda turşu və əsas qrupların eyni vaxtda olması ilə birləşmə amfoter olur.

Məsələn: amin turşuları.

Heterofunksional qrupların qarşılıqlı təsiri

Gerofunksional birləşmələrin molekulunda bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqə qura bilən qruplar ola bilər. Məsələn, amfoter birləşmələrdə, məsələn, α-amin turşularında daxili duzların əmələ gəlməsi mümkündür.

Buna görə də, bütün α - amin turşuları biopolyar ionlar şəklində meydana gəlir və suda yaxşı həll olunur.

Turşu-qələvi qarşılıqlı təsirlərə əlavə olaraq, digər növ kimyəvi reaksiyalar da mümkün olur. Məsələn, SP 2-də S N reaksiyası spirt qrupu ilə qarşılıqlı təsir, esterlərin əmələ gəlməsi, bir amin qrupu ilə bir karboksil qrupunun (amidlərin əmələ gəlməsi) səbəbiylə karbonil qrupunda bir karbon atomunun hibrididir.

Funksional qrupların nisbi düzülüşündən asılı olaraq bu reaksiyalar həm bir molekul daxilində (molekuldaxili), həm də molekullar arasında (molekullararası) baş verə bilər.

Reaksiya nəticəsində siklik amidlər və efirlər əmələ gəlir. onda təyinedici amil dövrlərin termodinamik sabitliyinə çevrilir. Bu baxımdan, son məhsul adətən altı üzvlü və ya beş üzvlü üzüklərdən ibarətdir.

Molekuldaxili qarşılıqlı təsirin beş və ya altı üzvlü efir (amid) halqası əmələ gətirməsi üçün heterofunksional birləşmənin molekulda qamma və ya siqma düzülüşü olmalıdır. Sonra sinifdə

Plan 1. Bioüzvi kimyanın predmeti və əhəmiyyəti 2. Üzvi birləşmələrin təsnifatı və nomenklaturası 3. Üzvi molekulların təsviri üsulları 4. Bioüzvi molekullarda kimyəvi əlaqə 5. Elektron təsirlər. Molekulda atomların qarşılıqlı təsiri 6. Kimyəvi reaksiyaların və reagentlərin təsnifatı 7. Kimyəvi reaksiyaların mexanizmləri haqqında anlayış 2.

Bioüzvi kimyanın predmeti 3 Bioüzvi kimya canlı orqanizmlərin maddələr mübadiləsində iştirak edən üzvi mənşəli kimyəvi birləşmələrin quruluşunu, xassələrini və bioloji funksiyalarını öyrənən kimya elminin müstəqil sahəsidir.

Bioüzvi kimyanın öyrənilməsi obyektləri aşağı molekullu biomolekullar və biopolimerlər (zülallar, nuklein turşuları və polisaxaridlər), biotənzimləyicilər (fermentlər, hormonlar, vitaminlər və s.), təbii və sintetik fizioloji aktiv birləşmələr, o cümlədən dərmanlar və zəhərli təsir göstərən maddələrdir. Biomolekullar canlı orqanizmlərin bir hissəsi olan və hüceyrə strukturlarının formalaşması və biokimyəvi reaksiyalarda iştirak etmək üçün ixtisaslaşan, maddələr mübadiləsinin (maddələr mübadiləsinin) və canlı hüceyrələrin və ümumilikdə çoxhüceyrəli orqanizmlərin fizioloji funksiyalarının əsasını təşkil edən bioüzvi birləşmələrdir. 4 Bioüzvi birləşmələrin təsnifatı

Metabolizm bədəndə baş verən kimyəvi reaksiyaların məcmusudur (in vivo). Metabolizmə maddələr mübadiləsi də deyilir. Metabolizm iki istiqamətdə baş verə bilər - anabolizm və katabolizm. Anabolizm nisbətən sadə olanlardan mürəkkəb maddələrin orqanizmdə sintezidir. Enerjinin xərclənməsi (endotermik proses) ilə baş verir. Katabolizm, əksinə, mürəkkəb üzvi birləşmələrin daha sadə olanlara parçalanmasıdır. Enerjinin sərbəst buraxılması ilə baş verir (ekzotermik proses). Metabolik proseslər fermentlərin iştirakı ilə baş verir. Fermentlər orqanizmdə biokatalizator rolunu oynayır. Fermentlər olmasaydı, biokimyəvi proseslər ya heç baş verməz, ya da çox yavaş gedər və orqanizm həyatı davam etdirə bilməzdi. 5

