Bioüzvi kimya (BOC), onun tibbdə əhəmiyyəti. Bioüzvi kimyanın mövzusu. üzvi birləşmələrin təsnifatı, quruluşu, reaktivliyi Ceyms Dewey Watson Gerard, Gerhardt Charles Frederic. Reagentlərin elektron xarakterindən asılı olaraq

Bioüzvi kimya canlı maddənin ən mühüm komponentlərinin, ilk növbədə biopolimerlərin və aşağı molekulyar biotənzimləyicilərin quruluşunu və bioloji funksiyalarını öyrənən, birləşmələrin quruluşu ilə onların bioloji təsirləri arasındakı əlaqənin qanunauyğunluqlarını aydınlaşdırmağa yönəlmiş fundamental elmdir.

Bioüzvi kimya kimya və biologiyanın kəsişməsində yerləşən bir elmdir, canlı sistemlərin fəaliyyət prinsiplərini aşkar etməyə kömək edir. Bioorqanik kimya tibb, kənd təsərrüfatı, kimya, qida və mikrobiologiya sənayesi üçün yeni qiymətli birləşmələrin alınması üçün nəzəri əsas olmaqla aydın praktiki istiqamətə malikdir. Bioüzvi kimyanın maraq dairəsi qeyri-adi dərəcədə genişdir - bura canlı təbiətdən təcrid olunmuş və həyatda mühüm rol oynayan maddələr dünyası və bioloji aktivliyə malik süni şəkildə istehsal olunan üzvi birləşmələr dünyası daxildir. Bioüzvi kimya canlı hüceyrənin bütün maddələrinin, on və yüz minlərlə birləşmələrin kimyasını əhatə edir.

Bioüzvi kimyanın tədqiqat obyektləri, tədqiqat metodları və əsas vəzifələri

Tədqiqat obyektləri bioüzvi kimya zülallar və peptidlər, karbohidratlar, lipidlər, qarışıq biopolimerlər - qlikoproteinlər, nukleoproteinlər, lipoproteinlər, qlikolipidlər və s., alkaloidlər, terpenoidlər, vitaminlər, antibiotiklər, hormonlar, prostaqlandinlər, feromonların sintezi, bioloji prosesləri, bioloji proseslər: dərmanlar, pestisidlər və s.

Tədqiqat metodlarının əsas arsenalı bioüzvi kimya üsullardan ibarətdir; Struktur məsələlərin həlli üçün fiziki, fiziki-kimyəvi, riyazi və bioloji üsullardan istifadə olunur.

Əsas vəzifələr bioüzvi kimya bunlardır:

• Tədqiq olunan birləşmələrin fərdi vəziyyətdə izolyasiyası və kristallaşma, distillə, müxtəlif növlər xromatoqrafiya, elektroforez, ultrafiltrasiya, ultrasentrifuqalama və s.. Bu zaman tədqiq olunan maddənin spesifik bioloji funksiyalarından tez-tez istifadə olunur (məsələn, antibiotikin təmizliyi onun antimikrob fəaliyyəti ilə, hormonun müəyyən bir təsirə təsiri ilə yoxlanılır). fizioloji proses və s.);
• Üzvi kimya yanaşmalarına əsaslanan strukturun, o cümlədən məkan quruluşunun yaradılması (hidroliz, oksidləşdirici parçalanma, spesifik fraqmentlərə parçalanma, məsələn, peptidlərin və zülalların quruluşunu təyin edərkən metionin qalıqlarında, 1,2-diol karbohidrat qruplarında parçalanma); və s.) və fizika-kütləvi spektrometriyadan istifadə etməklə kimyəvi kimya, müxtəlif növ optik spektroskopiya (İQ, UV, lazer və s.), rentgen şüalarının difraksiya analizi, nüvə maqnit rezonansı, elektron paramaqnit rezonansı, optik fırlanma dispersiyası və dairəvi dikroizm, sürətli kompüter hesablamaları ilə birlikdə kinetik üsullar və s. Bir sıra biopolimerlərin strukturunun qurulması ilə bağlı standart problemlərin tez həlli üçün iş prinsipi təbii və bioloji aktiv birləşmələrin standart reaksiyalarına və xassələrinə əsaslanan avtomatik qurğular yaradılmış və geniş istifadə olunur. Bunlar peptidlərin kəmiyyət amin turşusu tərkibini təyin etmək üçün analizatorlar, peptidlərdə amin turşusu qalıqlarının ardıcıllığını və nuklein turşularında nukleotid ardıcıllığını təsdiq etmək və ya təyin etmək üçün sekvenserlərdir və s. Tədqiq olunan birləşmələri ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bağlar boyunca parçalayan fermentlərin istifadəsi. mürəkkəb biopolimerlərin quruluşunu öyrənərkən vacibdir. Belə fermentlər zülalların (tripsin, qlutamin turşusunda peptid bağlarını parçalayan proteinazlar, prolin və digər amin turşusu qalıqları), nuklein turşuları və polinükleotidlərin (nukleazlar, məhdudlaşdırıcı fermentlər), karbohidrat tərkibli polimerlərin (qlikozidazalar, o cümlədən spesifik) strukturunun öyrənilməsində istifadə olunur. olanlar - galaktosidazalar , qlükuronidazlar və s.). Tədqiqatın effektivliyini artırmaq üçün təkcə təbii birləşmələr deyil, həm də xarakterik, xüsusi olaraq təqdim edilmiş qruplar və etiketlənmiş atomları ehtiva edən törəmələri təhlil edilir. Belə törəmələr, məsələn, tritium, radioaktiv karbon və ya fosfor daxil olmaqla, etiketli amin turşuları və ya digər radioaktiv prekursorlar olan mühitdə istehsalçının yetişdirilməsi ilə əldə edilir. Mürəkkəb zülalların tədqiqi nəticəsində əldə edilən məlumatların etibarlılığı, əgər bu tədqiqat müvafiq genlərin strukturunun öyrənilməsi ilə birlikdə aparılarsa, əhəmiyyətli dərəcədə artır.
• Tədqiq olunan birləşmələrin kimyəvi sintezi və kimyəvi modifikasiyası, o cümlədən ümumi sintez, analoq və törəmələrin sintezi. Aşağı molekulyar ağırlıqlı birləşmələr üçün əks sintez hələ də qurulmuş strukturun düzgünlüyünün vacib meyarıdır. Təbii və bioloji aktiv birləşmələrin sintezi üsullarının işlənib hazırlanması bioüzvi kimyanın növbəti mühüm problemini – onların strukturu ilə bioloji funksiyası arasındakı əlaqəni aydınlaşdırmaq üçün zəruridir.
• Biopolimerlərin və aşağı molekullu biotənzimləyicilərin strukturu və bioloji funksiyaları arasında əlaqənin aydınlaşdırılması; onların bioloji təsirinin kimyəvi mexanizmlərinin öyrənilməsi. Bioüzvi kimyanın bu aspekti getdikcə genişlənir praktik əhəmiyyəti. Mürəkkəb biopolimerlərin (bioloji aktiv peptidlər, zülallar, polinukleotidlər, nuklein turşuları, o cümlədən aktiv fəaliyyət göstərən genlər) kimyəvi və kimyəvi-fermentativ sintezi üsullarının arsenalının nisbətən sadə biotənzimləyicilərin sintezi üçün getdikcə təkmilləşmiş üsullarla, eləcə də metodlarla birlikdə təkmilləşdirilməsi. biopolimerlərin selektiv parçalanması üçün bioloji təsirlərin birləşmələrin strukturundan asılılığını daha dərindən anlamağa imkan verir. Yüksək səmərəli hesablama texnologiyasından istifadə müxtəlif tədqiqatçıların çoxsaylı məlumatlarını obyektiv şəkildə müqayisə etməyə və ümumi nümunələri tapmağa imkan verir. Aşkar edilmiş xüsusi və ümumi nümunələr, öz növbəsində, bəzi hallarda (məsələn, beyin fəaliyyətinə təsir edən peptidləri öyrənərkən) bioloji aktivliyə görə üstün olan praktiki əhəmiyyətli sintetik birləşmələri tapmağa imkan verən yeni birləşmələrin sintezini stimullaşdırır və asanlaşdırır. onların təbii analoqlarına. Bioloji təsirin kimyəvi mexanizmlərinin öyrənilməsi əvvəlcədən müəyyən edilmiş xassələrə malik bioloji aktiv birləşmələrin yaradılması imkanını açır.
• Praktik olaraq qiymətli dərmanların alınması.
• Alınan birləşmələrin bioloji sınaqdan keçirilməsi.