Bioelementlər. Bioüzvi birləşmələrin tərkibinə istənilən üzvi molekulun əsasını təşkil edən karbon atomlarından (C) əlavə, hidrogen (H), oksigen (O), azot (N), fosfor (P) və kükürd (S) də daxildir. . Bu bioelementlər (orqanogenlər) canlı orqanizmlərdə cansız cisimlərdəki məzmunundan 200 dəfə çox miqdarda cəmlənir. Qeyd olunan elementlər biomolekulların elementar tərkibinin 99%-dən çoxunu təşkil edir. 6

Bioüzvi kimya üzvi kimyanın dərinliklərindən yaranıb və onun ideya və metodlarına əsaslanır. İnkişaf tarixində üzvi kimya aşağıdakı mərhələlərə malikdir: empirik, analitik, struktur və müasir. İnsanın üzvi maddələrlə ilk tanışlığından 18-ci əsrin sonuna qədər olan dövr empirik hesab olunur. Bu dövrün əsas nəticəsi insanların elementar analizin və atom və molekulyar kütlələrin qurulmasının vacibliyini dərk etməsi idi. Vitalizm nəzəriyyəsi - həyat qüvvəsi (Berzelius). Analitik dövr 19-cu əsrin 60-cı illərinə qədər davam etdi. Bu, 19-cu əsrin birinci rübünün sonlarından vitalistik nəzəriyyəyə sarsıdıcı zərbə vuran bir sıra perspektivli kəşflərin edilməsi ilə əlamətdar idi. Bu seriyanın birincisi Berzeliusun tələbəsi, alman kimyaçısı Wöhler idi. O, 1824-cü ildə bir sıra kəşflər etdi - sianogendən oksalat turşusunun sintezi: (CN) 2 HOOC - COOH r. – ammonium siyanatdan karbamid sintezi: NH 4 CNO NH 2 – C – NH 2 O 8

1853-cü ildə C. Gerard “növlər nəzəriyyəsi”ni işləyib hazırladı və ondan üzvi birləşmələri təsnif etmək üçün istifadə etdi. Gerardın fikrincə, aşağıdakı dörd əsas növ maddədən daha mürəkkəb üzvi birləşmələr əldə edilə bilər: HHHH tip HHHH O tip SU H Cl tip HİDROGEN XLORID HHHHN N tip AMMONİK 1857-ci ildən F. A. Kekulenin təklifi ilə karbohidrogenlər təsnif edilməyə başlandı. kimi metan növü HHHNNHH C 9

Üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin əsas müddəaları (1861) 1) molekullardakı atomlar bir-biri ilə valentliyinə uyğun olaraq kimyəvi bağlarla bağlanır; 2) üzvi maddələrin molekullarındakı atomlar bir-biri ilə müəyyən ardıcıllıqla bağlanır ki, bu da molekulun kimyəvi quruluşunu (strukturunu) müəyyən edir; 3) üzvi birləşmələrin xassələri təkcə onları təşkil edən atomların sayı və təbiətindən deyil, həm də molekulların kimyəvi quruluşundan asılıdır; 4) üzvi molekullarda həm bir-birinə bağlı, həm də əlaqəsiz atomlar arasında qarşılıqlı təsir var; 5) maddənin kimyəvi quruluşunu onun kimyəvi çevrilmələrini öyrənməklə müəyyən etmək və əksinə, onun xassələrini maddənin quruluşu ilə xarakterizə etmək olar. 10

Üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin əsas müddəaları (1861) Struktur formul molekuldakı atomların rabitə ardıcıllığının təsviridir. Ümumi düstur - CH 4 O və ya CH 3 OH Struktur formulu Sadələşdirilmiş struktur düsturları bəzən rasional adlanır Molekulyar formula - molekuldakı hər bir elementin atomlarının sayını göstərən üzvi birləşmənin düsturu. Məsələn: C 5 H 12 - pentan, C 6 H 6 - benzin və s. on bir