Bioüzvi kimyanın formalaşması. Tarixi istinad

Dünyada bioüzvi kimyanın yaranması 50-ci illərin sonu və 60-cı illərin əvvəllərində baş verdi, o zaman bu sahədə əsas tədqiqat obyektləri hüceyrələrin və orqanizmlərin həyatında əsas rol oynayan üzvi birləşmələrin dörd sinfi - zülallar, polisaxaridlər və lipidlər. Görkəmli Nailiyyətlər təbii birləşmələrin ənənəvi kimyası, məsələn, L. Pauling tərəfindən α-spiralın əsas elementlərdən biri kimi kəşfi məkan quruluşu zülallarda polipeptid zənciri, A.Todd tərəfindən nukleotidlərin kimyəvi strukturunun yaradılması və dinukleotidin ilk sintezi, F.Senqer tərəfindən zülallarda amin turşusu ardıcıllığının təyin edilməsi və ondan insulinin strukturunun deşifrə edilməsi üçün istifadə üsulu, R. Vudvordun rezerpin, xlorofil və vitamin kimi mürəkkəb təbii birləşmələrin sintezi 12-ci ildə ilk peptid hormonu olan oksitosinin sintezi mahiyyət etibarilə təbii birləşmələr kimyasının müasir bioüzvi kimyaya çevrilməsini qeyd etdi.

Halbuki ölkəmizdə zülallara və nuklein turşularına maraq xeyli əvvəl yaranıb. Zülalların və nuklein turşularının kimyası ilə bağlı ilk tədqiqatlar 20-ci illərin ortalarında başladı. Moskva Universitetinin divarları arasında və burada birinci idi elmi məktəblər, bu günə qədər təbiət elminin bu mühüm sahələrində uğurla işləyir. Beləliklə, 20-ci illərdə. N.D.-nin təşəbbüsü ilə. Zelinski zülal kimyası üzrə sistemli tədqiqatlara başladı. əsas vəzifə zülal molekullarının quruluşunun ümumi prinsiplərinin aydınlaşdırılması idi. N.D. Zelinski ölkəmizdə ilk zülal kimyası laboratoriyasını yaratdı, burada amin turşularının və peptidlərin sintezi və struktur analizi üzrə mühüm işlər aparıldı. Bu əsərlərin inkişafında müstəsna rol M.M. Botvinnik və onun tələbələri hüceyrədə fosfor mübadiləsinin əsas fermentləri olan qeyri-üzvi pirofosfatazların quruluşunu və təsir mexanizmini öyrənməkdə təsirli nəticələr əldə etmişlər. 40-cı illərin sonunda nuklein turşularının genetik proseslərdə aparıcı rolu meydana çıxmağa başlayanda M.A. Prokofyev və Z.A. Şabarova nuklein turşusu komponentlərinin və onların törəmələrinin sintezi üzərində işə başladı və bununla da ölkəmizdə nuklein turşusu kimyasının başlanğıcını qoydu. Nukleozidlərin, nukleotidlərin və oliqonukleotidlərin ilk sintezləri həyata keçirilmiş, yerli avtomatik nuklein turşusu sintezatorlarının yaradılmasına böyük töhfə verilmişdir.

60-cı illərdə Ölkəmizdə bu istiqamət xaricdəki analoji addımları və tendensiyaları çox vaxt qabaqlayaraq ardıcıl və sürətlə inkişaf etmişdir. A.N.-nin fundamental kəşfləri bioüzvi kimyanın inkişafında böyük rol oynadı. Ali bitkilərdə DNT-nin mövcudluğunu sübut edən və nuklein turşularının kimyəvi tərkibini sistemli şəkildə tədqiq edən Belozerski, V.A. Engelhardt və V.A. Fosforlaşmanın oksidləşdirici mexanizmi haqqında Belitser, dünyaca məşhur tədqiqatlar A.E. Arbuzov fizioloji aktiv fosfor üzvi birləşmələrin kimyasına, habelə İ.N. Nəzərov və N.A. Preobrazhensky müxtəlif təbii maddələrin və onların analoqlarının sintezi və digər işlər haqqında. SSRİ-də bioüzvi kimyanın yaradılması və inkişafı sahəsində ən böyük nailiyyətlər akademik M.M. Şemyakin. Xüsusilə, atipik peptidlərin - depsipeptidlərin tədqiqi üzərində işə başladı, sonradan ionofor kimi funksiyaları ilə əlaqədar geniş inkişaf etdi. Bu və digər alimlərin istedadı, müdrikliyi və gərgin fəaliyyəti sovet bioüzvi kimyasının beynəlxalq nüfuzunun sürətlə artmasına, onun ən aktual sahələrdə möhkəmlənməsinə və ölkəmizdə təşkilati cəhətdən möhkəmlənməsinə kömək etdi.

60-cı illərin sonu - 70-ci illərin əvvəllərində. Mürəkkəb quruluşlu bioloji aktiv birləşmələrin sintezində fermentlər katalizator kimi istifadə olunmağa başladı (birləşmiş kimyəvi-fermentativ sintez adlanır). Bu yanaşma ilk gen sintezi üçün G. Korana tərəfindən istifadə edilmişdir. Fermentlərdən istifadə bir sıra təbii birləşmələrin ciddi selektiv transformasiyasını həyata keçirməyə və yüksək məhsuldarlıqla peptidlərin, oliqosakkaridlərin və nuklein turşularının yeni bioloji aktiv törəmələrini almağa imkan verdi. 70-ci illərdə Bioüzvi kimyanın ən intensiv inkişaf etmiş sahələri oliqonukleotidlərin və genlərin sintezi, hüceyrə membranlarının və polisaxaridlərin tədqiqi, zülalların ilkin və məkan strukturlarının təhlili olmuşdur. Əhəmiyyətli fermentlərin strukturları (transaminaza, β-qalaktosidaza, DNT-dən asılı RNT polimeraza), qoruyucu zülallar (γ-qlobulinlər, interferonlar), membran zülalları(adenozin trifosfatazlar, bakteriorhodopsin). Böyük əhəmiyyət peptid tənzimləyicilərinin quruluşunu və təsir mexanizmini öyrənmək üzrə iş əldə etmişdir sinir fəaliyyəti(sözdə neyropeptidlər).

Müasir yerli bioüzvi kimya

Hal-hazırda yerli bioüzvi kimya bir sıra əsas sahələrdə dünyada aparıcı yerləri tutur. Hormonlar, antibiotiklər və neyrotoksinlər də daxil olmaqla, bioloji aktiv peptidlərin və kompleks zülalların strukturunun və funksiyasının öyrənilməsində böyük irəliləyişlər əldə edilmişdir. Membran-aktiv peptidlərin kimyasında mühüm nəticələr əldə edilmişdir. Dispepsid-ionoforların unikal seçiciliyinin və təsirinin effektivliyinin səbəbləri araşdırılmış və canlı sistemlərdə fəaliyyət mexanizmi aydınlaşdırılmışdır. İonoforların müəyyən edilmiş xassələrə malik sintetik analoqları alınmışdır ki, onlar təbii nümunələrdən dəfələrlə effektivdir (V.T.İvanov, Yu.A.Ovçinnikov). İonoforların unikal xüsusiyyətləri onların əsasında texnologiyada geniş istifadə olunan ion seçici sensorlar yaratmaq üçün istifadə olunur. Digər qrup tənzimləyicilərin - sinir impulslarının ötürülməsinin inhibitorları olan neyrotoksinlərin öyrənilməsində əldə edilən uğurlar onların membran reseptorlarının və hüceyrə membranlarının digər spesifik strukturlarının öyrənilməsi üçün alətlər kimi geniş istifadəsinə səbəb olmuşdur (E.V.Qrişin). Peptid hormonlarının sintezi və tədqiqi üzrə işlərin inkişafı hamar əzələlərin büzülməsindən və qan təzyiqinin tənzimlənməsindən məsul olan oksitosin, angiotenzin II və bradikinin hormonlarının yüksək effektiv analoqlarının yaradılmasına səbəb olmuşdur. Böyük bir uğur tam idi kimyəvi sintez insulin preparatları, o cümlədən insan insulini (N.A.Yudayev, Yu.P.Şvaçkin və s.). Bir sıra zülal antibiotikləri, o cümlədən qramisidin S, polimiksin M, aktinoksantin (G.F.Qause, A.S.Xoxlov və s.) aşkar edilmiş və tədqiq edilmişdir. Reseptor və nəqliyyat funksiyalarını yerinə yetirən membran zülallarının quruluşunu və funksiyasını öyrənmək üçün iş fəal şəkildə inkişaf edir. Fotoreseptor zülalları olan rodopsin və bakteriorhodopsin alınmış və onların işıqdan asılı ion nasosları kimi fəaliyyət göstərməsinin fiziki-kimyəvi əsasları öyrənilmişdir (V.P.Skulaçev, Yu.A.Ovçinnikov, M.A.Ostrovski). Hüceyrədə zülal biosintezinin əsas sistemləri olan ribosomların quruluşu və fəaliyyət mexanizmi geniş şəkildə öyrənilir (A.S.Spirin, A.A.Boqdanov). Tədqiqatın böyük dövrləri fermentlərin tədqiqi, onların ilkin strukturunun və məkan quruluşunun müəyyən edilməsi, katalitik funksiyaların öyrənilməsi (aspartataminotransferazalar, pepsin, kimotripsin, ribonukleazlar, fosfor mübadiləsinin fermentləri, qlikozidazalar, xolinesterazlar və s.) ilə bağlıdır. Nuklein turşularının və onların komponentlərinin sintezi və kimyəvi modifikasiyası üsulları işlənib hazırlanmışdır (D.Q.Knorre, M.N.Kolosov, Z.A.Şabarova), onların əsasında virus, onkoloji və otoimmün xəstəliklərin müalicəsi üçün yeni nəsil preparatların yaradılmasına yanaşmalar hazırlanır. İstifadə unikal xassələri nuklein turşuları və onların əsasında diaqnostik preparatlar və biosensorlar, bir sıra bioloji aktiv birləşmələrin analizatorları yaradılır (V.A.Vlasov, Yu.M.Evdokimov və s.)

Karbohidratların sintetik kimyasında (bakterial antigenlərin sintezi və süni vaksinlərin yaradılması, hüceyrə səthində virusların sorbsiyasının spesifik inhibitorlarının sintezi, bakterial toksinlərin spesifik inhibitorlarının sintezi) əhəmiyyətli irəliləyiş əldə edilmişdir (N.K. Kochetkov, A. Ya. Xorlin)). Lipidlərin, lipoamin turşularının, lipopeptidlərin və lipoproteinlərin öyrənilməsində mühüm irəliləyiş əldə edilmişdir (L.D.Bergelson, N.M.Sisakyan). Bir çox bioloji aktiv yağ turşularının, lipidlərin və fosfolipidlərin sintezi üçün üsullar işlənib hazırlanmışdır. Müxtəlif növ lipozomlarda, bakterial membranlarda və qaraciyər mikrosomlarında lipidlərin transmembran paylanması öyrənilmişdir.

Bioorqanik kimyanın mühüm sahəsi canlı hüceyrələrdə baş verən müxtəlif prosesləri tənzimləyə bilən müxtəlif təbii və sintetik maddələrin öyrənilməsidir. Bunlar kovucular, antibiotiklər, feromonlar, siqnal maddələri, fermentlər, hormonlar, vitaminlər və başqalarıdır (aşağı molekulyar tənzimləyicilər adlanır). Demək olar ki, bütün məlum vitaminlərin, steroid hormonların və antibiotiklərin əhəmiyyətli hissəsinin sintezi və istehsalı üçün üsullar hazırlanmışdır. Dərman preparatları kimi istifadə olunan bir sıra kofermentlərin (koenzim Q, piridoksal fosfat, tiamin pirofosfat və s.) istehsalı üçün sənaye üsulları işlənib hazırlanmışdır. Tanınmış xarici dərmanlardan (İ.V.Torgov, S.N.Anançenko) təsir baxımından üstün olan yeni güclü anabolik agentlər təklif edilmişdir. Təbii və transformasiya olunmuş steroidlərin biogenezi və təsir mexanizmləri tədqiq edilmişdir. Alkaloidlərin, steroid və triterpen qlikozidlərinin, kumarinlərin öyrənilməsində mühüm irəliləyiş əldə edilmişdir. Pestisidlərin kimyası sahəsində orijinal tədqiqatlar aparıldı ki, bu da bir sıra qiymətli dərmanların (İ.N.Kabaçnik, N.N.Melnikov və s.) buraxılmasına səbəb oldu. Müxtəlif xəstəliklərin müalicəsi üçün lazım olan yeni dərmanların aktiv axtarışı aparılır. Bir sıra onkoloji xəstəliklərin (dopan, sarkolizin, ftorafur və s.) müalicəsində effektivliyini sübut edən dərman preparatları alınmışdır.

Bioüzvi kimyanın inkişafının prioritet istiqamətləri və perspektivləri

Prioritet istiqamətlər elmi araşdırma bioüzvi kimya sahəsində aşağıdakılardır:

• bioloji aktiv birləşmələrin struktur-funksional asılılığının öyrənilməsi;
• yeni bioloji aktiv preparatların layihələndirilməsi və sintezi, o cümlədən dərman vasitələrinin və bitki mühafizə vasitələrinin yaradılması;
• yüksək səmərəli biotexnoloji proseslərin tədqiqi;
• canlı orqanizmdə baş verən proseslərin molekulyar mexanizmlərinin öyrənilməsi.

yönümlü əsas tədqiqat bioüzvi kimya sahəsində ən mühüm biopolimerlərin və aşağı molekulyar biotənzimləyicilərin, o cümlədən zülalların, nuklein turşularının, karbohidratların, lipidlərin, alkaloidlərin, prostaqlandinlərin və digər birləşmələrin strukturunun və funksiyasının öyrənilməsinə yönəldilmişdir. Bioüzvi kimya ilə sıx bağlıdır praktik problemlər tibb və kənd təsərrüfatı (vitaminlərin, hormonların, antibiotiklərin və digər dərman vasitələrinin istehsalı, bitkilərin böyüməsini stimullaşdıran və heyvan və həşərat davranışının tənzimləyiciləri), kimya, qida və mikrobiologiya sənayesi. Elmi tədqiqatların nəticələri müasir tibbi immunodiaqnostikanın istehsalı texnologiyalarının, tibbi genetik tədqiqatlar üçün reagentlərin və biokimyəvi analiz üçün reagentlərin, onkologiyada, virusologiyada, endokrinologiyada istifadə üçün dərman maddələrinin sintezi texnologiyaları, elmi-texniki bazanın yaradılması üçün əsasdır. qastroenterologiya, eləcə də kimyəvi bitki mühafizəsi və onların kənd təsərrüfatında tətbiqi texnologiyaları.

Bioüzvi kimyanın əsas problemlərinin həlli biologiyanın, kimyanın və bir sıra texniki elmlərin gələcək tərəqqisi üçün vacibdir. Ən mühüm biopolimerlərin və biotənzimləyicilərin strukturunu və xassələrini aydınlaşdırmadan həyat proseslərinin mahiyyətini başa düşmək, irsi xüsusiyyətlərin çoxalması və ötürülməsi, normal və bədxassəli hüceyrələrin böyüməsi, toxunulmazlıq kimi mürəkkəb hadisələrə nəzarət etməyin yollarını tapmaq mümkün deyil. yaddaş, sinir impulslarının ötürülməsi və daha çox. Eyni zamanda, yüksək ixtisaslaşmış bioloji öyrənilməsi aktiv maddələr və onların iştirakı ilə baş verən proseslər kimya, kimya texnologiyası və mühəndisliyin inkişafı üçün prinsipial olaraq yeni imkanlar aça bilər. Həlli bioüzvi kimya sahəsində tədqiqatlarla bağlı olan problemlərə ciddi spesifik yüksək aktivlikli katalizatorların yaradılması (fermentlərin strukturunun və təsir mexanizminin öyrənilməsi əsasında), kimyəvi enerjinin bilavasitə mexaniki enerjiyə çevrilməsi (əsaslar əsasında) daxildir. əzələ daralmasının tədqiqi) və bioloji sistemlərdə həyata keçirilən texnologiya və məlumat ötürülməsində kimyəvi saxlama prinsiplərindən istifadə, çoxkomponentli hüceyrə sistemlərinin özünütənzimləmə prinsipləri, ilk növbədə bioloji membranların selektiv keçiriciliyi və s. sadalananlar. problemlər bioüzvi kimyanın özünün hüdudlarından xeyli kənardadır, lakin o, bu problemlərin inkişafı üçün əsas ilkin şərtlər yaradır, artıq bu sahəyə aid olan biokimyəvi tədqiqatların inkişafı üçün əsas dəstək nöqtələrini təmin edir. molekulyar biologiya. Həll olunan problemlərin genişliyi və əhəmiyyəti, metodların müxtəlifliyi və digər elmi fənlərlə sıx əlaqəsi bioüzvi kimyanın sürətli inkişafını təmin edir.Moskva Universitetinin bülleteni, seriya 2, Kimya. 1999. T. 40. No 5. S. 327-329.

Bender M., Bergeron R., Komiyama M. Enzimatik katalizlərin bioüzvi kimyası. Per. ingilis dilindən M.: Mir, 1987. 352 S.

Yakovişin L.A. Bioüzvi kimyanın seçilmiş fəsilləri. Sevastopol: Strizhak-press, 2006. 196 s.

Nikolaev A.Ya. Bioloji Kimya. M.: Tibbi İnformasiya Agentliyi, 2001. 496 s.

Bioüzvi kimyanın mövzusu.
Üzvilərin quruluşu və izomeriyası
əlaqələri.
Kimyəvi bağ və qarşılıqlı təsir
üzvi birləşmələrdə atomlar.
Növlər kimyəvi reaksiyalar.
Poli və heterofunksional
əlaqələri.
Əsas dərslik – Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.
Bioüzvi kimya.
Mühazirələrin mətni və dərs vəsaiti “Bioorqanik kimya
suallar və cavablar" TDU-nun http://tgumed.ru saytında baxın
nişanı "Tələbə yardımı", "Mühazirələr haqqında" bölməsi
fənlər kurikulum" Və əlbəttə ki, VK

Bioüzvi kimya həyat proseslərində iştirak edən maddələrin quruluşunu və xassələrini bioloji bilikləri ilə əlaqədar öyrənir.