Bioüzvi kimyanın inkişaf mərhələləri Bir tərəfdən üzvi kimyanın konseptual prinsiplərini və metodologiyasını, digər tərəfdən isə molekulyar biokimya və molekulyar farmakologiyanı birləşdirən ayrıca bilik sahəsi kimi bioüzvi kimya XX əsrdə XX əsrin inkişafı əsasında formalaşmışdır. təbii maddələrin və biopolimerlərin kimyası. Müasir bioüzvi kimya V.Steyn, S.Mur, F.Senqer (aminturşu tərkibinin təhlili və peptidlərin və zülalların ilkin strukturunun təyini), L.Paulinq və H.Astberinin (aydınlaşdırma) işləri sayəsində fundamental əhəmiyyət qazanmışdır. -sarmal və -strukturun strukturu və onların zülal molekullarının bioloji funksiyalarının həyata keçirilməsində əhəmiyyəti, E.Çarqaff (nuklein turşularının nukleotid tərkibinin xüsusiyyətlərinin deşifrə edilməsi), J.Vatson, Fr. Krik, M. Uilkins, R. Franklin (DNT molekulunun fəza quruluşunun qanunauyğunluqlarının yaradılması), Q. Korani (kimyəvi gen sintezi) və s. 14

Karbon skeletinin quruluşuna və funksional qrupun təbiətinə görə üzvi birləşmələrin təsnifatı Üzvi birləşmələrin çoxluğu kimyaçıları onları təsnif etməyə sövq etdi. Üzvi birləşmələrin təsnifatı iki təsnifat meyarına əsaslanır: 1. Karbon skeletinin quruluşu 2. Funksional qrupların təbiəti Karbon skeletinin quruluş üsuluna görə təsnifatı: 1. Asiklik (alkanlar, alkenlər, alkinlər, alkadienlər); 2. Dövr 2.1. Karbosiklik (alisiklik və aromatik) 2.2. Heterosiklik 15 Asiklik birləşmələrə alifatik də deyilir. Bunlara açıq karbon zənciri olan maddələr daxildir. Asiklik birləşmələr doymuş (və ya doymuş) C n H 2n+2 (alkanlar, parafinlər) və doymamış (doymamış) bölünür. Sonunculara alkenlər C n H 2n, alkinlər C n H 2n -2, alkadienlər C n H 2n -2 daxildir.

16 Tsiklik birləşmələr molekullarında halqalar (dövrlər) ehtiva edir. Dövrlərdə yalnız karbon atomları varsa, belə birləşmələr karbosiklik adlanır. Öz növbəsində, karbosiklik birləşmələr alisiklik və aromatik bölünür. Alisiklik karbohidrogenlərə (sikloalkanlara) siklopropan və onun homoloqları - siklobutan, siklopentan, sikloheksan və s. Əgər siklik sistemə karbohidrogenlə yanaşı başqa elementlər də daxildirsə, onda belə birləşmələr heterosiklik kimi təsnif edilir.

Funksional qrupun təbiətinə görə təsnifat Funksional qrup müəyyən bir şəkildə bağlanmış bir atom və ya atomlar qrupudur, üzvi maddənin molekulunda olması onun xarakterik xüsusiyyətlərini və bu və ya digər birləşmələr sinfinə aid olduğunu müəyyən edir. . Funksional qrupların sayına və homojenliyinə görə üzvi birləşmələr mono-, poli- və heterofunksionallara bölünür. Bir funksional qrupa malik olan maddələr monofunksional, bir neçə eyni funksional qrupa malik olan maddələr isə polifunksional adlanır. Bir neçə fərqli funksional qrupdan ibarət birləşmələr heterofunksionaldır. Eyni sinifdən olan birləşmələrin homoloji sıralarda birləşməsi vacibdir. Homoloji sıra eyni funksional qruplara və eyni quruluşa malik üzvi birləşmələr seriyasıdır; homolog seriyanın hər bir nümayəndəsi əvvəlkindən sabit vahid (CH 2) ilə fərqlənir, buna homolog fərq deyilir. Homoloji silsilənin üzvlərinə homoloqlar deyilir. 17