Bioüzvi kimya maddələrin quruluşunu və xassələrini öyrənir
ilə əlaqədar olaraq həyat proseslərində iştirak edir
onların bioloji funksiyaları haqqında biliklər.
Əsas tədqiqat obyektləri biolojidir
polimerlər (biopolimerlər) və biotənzimləyicilər.
Biopolimerlər
–
yüksək molekulyar çəki
təbii
bütün canlıların struktur əsasını təşkil edən birləşmələr
orqanizmlər və proseslərdə müəyyən rol oynayır
həyat fəaliyyəti. Biopolimerlərə peptidlər və
zülallar, polisaxaridlər (karbohidratlar), nuklein turşuları. IN
Bu qrupa həm də özləri olmayan lipidlər daxildir
yüksək molekulyar ağırlıqlı birləşmələrdir, lakin
bədən adətən digər biopolimerlərlə əlaqələndirilir.
Biotənzimləyicilər kimyəvi cəhətdən olan birləşmələrdir
maddələr mübadiləsini tənzimləyir. Bunlara vitaminlər,
hormonlar, bir çox sintetik bioloji aktivdir
birləşmələr, o cümlədən dərmanlar.

Bədəndə baş verən kimyəvi reaksiyaların məcmusu maddələr mübadiləsi və ya maddələr mübadiləsi adlanır. Hüceyrələrdə əmələ gələn maddələr

Bədəndə baş verən kimyəvi reaksiyalar toplusu
maddələr mübadiləsi və ya maddələr mübadiləsi adlanır. Maddələr
bitki və heyvanların hüceyrələrində, toxumalarında və orqanlarında əmələ gəlir
maddələr mübadiləsi zamanı metabolitlər adlanır.
Metabolizm iki istiqaməti əhatə edir - katabolizm və
anabolizm.
Katabolizm daxil olan maddələrin parçalanma reaksiyalarına aiddir
qida ilə bədənə daxil olur. Bir qayda olaraq, onlar üzvi birləşmələrin oksidləşməsi ilə müşayiət olunur və sərbəst buraxılmağa davam edirlər
enerji.
Anabolizm kompleks molekulların sintezidir
daha sadə olanlar, bunun nəticəsində formalaşması və yenilənməsi struktur elementləri canlı orqanizm.
Metabolik proseslər fermentlərin iştirakı ilə baş verir,
olanlar. hüceyrələrdə olan xüsusi zülallar
orqanizmdə biokimyəvi katalizator rolunu oynayır
proseslər (biokatalizatorlar).

Metabolizm

katabolizm
anabolizm
Biopolimerlərin parçalanması
vurğulama ilə
enerji
Biopolimerlərin sintezi
udma ilə
enerji
Gliserin və
yağ turşusu

Üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin əsas prinsipləri A.M. Butlerov

1. Bir molekulda atomlar müəyyən bir yerdə yerləşir
valentliyinə görə ardıcıllıq.
Üzvi karbon atomunun valentliyi
əlaqə dördə bərabərdir.
2. Maddələrin xassələri təkcə nədən asılı deyil
atomlar və hansı miqdarda onların tərkibinə daxildir
molekullara, həm də onların sırasına görə
bir-birinə bağlıdır.
3. Təşkil edən atomlar və ya atom qrupları
molekullar bir-birinə təsir edərək, səbəb olur
kimyəvi aktivlikdən və reaksiyadan asılıdır
molekulların qabiliyyəti.
4. Maddələrin xassələrinin öyrənilməsi onları müəyyən etməyə imkan verir
kimyəvi quruluş.

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

Homoloji
sıra
Bir sıra strukturca oxşar birləşmələr var
oxşar kimyəvi xassələri olan fərdi
silsilənin üzvləri bir-birindən ancaq kəmiyyətcə fərqlənir
qrupları -CH2- homoloji sıra və qrup adlanır
CH2 – homoloji fərq.
İstənilən homolog seriyanın üzvləri böyük üstünlüklərə malikdirlər
Əksər reaksiyalar eyni şəkildə gedir (istisna
yalnız seriyanın ilk üzvlərini təşkil edir). Buna görə də bilmək
kimyəvi reaksiyalar seriyanın yalnız bir üzvü ilə mümkündür
eyni olduğunu iddia etmək ehtimalı yüksəkdir
tip çevrilmələr qalan üzvlərlə də baş verir
homoloji sıra.
İstənilən homoloji sıra üçün bir əldə edilə bilər
atomlar arasındakı əlaqəni əks etdirən ümumi düstur
bu seriyanın üzvlərində karbon və hidrogen; formulu budur
çağırdı ümumi formula homoloji sıra.

Karbon skeletinin quruluşuna görə üzvi birləşmələrin təsnifatı

Funksional qrupların mövcudluğuna görə üzvi birləşmələrin təsnifatı

Funksional qrup
Sinif
Misal
halogen atomları (F, Cl, Br, I) halogen törəmələri CH3CH2Cl (xloroetan)
hidroksil (-OH)
spirtlər (fenollar)
CH3CH2OH (etanol)
tiol və ya merkapto- (- tiollar (merkaptanlar) CH3CH2SH (etanetiol)
SN)
efir (–O–)
efirlər
CH3CH2–O–CH2CH3
(dietil
efir)
efir
karboksil -C UN
efirlər
CH3CH2COOCH3 (metil asetat)
karboksilik turşular CH3COOH (sirkə turşusu)
amid –С ОНН2
amidlər
karbonil (–C=O)
sulfo- (-SO3H)
amin- (-NH2)
aldehidlər və
ketonlar
sulfon turşuları
aminlər
nitro- (-NO2)
nitro birləşmələri
turşular
CH3CONH2 (asetamid)
CH3CHO (etanal)
CH3COCH3 (propanon)
SN3SO3Н (metansülfon turşusu)
CH3CH2NH2
(etilamin,
əsas amin)
CH3NHCH3
(dimetilamin,
ikincili amin)
CH3CH2NO2 (nitroetan)

Üzvi birləşmələrin nomenklaturası

Üzvi birləşmələrin izomerliyi

İki və ya daha çox fərdi maddə varsa
eyni kəmiyyət tərkibi (molekulyar formula),
lakin bağlama ardıcıllığına görə bir-birindən fərqlənir
atomlar və (və ya) onların kosmosda yerləşməsi, sonra ümumiyyətlə
Bu halda onlara izomerlər deyilir.
Bu birləşmələrin quruluşu fərqli olduğundan, deməli
izomerlərin kimyəvi və ya fiziki xassələri
fərqlidirlər.
İzomerizmin növləri: struktur (struktur izomerləri) və
stereoizomerizm (məkan).
Struktur izomerizm üç növ ola bilər:
- karbon skeletinin izomeriyası (zəncir izomerləri),
- mövqe izomerləri (çoxlu bağlar və ya funksional
qruplar),
- funksional qrupun izomerləri (siniflərarası).
Stereoizomerizm alt hissələrə bölünür
konfiqurasiya
haqqında
konformasiya
Və

Bu həndəsi izomerizmdir

Təyyarənin qütbləşmiş işığı

Optik aktivliyin əlamətləri:
- asimmetrik karbon atomunun olması;
- molekulyar simmetriya elementlərinin olmaması

Adrenalinin enantiomerləri
protein
Anion
düz
Mərkəz
səthi
işğal olunmayıb
düz
Anion
səthi
Mərkəz
məşğul
(+) - adrenalin
(-) - adrenalin
natamam
yazışma
aşağı
fəaliyyət
tam
yazışma
yüksək
fəaliyyət

Enantiomerlərin bioloji aktivliyi

asparagin
DARVON
analjezik
NOVRAD
antitüsiv dərman
güzgü
L-asparagin
D-asparagin
(qulançardan)
(noxuddan)
acı dad
şirin dad
enantiomerlər
Talidomid qurbanları

Üzvi birləşmələrin turşuluğu və əsaslığı

Bronsted turşuları (protik turşular) -
edə bilən neytral molekullar və ya ionlar
bir proton bağışlayın (proton donorları).
Tipik Bronsted turşuları karboksilik turşulardır
turşular. Daha zəif asidik xüsusiyyətlərə malikdirlər
fenolların və spirtlərin hidroksil qrupları, həmçinin tio-,
amin və imino qrupları.
Bronsted əsasları neytral molekullardır və ya
protonu qəbul edə bilən ionlar (qəbuledicilər
protonlar).
Tipik Bronsted əsasları aminlərdir.
Amfolitlər - birləşmələr, molekullarda
tərkibində həm turşu, həm də
əsas qruplar.