Üzvi kimyada nomenklatura sistemləri - trivial, rasional və beynəlxalq (IUPAC) Kimyəvi nomenklatura ayrı-ayrı kimyəvi maddələrin adlarının, onların qruplarının və siniflərinin, habelə onların adlarının tərtibi qaydalarının məcmusudur.Kimyəvi nomenklatura ayrı-ayrı kimyəvi maddələrin adlarının toplusudur. maddələr, onların qrupları və sinifləri, habelə adlarını tərtib edən qaydalar. Önəmsiz (tarixi) nomenklatura maddələrin (piroqallol - qallik turşusunun pirolizi məhsulu), alındığı mənbə (qarışqa turşusu) və s. alınması prosesi ilə əlaqələndirilir. Təbii və heterosiklik birləşmələrin kimyasında birləşmələrin trivial adlarından geniş istifadə olunur (sitral, geraniol, tiofen, pirrol, xinolin və s.) Trivial (tarixi) nomenklatura maddələrin (piroqallol piroliz məhsuludur) alınması prosesi ilə bağlıdır. gallic turşusu), mənşə mənbəyi, əldə edilən (qarışqa turşusu) və s. Birləşmələrin trivial adları təbii və heterosiklik birləşmələrin (sitral, geraniol, tiofen, pirrol, xinolin və s.) kimyasında geniş istifadə olunur. Rasional nomenklatura üzvi birləşmələrin homoloji sıralara bölünməsi prinsipinə əsaslanır. Müəyyən bir homoloji sıradakı bütün maddələr bu seriyanın ən sadə nümayəndəsinin törəmələri hesab olunur - birinci və ya bəzən ikinci. Xüsusilə, alkanlar üçün - metan, alkenlər üçün - etilen və s. Rasional nomenklatura üzvi birləşmələrin homoloji sıralara bölünməsi prinsipinə əsaslanır. Müəyyən bir homoloji sıradakı bütün maddələr bu seriyanın ən sadə nümayəndəsinin törəmələri hesab olunur - birinci və ya bəzən ikinci. Xüsusilə, alkanlar üçün - metan, alkenlər üçün - etilen və s. 18

Beynəlxalq nomenklatura (IUPAC). Müasir nomenklatura qaydaları 1957-ci ildə Beynəlxalq Təmiz və Tətbiqi Kimya İttifaqının (IUPAC) 19-cu Konqresində hazırlanmışdır. Radikal funksional nomenklatura. Bu adlar funksional sinfin adına (spirt, efir, keton və s.) əsaslanır, ondan əvvəl karbohidrogen radikallarının adları gəlir, məsələn: alilxlorid, dietil efir, dimetil keton, propil spirti və s. Əvəzedici nomenklatura. Nomenklatura qaydaları. Ana quruluş birləşmənin adının altında yatan molekulun (molekulyar skeletin) struktur fraqmenti, alisiklik birləşmələr üçün atomların əsas karbon zənciri və karbosiklik birləşmələr üçün dövrdür. 19

Üzvi molekullarda kimyəvi bağ Kimyəvi rabitə xarici elektron qabıqları (atomların valent elektronları) ilə atom nüvələri arasında qarşılıqlı təsir hadisəsidir və bütövlükdə molekulun və ya kristalın mövcudluğunu müəyyən edir. Bir qayda olaraq, elektron qəbul edən və ya bağışlayan və ya ümumi elektron cütü yaradan bir atom nəcib qazlara bənzər xarici elektron qabığının konfiqurasiyasını əldə etməyə meyllidir. Kimyəvi bağların aşağıdakı növləri üzvi birləşmələr üçün xarakterikdir: - ion rabitəsi - kovalent rabitə - donor - akseptor rabitə - hidrogen rabitəsi Digər növlər də var. kimyəvi bağ(metal, bir elektron, iki elektron üç mərkəz), lakin üzvi birləşmələrdə praktiki olaraq heç vaxt tapılmır. 20

Üzvi birləşmələrdəki bağların növləri Üzvi birləşmələrin ən xarakterik xüsusiyyəti kovalent rabitədir. Kovalent bağ, ümumi elektron cütünün meydana gəlməsi ilə həyata keçirilən atomların qarşılıqlı əlaqəsidir. Bu növ əlaqə müqayisə edilə bilən elektronmənfilik dəyərlərinə malik atomlar arasında əmələ gəlir. Elektromənfilik bir atomun digər atomlardan elektronları özünə cəlb etmək qabiliyyətini göstərən bir xüsusiyyətdir. Kovalent bağ qütblü və ya qeyri-qütblü ola bilər. Qeyri-qütblü kovalent rabitə eyni elektronmənfilik dəyərinə malik atomlar arasında yaranır

Üzvi birləşmələrdə rabitə növləri Müxtəlif elektronmənfilik qiymətlərinə malik atomlar arasında qütblü kovalent rabitə əmələ gəlir. Bu zaman bağlı atomlar δ+δ+ δ-δ qismən yüklər alırlar. Kovalent bağın xüsusi alt növü donor-akseptor bağıdır. Əvvəlki misallarda olduğu kimi, bu növ qarşılıqlı əlaqə ümumi elektron cütlüyünün olması ilə bağlıdır, lakin sonuncu bağı (donor) təşkil edən atomlardan biri tərəfindən təmin edilir və başqa bir atom (qəbuledici) tərəfindən qəbul edilir 24.