Bronsted görə turşu və əsasların növləri

Novokain molekulunda əsas mərkəzlər

Dərman vasitələrinin suda həll olunan formalarını əldə etmək üçün əsas xassələrdən istifadə

Əsas
xassələri
dərman
narkotik
suda həll olunan formalarını almaq üçün istifadə olunur.
Turşularla, birləşmələrlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda
ion bağları - suda çox həll olunan duzlar.
Bəli, inyeksiya üçün novokain
hidroxlorid şəklində istifadə olunur.
ən güclü əsas mərkəz,
protonun birləşdiyi

Maddələrin turşu-əsas xassələri və onların orqanizmə daxil olması

lipid
membran
Mədə pH 1
UNS
lipid
membran
qan plazması
pH 7.4
UNS
OSOSN3
Mədə pH 1
+
OSOSN3
NH3
SOOOOSCH3
SOO-
NH2
NH2
OSOSN3
Bağırsaq pH 7-8
qan plazması
pH 7.4
Bağırsaq pH 7-8
Turşu dərmanlar mədədən daha yaxşı sorulur (pH 1-3),
və dərmanların və ya ksenobiotik əsasların udulması yalnız baş verir
mədədən bağırsaqlara keçdikdən sonra (pH 7-8). ərzində
Bir saat ərzində asetilsalisil turşusunun demək olar ki, 60%-i siçovulların mədəsindən sorulur.
turşusu və tətbiq olunan dozanın yalnız 6% anilin. Siçovulların bağırsaqlarında
Tətbiq olunan anilin dozasının 56% -i artıq sorulur. Belə zəif bir təməl
kofein kimi (рKВH + 0,8), eyni zamanda daha çox əmilir
dərəcə (36%), çünki mədənin yüksək turşulu mühitində belə, kofein
əsasən ionlaşmamış vəziyyətdədir.

Üzvi kimyada reaksiyaların növləri

Üzvi reaksiyalar aşağıdakılara görə təsnif edilir
aşağıdakı əlamətlər:
1. Reagentlərin elektron təbiətinə görə.
2. Reaksiya zamanı hissəciklərin sayının dəyişməsi ilə.
3. Xüsusi xüsusiyyətlərə əsaslanaraq.
4. Elementar mexanizmlərə görə
reaksiyaların mərhələləri.

Reagentlərin elektron təbiətindən asılı olaraq reaksiyalar fərqləndirilir: nukleofil, elektrofil və sərbəst radikal

Sərbəst radikallar elektrik cəhətdən neytral hissəciklərdir
qoşalaşmamış elektrona malik olmaq, məsələn: Cl, NO2.
Sərbəst radikal reaksiyalar alkanlar üçün xarakterikdir.
Elektrofilik reagentlər kationlar və ya molekullardır
öz-özünə və ya katalizatorun iştirakı ilə
elektron cütü və ya üçün artan yaxınlıq var
molekulların mənfi yüklü mərkəzləri. Bunlara daxildir
H+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+ kationları və sərbəst olan molekullar
orbitallar AlCl3, ZnCl2 və s.
Elektrofilik reaksiyalar alkenlərə, alkinlərə,
aromatik birləşmələr (ikiqat bağda əlavə,
proton əvəzedicisi).
Nukleofilik reagentlər anionlar və ya molekullardır
artan elektron sıxlığı olan mərkəzlərə malikdir. Onlara
kimi anionlar və molekullar daxildir
HO-, RO-, Cl-, Br-, RCOO-, CN-, R-, NH3, C2H5OH və s.

Dəyişikliklə
zamanı hissəciklərin sayı
reaksiyaları fərqləndirilir
əvəzetmə reaksiyaları,
qoşulmalar,
ayrılması
(aradan qaldırılması),
parçalanma

Xüsusi xüsusiyyətlərə görə reaksiyaların təsnifatı

Reaktivlik həmişə nəzərə alınır
yalnız mürtəce partnyorla münasibətdə.
Kimyəvi transformasiya zamanı adətən olur
bütün molekul deyil, yalnız bir hissəsi təsirlənir -
reaksiya mərkəzi.
Üzvi birləşmə ola bilər
bir neçə qeyri-bərabər reaksiya mərkəzləri.
Reaksiyalar izomer məhsullara səbəb ola bilər.
Reaksiya seçiciliyi – keyfiyyət
xarakterik məna üstünlük təşkil edir
reaksiya bir istiqamətdə gedir
bir neçə mümkün.
Regioselektivlik var,
kimyəvi seçicilik, reaksiyanın stereoselektivliyi.

Üzvi kimyada reaksiyaların seçiciliyi

Regioselectivity - görə üstünlük reaksiya
molekulun bir neçə reaksiya mərkəzlərindən biridir.
CH3-CH2-CH3 + Br2
СН3-СНВr-СН3 + НВr
İkinci izomer, 1-bromopropan, praktiki olaraq əmələ gəlmir.
Chemoselectivity - görə üstünlük reaksiya
əlaqəli funksional qruplardan biridir.
Stereoselektivlik - reaksiyada üstünlüklü formalaşma
bir neçə mümkün stereoizomerlərdən biridir.

Çoxfunksiyalı birləşmələr ehtiva edir
bir neçə eyni funksional qrup.
Heterofunksional birləşmələr ehtiva edir
bir neçə fərqli funksional qrup.
Heteropolifunksional
birləşmələr hər ikisini ehtiva edir
fərqli və eyni
funksional qruplar.

Poli- və heterofunksional birləşmələrin xassələri

Hər qrup poli- və heterofunksionaldır
birləşmələr eyni reaksiyalara məruz qala bilər
monofunksionalda müvafiq qrup
əlaqələri

Poli- və spesifik xassələri
heterofunksional birləşmələr
Siklizasiya reaksiyaları
Xelat komplekslərinin əmələ gəlməsi

Antidotlar kimi çoxfunksiyalı birləşmələr
Ağır metalların toksik təsiridir
zülalların tiol qruplarının bağlanması. Nəticədə, onlar inhibe edilir
bədənin həyati fermentləri.
Antidotların fəaliyyət prinsipi güclü meydana gəlməsidir
ağır metal ionları ilə komplekslər.

MÜHAZİRƏ 1

Bioüzvi kimya (BOC), onun tibbdə əhəmiyyəti

HOC orqanizmdə üzvi maddələrin bioloji funksiyasını öyrənən elmdir.

BOH XX əsrin 2-ci yarısında yaranmışdır. Onun tədqiqat obyektləri biopolimerlər, biotənzimləyicilər və fərdi metabolitlərdir.

Biopolimerlər bütün orqanizmlərin əsasını təşkil edən yüksək molekullu təbii birləşmələrdir. Bunlar peptidlər, zülallar, polisaxaridlər, nuklein turşuları (NA), lipidlər və s.

Biotənzimləyicilər maddələr mübadiləsini kimyəvi cəhətdən tənzimləyən birləşmələrdir. Bunlar vitaminlər, hormonlar, antibiotiklər, alkaloidlər, dərmanlar və s.

Biopolimerlərin və biotənzimləyicilərin strukturu və xassələri haqqında biliklər bioloji proseslərin mahiyyətini anlamağa imkan verir. Beləliklə, zülalların və NA-ların strukturunun yaradılması matriks zülallarının biosintezi və NA-ların genetik məlumatın mühafizəsi və ötürülməsində rolu haqqında fikirlərin işlənib hazırlanmasına imkan verdi.

BOX fermentlərin, dərmanların, görmə, tənəffüs, yaddaş, sinir keçiriciliyi, əzələlərin daralması və s. proseslərin təsir mexanizminin qurulmasında mühüm rol oynayır.

HOC-un əsas problemi birləşmələrin quruluşu və təsir mexanizmi arasındakı əlaqəni aydınlaşdırmaqdır.

BOX üzvi kimya materialına əsaslanır.

ÜZVİ KİMYA

Bu, karbon birləşmələrini öyrənən elmdir. Hazırda ~16 milyon üzvi maddə var.

Üzvi maddələrin müxtəlifliyinin səbəbləri.

1. C atomlarının bir-biri ilə və digər elementlərlə birləşmələri Dövri Cədvəl D. Mendeleyev. Bu vəziyyətdə zəncirlər və dövrlər əmələ gəlir:

Düz zəncir Budaqlanmış zəncir

Tetrahedral Planar Konfiqurasiya

C atomunun C atomunun konfiqurasiyası

2. Homologiya oxşar xassələrə malik maddələrin mövcudluğudur, burada homoloji silsilənin hər bir üzvü əvvəlkindən bir qrupla fərqlənir.
–CH 2 –. Məsələn, doymuş karbohidrogenlərin homoloji seriyası:

3. İzomerizm eyni keyfiyyət və kəmiyyət tərkibinə malik olan, lakin quruluşu fərqli olan maddələrin mövcudluğudur.

A.M. Butlerov (1861) üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsini yaratdı və bu günə qədər xidmət edir. elmi əsasüzvi kimya.

Üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin əsas prinsipləri:

1) molekullardakı atomlar bir-biri ilə valentliyinə uyğun olaraq kimyəvi bağlarla bağlanır;

2) üzvi birləşmələrin molekullarında atomlar molekulun kimyəvi quruluşunu müəyyən edən müəyyən ardıcıllıqla bir-birinə bağlıdır;

3) üzvi birləşmələrin xassələri təkcə onları təşkil edən atomların sayı və təbiətindən deyil, həm də molekulların kimyəvi quruluşundan asılıdır;

4) molekullarda həm bağlı, həm də bir-biri ilə birbaşa bağlı olmayan atomların qarşılıqlı təsiri var;

5) maddənin kimyəvi quruluşunu onun kimyəvi çevrilmələrini öyrənməklə müəyyən etmək və əksinə, onun xassələrini maddənin quruluşu ilə xarakterizə etmək olar.

Üzvi birləşmələrin quruluşu nəzəriyyəsinin bəzi müddəalarını nəzərdən keçirək.

Struktur izomerizmi

O paylaşır:

1) Zəncir izomeriyası

2) Çoxlu bağların və funksional qrupların vəziyyətinin izomeriyası

3) Funksional qrupların izomeriyası (siniflərarası izomerizm)

Nyumanın düsturları

Sikloheksan

“Kreslo” forması “küvet”dən daha çox enerji baxımından faydalıdır.

Konfiqurasiya izomerləri

Bunlar, konformasiyaları nəzərə almadan molekulları kosmosda atomların müxtəlif düzülüşünə malik olan stereoizomerlərdir.

Simmetriya növünə görə bütün stereoizomerlər enantiomerlərə və diastereomerlərə bölünür.

Enantiomerlər (optik izomerlər, güzgü izomerləri, antipodlar) molekulları bir-biri ilə obyekt və uyğun olmayan güzgü şəkli kimi əlaqəli olan stereoizomerlərdir. Bu fenomen enantiomerizm adlanır. Enantiomerlərin bütün kimyəvi və fiziki xassələri eynidir, ikisi istisna olmaqla: qütbləşmiş işığın müstəvisinin fırlanması (polarimetr cihazında) və bioloji aktivlik. Enantiomerizmin şərtləri: 1) C atomu sp 3 hibridləşmə vəziyyətindədir; 2) hər hansı bir simmetriyanın olmaması; 3) asimmetrik (xiral) C atomunun olması, yəni. atoma sahibdir dörd müxtəlif əvəzedicilər.

Bir çox hidroksi və amin turşuları işıq şüasının qütbləşmə müstəvisini sola və ya sağa çevirmək qabiliyyətinə malikdir. Bu fenomen optik aktivlik adlanır və molekulların özləri optik aktivdirlər. İşıq şüasının sağa sapması "+" işarəsi ilə, sola - "-" və fırlanma bucağı dərəcə ilə göstərilir.

Molekulların mütləq konfiqurasiyası mürəkkəb fiziki-kimyəvi üsullarla müəyyən edilir.

Optik aktiv birləşmələrin nisbi konfiqurasiyası qliseraldehid standartı ilə müqayisədə müəyyən edilir. Dekstrorotator və ya levorotator qliseraldehid konfiqurasiyasına malik olan optik aktiv maddələr (M.Rozanov, 1906) D- və L-seriyalarının maddələri adlanır. Bir birləşmənin sağ və sol izomerlərinin bərabər qarışığı rasemat adlanır və optik cəhətdən qeyri-aktivdir.

Tədqiqatlar göstərdi ki, işığın fırlanma əlaməti maddənin D və L seriyasına aid olması ilə əlaqələndirilə bilməz, o, yalnız cihazlarda - polarimetrlərdə eksperimental olaraq müəyyən edilir. Məsələn, L-laktik turşunun fırlanma bucağı +3,8 o, D-süd turşusu -3,8 o.

Enantiomerlər Fişer düsturlarından istifadə etməklə təsvir edilmişdir.

L-cərgə D-sətir

Enantiomerlər arasında optik aktivliyə malik olmayan və mezoizomerlər adlanan simmetrik molekullar ola bilər.

Məsələn: Şərab evi

D – (+) – sıra L – (–) – sıra

Mezovinnaya k-ta

Racemate - üzüm suyu

Güzgü izomerləri olmayan, bir neçə, lakin bütün asimmetrik C atomlarının konfiqurasiyası ilə fərqlənən, müxtəlif fiziki və kimyəvi xassələrə malik optik izomerlərə s- deyilir. di-A-stereoizomerlər.

p-diastereomerlər (həndəsi izomerlər) molekulda p-bağ olan stereomerlərdir. Onlar alkenlərdə, doymamış yüksək karbon turşularında, doymamış dikkarbon turşularında olur.

Üzvi maddələrin bioloji aktivliyi onların quruluşu ilə bağlıdır.

Misal üçün:

Cis-butenediic turşusu, Trans-butenediic turşusu,

malein turşusu - fumarin turşusu - toksik olmayan,

bədəndə çox toksikdir

Bütün təbii doymamış yüksək karbon birləşmələri cis-izomerlərdir.

MÜHAZİRƏ 2

Konjugat sistemlər

Ən sadə halda, birləşmiş sistemlər bir-birini əvəz edən cüt və tək bağları olan sistemlərdir. Onlar açıq və ya qapalı ola bilər. Açıq sistem dien karbohidrogenlərində (HC) olur.

Nümunələr:

CH 2 = CH – CH = CH 2

Butadien-1, 3

Xloretin

CH 2 = CH – Cl

Burada p-elektronların p-elektronlarla konjuqasiyası baş verir. Bu cür birləşmə p, p-konjuqasiya adlanır.

Aromatik karbohidrogenlərdə qapalı sistemə rast gəlinir.

C 6 H 6

Benzol

Aromatiklik

Bu, aromatik birləşmələrin müxtəlif xüsusiyyətlərini özündə cəmləşdirən bir anlayışdır. Aromatiklik şərtləri: 1) yastı qapalı həlqə, 2) bütün C atomları sp 2 hibridləşməsindədir, 3) bütün halqa atomlarının vahid konyuqasiyalı sistemi əmələ gəlir, 4) Hükel qaydası yerinə yetirilir: “4n+2 p-elektronları iştirak edir. konyuqasiya, burada n = 1, 2, 3...”

Aromatik karbohidrogenlərin ən sadə nümayəndəsi benzoldur. O, aromatikliyin bütün dörd şərtini ödəyir.

Hükel qaydası: 4n+2 = 6, n = 1.

Molekulda atomların qarşılıqlı təsiri

1861-ci ildə rus alimi A.M. Butlerov mövqeyini ifadə etdi: "Molekullardakı atomlar bir-birinə qarşılıqlı təsir göstərir". Hazırda bu təsir iki yolla ötürülür: induktiv və mezomer effektlər.

İnduktiv təsir

Bu, elektron təsirin s-bond zənciri vasitəsilə ötürülməsidir. Məlumdur ki, müxtəlif elektronmənfiliyi (EO) olan atomlar arasındakı əlaqə qütbləşir, yəni. daha çox EO atomuna keçdi. Bu, atomlarda effektiv (real) yüklərin (d) görünməsinə səbəb olur. Bu elektron yerdəyişmə induktiv adlanır və I hərfi və ox ® ilə təyin olunur.

, X = Hal -, HO -, HS -, NH 2 - və s.

İnduktiv təsir müsbət və ya mənfi ola bilər. Əvəzedici X elektronları cəlb edərsə kimyəvi bağ H atomundan güclüdür, onda – I. I(H) = O nümayiş etdirir. Bizim nümunəmizdə X, – I.

Əgər X əvəzedicisi H atomundan zəif bağ elektronlarını çəkirsə, o zaman +I nümayiş etdirir. Bütün alkillər (R = CH 3 -, C 2 H 5 - və s.), Me n + eksponat + I.

Mezometrik effekt

Mezomer effekt (konjuqasiya effekti) p-bağlarının konyuqasiya sistemi vasitəsilə ötürülən əvəzedicinin təsiridir. M hərfi və əyri ox ilə işarələnir. Mezomer effekt "+" və ya "-" ola bilər.

Yuxarıda deyildi ki, p, p və p, p birləşməsinin iki növü var.

Birləşmiş sistemdən elektronları cəlb edən əvəzedici -M nümayiş etdirir və elektron qəbuledicisi (EA) adlanır. Bunlar ikiqat olan əvəzedicilərdir

rabitə və s.

Birləşdirilmiş sistemə elektron verən əvəzedici +M nümayiş etdirir və elektron donor (ED) adlanır. Bunlar tək elektron cütü olan tək rabitəli əvəzedicilərdir (və s.).