Üzvi birləşmələrdəki bağların növləri Elektromənfilik dəyərlərinə görə çox fərqlənən atomlar arasında ion rabitəsi əmələ gəlir. Bu zaman daha az elektronmənfi elementdən (çox vaxt metal) olan elektron tamamilə daha çox elektronmənfi elementə keçir. Bu elektron keçidi daha az elektronegativ atomda müsbət yükün, daha çox elektronmənfi olanda isə mənfi yükün yaranmasına səbəb olur. Beləliklə, əks yüklü iki ion əmələ gəlir ki, onların arasında elektrovalent qarşılıqlı təsir yaranır. 25

Üzvi birləşmələrdəki bağların növləri Hidrogen rabitəsi yüksək qütblü şəkildə bağlanmış hidrogen atomu ilə oksigen, flüor, azot, kükürd və xlorun elektron cütləri arasında elektrostatik qarşılıqlı təsirdir. Bu tip qarşılıqlı əlaqə kifayət qədər zəif qarşılıqlı əlaqədir. Hidrogen bağı molekullararası və ya molekuldaxili ola bilər. Molekullararası hidrogen bağı (etil spirtinin iki molekulu arasında qarşılıqlı təsir) Salisilik aldehiddə molekuldaxili hidrogen bağı 26

Üzvi molekullarda kimyəvi əlaqə Müasir kimyəvi əlaqə nəzəriyyəsi elektronlardan və atom nüvələrindən ibarət bir sistem kimi molekulun kvant mexaniki modelinə əsaslanır. Kvant mexaniki nəzəriyyəsinin təməl daşı konsepsiyası atom orbitalıdır. Atom orbital, elektronların tapılma ehtimalının maksimum olduğu kosmosun bir hissəsidir. Beləliklə, bağlanma hər biri əks spinli bir elektron daşıyan orbitalların qarşılıqlı təsiri (“üst-üstə düşmə”) kimi nəzərdən keçirilə bilər. 27

Atom orbitallarının hibridləşməsi Kvant mexaniki nəzəriyyəsinə görə, atomun yaratdığı kovalent rabitələrin sayı bir elektronlu atom orbitallarının sayı (qoşalaşmamış elektronların sayı) ilə müəyyən edilir. Əsas vəziyyətdə olan karbon atomunun yalnız iki qoşalaşmamış elektronu var, lakin bir elektronun 2s-dən 2 pz-ə mümkün keçidi dörd kovalent rabitə yaratmağa imkan verir. Dörd qoşalaşmamış elektronu olan bir karbon atomunun vəziyyətinə "həyəcanlı" deyilir. Karbon orbitallarının qeyri-bərabər olmasına baxmayaraq, məlumdur ki, dörd ekvivalent rabitənin əmələ gəlməsi atom orbitallarının hibridləşməsi hesabına mümkün olur. Hibridləşmə müxtəlif formalı və eyni enerjiyə malik bir neçə orbitaldan eyni sayda eyni forma və sayda orbitalların əmələ gəlməsi hadisəsidir. 28

Üzvi molekullarda karbon atomunun hibrid halları BİRİNCİ HİBRİD DÖVLƏT C atomu sp 3 hibridləşmə vəziyyətindədir, dörd σ rabitəsi əmələ gətirir, dörd hibrid orbital əmələ gətirir, onlar tetraedr şəklində düzülür (bağ bucağı) σ rabitəsi 31

Üzvi molekullarda karbon atomunun hibrid halları İKİNCİ HİBRİD DÖVLƏT C atomu sp 2 hibridləşmə vəziyyətindədir, üç σ rabitəsi əmələ gətirir, düz üçbucaq şəklində düzülmüş üç hibrid orbital əmələ gətirir (bağ bucağı 120) σ- istiqrazlar π- istiqraz 32