Cədvəl 1 Əvəzedicilərin elektron effektləri

deputatlar	C 6 H 5 -R-də orientantlar	I	M
Alk (R-): CH 3 -, C 2 H 5 -...	Birinci növ orientantlar: birbaşa ED əvəzediciləri orto- və para-vəzifələrə	+
– H 2 , –NNR, –NR 2	–	+
– N, – N, – R	–	+
-H L	–	+
MÜHAZİRƏ 3 Turşuluq və əsaslıq Üzvi birləşmələrin turşuluğunu və əsaslığını xarakterizə etmək üçün Bronsted nəzəriyyəsindən istifadə olunur. Bu nəzəriyyənin əsas müddəaları: 1) Turşu bir proton verən hissəcikdir (H + donor); Əsas protonu qəbul edən hissəcikdir (H+ qəbuledicisi). 2) Turşuluq həmişə əsasların olması ilə xarakterizə olunur və əksinə. A – H + : B Û A – + B – H + əsas CH 3 COOH + NOH Û CH 3 COO – + H 3 O + Aktivlərin əsas konjugatı əsas HNO 3 + CH 3 COOH Û CH 3 COOH 2 + + NO 3 - Aktivlərin Əsas Konjugatı əsas Bronsted turşuları 3) Bronsted turşuları turşu mərkəzindən asılı olaraq 4 növə bölünür: SN birləşmələri (tiollar), OH birləşmələri (spirtlər, fenollar, karbon birləşmələri), NH birləşmələri (aminlər, amidlər), SN to-sizə (UV). Bu sırada yuxarıdan aşağıya doğru turşuluq azalır. 4) Birləşmənin gücü əmələ gələn anionun dayanıqlığı ilə müəyyən edilir. Anion nə qədər sabit olarsa, təsir o qədər güclü olar. Anionun sabitliyi hissəcik (anion) boyunca “-” yükünün delokalizasiyasından (paylanmasından) asılıdır. “-” yükü nə qədər lokallaşdırılsa, anion bir o qədər sabit və yük bir o qədər güclüdür. Şarjın delokalizasiyası aşağıdakılardan asılıdır: a) heteroatomun elektronmənfiliyi (EO) üzrə. Heteroatomun EO nə qədər çox olarsa, müvafiq təsir bir o qədər güclü olar. Məsələn: R – OH və R – NH 2 Spirtlər aminlərdən daha güclüdür, çünki EO (O) > EO (N). b) heteroatomun qütbləşmə qabiliyyətinə. Heteroatomun qütbləşmə qabiliyyəti nə qədər böyükdürsə, müvafiq gərginlik də bir o qədər güclüdür. Məsələn: R – SH və R – OH Tiollar spirtlərdən güclüdür, çünki S atomu O atomundan daha qütblüdür. c) əvəzedici R-nin təbiəti (uzunluğu, birləşmiş sistemin olması, elektron sıxlığının delokalizasiyası). Məsələn: CH 3 – OH, CH 3 – CH 2 – OH, CH 3 – CH 2 – CH 2 – OH Turşuluq<, т.к. увеличивается длина радикала Eyni turşu mərkəzi ilə spirtlərin, fenolların və karbonatların gücü eyni deyil. Misal üçün, CH 3 – OH, C 6 H 5 – OH, Gücünüz artır Fenollar -OH qrupunun p, p-konjuqasiyasına (+M) görə spirtlərdən daha güclü birləşmələrdir. O-H bağı fenollarda daha çox qütbləşir. Fenollar hətta duzlarla (FeC1 3) qarşılıqlı təsir göstərə bilər - fenollara keyfiyyətli reaksiya. Karbon tərkibində eyni R olan spirtlərlə müqayisədə onlar daha güclüdür, çünki O-H bağı > C = O qrupunun –M effektinə görə əhəmiyyətli dərəcədə qütbləşir: Bundan əlavə, karboksilat anionu karboksil qrupunda p, p-konjuqasiyasına görə spirt anionundan daha sabitdir. d) əvəzedicilərin radikala daxil edilməsindən. EA əvəzediciləri turşuluğu artırır, ED əvəzediciləri turşuluğu azaldır. Misal üçün: r-Nitrofenol r-aminofenoldan güclüdür, çünki -NO2 qrupu EA-dır. CH 3 –COOH CCl 3 –COOH pK 4,7 pK 0,65 Trikloroasetik turşu EA kimi – I Cl atomlarına görə CH 3 COOH-dan dəfələrlə güclüdür. Qarışqa turşusu H–COOH, CH 3 - sirkə turşusunun +I qrupuna görə CH 3 COOH-dan daha güclüdür. e) həlledicinin təbiəti üzrə. Əgər həlledici H+ protonlarının yaxşı qəbuledicisidirsə, onda qüvvə sizə qarşı artır və əksinə. Bronsted tonal kremlər 5) Onlar aşağıdakılara bölünür: a) p-əsaslar (çoxlu rabitəli birləşmələr); b) n-əsaslar (tərkibində bir atom olan ammonium əsasları, oksonium ehtiva edən atom, sulfonium tərkibli atom) Bazanın möhkəmliyi yaranan katyonun sabitliyi ilə müəyyən edilir. Kation nə qədər sabitdirsə, baza bir o qədər güclüdür. Başqa sözlə, bazanın gücü daha böyükdürsə, H + tərəfindən hücuma məruz qalan sərbəst elektron cütü olan heteroatom (O, S, N) ilə əlaqə bir o qədər zəifdir. Kationun sabitliyi anion sabitliyi ilə eyni amillərdən asılıdır, lakin əks təsir göstərir. Turşuluğu artıran bütün amillər əsaslığı azaldır. Ən güclü əsaslar aminlərdir, çünki azot atomu O ilə müqayisədə daha az EO-ya malikdir. Eyni zamanda, ikincili aminlər ilkinlərdən daha güclü əsaslardır, üçüncü dərəcəli aminlər bir protonun N-ə daxil olmasına mane olan sterik amil səbəbindən ikincil aminlərdən daha zəifdir. Aromatik aminlər alifatiklərdən daha zəif əsaslardır ki, bu da +M qrupu –NH2 ilə izah olunur. Konjuqasiyada iştirak edən elektron azot cütü qeyri-aktiv olur. Birləşdirilmiş sistemin sabitliyi H+ əlavəsini çətinləşdirir. Karbamid NН 2 –СО– NН 2-də EA qrupu > C = O var ki, bu da əsas xassələri əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və karbamid maddənin yalnız bir ekvivalenti ilə duzlar əmələ gətirir. Beləliklə, maddə nə qədər güclü olarsa, onun yaratdığı təməl də bir o qədər zəif olar və əksinə. Spirtli içkilər Bunlar bir və ya bir neçə H atomunun bir –OH qrupu ilə əvəz olunduğu karbohidrogen törəmələridir. Təsnifat: I. OH qruplarının sayına görə bir atomlu, iki atomlu və çox atomlu spirtlər fərqləndirilir: CH 3 -CH 2 -OH Etanol Etilen qlikol qliserin II. R-nin təbiətinə görə onlar fərqləndirilir: 1) məhdudlaşdırıcı, 2) qeyri-məhdud, 3) tsiklik, 4) aromatik. 2) CH 2 = CH-CH 2 -OH Allil spirti 3) Doymamış siklik spirtlərə aşağıdakılar daxildir: retinol (vitamin A) və xolesterol İnositol vitamin kimi maddə

III. Gr mövqeyinə görə. –OH birincili, ikincili və üçüncü dərəcəli spirtləri fərqləndirir.

IV. C atomlarının sayına görə aşağı molekulyar çəki və yüksək molekulyar çəki fərqləndirilir.

CH 3 –(CH 2) 14 –CH 2 –OH (C 16 H 33 OH) CH 3 – (CH 2) 29 –CH 2 OH (C 31 H 63 OH)

Setil spirti Mirisil spirti

Setil palmitat spermaceti əsasını təşkil edir, mirisil palmitat arı mumunda olur.

Nomenklatura:

Trivial, rasional, MN (kök + sonluq “ol” + ərəb rəqəmi).

İzomerizm:

zəncirlər, gr mövqeləri -Oh, optik.

Alkoqol molekulunun quruluşu

CH turşusu Nu mərkəzi

Elektrofilik Mərkəz Turşu

əsaslıq mərkəzinin mərkəzi

Oksidləşmə məhlulları

1) Spirtlər zəif turşulardır.

2) Spirtlər zəif əsaslardır. Onlar yalnız güclü turşulardan H+ əlavə edirlər, lakin Nu-dan daha güclüdürlər.

3) – Mən təsir gr. –OH qonşu karbon atomunda H-nin hərəkətliliyini artırır. Karbon d+ (elektrofil mərkəz, S E) əldə edir və nukleofil hücumun mərkəzinə (Nu) çevrilir. C–O bağı H–O bağından daha asan qırılır, buna görə də S N reaksiyaları spirtlər üçün xarakterikdir. Onlar, bir qayda olaraq, turşu mühitə keçirlər, çünki... oksigen atomunun protonlaşması karbon atomunun d+-nı artırır və əlaqənin qırılmasını asanlaşdırır. Bu növə efirlərin və halogen törəmələrinin əmələ gəlməsi üçün məhlullar daxildir.

4) Radikalda elektron sıxlığının H-dən dəyişməsi CH-turşu mərkəzinin yaranmasına gətirib çıxarır. Bu zaman oksidləşmə və aradan qaldırılması (E) prosesləri baş verir.

Fiziki xassələri

Aşağı spirtlər (C 1 – C 12) maye, yüksək spirtlər isə bərkdir. Spirtlərin bir çox xassələri H bağlarının əmələ gəlməsi ilə izah olunur:

Kimyəvi xassələri

I. Turşu-əsas

Spirtlər zəif amfoter birləşmələrdir.

2R–OH + 2Na ® 2R–ONa + H 2

Alkoqol

Alkoqollar asanlıqla hidrolizə olunur, bu da spirtlərin sudan daha zəif turşular olduğunu göstərir:

R–ОНа + НОН ® R–ОН + NaON

Spirtlərdə əsas mərkəz O heteroatomdur:

CH 3 -CH 2 -OH + H + ® CH 3 -CH 2 - -H ® CH 3 -CH 2 + + H 2 O

Əgər məhlul hidrogen halidləri ilə gəlirsə, onda halid ionu birləşəcək: CH 3 -CH 2 + + Cl - ® CH 3 -CH 2 Cl

HC1 ROH R-COOH NH 3 C 6 H 5 ONa

C1 - R-O - R-COO - NH 2 - C 6 H 5 O -

Belə məhlullardakı anionlar “-” yükü və ya tək elektron cütü sayəsində nukleofillər (Nu) kimi fəaliyyət göstərir. Anionlar spirtlərin özlərindən daha güclü əsaslar və nukleofil reagentlərdir. Buna görə də, praktikada efirləri və efirləri əldə etmək üçün spirtlərin özləri deyil, spirtatlar istifadə olunur. Əgər nukleofil başqa bir spirt molekuludursa, o zaman karbokatasiyaya əlavə edir:

Efir

CH 3 -CH 2 + + ® CH 3 -CH 2 + - - H CH 3 -CH 2 -O-R

Bu alkilləşmə məhluludur (alkil R-nin molekula daxil edilməsi).

Əvəzedici –OH gr. halogen üzərində PCl 3, PCl 5 və SOCl 2 təsiri altında mümkündür.

Üçüncü dərəcəli spirtlər bu mexanizmlə daha asan reaksiya verirlər.

S E-nin spirt molekuluna nisbəti, efirlərin üzvi və mineral birləşmələr:

R – O N + H O – R – O – + H 2 O

Ester

Bu, asilləşmə prosedurudur - molekula bir asilin daxil edilməsi.

CH 3 -CH 2 -OH + H + CH 3 -CH 2 - -H CH 3 -CH 2 +

H 2 SO 4 artıqlığı və efirlərin əmələ gəlməsi vəziyyətindən daha yüksək temperatur ilə katalizator bərpa olunur və alken əmələ gəlir:

CH 3 -CH 2 + + HSO 4 - ® CH 2 = CH 2 + H 2 SO 4

E məhlulu üçüncü dərəcəli spirtlər üçün daha asandır, ikincili və birincili spirtlər üçün daha çətindir, çünki sonuncu hallarda daha az stabil kationlar əmələ gəlir. Bu rayonlarda A.Zaytsev qaydasına əməl olunur: “Spirtlərin susuzlaşdırılması zamanı H atomu daha az H atomu olan qonşu C atomundan ayrılır”.

CH 3 -CH = CH -CH 3

Butanol-2

Bədəndə gr. –OH H 3 PO 4 ilə esterlər əmələ gətirərək asanlıqla ayrılanlara çevrilir:

CH 3 -CH 2 -OH + HO–PO 3 H 2 CH 3 -CH 2 -ORO 3 H 2

IV. Oksidləşmə məhlulları

1) İlkin və ikincili spirtlər CuO, KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 məhlulları ilə qızdırıldıqda müvafiq karbonil tərkibli birləşmələr əmələ gətirir:

3)

Nitrogliserin rəngsiz yağlı mayedir. Seyreltilmiş spirt məhlulları şəklində (1%) angina pektorisi üçün istifadə olunur, çünki vazodilatlayıcı təsir göstərir. Nitrogliserin güclü partlayıcıdır, zərbə zamanı və ya qızdırıldıqda partlaya bilir. Bu zaman maye maddənin tutduğu kiçik həcmdə ani olaraq çox böyük həcmdə qazlar əmələ gəlir ki, bu da güclü partlayış dalğasına səbəb olur. Nitrogliserin dinamit və barıtın bir hissəsidir.

Pentitol və heksitolun nümayəndələri müvafiq olaraq açıq zəncirli penta- və heksahidrik spirtlər olan ksilitol və sorbitoldur. –OH qruplarının yığılması şirin dadın yaranmasına səbəb olur. Ksilitol və sorbitol diabet xəstələri üçün şəkər əvəzediciləridir.

Gliserofosfatlar fosfolipidlərin struktur fraqmentləridir, ümumi tonik kimi istifadə olunur.

Benzil spirti

Mövqe izomerləri

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 Necə ayrı sahə Bir tərəfdən üzvi kimyanın konseptual prinsiplərini və metodologiyasını, digər tərəfdən molekulyar biokimya və molekulyar farmakologiyanı birləşdirən bilik, bioüzvi kimya XX əsrdə təbii maddələr və biopolimerlər kimyasının inkişafı əsasında formalaşmışdır. 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 ikiyə əsaslanır təsnifat xüsusiyyətləri: 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 - əhəmiyyətsiz, rasional və beynəlxalq (IUPAC) Kimyəvi nomenklatura ayrı-ayrı kimyəvi maddələrin, onların qruplarının və siniflərinin adlarının, habelə onların adlarının tərtibi qaydalarının məcmusudur.Kimyəvi nomenklatura ayrı-ayrı kimyəvi maddələrin, onların qrup və siniflərinin adlarının, habelə onların adlarının tərtibi qaydalarının məcmusudur. 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 ən sadə nümayəndənin törəmələri hesab olunur bu seriya- 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 xarici bir elektronun konfiqurasiyasını əldə etməyə meyllidir. elektron qabığı inert qazlara bənzəyir. Üzvi birləşmələr üçün aşağıdakı kimyəvi rabitə növləri xarakterikdir: - ion rabitəsi - kovalent rabitə - donor - akseptor rabitəsi - hidrogen rabitəsi Kimyəvi rabitələrin bəzi başqa növləri də var (metal, bir elektron, iki elektron üç mərkəz) , lakin onlar üzvi birləşmələrdə praktiki olaraq 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. IN bu halda bağlı atomlar qismən yüklər alır δ+δ+ δ-δ- 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 qədərdir zəif qarşılıqlı əlaqə. 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 nəzəriyyə kimyəvi bağ elektronlardan və atom nüvələrindən ibarət 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 əmələ gələn elektron buludlarının yerdəyişməsi və hərəkətliliyi ilə əvvəlcədən müəyyən edilir. kovalent bağ. 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

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 tərəfindən istehsal edilmişdir kimyəvi birləşmələr, hər yerdə müxtəlif kompozisiyalar və materiallar istifadə olunur: maşınqayırmada, metallurgiyada, Kənd təsərrüfatı, tikinti, elektrik və elektron sənaye, rabitə, nəqliyyat, kosmik texnologiya, tibb, məişət və s. Müasir kimya sənayesinin inkişafının əsas istiqamətləri bunlardır: yeni birləşmələrin və materialların istehsalı və mövcud istehsalın səmərəliliyinin artırılması.

IN tibbi məktəb tələbələr ümumi, bioüzvi, bioloji kimya, həmçinin klinik biokimya. 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. Maddələr mübadiləsi və enerji orqanizmlərin həyatının əsasını təşkil edir və ən vaciblərindən biridir spesifik əlamətlər canlını cansızdan ayıran canlı maddə. 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 ki, orqanizmi təşkil edən kimyəvi maddələr heç bir transformasiyaya uğramır. Əksinə, onlar daim və kifayət qədər intensiv şəkildə yenilənirlər, bunu daha sadə prekursor maddələrin bir hissəsi kimi hüceyrəyə daxil olan sabit izotopların və radionuklidlərin orqanizmin mürəkkəb maddələrinə daxil olma sürəti ilə qiymətləndirmək olar.

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 istilik və iş şəklində cisimlər arasında enerjinin ötürülməsi ilə əlaqəli müxtəlif növ enerjilərin qarşılıqlı çevrilmələri. 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 belə sahələri ilə sıx bağlıdır analitik kimya; 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. Heterojen sistemlərə misal olaraq müxtəlif birləşmə hallarına malik maddələrdən ibarət sistemləri göstərmək olar: metal və turşu, qaz və möhkəm, bir-birində həll olunmayan iki maye.
Faza- bu, heterogen sistemin eyni tərkibə, fiziki və kimyəvi xassələrə malik olan, sistemin digər hissələrindən səthlə ayrılmış, keçərkən sistemin xassələrinin kəskin şəkildə dəyişdiyi homojen hissəsidir. 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 vibrasiya hərəkətlərinin enerjisi, həmçinin molekullar, atomlar və atomdaxili hissəciklər arasında hərəkət edən cazibə və itələmə qüvvələrinin potensial enerjisi daxildir. 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. Sistem istilik enerjisini dəyişdirirsə Q və mexaniki enerji(iş) A və eyni zamanda 1-ci vəziyyətdən 2-ci vəziyyətə keçid zamanı Q istilik formaları sistemi və ya iş A tərəfindən buraxılan və ya udulan enerjinin miqdarı keçid zamanı sistemin ümumi enerjisinə bərabərdir. bir vəziyyətdən digərinə keçir və qeyd olunur.