Üzvi molekullarda karbon atomunun hibrid halları ÜÇÜNCÜ HİBRİD DÖVLƏT C atomu sp-hibridləşmə vəziyyətindədir, iki σ-bağ əmələ gətirir, iki hibrid orbital əmələ gətirir, onlar bir xətt üzrə düzülür (bağ bucağı 180) σ- bağları π - istiqrazlar 33

Kimyəvi bağların xüsusiyyətləri POLING şkalası: F-4.0; O – 3,5; Cl - 3,0; N – 3,0; Br - 2,8; S – 2,5; C-2.5; H-2.1. fərq 1.7

Kimyəvi bağların xarakteristikası Bağların qütbləşməsi xarici amillərin təsiri altında elektron sıxlığının yerdəyişməsidir. Bağın qütbləşmə qabiliyyəti elektronların hərəkətlilik dərəcəsidir. Atom radiusu artdıqca elektronların qütbləşmə qabiliyyəti də artır. Buna görə də Karbon - halogen bağının qütbləşmə qabiliyyəti aşağıdakı kimi artır: C-F

Elektron effektlər. Molekulda atomların qarşılıqlı təsiri 39 Müasir nəzəri anlayışlara görə, üzvi molekulların reaktivliyi kovalent rabitə əmələ gətirən elektron buludlarının yerdəyişməsi və hərəkətliliyi ilə əvvəlcədən müəyyən edilir. Üzvi kimyada elektron yerdəyişmələrinin iki növü fərqləndirilir: a) -bağ sistemində baş verən elektron yerdəyişmələr, b) -bağ sistemi ilə ötürülən elektron yerdəyişmələr. Birinci halda, sözdə induktiv effekt, ikincidə - mezomerik effekt baş verir. İnduktiv effekt rabitə sistemində molekulun atomları arasında elektronmənfilik fərqi nəticəsində yaranan elektron sıxlığının (qütbləşmə) yenidən bölüşdürülməsidir. -bağların cüzi qütbləşmə qabiliyyətinə görə induktiv effekt tez sönür və 3-4 bağdan sonra demək olar ki, görünmür.

Elektron effektlər. Molekulda atomların qarşılıqlı təsiri 40 İnduktiv effekt anlayışını K.İnqold irəli sürmüş və o, həmçinin aşağıdakı təyinatları təqdim etmişdir: –Əvəzedici ilə elektron sıxlığının azalması halında I-təsir +I-təsiri. bir əvəzedici tərəfindən elektron sıxlığının artması halında Müsbət induktiv təsir alkil radikalları tərəfindən nümayiş etdirilir (CH 3, C 2 H 5 - və s.). Karbon atomuna bağlanmış bütün digər əvəzedicilər mənfi induktiv təsir göstərir.

Elektron effektlər. Molekulda atomların qarşılıqlı təsiri 41 Mezomer effekt birləşmiş sistem boyunca elektron sıxlığının yenidən paylanmasıdır. Birləşdirilmiş sistemlərə ikiqat və tək bağların növbələşdiyi və ya p-orbitalında tək elektron cütü olan bir atomun qoşa bağın yanında yerləşdiyi üzvi birləşmələrin molekulları daxildir. Birinci halda, - qoşma, ikinci halda isə p, - qoşma baş verir. Birləşdirilmiş sistemlər açıq və qapalı dövrə konfiqurasiyasında olur. Belə birləşmələrə misal olaraq 1,3-butadien və benzini göstərmək olar. Bu birləşmələrin molekullarında karbon atomları sp 2 hibridləşmə vəziyyətindədir və qeyri-hibrid p-orbitallara görə bir-birini üst-üstə düşən və vahid elektron buludu əmələ gətirən -bağları əmələ gətirir, yəni konyuqasiya baş verir.

Elektron effektlər. Molekulda atomların qarşılıqlı təsiri 42 Mezomer effektin iki növü vardır - müsbət mezomer effekt (+M) və mənfi mezomer effekt (-M). Müsbət mezomer effekti birləşdirici sistemə p-elektronları təmin edən əvəzedicilər tərəfindən nümayiş etdirilir. Bunlara aşağıdakılar daxildir: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (halogenlər) və mənfi yüklü və ya tək elektron cütü olan digər əvəzedicilər. Mənfi mezomer effekt konjugasiya edilmiş sistemdən elektron sıxlığını udan əvəzedicilər üçün xarakterikdir. Bunlara müxtəlif elektronmənfiliyi olan atomlar arasında çoxsaylı rabitələri olan əvəzedicilər daxildir: - N0 2 ; -SO 3H; >C=O; -COON və başqaları. Mezomerik effekt elektronların yerdəyişmə istiqamətini göstərən əyilmiş oxla qrafik olaraq əks olunur.İnduksiya effektindən fərqli olaraq mezomer effekt sönmür. İnterfeys zəncirinin uzunluğundan asılı olmayaraq, tamamilə sistem boyunca ötürülür. C=O; -COON və başqaları. Mezomerik effekt elektronların yerdəyişmə istiqamətini göstərən əyilmiş oxla qrafik olaraq əks olunur.İnduksiya effektindən fərqli olaraq mezomer effekt sönmür. O, qarşılıqlı əlaqə zəncirinin uzunluğundan asılı olmayaraq bütün sistemə ötürülür.">

Kimyəvi reaksiyaların növləri 43 Kimyəvi reaksiyanı reagentlə substratın qarşılıqlı təsiri hesab etmək olar. Molekullarda kimyəvi bağın qırılma və əmələ gəlmə üsulundan asılı olaraq, üzvi reaksiyalar bölünür: a) homolitik b) heterolitik c) molekulyar Homolitik və ya sərbəst radikal reaksiyalar hər bir atomda bir elektron qaldıqda rabitənin homolitik parçalanması nəticəsində baş verir, yəni radikallar əmələ gəlir. Homolitik parçalanma yüksək temperaturda, işıq kvantının təsiri və ya kataliz zamanı baş verir.

Heterolitik və ya ion reaksiyaları elə gedir ki, bir cüt bağ elektronu atomlardan birinin yaxınlığında qalır və ionlar əmələ gəlir. Elektron cütü olan hissəcik nükleofil adlanır və mənfi yükə (-) malikdir. Elektron cütü olmayan hissəcik elektrofilik adlanır və müsbət yükə (+) malikdir. 44 Kimyəvi reaksiyaların növləri

Kimyəvi reaksiyanın mexanizmi 45 Reaksiya mexanizmi verilmiş reaksiyanı təşkil edən elementar (sadə) mərhələlərin məcmusudur. Reaksiya mexanizmi ən çox aşağıdakı mərhələləri əhatə edir: elektrofil, nukleofil və ya sərbəst radikal meydana gəlməsi ilə reagentin aktivləşdirilməsi. Reagenti aktivləşdirmək üçün adətən katalizator lazımdır. İkinci mərhələdə aktivləşdirilmiş reagent substratla qarşılıqlı əlaqədə olur. Bu zaman ara hissəciklər (aralıq maddələr) əmələ gəlir. Sonunculara -komplekslər, -komplekslər (karbokationlar), karbanionlar və yeni sərbəst radikallar daxildir. Son mərhələdə ikinci mərhələdə əmələ gələn ara məhsula (dən) hissəciyin əlavə edilməsi və ya aradan qaldırılması son reaksiya məhsulunun əmələ gəlməsi ilə baş verir. Əgər reagent aktivləşdirildikdə nükleofil əmələ gətirirsə, deməli bunlar nukleofil reaksiyalardır. Onlar N hərfi ilə qeyd olunur - (indeksdə). Reagentin elektrofil əmələ gətirdiyi halda, reaksiyalar elektrofil (E) kimi təsnif edilir. Eyni şeyi sərbəst radikal reaksiyalar (R) haqqında da demək olar.

Nukleofillər mənfi yüklü və ya elektron sıxlığı ilə zənginləşdirilmiş atomlu reagentlərdir: 1) anionlar: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - və digər anionlar; 2) tək elektron cütləri olan neytral molekullar: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH və başqaları; 3) artıq elektron sıxlığı olan molekullar (mövcud - bağlar). Elektrofillər müsbət yüklü və ya elektron sıxlığı azalmış atomu olan reagentlərdir: 1) kationlar: H + (proton), HSO 3 + (hidrogen sulfonium ionu), NO 2 + (nitronium ionu), NO (nitrosonium ionu) və s. kationlar; 2) boş orbitalı olan neytral molekullar: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (Lyuis turşuları), SO 3; 3) atomda elektron sıxlığı azalmış molekullar. 46

49

50

51

52